L'aérothermie — Une solution efficace, économique et durable
L’aérothermie est un concept utilisé depuis de nombreuses années et aujourd’hui, plus que jamais, nous pouvons en démontrer les avantages et en apprécier les performances. Grâce aux avancées technologiques et aux nouvelles conceptions d’appareils de transfert de chaleur, nous avons maintenant la possibilité de réaliser de grands projets à faible coût tout en offrant une opération stable et efficace toute l’année.
À ce jour, plusieurs dizaines de bâtiments partout à travers le Québec peuvent bénéficier des avantages de cette technologie. Que ce soit pour une école, un bâtiment commercial, un hôtel ou un édifice à logements, la technologie à volume de réfrigérant variable (VRF) permet des économies d’énergies incomparables, ainsi qu’un confort inégalé.
Il est également possible de tirer profit des avantages de l’aérothermie pour des projets de centrales thermiques. Il s’agit d’une solution parfaitement adaptée aux concepts de cités multigénérationnelles, regroupant maisons de ville, quintuplex, unités condos et unités locatives. C’est pourquoi les concepteurs d’un projet immobilier de la ville de Québec accueillant 2000 unités ont opté pour l’installation de 960 tonnes d’aérothermie en remplacement de la géothermie qui devait initialement être utilisée. Les avantages de l’aérothermie, soit une source d’énergie inépuisable avec de faibles coûts d’installation et une efficacité considérable, ont permis de réaliser ce projet et d’en faire une des plus grosses centrales thermiques en Amérique du Nord. Cette centrale alimente une boucle d’eau mitigée qui circule dans un tuyau de 18 pouces de diamètre et pourvoit au chauffage et à la climatisation de huit (8) bâtiments. Ce concept est possible grâce à système VRF couplé à des échangeurs intérieurs à l’eau. Grâce à cette technologie, l’antigel peut être éliminé de la boucle d’eau et le résultat permet d’obtenir un COP de 3,49 lorsque la température de l’air extérieur est de -12 degrés C. Lorsque la température extérieure descend en dessous de ce point, c’est le chauffage au gaz naturel qui prend le relais.
Tableau 1 – Schéma centrale thermique
Le VRF tire également avantage du principe de récupération d’énergie, qui permet le refroidissement d’une zone tandis qu’une autre, reliée au même système, est en chauffage. L’énergie d’une zone est en partie récupérée et transférée à l’autre par l’entremise de boîtes de sélection. Ces systèmes sont donc d’une efficacité remarquable et affichent un COP de 2,35 à -25 degrés C de température extérieure. Il est même possible d’installer les unités de condensation dans un appentis mécanique, afin de ne plus être influencé par les conditions météorologiques. Ce type d’installation sert notamment à éviter l’utilisation d’un chauffage d’appoint qui est souvent gênant pour les architectes et designers d’intérieur. Avec les contrôles natifs et les séquences établies, les volets d’admission d’air, d’évacuation ou de recirculation sont ajustés pour répondre à la charge du bâtiment. Cette méthode de contrôle permet donc d’opérer les thermopompes dans un milieu stable et garantit l’approvisionnement calorifique en tout temps.
Tableau 2 – Schéma concept VRF
Tableau 3 – Photo des installations
Il faut cependant prendre en compte que lorsqu’un système VRF opère majoritairement en chauffage, de la glace peut se former sur l’échangeur du condenseur. Cette glace, formée lorsque de l’énergie est retirée de l’air froid et que l’humidité relative de l’air ambiant atteint un certain niveau, oblige l’utilisation de cycles de dégivrage, si l’on souhaite continuer à opérer correctement et efficacement. Sur les premiers projets d’aérothermie, datant d’il y a quelques années seulement, lorsque les cycles de dégivrage survenaient, de l’eau s’accumulait sous les échangeurs avant de se transformer à nouveau en glace. Au fur et à mesure que ces cycles se produisaient, on pouvait observer des amoncellements de glace qui soulevaient les unités et parfois même endommageaient les échangeurs et l’installation. Cette particularité, ainsi que la fréquence des cycles de dégivrage pouvaient occasionner beaucoup de problèmes. Pour solutionner cela, des échangeurs composés de trois parties distinctes ont été développés. Cette innovation permet entre autres de dégivrer une partie du condenseur tout en continuant à chauffer les zones desservies, assurant ainsi le confort des occupants. De plus, la partie basse du condenseur, étant utilisée pour rejeter la chaleur produite par le contrôleur de l’unité, reste toujours chaude. De ce fait, on ne retrouve aucune accumulation de glace au bas de l’unité.
Tableau 4 – Modes d'opération
En conclusion, il est clair que la technologie VRF ne cesse d’évoluer et sait s’adapter rapidement à un marché en constante évolution. De plus en plus de manufacturiers développent justement leur propre version du VRF. Il n’en tient donc qu’à vous de vous approprier cette technologie révolutionnaire et ainsi réaliser des projets couronnés de succès !
Par : François Guillemette, ing. jr Représentant technique, ITC Technologies Montréal