FÉDÉRATION  
Install Magazine 997 – avril 2024

Dimensionnement des systèmes HVAC

La journée d’étude de l’Atic apporte un éclairage sur différents aspects

Une installation HVAC efficace commence toujours par une bonne conception. Cela semble évident, mais dans la pratique, cette règle est parfois bafouée. Une raison suffisante pour l’Atic, l’association des techniciens HVAC, de consacrer une journée d’étude à la conception et au dimensionnement des installations HVAC. Divers experts ont approfondi tous les aspects de la question : chauffage, refroidissement, ventilation, eau chaude sanitaire, pompes à chaleur, systèmes d’émission et forages géothermiques. Revenons en détail sur quelques-uns de ces points.

Calcul des déperditions thermiques

Tout repose sur un bon calcul des déperditions thermiques. Il existe une norme en la matière, la NBN EN 12831-1:2017, avec une annexe nationale comprenant des données climatiques pour la Belgique (ANB:2020). Christophe Delmotte de Buildwise a apporté un éclairage en la matière. En ce qui concerne l’utilisation de la norme même, la méthode de calcul standard se révèle beaucoup trop complexe dans la pratique. Il existe certes deux méthodes simplifiées, mais celles-ci sont peu recommandables, parce qu’elles sont trop peu détaillées. Buildwise conseille donc d’utiliser la méthode simplifiée dans l’annexe nationale, car cette dernière est suffisamment détaillée tout en restant pratique.

En termes de données climatiques, l’annexe reprend des chiffres récents. Concrètement, cela signifie que les températures minimales sont environ supérieures de 1°C à celles de l’ancienne version, et ce à cause du réchauffement climatique. Il convient également de noter que l’on ne dimensionne pas avant les jours les plus froids absolus, parce que cela conduirait à de trop grandes puissances. Pour le dimensionnement, on se base sur le fait qu’il est possible d’avoir un déficit de quelques jours en cas de vague de froid exceptionnelle. Ces conditions se produisent environ une fois tous les six ans. On abandonne aussi l’idée de la nécessité d’une réserve de puissance supplémentaire pour le chauffage consécutif à l’abaissement nocturne. Un chauffage continu est souvent plus économique. Celui-ci doit toutefois être déterminé en fonction de l’application. Bien que cela ne soit plus la norme, il est toutefois possible de prévoir une puissance de réchauffement supplémentaire dans certaines conditions.

Ne pas oublier la ventilation et le refroidissement

Le climat intérieur ne se limite pas au chauffage. Une ventilation suffisante doit également être prévue, surtout dans les maisons les mieux isolées. La surchauffe est également un problème en progression. Une protection solaire suffisante se révèle nécessaire, de préférence complétée par une forme de refroidissement passif. Pour la ventilation, le document de base est la norme belge D50.001, qui est évoquée dans la réglementation PEB, ce qui donne force de loi à cette norme. Il y a en outre la spécification technique STS P73-1, qui a moins de force qu’une loi en tant que telle, mais qui est reprise dans la cadre de qualité flamand – notamment en ce qui concerne la mesure du débit- , ce qui lui confère également un caractère obligatoire.

En termes de réglementations, le changement est toutefois imminent. Il y a une norme européenne en préparation qui remplacera à terme la norme belge, à savoir la prEN 15665, qui recevra également une annexe nationale. Mais il est encore trop tôt pour en dire beaucoup plus de manière concrète.

Buildwise travaille ensuite à des concepts de ventilation innovants, avant tout pour la rénovation. Dans une habitation existante, il n’est en effet pas toujours évident d’installer un système de ventilation efficace. Buildwise a dans ce but développé des solutions qui sont à la fois applicables et qui garantissent une bonne qualité de l’air. Elles sont décrites dans le Buildwise Innovation Paper 41. Toutefois, ces systèmes ne s’inscrivent pas nécessairement dans le cadre du D50.001. La législation actuelle doit donc être assouplie pour donner une chance à l’innovation, déclare Romy Van Gaever de Buildwise.

Eau chaude sanitaire

Ivan Piette est revenu en détail sur la problématique de l’eau chaude sanitaire, aussi bien dans les logements individuels que dans les systèmes collectifs. Plus les besoins en chauffage diminuent, plus l’importance relative de la production d’ECS augmente. La question de base lors du dimensionnement est la suivante : quelle quantité de stockage doit-on prévoir ? L’un des extrêmes est le recours à un pur système de production instantanée, sans aucun stockage ; mais ceci n’est envisageable qu’avec de faibles débits. En cas de pics de demande plus élevés, la puissance requise devient rapidement inapplicable. L’autre extrême consiste à prévoir un stockage suffisant pour la consommation quotidienne journalière. Cela permet de maintenir une puissance de production minimale. Cela n’est également envisageable que pour des consommations relativement faibles. Si la consommation journalière venait à augmenter, nous aurions alors besoin d’un volume de stockage plus grand, et les pertes à l’arrêt commenceraient à peser. L’installation optimale se situe donc quelque part entre ces deux extrêmes.

Le choix de la configuration dépend principalement des habitudes de consommation: y’a-t-il un puisage relativement constant, ou bien des crêtes ? Dans ce dernier cas, s’agit-il d’une seule grande crête ou de plusieurs pics par jour ? Il convient ensuite d’aborder la question du confort exigé. On parle facilement d’un débit déterminé, mais la question la plus importante est : quelle différence de température cela représente-t-il ? Un réchauffement à 35°C ou à 45°C fait une grande différence pour le dimensionnement.

Divers représentants de fabricants ont ensuite donné un aperçu des possibilités techniques en matière de production de chaleur, d’émissions et de ventilation, avec un accent mis sur les solutions pour appartements. Les évolutions sont constantes, notamment dans le domaine de la pompe à chaleur, où il existe de nombreux concepts potentiels pour chauffer les appartements, y compris lorsqu’il n’est pas possible d’installer d’unités extérieures.

Dimensionnement des forages géothermiques

Enfin, Wouter Peere a fait quelques observations sur la pratique courante du dimensionnement des forages géothermiques. On se base souvent sur une règle empirique de 30 W/m. Cependant, si l’on calcule soigneusement le rendement, on obtient des valeurs très variables. Non seulement la nature du sol joue un rôle, mais aussi le fonctionnement exact de la pompe à chaleur. Un appareil on/off qui démarre systématiquement à pleine charge, exigera plus de puissance de crête qu’un exemplaire à régime variable. Les mesures et calculs sont donc indispensables.

Un autre aspect souvent négligé est l’interférence au sein d’un champ de forage. Dans les systèmes fermés, on se base trop facilement sur le fait qu’un forage n’a que peu d’influence sur les autres. Mais c’est un peu court comme raisonnement. Aux Pays-Bas, où de nombreuses pompes à chaleur géothermiques ont été installées en peu de temps, l’expérience montre que ce phénomène se produit bel et bien. La température du sol peut ainsi être inférieure de 1 à 1,5°C à celle initialement prévue si un puits de forage situé à proximité extrait de la chaleur du sol. En cas de dimensionnement un peu juste, cela peut faire la différence entre un sol gelé et un sol non gelé. Aux Pays-Bas, toute interférence thermique éventuelle doit donc être prise en compte lors de la réalisation d’un champ de forage. En Belgique, il existe encore peu de règles en la matière. Il ne faut cependant pas attendre que les problèmes surviennent pour agir.

Par Alex Baumans

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