La réduction de la consommation énergétique des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) revêt une importance croissante en raison de la hausse du coût des énergies fossiles et des préoccupations environnementales. Par conséquent, la recherche de nouvelles solutions pour réduire la consommation énergétique des bâtiments sans compromettre le confort et la qualité de l'air intérieur constitue un défi permanent. L'une des méthodes éprouvées pour améliorer l'efficacité énergétique des systèmes CVC consiste à concevoir des systèmes utilisant des configurations innovantes de composants existants. Chaque domaine du CVC présente des exigences de conception spécifiques et offre des opportunités d'économies d'énergie. Il est possible de créer des systèmes CVC économes en énergie en reconfigurant les systèmes traditionnels afin d'optimiser l'utilisation des composants existants. Des recherches récentes ont démontré qu'une combinaison de technologies de climatisation existantes peut offrir des solutions efficaces pour la conservation de l'énergie et le confort thermique. Cet article examine et analyse les différentes technologies et approches, et démontre leur capacité à améliorer les performances des systèmes CVC afin de réduire la consommation énergétique. Pour chaque stratégie, une brève description est d'abord présentée, puis, à travers une analyse des études précédentes, l'influence de cette méthode sur les économies d'énergie des systèmes CVC est étudiée. Enfin, une étude comparative de ces approches est réalisée.
5. Systèmes de récupération de chaleur
Les normes ASHRAE recommandent le débit d'air frais nécessaire pour différents bâtiments. L'air non conditionné accroît considérablement les besoins en refroidissement des bâtiments, ce qui entraîne une augmentation de la consommation énergétique globale des systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation). Dans une centrale de refroidissement, le débit d'air frais est déterminé en fonction des limites supérieures de concentration des polluants atmosphériques intérieurs, généralement comprises entre 10 % et 30 % du débit d'air total [69]. Dans les bâtiments modernes, les pertes par ventilation peuvent représenter plus de 50 % des pertes thermiques totales [70]. Or, la ventilation mécanique peut consommer jusqu'à 50 % de l'énergie électrique utilisée dans les bâtiments résidentiels [71]. De plus, dans les régions chaudes et humides, les systèmes de ventilation mécanique représentent environ 20 à 40 % de la consommation énergétique totale des systèmes de climatisation [72]. Nasif et al. [75] ont étudié la consommation énergétique annuelle d'un climatiseur couplé à un échangeur de chaleur enthalpie/membrane et l'ont comparée à celle d'un système de climatisation conventionnel. Ils ont constaté que, dans un climat humide, une économie d'énergie annuelle allant jusqu'à 8 % est possible en utilisant un échangeur de chaleur à membrane au lieu d'un système CVC conventionnel.
Échangeur de chaleur total HoltopCe matériau est fabriqué à partir de papier ER, caractérisé par une perméabilité à l'humidité élevée, une bonne étanchéité à l'air, une excellente résistance à la déchirure et au vieillissement. L'espace entre les fibres est très réduit, ne laissant passer que les molécules d'humidité de petit diamètre, tandis que les molécules odorantes de plus grand diamètre sont bloquées. Ainsi, la température et l'humidité sont régulées de façon homogène, empêchant la contamination de l'air extérieur par les polluants.
6. Effet du comportement du bâtiment
La consommation énergétique d'un système CVC dépend non seulement de ses performances et de ses paramètres de fonctionnement, mais aussi des caractéristiques des besoins en chauffage et en refroidissement et du comportement thermodynamique du bâtiment. La charge réelle des systèmes CVC est inférieure à la charge nominale pendant la plupart des périodes de fonctionnement, en raison du comportement du bâtiment. Par conséquent, le facteur le plus important pour réduire la consommation énergétique des systèmes CVC d'un bâtiment donné est une gestion optimale des besoins en chauffage et en refroidissement. La gestion intégrée des composantes de la charge de refroidissement du bâtiment, telles que le rayonnement solaire, l'éclairage et l'apport d'air frais, peut engendrer des économies d'énergie significatives au niveau de l'installation de refroidissement. On estime qu'environ 70 % des économies d'énergie sont possibles grâce à l'utilisation de technologies de conception améliorées permettant d'adapter la demande du bâtiment à la capacité de son système CVC. Korolija et al. ont étudié la relation entre les besoins en chauffage et en refroidissement du bâtiment et la consommation énergétique qui en découle pour différents systèmes CVC. Leurs résultats ont indiqué que la performance énergétique d'un bâtiment ne peut être évaluée uniquement sur la base des besoins en chauffage et en refroidissement, car elle dépend des caractéristiques thermiques du système CVC. Huang et al. ont développé et évalué cinq fonctions de gestion de l'énergie, programmées en fonction du comportement du bâtiment et mises en œuvre pour un système CVC à débit d'air variable. Leurs résultats de simulation ont démontré qu'une économie d'énergie de 17 % peut être réalisée lorsque le système est exploité avec ces fonctions de contrôle.
Les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) conventionnels dépendent fortement de l'énergie issue des combustibles fossiles, dont les réserves s'épuisent rapidement. Cette situation, conjuguée à une demande croissante d'infrastructures et d'appareils économiques, a rendu nécessaires de nouvelles installations et d'importantes rénovations dans les bâtiments occupés afin d'atteindre l'efficacité énergétique et la durabilité environnementale. Par conséquent, trouver de nouvelles solutions pour des bâtiments écologiques sans compromettre le confort et la qualité de l'air intérieur demeure un défi pour la recherche et le développement. La réduction globale de la consommation d'énergie et l'amélioration du confort des occupants dans les bâtiments dépendent des performances des systèmes CVC. Une méthode éprouvée pour améliorer l'efficacité énergétique des systèmes CVC consiste à concevoir des systèmes utilisant des configurations innovantes de composants existants. Des recherches récentes ont démontré qu'une combinaison de technologies de climatisation existantes peut offrir des solutions efficaces pour la conservation de l'énergie et le confort thermique. Cet article examine différentes stratégies d'économie d'énergie pour les systèmes CVC et analyse leur potentiel d'amélioration des performances. Il a été constaté que plusieurs facteurs, tels que les conditions climatiques, le confort thermique attendu, les coûts initiaux et d'investissement, la disponibilité des sources d'énergie et l'application, influencent ces stratégies.
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TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
PY – 01/12/2015
SP -
T1 – Document de synthèse sur les technologies d’efficacité énergétique pour le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC)
VL – 6
JO – Revue internationale de recherche scientifique et technique
urgences -
Date de publication : 10 juillet 2020
