Vav

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    ,, Variablr Air Volume .

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    Systme tout air, dbit variable (VAV)


    [IMG]file:///F%7C/CDRom/images/Pixel.gif[/IMG] Principe de fonctionnement

    Pourquoi une variation du dbit ?

    Situons-nous en t. Comment rpondre aux variations de charge d'un local ? Que se passe-t-il lorsque le soleil perce enfin l'paisse couche nuageuse et fait monter la temprature ?
    Un systme de conditionnement d'air "classique" dlivre un air plus froid (de 20, l'air passe 16C, par exemple). Le dbit d'air puls reste le mme, mais la temprature diminue. On parle alors de "systme dbit d'air constant".
    Une alternative consiste garder la temprature constante tout l't (16C par exemple) mais augmenter le dbit d'air puls. On parle de "systme Dbit d'Air Variable". DAV disent les Franais, VAV disent les anglophones (que l'on traduit en Volume d'Air Variable).
    Dans un systme "tout air-VAV", le dbit d'air varie donc entre le minimum hyginique pour les occupants et le maximum ncessaire pour reprendre toutes les charges du local (soleil, bureautique, personnes,...).
    En pratique, le dbit varie entre 30 et 100 % du dbit nominal. La variation de dbit est faite en agissant :
    • soit sur un volet motoris,
    • soit directement sur les bouches de soufflage (conues pour le dbit variable).
    Qui dit variation de dbit, dit perturbation de la pression du rseau...

    Si les bouches se ferment, la pression de gaine va augmente. Toute la distribution de l'air en sera perturbe. Ds lors, on modulera la vitesse des ventilateurs pour maintenir une pression de gaine constante. Et par la mme occasion, la consommation des ventilateurs en sera diminue (voir aussi "la gestion de la ventilation la demande").
    Si la temprature est constante (16 par exemple), comment chauffer en hiver ?

    Si l'installation doit aussi chauffer les locaux en hiver, le problme se complique !
    On rencontre alors les variantes :
    - monogaine
    - avec chauffage par radiateurs indpendants
    - avec chauffage par batterie terminale
    - double gaine (une d'air froid et une d'air chaud)

    Quel intrt majeur par rapport aux systmes dbit constant ?

    Lorsque l'on sait que le cot du transport de l'air reprsente de 20 40 % du cot d'exploitation, le dbit d'air variable se justifie certainement.
    Encore faut-il que la rduction du dbit d'air dans les locaux entrane effectivement la rduction de la consommation du(es) ventilateur(s) ! Ainsi, certains systmes crent un by-pass dans le faux plafond : lorsque le dbit puls diminue, l'air non utilis est renvoy en centrale...
    Une installation VAV est particulirement bien place pour une utilisation optimale des nergies gratuites :
    • En hiver, de l'air frais extrieur peut alimenter les zones rafrachir sans ncessiter l'enclenchement des groupes frigorifiques.
    • En t, une ventilation nocturne peut dcharger le btiment de la chaleur accumule en journe.
    Remarque : pour diminuer les sections de gaine, il est possible de distribuer l'air sous haute pression, des vitesses variant entre 5 et 15 m/s.

    [IMG]file:///F%7C/CDRom/images/Pixel.gif[/IMG] Diffrentes variantes technologiques

    On distingue diffrentes variantes technologiques :
    Les systmes VAV mono gaine sans rchauffage terminal
    On ne pulse que de l'air froid en t (entre 12 et 18C) et de l'air chaud en hiver (entre 25 et 40C). L'air est prpar en centrale et chaque local rgule le dbit d'air juste ncessaire en fonction de la temprature souhaite, avec un dbit minimum ajust au dbit d'air hyginique.
    Le plus simple est d'avoir une consigne fixe pour chaque saison et le passage d'une consigne l'autre est ralis par un thermostat extrieur : il y a basculement pour une temprature extrieure de +15C, par exemple.

    Les systmes VAV mono gaine avec rchauffage terminal
    L'ide est de prvoir un circuit d'air froid pour tous les locaux, dbit variable, complt par des batteries de chauffe pour les locaux priphriques.
    Trois principes sont possibles :
    1 soit l'apport de chaleur est ralis par des corps de chauffe traditionnels (radiateurs, convecteurs).
    Gnralement, ces corps de chauffe sont placs en priphrie du btiment, le long des faades, pour vaincre les dperditions par les parois. Le systme VAV assure la ventilation hyginique toute l'anne, refroidit le coeur du btiment en hiver et refroidit tout le btiment en t.
    2 soit les batteries de chauffe sont places en srie sur la gaine d'air.
    Une rgulation spcifique est ncessaire :
    Par exemple, si la sonde d'ambiance dtecte une temprature infrieure 21C, la vanne de chaud est ouverte 100 % et le dbit d'air est rduit au seuil minimal hyginique. Lorsque la temprature intrieure approche de 23, la vanne chaud se ferme progressivement. Lorsque la temprature dpasse 23, la vanne chaud est ferme et le dbit d'air frais augmente progressivement jusqu' atteindre le dbit maximal 24C. Ici encore, l'insertion d'une zone neutre entre chaud et froid sera nergtiquement prfrable.
    En pratique, la batterie de chauffe est souvent intgre dans la bote de dtente. Elle est alimente en eau chaude, ou remplace par une rsistance lectrique.
    3 soit les batteries sont places en parallle par rapport au local :
    La rgulation est complte par l'enclenchement du ventilateur d'air recycl lorsque le chauffage est enclench :
    Chaque batterie chaude voit son dbit modul en fonction du thermostat d'ambiance de la zone qu'elle alimente.

    [IMG]file:///F%7C/CDRom/images/Pixel.gif[/IMG] Avantages

    • Lors de la conception, un grand avantage du systme dbit d'air variable est de pouvoir diminuer les dimensions de la centrale de traitement. Comparons les systmes :
      • Avec un systme dbit d'air constant, chaque zone sera dimensionne avec un dbit d'air permettant de rpondre la charge frigorifique extrme; dans le caisson de traitement d'air central, on devra traiter (en permanence !) le total des dbits maximaux de toutes les zones !
      • Par contre, avec le systme VAV, on va tenir compte du fait que le soleil tourne autour du btiment et que la charge maximale de la zone Ouest survient lorsque la zone Est est faible demande; la centrale de prparation sera dimensionne sur base du cumul instantan possible entre toutes les zones,... ce qui est dj nettement plus raisonnable !
      Il en rsulte une conomie du cot d'investissement (par rapport un systme dbit constant de mme puissance).
    • L'avantage nergtique suit directement : pourquoi pulser en permanence le dbit maximal dans chaque zone ? Tout particulirement en mi-saison, pourquoi pulser un maximum d'air une temprature "neutre" (20C) alors les besoins sont nuls (la temprature ambiante est dans la zone neutre) ? La force du VAV est de rduire la vitesse du ventilateur ce moment et de ne pulser que le dbit d'air hyginique. La consommation du ventilateur (proportionnelle au cube du dbit d'air puls) est fortement rduite. Il en rsulte une conomie du cot d'exploitation (par rapport un systme dbit constant de mme puissance). Le chiffre de 20 % d'conomie thermique et lectrique (ventilateur) est couramment cit, entre un VAV simple (sans rchauffage terminal) et un systme unizone dbit constant.
    • L'avantage acoustique lui est li encore : la grande vitesse (et donc les niveaux sonores les plus levs) est rserve aux charges extrmes. Ce qui est particulirement apprci par les occupants.
    • Par rapport aux installations de type "air-eau" (ventilo-convecteurs,...), le VAV permet galement de raliser du free-cooling des btiments en hiver et en mi-saison : l'air extrieur vient directement refroidir le btiment, sans participation du groupe frigorifique.

    [IMG]file:///F%7C/CDRom/images/Pixel.gif[/IMG] Inconvnients

    • Le rglage d'un dbit d'air est moins ais que le rglage d'une temprature. Il semble que sur le terrain la mise au point d'une installation VAV donne parfois quelques cheveux blancs ! Tout particulirement, le rglage des registres d'air neuf parat dlicat.
    • Le cot d'installation reste lev, au moins par rapport une installation de ventilos-convecteurs.
    • L'encombrement n'est pas ngligeable, comme pour toutes les installations "tout air". Les gaines dans chaque zone sont dimensionnes pour transporter le dbit maximum, correspondant la charge extrme de l't...
    • L'air extrieur gratuit de l'hiver doit tre prchauff ds que sa temprature devient infrieure la temprature de pulsion. Et ce chauffage finit par coter fort cher. Un recyclage de l'air extrait permet de supprimer ce budget mais n'est pas toujours souhait pour des raisons hyginiques. Un rcuprateur de chaleur lui est prfr, mais il suppose d'en faire l'investissement.

    [IMG]file:///F%7C/CDRom/images/Pixel.gif[/IMG] Cot

    Avec un prix compris entre 137,5 et 212,5 /m, l'installation VAV est plutt plus chre qu'une installation par ventilos-convecteurs. Elle devrait tre moins chre qu'une installation dbit constant suite la taille plus rduite du caisson de prparation en centrale, mais le cot de la rgulation en est nettement plus lev.

    [IMG]file:///F%7C/CDRom/images/Pixel.gif[/IMG] Domaine d'application

    Le VAV est un systme de climatisation "tout air". Cela veut dire que les gaines sont dimensionnes pour pouvoir refroidir tout le btiment avec de l'air. Un tel systme est encombrant et coteux. Il ne justifie que lorsqu'une alimentation en air hyginique importante est ncessaire, donc une prsence nombreuse d'occupants.
    Si de plus cette prsence est variable dans le temps, si les charges thermiques sont variables, il sera opportun de pouvoir moduler le dbit : c'est l'objet du VAV.
    Le VAV simple (sans rchauffage terminal) peut rpondre des besoins de zones trs variables,... mais pas opposes !
    On rencontre tout particulirement le VAV dans les grands bureaux paysagers, ou dans les larges plateformes avec locaux de runion, salles de confrences au centre du btiment : un apport d'air neuf est ncessaire en permanence. De plus, le refroidissement du centre du btiment est ncessaire toute l'anne. Du free-cooling est alors possible et permet d'viter d'enclencher les groupes frigorifiques en hiver, voire en mi-saison. Les cots d'exploitation en seront fortement rduits.
    A la limite, c'est le concepteur qui devra organiser la fonction des locaux pour crer des zones thermiquement homognes.
    Les installations VAV " bypass" (l'air non utilis est renvoy en centrale) sont rejeter puisque le traitement de l'air reste total. On peut juste l'admettre dans le cas d'une grande zone dbit d'air constant (une grande usine) ct de laquelle sont situs quelques locaux (les bureaux cot de l'usine). Dans ce cas, un VAV bypass sur l'alimentation des bureaux est comprhensible.

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