UAT avec rafraichissement adiabatique

UAT avec rafraichissement adiabatique UATRA

Le document officiel est disponible sur le site RT-Bâtiment.fr.

1 Définition du système

A l’instar des Unité Autonome de Toiture classiques, les UATRA entrent dans la catégorie des centrales de traitement d’air (CTA), mais ont pour spécificité de ne couvrir les besoins que d’un unique local de grand volume (ou éventuellement plusieurs locaux adjacents considérés thermiquement homogène). A ce titre, la régulation des débits et températures de fonctionnement de l’UATRA repose directement sur la charge thermique de ce local unique, au lieu d’une régulation centrale complétée par des régulations terminales.

Ces unités se distinguent des UAT classiques par la présence d’une fonction de rafraichissement adiabatique (ou rafraichissement par évaporation), qui consiste, par un processus d’humidification de l’air, à prélever de la chaleur par évaporation.

On parle de rafraichissement adiabatique direct lorsque c’est directement l’air insufflé dans les locaux qui fait l’objet d’une humidification. A contrario, le rafraichissement adiabatique indirect correspond au cas où c’est l’air extrait dans les locaux qui est humidifié, et donc rafraichi, pour ensuite passer dans un échangeur de chaleur avec l’air insufflé.

Cette fonction peut être associée ou non à un système de refroidissement classique complémentaire.

Le processus d’humidification peut être réalisé de manière diverse : atomisation, nébulisation, passage au travers d’un média humide...

Les UATRA sont en général déclinés sur de larges gammes de puissances calorifiques/frigorifiques fournies pouvant aller de 20 à 200 kW en fonctionnement actif et jusqu’à 30 kW de puissance de rafraichissement adiabatique.

Trois typologies du système peuvent être distinguées :

• Les UATRA SF comprennent un unique ventilateur et, comme leur nom l’indique, deux volets contrôlant le mélange d’air neuf et d’air recyclé. La régulation joue sur une variation du débit soufflé et du taux d’air neuf associés de 0 à 100%. En complément, les UATRA SF sont équipés d’un humidificateur fonctionnant en rafraichissement adiabatique direct grâce à l’humidification de l’air soufflé en suivant une isotherme humide.

• Les UATRA 3 volets comprennent 2 ventilateurs et des volets permettant encore une fois de contrôler le mélange d’air extrait et d’air neuf, et d’ajuster le débit soufflé à la charge thermique du bâtiment en mode actif. Un récupérateur statique ou à roue est parfois prévu entre l’air neuf et l’air évacué (pouvant être bypassé selon les besoins en préchauffage de l’air neuf). Pour les systèmes UATRA déclinés des UAT 3 volets et fonctionnant en rafraichissement adiabatique indirect, la présence du récupérateur statique est obligatoire. Ces systèmes peuvent être munis soit d’un humidificateur sur la branche de soufflage fonctionnant en rafraichissement adiabatique direct grâce à l’humidification de l’air soufflé en suivant une isotherme humide, soit d’un humidificateur sur la branche d’extraction permettant l’humidification de l’air suivant d’abord une isotherme humide (parcours de 3 à 4). Cet air est rafraichi puis sa température augmente, sans augmentation d’humidité lors du passage à travers l’échangeur (parcours de 4 à 5).

Dans les configurations comprenant un récupérateur thermodynamique air extrait/air soufflé, on bascule sur un fonctionnement à 4 volets. Cette configuration permet demélanger air extérieur et air extrait côté source pour conserver l’équilibre des débits de part et d’autres du générateur thermodynamique. Pour les UATRA, le principe lié à l’humidification de l’air en direct ou en indirect est inchangé à la configuration à 3 volets.

Le Titre V UATRA peut être utilisé avec les types de générateurs suivants :

- Générateur thermodynamique à absorption gaz;

- Générateur d’air chaud à combustion;

- Batterie(s) réversibles à eau et générateurs de chauffage/refroidissement vecteur eau associés.

Dans le cas précis de l’utilisation de la fonction de rafraîchissement passif permis par les systèmes UATRA de type indirect, l’utilisation complémentaire d’un générateur de froid en fonctionnement actif est possible.

Dans le cadre du Titre V,on considèrera que seules les unités directement connectées aux locaux à ventiler, chauffer et refroidir (rafraichir dans le cas des UATRA) entrent dans la catégorie des UAT. La connexion entre l’UAT et le bâtiment ne devra pas représenter des conduits dedistribution d’air hors volume chauffé/refroidi de plus de 4 m de longueur pour l’insufflation et 4 m de longueur pour l’extraction. Cette règle s’applique également aux UATRA.

Les UATRA assurent le chauffage sur la base d’une régulation fonction de l’occupation ou de la charge thermique du bâtiment et le rafraichissement passif par deux modes possibles: rafraichissement direct (UAT SF et DF) et indirect (uniquement pour les UAT DF). Pour les UATRA de type rafraichissement indirect, le refroidissement actif est possible et il est utilisé en complément.La régulation du débit se fait en fonction de la température intérieure en dehors de la saison de chauffage sauf dans le cas d’un refroidissement actif complémentaire.

Tous ces systèmes incluent généralement un recyclage de l’air intérieur pour limiter les consommations.

Les UAT DF peuvent (et doivent dans le cas d’un UATRA fonctionnant en adiabatique indirect) intégrer un récupérateur statique air neuf/air rejeté.

Pour les UAT et les UATRA, en mode chauffage ou en refroidissement actif, plusieurs modes de régulation des débits sont envisageables:

- régulation à débits constants sur la base d’une programmation horaire uniquement (avec variation du taux d’air neuf).

- régulation à plusieurs paliers de débits ou à débit variable sur la base de la charge thermique. Par simplification, dans la présente fiche, l’ensemble de ces régulations sont assimilées à une régulation à deux niveaux de débits (zone neutre/mode actif).

Pour les UATRA, en mode refraichissement passif, la régulation du débit est basée sur un hystérésis fonction de la température intérieure et de plusieurs paramètres:

2 Champs d'application

Le Titre V UATRA est considéré applicable à tous les types de bâtiments ou locaux de grand volume, sauf ceux à usages d’habitation. Le local ou les locaux communiquant entre eux desservis par un ou plusieurs UATRA devront constituer un groupe unique au sens de la méthode Th-BCE. L’utilisation de ce Titre V est restreinte aux technologies de générateurs gaz. Il concerne uniquement les Unités Autonomes de Toiture incluant une fonction de rafraichissement adiabatique et un générateur de chauffage basée sur combustible gaz naturel.

3 Méthode de prise en compte

Cet équipement est pris en compte dans le logiciel via le paramétrage d'un ventilateur mécanique de type UAT (simple flux ou double flux) ayant un humidificateur pour le rafraichissement adiabatique l'été. Pour cela, on utilise la coche correspondante et on effectue le paramétrage associé :