De nombreux bâtiments commerciaux légers ont traditionnellement utilisé plusieurs unités de toit monozones et monoblocs avec thermostats, souvent parce que de meilleurs systèmes étaient jugés trop compliqués et/ou trop coûteux à installer. Si le « zonage » était souhaité dans ces bâtiments, un système de dérivation en cas de changement était traditionnellement utilisé ; Ce système permettait à une seule unité de toit de fournir un contrôle indépendant de la température à plusieurs zones. Cependant, il utilisait un ventilateur d’alimentation à vitesse constante et un registre de dérivation centralisé, ce qui entraînait une consommation d’énergie et des niveaux sonores plus élevés que les autres alternatives du système.
La dernière génération du système de commutation multizone est le système VAV de conversion. Ce système utilise une technologie efficace à vitesse variable pour réduire la consommation d’énergie CVC jusqu’à 50 % par rapport aux systèmes à volume constant (voir des exemples de comparaisons d’énergie dans le catalogue des systèmes de toiture zonés Trane).
Le système VAV de commutation
Un système VAV de commutation est composé d’une seule unité de toit desservant deux ou plusieurs unités terminales VAV (voir ci-dessous). Au fur et à mesure que les charges dans les zones changent, les registres des unités terminales VAV modulent le flux d’air délivré à chaque zone. Le ventilateur d’alimentation de l’unité de toit réagit en faisant varier sa vitesse pour fournir un volume variable d’air conditionné, maintenir la pression statique du conduit au point de consigne pendant que la capacité de refroidissement ou de chauffage est étagée, ou modulée pour maintenir la température de l’air soufflé au point de consigne.
Les compresseurs scroll à vitesse fixe ou variable assurent le refroidissement, tandis que le chauffage est fourni par un chauffage au gaz ou électrique (ou, dans certains cas, un serpentin d’eau chaude) ou en inversant le système de réfrigération pour qu’il fonctionne comme une pompe à chaleur.
Le panneau de commande du système Tracer Concierge utilise une stratégie de vote pour déterminer si l’unité de toit doit fournir un refroidissement ou un « passage » en mode chauffage. Chaque unité terminale VAV « vote » en fonction du mode global du système (chauffage ou refroidissement) en fonction de la différence entre la température de la zone actuelle et son point de consigne actif. De plus, le panneau de commande du système Concierge™ surveille les demandes de refroidissement et de chauffage de chaque zone et réinitialise dynamiquement le point de consigne de la température de l’air soufflé de l’unité de toit pour maximiser le confort général.
Choix de la chaleur dans l’unité de toit
Si l’unité de toit est une pompe à chaleur ou équipée d’un chauffage étagé, le ventilateur d’alimentation fonctionnera à plein régime en mode chauffage. Cela nécessite l’installation d’un registre de dérivation entre les conduits d’alimentation et de retour, afin de permettre à l’excès de flux d’air de recirculer vers l’unité de toit (en mode chauffage uniquement).
Si l’unité de toit est équipée d’un chauffage modulant, le ventilateur d’alimentation fait varier le débit d’air en mode chauffage. Dans de nombreux cas, cela évite d’avoir à installer un registre de dérivation. Cependant, un registre de dérivation peut être nécessaire si l’on s’attend à ce que le débit d’air du système en mode chauffage tombe en dessous du seuil minimum requis pour le chauffage modulant.
Le choix d’une source de chaleur modulante dans l’unité de toit (brûleur à gaz modulant, serpentin à eau chaude ou radiateur électrique SCR) est recommandé pour un système VAV de commutation qui devrait fonctionner pendant un nombre important d’heures en mode chauffage. Le confort sera probablement amélioré en raison d’un contrôle plus stable de la température de l’air soufflé. Cela réduira également (et peut-être évitera) la nécessité de contourner le flux d’air excessif, réduisant ainsi la consommation d’énergie du ventilateur.
Ajouter de la chaleur dans les unités terminales VAV ?
Dans un système VAV inverseur, une unité terminale VAV dessert chaque zone, avec un capteur de température de zone connecté à celle-ci.
Lorsque l’unité de toit fonctionne en mode chauffage (graphique de gauche ci-dessous), elle fournit de l’air chaud à toutes les unités terminales VAV. Si la zone nécessite un chauffage (VAV Heat/Cool Status = HEAT), le registre VAV module le débit d’air entre ses points de consigne de débit d’air de chauffage maximum et minimum, comme nécessaire pour maintenir la température de la zone à son point de consigne de chauffage. Si la zone nécessite un refroidissement (VAV Heat/Cool Status = COOL), le registre VAV se ferme à son point de consigne minimum de débit d’air de chauffage et le contrôleur commence à « voter » pour que l’unité de toit passe en mode de refroidissement.
Lorsque l’unité de toit fonctionne en mode refroidissement (graphique de droite ci-dessous), elle fournit de l’air frais à toutes les unités terminales VAV. Si la zone nécessite un refroidissement (VAV Heat/Cool Status = COOL), le registre VAV module le débit d’air entre ses points de consigne de débit d’air maximum et minimum, selon les besoins pour maintenir la température de la zone à son point de consigne de refroidissement. Si la zone nécessite un chauffage (VAV Heat/Cool Status = HEAT), le registre VAV se ferme à son point de consigne de débit d’air minimum et le contrôleur commence à « voter » pour que l’unité de toit passe en mode chauffage.
Pour améliorer le confort des occupants, envisagez d’équiper certaines des unités terminales VAV d’un petit radiateur électrique ou d’un serpentin d’eau chaude. Lorsque l’unité sur le toit fonctionne en mode de refroidissement, cela permet de fournir une certaine quantité de chaleur à une zone qui peut nécessiter un chauffage (par exemple, les entrées, les halls, les salles de conférence). Dans ce cas, le chauffage local n’a besoin d’être dimensionné que pour fournir une capacité suffisante par temps doux ou frais, et non pour fournir une capacité de chauffage maximale par temps froid. Par temps très froid, l’unité de toit bascule pour fonctionner en mode chauffage.
Si une unité terminale VAV est équipée d’un chauffage local, sa séquence de commande est inchangée lorsque l’unité de toit fonctionne en mode chauffage ; Le chauffage local est désactivé. Cependant, lorsque l’unité de toit fonctionne en mode refroidissement et fournit de l’air frais à toutes les unités terminales VAV, l’unité terminale VAV activera le chauffage local pour empêcher la zone de trop refroidir. Le contrôleur ne « votera » pas pour que l’unité de toit passe en mode chauffage, à moins que le chauffage local ne soit plus en mesure de maintenir la température de la zone à son point de consigne.
Systèmes de toiture par zones Trane
Les systèmes de toiture zonée Trane combinent des unités de toit monoblocées, des unités terminales VAV, un système de contrôle Tracer Concierge et des commandes Air-Fi Wireless dans des systèmes préconçus qui offrent aux clients commerciaux légers des options rentables pour augmenter le confort et l’efficacité énergétique tout en simplifiant l’exploitation et la maintenance.
Ils sont disponibles dans des configurations à une ou plusieurs zones, y compris le système VAV de commutation décrit dans cet article. Pour plus d’informations, des considérations d’application et des exemples de spécifications, consultez le catalogue des systèmes de toiture zonée Trane.
Systèmes de toiture par zones
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