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Systèmes de climatisation

Les systèmes de climatisation : leur fonctionnement et leur conception

Comment les systèmes de climatisation rendent les environnements confortables, sains et durables : guide pour le choix et la conception BIM-MEP


Le système de climatisation est un système mécanique utilisé pour assurer le confort thermique et la qualité de l’air dans les bâtiments que nous habitons.

Dans cet article, vous trouverez un guide pratique pour la conception des systèmes de climatisation, avec une analyse synthétique des composants et de leurs caractéristiques techniques, l’indication des principaux types de systèmes, les critères de sélection et de dimensionnement corrects.

Nous découvrirons également comment la conception d’un système de climatisation peut être facilitée avec un logiciel BIM pour les systèmes MEP. Nous vous montrerons dans une courte vidéo tous les avantages et opportunités que de tels outils peuvent vous offrir.

Système de climatisation issu du logiciel Edificius-MEP

Système de climatisation issu du logiciel Edificius-MEP

Qu’est-ce que les systèmes de climatisation?

Les systèmes de climatisation sont des systèmes conçus pour contrôler et réguler les conditions environnementales à l’intérieur d’un bâtiment afin d’assurer un confort thermique adéquat. Ces systèmes sont largement utilisés dans divers types de structures, telles que les résidences, les bureaux, les centres commerciaux, les hôpitaux et les hôtels.

 

L’objectif principal des systèmes de climatisation est de manipuler la température, l’humidité et la qualité de l’air à l’intérieur d’un environnement spécifique. Ces systèmes jouent un rôle essentiel pendant les différentes saisons, fournissant du refroidissement pendant les périodes chaudes et du chauffage pendant les périodes froides. Les systèmes de climatisation contribuent également à améliorer la qualité de l’air intérieur grâce à un système de filtration qui capture les particules, les allergènes et autres contaminants.

Il existe principalement deux types de systèmes de climatisation : ceux conçus pour le refroidissement et ceux conçus pour le chauffage. Les systèmes de climatisation pour le refroidissement éliminent la chaleur de l’environnement intérieur en utilisant des réfrigérants pour absorber la chaleur de l’air et la dissiper à travers un cycle de compression et d’expansion. D’autre part, les systèmes de climatisation pour le chauffage fournissent de la chaleur à l’environnement intérieur pendant les périodes les plus froides, en utilisant différentes sources d’énergie telles que le gaz naturel et l’électricité.

Analyse des composants des systèmes de climatisation

Examinons maintenant en détail les composants clés de ces systèmes avancés, comprenant leur rôle essentiel dans le bon fonctionnement du système.

Unité de refroidissement

L’unité de refroidissement représente le cœur technologique des systèmes de climatisation. Composée d’éléments tels que le compresseur, l’évaporateur, le condenseur et la valve d’expansion, cette partie cruciale du système travaille en synergie pour manipuler le réfrigérant et réguler la température de l’air intérieur. Le compresseur joue un rôle clé, comprimant le réfrigérant et augmentant sa température et sa pression. L’évaporateur, par la suite, absorbe la chaleur de l’air intérieur, transformant le réfrigérant de liquide en gaz. Le condenseur libère la chaleur dans l’environnement extérieur, faisant à nouveau condenser le réfrigérant en liquide. Enfin, la valve d’expansion réduit la température et la pression du réfrigérant, complétant le cycle.

Ventilateurs

Les ventilateurs, essentiels au fonctionnement des systèmes de climatisation, se divisent en deux catégories principales : ceux de l’unité de refroidissement et ceux de l’air. Les premiers poussent l’air à travers l’évaporateur et le condenseur, tandis que les seconds distribuent l’air conditionné dans les environnements. Cette combinaison garantit une circulation d’air correcte, contribuant à l’efficacité globale du système.

Réseaux de conduits

Les conduits, constituant un réseau de tubes, représentent le système de transport de l’air entre l’unité de refroidissement et les environnements à conditionner. Fabriqués en métal ou en matériaux flexibles, ces conduits sont équipés d’ouvertures de ventilation et de régulation pour contrôler la direction et le flux d’air. Un composant souvent négligé mais crucial pour l’efficacité générale du système.

Thermostat

Le thermostat, cœur battant du contrôle, permet de régler la température désirée. Programmable pour maintenir des niveaux spécifiques, le thermostat va au-delà, contrôlant également des paramètres tels que la vitesse du ventilateur et les modes de fonctionnement du système, assurant un contrôle total et personnalisé du système.

Filtres à air

Essentiels pour améliorer la qualité de l’air intérieur, les filtres à air éliminent les particules, la poussière, les allergènes et autres contaminants. En plus de protéger le système contre la saleté et les débris, ces filtres contribuent à créer un environnement intérieur plus sain.

Schéma de fonctionnement d'un système de climatisation

Schéma de fonctionnement d’un système de climatisation

Comment fonctionne le système de climatisation?

Les systèmes de climatisation fonctionnent en utilisant des principes thermodynamiques et des cycles de réfrigération pour réguler la température, l’humidité et la qualité de l’air à l’intérieur d’un environnement. Voici une explication détaillée du fonctionnement de base d’un système de climatisation : 

Refroidissement de l’air :

  1. compression du réfrigérant : le cycle commence avec le compresseur, qui comprime le réfrigérant, augmentant sa température et sa pression ;
  2. condensation du réfrigérant : le réfrigérant à haute pression et température passe à travers le condenseur, où il cède la chaleur à l’environnement extérieur et se condense en liquide ;
  3. expansion du réfrigérant : le réfrigérant liquide à basse pression et température passe à travers une valve d’expansion, se dilatant rapidement et diminuant encore la température ;
  4. refroidissement de l’air intérieur : le réfrigérant à basse pression et basse température entre dans l’évaporateur, où il absorbe la chaleur de l’air intérieur, se transformant de liquide en gaz. Ce processus refroidit et déshumidifie l’air intérieur ;
  5. distribution de l’air : l’air refroidi est distribué dans les environnements via les conduits et les ventilateurs.

Fonctions supplémentaires :

  • chauffage : pour la fonction de chauffage, le cycle de réfrigération est inversé en utilisant une pompe à chaleur ou un système de chauffage séparé ;
  • régulation de l’humidité : les systèmes de climatisation peuvent utiliser des déshumidificateurs pour éliminer l’excès d’humidité ou des humidificateurs pour ajouter de l’humidité à l’air sec.

Contrôle du système :

L’ensemble du système est contrôlé par un thermostat ou un système de contrôle qui surveille et régule la température souhaitée, l’humidité et d’autres paramètres pour garantir confort et efficacité énergétique.

Types de systèmes de climatisation

Les systèmes de climatisation peuvent être classés comme mono-split et multi-split, avec des différences significatives dans leur structure et leur utilité.
Dans le mono-split, une seule unité intérieure est connectée à une unité extérieure, adaptée pour refroidir ou chauffer une seule pièce. Cette unité intérieure peut être de différents types comme murale, plafond ou au sol.

Le système multi-split permet quant à lui de connecter plusieurs unités intérieures à une seule unité extérieure. Cette flexibilité permet de climatiser différentes pièces ou zones simultanément, chaque unité intérieure étant contrôlable indépendamment.

Le choix entre mono-split et multi-split dépend des besoins spécifiques de l’utilisateur : le premier est idéal pour les pièces individuelles, tandis que le second offre une solution plus adaptée pour climatiser différentes zones, garantissant un contrôle individuel.

Comment choisir le système de climatisation

Le choix du bon système de climatisation nécessite une évaluation attentive de plusieurs facteurs : 

  1. dimensions de l’environnement : la taille de l’environnement influence la puissance requise du système. Les environnements plus vastes nécessitent des systèmes plus puissants pour assurer une distribution uniforme de l’air conditionné ;
  2. charge thermique : calculer avec précision la charge thermique est essentiel pour déterminer la capacité de refroidissement ou de chauffage requise. Des facteurs tels que l’isolation thermique, l’exposition au soleil et le nombre de personnes présentes influent sur la charge thermique ;
  3. efficacité énergétique : pour réduire les coûts énergétiques à long terme, il est essentiel de considérer l’efficacité énergétique du système. Vérifiez le coefficient de performance énergétique (COP) ou le coefficient de performance (COP) pour garantir une consommation énergétique optimale ;
  4. types de systèmes : évaluer les différentes typologies de systèmes, comme les systèmes centralisés, autonomes ou les pompes à chaleur. Analysez les avantages et les inconvénients en fonction des besoins spécifiques de l’environnement ;
  5. entretien et assistance : vérifiez le service après-vente et la disponibilité des pièces de rechange est essentiel pour garantir le bon fonctionnement à long terme. Assurez-vous que le fournisseur propose des services d’entretien adéquats ;
  6. budget : établissez un budget complet, en tenant compte des coûts initiaux, opérationnels (comme l’énergie et l’entretien) et de la durée de vie du système.

Comment utiliser un logiciel BIM pour la conception des systèmes MEP

Voyons maintenant pourquoi il est avantageux d’utiliser un logiciel BIM pour la conception des systèmes MEP. Ces applications vous offrent en temps réel une vision claire de tous les composants du système, une rapidité dans les calculs (avec des vérifications dynamiques pour chaque hypothèse de projet), une précision dans la conception, une capacité prévisionnelle accrue.
Avec un logiciel MEP, vous concevez vos systèmes en 3D directement sur l’architecture, vous avez toujours sous contrôle l’emplacement de chaque élément, vous prévenez les interférences et les problèmes sur le chantier.

 

 

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