Fondamentaux du HVAC

Le HVAC fournit un confort thermique et maintient la qualité de l'air intérieur dans les bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels. Les fonctions de base d'un système HVAC sont :

• Chauffage et refroidissement
• Nettoyage de l'air
• Régulation du flux d'air
• Pressurisation
• Humidification et déshumidification

Cet article discute des bases d'un système HVAC, de son fonctionnement et de ses différents types.

Table des matières

• Apprendre les bases du HVAC
• Pourquoi le HVAC est important
• Fonctionnement du système HVAC
• Types de systèmes HVAC
• Où les contrôles HVAC sont-ils nécessaires
• FAQ

Apprendre les bases du HVAC

Un système HVAC (chauffage, ventilation et climatisation) est conçu pour prévenir la contamination et fournir des conditions de vie et de travail confortables.

• Le chauffage maintient la température ambiante appropriée, particulièrement par temps froid.
• La ventilation implique l'échange ou le remplacement de l'air dans un espace pour réguler la température ou éliminer les contaminants.
• La climatisation refroidit les espaces intérieurs en éliminant la chaleur et l'humidité de l'air.

Note : HVAC-R est l'acronyme étendu, où le 'R' représente la réfrigération. Ce composant critique aide à préserver les biens périssables grâce à un refroidissement précis. La réfrigération est essentielle dans des industries telles que le service alimentaire, les installations médicales et d'autres secteurs où un refroidissement contrôlé est nécessaire pour la sécurité et la conformité.

Pourquoi le HVAC est important

Les systèmes HVAC jouent un rôle pivot dans le maintien d'un environnement intérieur adéquat pour diverses raisons :

1. Qualité de l'air intérieur (QAI) : Les systèmes HVAC commerciaux sont cruciaux pour gérer la qualité de l'air intérieur en filtrant les contaminants, les allergènes et les particules. Une QAI améliorée crée un environnement plus sain, atténuant le risque de conditions respiratoires et de réactions allergiques parmi les occupants du bâtiment.
2. Contrôle de la température : Atteindre et maintenir des niveaux de température idéaux assure le confort et la productivité. Les systèmes HVAC offrent un contrôle précis de la température.
3. Régulation de l'humidité : Une humidité appropriée est clé pour maintenir le confort et protéger la santé dans les espaces intérieurs. Les systèmes HVAC jouent un rôle crucial dans le contrôle des niveaux d'humidité, évitant des problèmes comme la génération de moisissures et l'inconfort qui vient avec un air excessivement humide ou sec.
4. Efficacité énergétique : Les systèmes HVAC modernes sont conçus avec un accent sur l'efficacité énergétique, ce qui aide les entreprises et les propriétaires de maisons à contrôler les dépenses opérationnelles et à réduire leur impact environnemental.

Fonctionnement du système HVAC

• Air extérieur (A) : Le système prend l'air extérieur (A), essentiel pour la ventilation. Cet air est aspiré dans le système pour être filtré et conditionné avant d'entrer dans les espaces intérieurs.
• Unité de traitement d'air (C) : L'unité de traitement d'air (AHU) est un composant central qui contient le filtre, le ventilateur et les bobines (C). Le filtre nettoie l'air entrant en éliminant les particules, le ventilateur propulse l'air à travers le système, et les bobines, qui sont connectées au refroidisseur et à la chaudière, conditionnent l'air en le chauffant ou en le refroidissant.
• Refroidisseur (E) : Le refroidisseur (E) produit de l'eau glacée. Il retire la chaleur de l'eau à travers un cycle de réfrigération, impliquant l'évaporation et la condensation d'un réfrigérant. L'eau glacée est ensuite pompée vers l'AHU, qui absorbe la chaleur de l'air, le refroidissant efficacement. Le circuit d'eau glacée inclut un réservoir d'expansion pour accommoder les changements de volume d'eau dus aux fluctuations de température.
• Tour de refroidissement (B) : La tour de refroidissement (B) fait partie du cycle de refroidissement, particulièrement dans les systèmes HVAC plus grands. Elle aide à dissiper la chaleur du bâtiment en refroidissant l'eau qui a absorbé la chaleur de l'air intérieur. L'eau chaude du condenseur du refroidisseur est envoyée à la tour de refroidissement, qui est refroidie par évaporation avant de recirculer vers le refroidisseur. La tour de refroidissement est spécifiquement associée aux refroidisseurs à eau plutôt qu'aux refroidisseurs à air qui n'utilisent pas de tour de refroidissement.
• Chaudière (G) : La chaudière (G) génère de l'eau chaude ou de la vapeur puis la distribue aux bobines de chauffage de l'AHU. Alors que l'air passe sur ces bobines, il est réchauffé avant d'être envoyé à travers les conduits dans les espaces intérieurs. La chaudière est typiquement utilisée pendant les mois plus froids lorsque le chauffage est nécessaire. L'eau chaude/vapeur de la chaudière est également utilisée pour d'autres applications de chauffage dans le bâtiment, telles que les radiateurs ou les systèmes de chauffage par le sol.
• Pompe (D) : La pompe (D) déplace l'eau chauffée ou refroidie depuis et vers le refroidisseur et la chaudière jusqu'aux bobines dans l'AHU. Cette circulation est cruciale pour transférer l'énergie thermique nécessaire pour chauffer ou refroidir le bâtiment. Il y a typiquement des pompes séparées pour les circuits du refroidisseur et de la chaudière. La pompe à eau glacée fait circuler l'eau entre le refroidisseur et l'AHU, et la pompe à eau chaude fait circuler l'eau entre la chaudière et l'AHU.
• Pièce ventilée (F) : La pièce ventilée (F) représente les espaces intérieurs desservis par le système HVAC. L'air conditionné de l'AHU est livré dans ces pièces, offrant un environnement confortable pour les occupants. Le système élimine également l'air vicié de ces espaces pour maintenir une bonne qualité de l'air. L'air de retour de ces pièces est typiquement ramené à l'AHU pour être reconditionné.

Lisez notre article sur les Instruments HVAC pour plus de détails sur les différents dispositifs de mesure utilisés dans un système HVAC.

Types de systèmes HVAC

Les systèmes HVAC sont largement catégorisés en unités autonomes et systèmes centraux, chacun ayant des méthodes opérationnelles distinctes et des applications appropriées.

Unités autonomes

Les unités autonomes convertissent une source d'énergie primaire, telle que l'électricité ou le gaz, directement en chauffage et en refroidissement pour l'espace qu'elles desservent. Exemples d'unités autonomes comprennent :

• Systèmes HVAC sur toiture : Souvent trouvés sur les bâtiments commerciaux, ces unités sont installées sur le toit et fournissent le chauffage et le refroidissement à l'espace à l'intérieur du bâtiment.
• Climatiseurs individuels pour pièces : Unités portables ou montées sur fenêtre qui refroidissent des pièces uniques.
• Pompes à chaleur air-air : Ces systèmes peuvent chauffer et refroidir en transférant la chaleur entre l'air intérieur et extérieur d'un bâtiment.

Les unités autonomes sont typiquement utilisées dans des bâtiments d'un seul étage ou des pièces individuelles où un contrôle localisé et la simplicité sont souhaités.

Systèmes centraux

Systèmes centraux convertissent l'énergie de combustibles comme le gaz ou l'électricité en un emplacement central, puis distribuent l'énergie thermique à travers le bâtiment. Ils se composent d'un sous-système d'approvisionnement central et de divers sous-systèmes d'utilisation finale, offrant une large gamme de configurations. La configuration la plus courante comprend :

• Systèmes centraux d'eau chaude et froide : Ces systèmes envoient de l'eau chaude et/ou froide à plusieurs systèmes de ventilateurs à travers le bâtiment.
• Systèmes de ventilateurs avec échangeurs de chaleur eau-air (bobines) : Ces systèmes utilisent l'eau de l'installation centrale pour chauffer ou refroidir l'air, puis le distribuent aux zones désignées.

Les sous-systèmes d'utilisation finale dans les systèmes centraux peuvent être :

• Systèmes de ventilateurs à zone unique : Desservant une zone ou un espace spécifique.
• Systèmes de ventilateurs multizones : Utilisant des boîtes à volume d'air variable (VAV) pour desservir plusieurs zones, permettant un contrôle de la température individuel dans chaque zone. Un VAV est un composant du système HVAC qui régule le flux d'air vers différentes zones, permettant un contrôle de la température individuel.

Les systèmes centraux sont préférés dans les bâtiments plus grands et à plusieurs étages avec un accès extérieur limité. Bien qu'ils puissent avoir des séquences de contrôle plus complexes, ils offrent généralement des coûts opérationnels plus bas en raison de leur efficacité et de leur évolutivité. Lisez notre article d'aperçu des vannes de zone pour plus de détails sur le fonctionnement et les caractéristiques des vannes de zone HVAC.

Où les contrôles HVAC sont-ils nécessaires

Les contrôles HVAC se réfèrent aux divers dispositifs et systèmes utilisés pour réguler le fonctionnement des équipements HVAC dans un bâtiment. Les systèmes de contrôle HVAC sont essentiels et sont stratégiquement distribués à travers trois zones clés :

1. Contrôles de la salle mécanique principale : Ces contrôles gèrent le fonctionnement de l'équipement HVAC central, tels que les refroidisseurs, les chaudières et les pompes. Ils assurent que l'équipement fonctionne dans les paramètres souhaités, incluant les contrôles de sécurité, les contrôles de gestion de l'énergie et les contrôles d'interface pour surveiller et ajuster les réglages.
2. Contrôles de l'unité de traitement d'air (AHU) : Les contrôles pour les AHU régulent le flux d'air, l'humidité, la température et la qualité de l'air. Ils ajustent la vitesse des ventilateurs, la position des clapets et le fonctionnement des bobines de chauffage et de refroidissement, ainsi que des humidificateurs et des déshumidificateurs, pour s'assurer que l'air livré à différentes parties du bâtiment répond aux normes de confort et de qualité requises.
3. Contrôles individuels de pièce : Ce sont des contrôles localisés qui gèrent les conditions au sein de pièces ou de zones individuelles. Ils incluent des thermostats, des hygrostats et des capteurs de CO2 qui permettent aux occupants d'ajuster la température, l'humidité et la qualité de l'air, ainsi que de gérer le fonctionnement des unités à bobine de ventilateur, des boîtes à volume d'air variable (VAV) et d'autres dispositifs terminaux qui affectent directement le confort dans une zone spécifique.

FAQ

Quelle est la différence entre AC et HVAC ?

AC fait partie du HVAC ; AC régule la température intérieure par le refroidissement, tandis que le système HVAC inclut le chauffage, la ventilation et la climatisation.

Quel est le principe de base du HVAC ?

Les systèmes HVAC contrôlent le climat intérieur en régulant la température, le flux d'air et l'humidité pour le confort et la qualité de l'air.