FORMATION  
Install Magazine 993 – octobre 2023

Instrument de dimensionnement de la charge de refroidissement

Résultat du projet Koeling 2.0 

La demande de refroidissement ne fait que croître, et ce en raison du fait que les étés deviennent de plus en plus chauds et que les maisons sont de mieux en mieux isolées. Cette évolution est également favorisée par l’avènement des pompes à chaleur qui, souvent, peuvent fonctionner en mode refroidissement. Il n’est donc pas nécessaire d’acheter un nouvel appareil. La question consiste toutefois à savoir comment répondre à ce besoin de refroidissement de la manière la plus efficace possible. L’objectif consiste en effet toujours à limiter au maximum les émissions de CO2. Avec le projet Koeling 2.0, le centre d’expertise Énergie de la haute école Thomas More apporte une réponse à cette question.

Koeling 2.0

Comme toutes les hautes écoles, Thomas More a également une mission de recherche. Le centre d’expertise Énergie se concentre spécifiquement sur les techniques efficaces destinées à garantir un climat intérieur optimal et sur l’horticulture en serre. Cela se traduit par des cours et des outils accessibles pour les professionnels.

L’effet de différents concepts de refroidissement a été comparé dans le projet antérieur SCoolS Vlaio Cornet. Le projet Koeling 2.0 Tetra, par contre, passe à l’étape de la conception et du dimensionnement d’une installation concrète. Le centre d’expertise Thomas More est l’un des partenaires du projet ; il a à cet effet entre autres développé un outil de dimensionnement.

La nécessité d’une solution pratique

“Le point de départ était la nécessité de trouver une solution relative à l’habitat qui soit orientée vers l’installateur,” explique le chercheur Nickey Van Den Bulck . “En haut de l’échelle, on trouve des programmes de simulation dynamiques. Ceux-ci fournissent des résultats très précis, mais sont très fastidieux et exigent pas mal  d’efforts et de temps. Sur le terrain, on utilise généralement des règles empiriques simples, avec comme point de départ une puissance forfaitaire par mètre carré. Ce qui entraîne la plupart du temps du surdimensionnement. Des méthodes plus sophistiquées existent néanmoins, à l’image des règles de calcul développées par l’ISSO et l’ATIC. Notre méthode est basée sur celle de l’ATIC. Toutefois, cette dernière repose sur des tableaux et des graphiques, et prend donc beaucoup de temps, même pour une seule zone, sans parler d’un bâtiment entier. ISSO et ATIC sont des modèles statiques qui tiennent compte de la masse du bâtiment et de l’ombrage sur une journée, afin de déterminer les besoins en froid. Nous désirions proposer un package convivial qui intègre un élément dynamique dans le calcul. En outre, il faut pouvoir arriver à un résultat sur base des données dont dispose un installateur dans la pratique. Dans la plupart des cas, cela se limite à un plan de sol et à la déclaration PEB. Le but ne consiste pas à réaliser en premier lieu un modèle 3D de l’habitation avant même d’avoir pu calculer la charge de refroidissement. »

De l’étude menée, il ressort que dans une habitation, la charge de refroidissement est en majeure partie (50-84% selon l’application) causée par l’ensoleillement. Les dimensions et l’orientation des fenêtres représentent donc les facteurs déterminants pour déterminer les besoins en refroidissement. Ce faisant, il faut bien entendu tenir compte d’éventuelles mesures de protection solaire. En ce qui concerne les méthodes de calcul, les règles de calcul de l’ATIC et d’ISSO ont été comparées avec la simulation dynamique qui a été développée pour SCoolS. On a donc conclu que les deux méthodes fournissaient une bonne approximation d’une simulation entièrement dynamique, et qu’elles étaient également beaucoup plus précises que la règle empirique de 70 W/m2. L’équipe a alors également décidé de prendre la méthode de calcul de l’ATIC comme base, à partir des données du plan de sol.

Un outil de dimensionnement

Tout cela a donné naissance à un outil de dimensionnement dont la version définitive a été présentée lors de l’événement de clôture le 23 octobre. L’utilisateur fournit un certain nombre de données sur le bâtiment (type de bâtiment, vitrage, isolation, système de ventilation…). Ces données sont normalement disponibles dans la déclaration PEB ou EPC. On indique ensuite, par pièce, la surface, la position et l’orientation des murs extérieurs ainsi que la surface des fenêtres. Le système calcule alors la charge de refroidissement maximale par pièce pour un mois déterminé, en fonction de la température intérieure définie et du temps de fonctionnement du système de refroidissement. Il convient de noter que la charge de pointe est à chaque fois calculée en fonction du moment où l’ensoleillement est maximal. Tous les pics ne se produiront donc jamais en même temps. C’est sur cette base que le professionnel peut dimensionner une installation de refroidissement.

L’importance d’une bonne conception

“Les besoins en froid doivent être pris en compte dès le début de la conception,” insiste Nickey Van Den Bulck. “On constate aujourd’hui que le confort estival d’une maison bien isolée laisse trop souvent à désirer, et que les occupants essaient de remédier à cela en ajoutant de la climatisation par la suite. Nous voulons éviter une telle prolifération. Il convient avant tout de limiter au maximum les besoins en refroidissement à l’aide de mesures passives, comme les protections solaires et la ventilation. Il faut ensuite utiliser au mieux l’installation hydraulique existante. Des systèmes comme le chauffage par le sol, les plafonds climatiques ou les ventilo-convecteurs peuvent à la fois chauffer et refroidir. Une installation monobloc utilisant un réfrigérant naturel entraîne moins d’émissions de CO2 qu’un split au gaz fluoré. Optimaliser cette installation permet de garantir un climat estival agréable avec un minimum d’émissions. À cet égard, dans le cadre de Koeling 2.0, est menée une autre étude, dans laquelle les performances de différents systèmes hydrauliques d’un certain nombre de logements ont été mesurées dans la pratique. Cela doit servir de base à une meilleure conception des systèmes d’émission en chauffage et refroidissement. »

Par Alex Baumans

www.duurzamekoeling.be