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Pairing Building Automation and VRF Systems

Il faut les deux pour électrifier efficacement.

L’avancement de la décarbonisation des bâtiments pourrait devenir le plus grand héritage des ingénieurs d’aujourd’hui. Depuis des années, les experts du climat tirent la sonnette d’alarme sur les risques qu’il y a à laisser les émissions de gaz à effet de serre (GES) se poursuivre sans contrôle. Maintenant, il est temps d’agir.

En fait, le changement devient nécessaire dans de nombreux endroits. Plus de 20 États ont établi des objectifs de décarbonisation obligatoires. ^[1] En outre, plus de 45 États ont des incitations pour l’utilisation d’équipements électrifiés dans les bâtiments. ^[2]

Le passage au CVC entièrement électrique est un point de départ logique. Les experts estiment que le remplacement des systèmes de chauffage à base de combustibles fossiles par des technologies efficaces et entièrement électriques réduira la consommation d’énergie de plus de 40 % et les émissions de carbone de plus de 75 %. ^[3]

Trane et d’autres fabricants réinventent le chauffage électrifié et introduisent des solutions efficaces, fiables et abordables. De nombreux systèmes sont basés sur des pompes à chaleur, y compris le débit de réfrigérant variable (VRF). En Amérique du Nord, la technologie des pompes à chaleur est en train de devenir un incontournable pour le chauffage et la climatisation entièrement électriques et sans combustibles fossiles. Plus de 180 millions de pompes à chaleur ont été utilisées pour le chauffage en 2020 ; L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estime que les pompes à chaleur pourraient satisfaire 90 % des besoins mondiaux en chauffage avec une empreinte carbone inférieure à celle des chaudières à condensation au gaz. ^[4] Il s’agit d’une technologie éprouvée avec de nouvelles possibilités d’application.

Associer le DRV à l’automatisation des bâtiments – mieux ensemble

VRF et BAS : deux solutions valent mieux qu’une.

Inventés en 1982 au Japon, les systèmes DRV ont un marché mature en Asie et en Europe. L’adoption aux États-Unis gagne du terrain depuis une décennie, avec une croissance de 19 % (TCAC) entre 2009 et 2019. ^[5]

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les systèmes VRF sont particulièrement bien placés pour aider les propriétaires de bâtiments à atteindre les objectifs actuels de réduction des émissions de_CO2 tout en réduisant les coûts des services publics. Ils ne nécessitent peut-être pas de conduits, ils sont donc idéaux pour mettre les bâtiments anciens aux normes actuelles. Ils peuvent fournir une gestion du confort personnalisée et zonée et des avantages en matière de qualité de l’environnement intérieur. Les systèmes DRV sont très économes en énergie et conçus pour des cycles de vie prolongés afin d’offrir un confort durable et rentable à l’avenir. Et c’est encore mieux lorsqu’un système d’automatisation des bâtiments (BAS) est aux commandes.

Tout comme la transformation numérique touche pratiquement tous les aspects de notre vie quotidienne, la connectivité devient la norme. Lorsque l’objectif est de construire des bâtiments performants et décarbonés, le système DRV n’est que la moitié de la solution.

Plus de contrôle VRF. Le confort et l’efficacité sont donc une évidence.

L’automatisation des bâtiments peut augmenter considérablement les avantages des systèmes VRF en contrôlant la consommation d’énergie de manière holistique. Selon les recherches menées par les équipes scientifiques du projet Drawdown, les systèmes d’automatisation des bâtiments peuvent augmenter l’efficacité du chauffage et de la climatisation de plus de 20 % et réduire la consommation d’énergie pour l’éclairage, les appareils, etc. de 8 %. À l’échelle mondiale, l’adoption du BAS varie de 0 à 75 % dans les pays à revenu élevé. L’expansion substantielle de l’adoption, à un coût initial net de 287,70 à 393,35 milliards de dollars américains, pourrait permettre aux propriétaires de bâtiments d’économiser de 2,27 à 3,42 billions de dollars américains en coûts d’exploitation. Cela pourrait également permettre d’éviter des émissions de CO2 de 9,55 à 14,01 gigatonnes d’ici 2050. ^[6]

Couplage de l’automatisation des bâtiments et des systèmes VRF

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Le système d’automatisation des bâtiments Tracer SC+ de Trane améliore les performances du système VRF Trane / Mitsubishi Electric grâce à l’optimisation énergétique, à l’analyse des données et à la connectivité à distance. L’association de ces technologies dans des espaces commerciaux maximise l’efficacité et aide à atteindre les objectifs de décarbonisation.

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Le BAS associé au VRF offre trois avantages significatifs :

1. Il mesure la performance et identifie les opportunités.

Les commandes VRF autonomes peuvent optimiser le système, mais elles ne permettent pas la mise en service continue que BAS peut faire. Les quantités massives de données énergétiques collectées par le BAS donnent aux propriétaires de bâtiments les informations dont ils ont besoin pour mesurer la consommation d’énergie de base, surveiller les écarts et mettre en œuvre des changements opérationnels pour corriger les inefficacités qui peuvent se développer au fil du temps. BAS ouvre la porte à d’innombrables possibilités d’amélioration de l’efficacité du système. Mieux encore, les utilisateurs de BAS peuvent faire tout cela en toute sécurité et à distance.

2. Il augmente les avantages de zone de VRF.

Une chose que les propriétaires de bâtiments aiment à propos du VRF, c’est sa capacité à offrir un confort flexible et zoné. BAS fait passer cette flexibilité à un niveau supérieur. Alors que tout système VRF peut inclure des capteurs i-see et des thermostats Smart ME, BAS ajoute la possibilité d’utiliser ces capteurs avec plusieurs systèmes. Avec le BAS, les occupants peuvent ajuster la température, la vitesse du ventilateur et la direction du flux d’air en fonction de leurs préférences personnelles. Le BAS balaie périodiquement les réglages, généralement la nuit, pour remettre le système dans des conditions normales (et une efficacité énergétique optimale) pour le lendemain.

De plus, les capteurs de présence peuvent détecter si des personnes se trouvent dans un espace ou non. Lorsque les gens sortent, les capteurs communiquent l’information au BAS, qui automatise les réponses appropriées de l’équipement pour économiser l’énergie et contribuer à réduire les coûts d’exploitation.

Cette flexibilité pour personnaliser le confort et restaurer les paramètres d’efficacité techniques différencie BAS pour sa capacité à équilibrer confort, rentabilité et durabilité.

3. Il coordonne plusieurs systèmes.

L’action d’un système de construction peut – et doit – avoir un impact sur la réaction des autres. L’automatisation des bâtiments agit comme un quart-arrière pour faire fonctionner plusieurs systèmes en équipe afin d’optimiser les performances du bâtiment.

Voici deux exemples de cas de figure :

Scénario 1 : Les points de consigne de ventilation DOAS peuvent être ajustés par le BAS en fonction de l’occupation et/ou de la concentration de CO2 afin d’optimiser la qualité de l’air intérieur tout en évitant la surventilation et la consommation excessive d’énergie.
Scénario 2 : Le BAS peut exécuter le DOAS pour surventiler intentionnellement l’espace afin de tirer parti du refroidissement naturel. Ce scénario permet de réduire la consommation d’énergie et les coûts, car le bâtiment dépend moins du système DRV pour fournir un refroidissement mécanique.

Plus d’avantages VRF. L’avenir des bâtiments durables est donc clair.

Qu’elle soit motivée par la réglementation ou les valeurs des parties prenantes, la durabilité est une priorité plus importante pour de nombreux propriétaires de bâtiments aujourd’hui, mais elle est rarement le seul facteur décisif. La popularité croissante du VRF peut provenir de sa capacité à en faire plus pour les propriétaires et les occupants des bâtiments.

La personnalisation assure le confort des occupants. Les systèmes VRF permettent plusieurs points de consigne spécifiques à l’utilisation des occupants et aux préférences de confort individuelles. Plutôt que de maintenir un réglage de température moyenne dans l’ensemble du système, le VRF permet à chaque occupant de choisir. Par exemple, un employé peut régler son bureau à 65 ° F tandis que son voisin sélectionne 72 ° F. Les individus peuvent également avoir le contrôle de la vitesse du ventilateur et de la direction du flux d’air pour un confort vraiment personnalisé.

Une plus grande flexibilité de rénovation permet d’améliorer plus facilement la durabilité des bâtiments existants. Les systèmes DRV sont plus compacts et nécessitent moins de conduits que les équipements conventionnels. De plus, leur empreinte au sol plus petite signifie qu’ils nécessitent moins de modifications aux façades des bâtiments, ce qui les rend idéaux pour les propriétaires et les promoteurs qui souhaitent maintenir l’intégrité des bâtiments historiques.

Ils sont silencieux. Des niveaux sonores de fonctionnement plus faibles signifient que l’équipement ne dérangera pas les clients à l’intérieur des chambres. Il maintient également les espaces extérieurs environnants à l’abri des bruits mécaniques perturbateurs, ce qui les rend plus adaptés à une utilisation à proximité d’équipements générateurs de bénéfices comme les restaurants sur les toits ou les espaces de divertissement.

Ils sont électriques. Le réseau devient plus vert. En 2022, le solaire et l’éolien devraient ajouter plus de 60 % de la capacité de production à grande échelle au réseau électrique américain (46 % de l’énergie solaire, 17 % de l’éolien). ^[7] Le chauffage électrifié tire parti des avantages en matière de durabilité de l’électricité produite à partir de sources d’énergie plus propres. De plus, l’électrification du chauffage est l’une des plus grandes étapes pour réduire l’utilisation directe de combustibles fossiles dans les bâtiments. Aux États-Unis, 13 % des émissions de GES sont causées par l’utilisation directe de combustibles fossiles pour le refroidissement, le chauffage et la cuisson. ^[8] À mesure que nous nous dirigeons vers un réseau entièrement renouvelable, les bâtiments électrifiés seront mieux préparés pour l’avenir de l’énergie propre.

Et ils sont économes en énergie. La technologie de pompe à chaleur au cœur des systèmes VRF est intrinsèquement économe en énergie. Au lieu de l’eau ou de l’air, ils utilisent un réfrigérant pour déplacer la chaleur dans un bâtiment. Les capacités de contrôle avancées des systèmes VRF permettent de moduler le réfrigérant envoyé à chaque zone en fonction de la demande basée sur l’occupation, ce qui réduit la quantité d’énergie qui peut être gaspillée inutilement en chauffant ou en refroidissant inutilement les espaces.

VRF aide les communautés et les organisations à atteindre leurs objectifs de durabilité. Les services publics, les États, les villes, les agences et les organisations à but non lucratif ont publié un flux constant d’études et de rapports sur la façon dont l’électrification stratégique est le meilleur moyen d’atteindre des objectifs ambitieux de réduction des émissions de carbone. Des recherches menées par la Vermont Energy Investment Corporation (VEIC) pour le compte de l’Autorité de recherche et de développement énergétiques de l’État de New York (NYSERDA) ont montré des réductions d’émissions de GES allant jusqu’à 41 % pour les grands immeubles de bureaux plus anciens équipés de systèmes DRV. L’équipement inclus dans l’étude a démontré les performances de base du système DRV et n’incluait pas les modèles les plus efficaces ou l’activation du BAS-enabled qui sont possibles aujourd’hui. Des économies d’énergie supplémentaires et des réductions des émissions de GES sont possibles grâce à des équipements plus récents conçus pour résister aux climats froids et à des ratios d’efficacité énergétique intégrés (IEER) et des cotes COP plus élevés. ^[9]

Voici quelques points supplémentaires à garder à l’esprit :

La plupart des avantages en matière d’efficacité se produisent dans des conditions de charge partielle. Les systèmes VRF ajustent en permanence la capacité et la consommation d’énergie pour s’adapter précisément à la charge de chaque zone.
Alors que les systèmes CVC alimentés au gaz ne peuvent pas dépasser un coefficient de performance (COP) de 1, les systèmes VRF atteignent régulièrement des COP de 3 et plus, ce qui signifie qu’ils peuvent fournir beaucoup plus de chaleur qu’ils n’en consomment en watts.
Les systèmes VRF nécessitent moins de conduits que les systèmes à air pulsé, ce qui réduit la quantité d’énergie consommée par les ventilateurs.

Un bâtiment à haut rendement sera doté de systèmes mécaniques efficaces ainsi que de faibles charges de chauffage et de refroidissement obtenues grâce à une isolation continue et à une enveloppe thermique étanche à l’air. La capacité d’un système VRF à adapter sa capacité aux charges lui permet de chauffer et de refroidir un bâtiment à faible charge avec moins de risque de cycles courts que les équipements à capacité fixe.

Trane propose des solutions VRF et BAS. Ainsi, tout bâtiment peut se décarboner.

La réponse de Trane est la gamme de systèmes VRF Trane® / Mitsubishi Electric associée à l’automatisation des bâtiments Tracer® SC+. Des options de pompe à chaleur et de récupération de chaleur sont disponibles pour s’adapter à un large éventail d’applications. Les experts VRF de Trane peuvent vous aider à comprendre les nuances lorsque vous devez choisir la meilleure option pour un type particulier de bâtiment ou de client.

Les applications préconçues optimisent l’électrification CVC.

Comme nous l’avons vu, le VRF offre son plus grand potentiel lorsqu’il est associé à l’automatisation des bâtiments. La solution BAS de Trane, Tracer SC+, offre des performances fiables préconçues par nos propres experts système internes. La programmation d’applications clés du système dans notre usine, avant la livraison, est une étape unique dans le processus de production de BAS de Trane. Il garantit que chaque système VRF fonctionne de manière cohérente afin de maximiser les avantages du système pour les bâtiments qui tirent parti du CVC électrifié pour se décarboniser.

Présentation des types de systèmes DRV

La technologie VRF de la pompe à chaleur regroupe le chauffage et la climatisation en un seul système multizone entièrement électrique pour une gamme d’applications commerciales. Ce type de système VRF se compose d’une unité extérieure et d’un maximum de cinquante unités intérieures reliées par des lignes de réfrigérant et un réseau de communication. Chaque zone est conditionnée par sa propre unité intérieure qui peut avoir des points de consigne uniques. Au lieu de brûler des combustibles fossiles, les pompes à chaleur VRF fournissent du chauffage aux zones en introduisant de la chaleur ambiante que l’unité extérieure extrait de l’air ou d’une source d’eau à proximité. Pendant le refroidissement, les pompes à chaleur VRF inversent ce processus : les unités intérieures transfèrent l’excès de chaleur des zones vers l’unité extérieure qui rejette ensuite la chaleur. Les unités intérieures sont disponibles dans les styles sans conduit et avec conduit.

Les systèmes VRF à récupération de chaleur ont les mêmes capacités que les pompes à chaleur VRF, mais ils utilisent également un contrôleur de circuit de dérivation (BC) pour tirer parti de la diversité de charge et fournir un chauffage et un refroidissement simultanés. Ils peuvent déplacer la chaleur des zones qui nécessitent un refroidissement vers les zones qui nécessitent un chauffage. En réutilisant l’énergie thermique qui aurait été rejetée par l’unité extérieure, les systèmes de récupération de chaleur augmentent la capacité totale appliquée et l’efficacité énergétique.

Applications programmées en usine Trane

État de l’espace occupé et inoccupé – conditionne un espace à l’aide d’un DRV et d’un système d’air extérieur dédié (DOAS) pour tirer parti de chacun de leurs points forts dans le maintien de charges sensibles ou latentes pour le confort et l’utilisation de l’énergie.
Optimisation de la pression du ventilateur – met en œuvre des stratégies telles que la ventilation à la demande ou la réinitialisation statique des conduits avec des boîtiers de contrôle de débit de ventilation pour optimiser la consommation d’énergie dans les espaces avec des demandes de ventilation variables.
Démarrage / arrêt optimal – satisfait de manière proactive les conditions requises dans l’espace avec un point de consigne et un temps d’utilisation ciblés pour l’occupant.
Gestion de la demande – gère les coûts énergétiques et le confort grâce à une stratégie de gestion de la demande et de l’offre, minimisant ainsi la demande de pointe et les frais associés.
Optimisation de la condition de l’air de refoulement – gère le contrôle de la température et de l’humidité de l’air de refoulement du système de ventilation.

Trane possède plus d’expertise en matière de VRF et d’automatisation des bâtiments. Vous avez donc un seul « go-to » pour tout.

La spécification de systèmes VRF associés à l’automatisation des bâtiments n’est peut-être pas dans votre zone de confort. Mais de nombreux propriétaires de bâtiments sont confrontés à de fortes pressions externes pour se décarboner au cours des prochaines années. La conception d’un système avec VRF et BAS peut aider à hiérarchiser les objectifs de durabilité et à maximiser l’efficacité et la performance globales du bâtiment. Vous pouvez fournir un DRV de manière experte, dès maintenant, avec le soutien de Trane. Notre outil de conception Web gratuit est à votre disposition pour vous guider à travers les spécifications du système. Pour obtenir de l’aide supplémentaire, vous pouvez contacter l’équipe locale chargée du compte Trane. Nous pouvons vous aider à spécifier et à concevoir des systèmes VRF qui répondent aux nouvelles normes d’efficacité et aux exigences d’électrification pour pratiquement tous les bâtiments.

Si vous souhaitez devenir l’expert VRF sur votre marché local, voici tout ce que vous devez vraiment savoir : La large gamme de produits Trane comprend à la fois des produits VRF et BAS. Notre expertise peut vous aider à concevoir, programmer et livrer des systèmes clés en main, même pour les exigences les plus spécifiques des projets. Après l’installation, nous pouvons utiliser les données du BAS pour générer des analyses qui éclairent le service, la maintenance et l’optimisation proactifs. Les meilleures solutions pour tout bâtiment dépendent d’une multitude de facteurs, de la taille et de la fonction du bâtiment à l’emplacement et à la zone climatique. Les experts VRF de Trane peuvent vous aider à évaluer chaque situation et à vous fournir les meilleures solutions pour l’avenir.

Les solutions VRF clés en main de Trane

Équipement VRF Trane® / Mitsubishi Electric

Avec un choix de trois séries, vous pouvez profiter des avantages de la technologie VRF et Ductless, conçue pour la taille, la portée et les besoins spécifiques de votre projet de bâtiment.
Systèmes d’automatisation des bâtiments Tracer® SC+

Tracer SC+ est un puissant système d’automatisation des bâtiments qui intègre des systèmes pour simplifier la commande et offrir un meilleur contrôle du confort et de l’efficacité.
Capteurs de zone sans fil Trane Air-Fi®

Une technologie communicante et de détection qui permet aux différentes parties d’un système de bâtiment, de vos contrôleurs CVC et de bâtiment de communiquer sans fil.
Contrats de service mécanique connecté pour VRF

Tirez parti des données et des capacités d’analyse de Trane pour surveiller à distance votre système, fournir des vérifications proactives et diagnostiquer les problèmes au fur et à mesure qu’ils surviennent.

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Voir plus d’articles

[1] Clean Energy States Alliance, Tableau des États 100 % à énergie propre.

[2] DESIRE, NC Clean Energy Technology Center, base de données des incitations étatiques pour les énergies renouvelables et l’efficacité. Web.

[3] Frost & Sullivan, Global Electrification Grown Opportunities : Regulatory Frameworks, Disruptive Technologies, and the Growth of Renewables and Smart Grid Management Technologies with Guide Electrification, mars 2022. Sur le Web.

[4] AIE, pompes à chaleur, des efforts supplémentaires sont nécessaires. Web.

[5] BSRIA, États-Unis parmi les principaux marchés VRF dans le monde, du 2 au 21 juin. Web.

[6] Projet Drawdown, Systèmes d’automatisation des bâtiments. Web.

[7] Energy Information Administration des États-Unis. Web.

[8] Ressources pour l’avenir 70, Politique fédérale sur le climat 106, Le secteur des bâtiments. Web.

[9] Rapport sur les stratégies de marché du débit de réfrigérant variable (VRF) de Northeast Energy Efficiency Partnerships (septembre 2019)