29.08.2022
Technique et connaissances
Simulation de hall: basse température avec pompes à chaleur
Comment rendre le climat industriel indépendant du gaz ?
Comment chauffer correctement un hall ? Quels aspects doivent être pris en compte pour climatiser dans la plage basse température avec des pompes à chaleur et sans risque de courants d’air ? Nous répondons à ces questions et à d’autres à l’aide d’un exemple de calcul et de simulations, réalisés par le centre de recherche et de développement Kampmann (FEC).
Une réponse d’emblée : nous recommandons l’utilisation d’Aérothermes. Ils constituent une solution technique moderne et s’utilisent dans les applications les plus diverses. Pour planifier et dimensionner correctement un hall, il est important de connaître au préalable son utilisation exacte, sa taille et les différentes conditions climatiques qui y règnent. Le dimensionnement du système doit ensuite être effectué de manière à permettre, selon les souhaits et les exigences, le chauffage, le refroidissement et la ventilation, tout en répondant aux exigences d’efficacité et de confort.
Différents types d’utilisation des halls
Un simple hall de stockage avec une température constante de 5 °C doit être dimensionné différemment d’un hall dans lequel des personnes séjournent également. Dans ce cas, la directive relative aux lieux de travail s’applique, prévoyant que la climatisation doit, dans la mesure du possible, maintenir une température de 17 à 20 °C dans la zone de séjour des personnes. Dans un hall de production avec une charge thermique élevée, il convient de refroidir, car selon cette directive, la température de L’air maximale dans les locaux de travail ne doit pas dépasser 26 °C. Les halls du secteur logistique possèdent en outre de grandes portes qui, dans un cas, peuvent être principalement fermées et, dans l’autre, sont régulièrement ouvertes pour permettre les mouvements de marchandises. Dans ce cas, il est recommandé d’utiliser des rideaux d’air pour portes, qui permettent de réduire nettement le taux d’infiltration et d’éviter que l’air climatisé ne s’échappe par la porte.
Chauffage de hall dans la plage basse température
Pour le dimensionnement concret du hall, le maître d’ouvrage et le planificateur doivent définir de nombreux critères à prendre en compte. Il peut s’agir des éléments suivants :
- Géométrie du hall
- Sources ou puits thermiques internes
- Capacité thermique
- Isolation
- Utilisation d’énergies renouvelables
- Minimisation des émissions de CO2
- Coûts d’investissement et coûts consécutifs
La charge de chauffage d’un hall est déterminée selon DIN V 18599 et EN 12831-1. Une valeur théorique de 18 °C, par exemple, peut alors être utilisée pour la température ambiante dans la zone de séjour. Toutefois, lors de la définition de la température ambiante, il ne faut pas perdre de vue la stratification thermique, car l’expérience montre que plus les mouvements d’air dans le hall sont faibles, plus la température augmente avec la hauteur du hall.
Les halls chauffés dans la plage basse température avec des Aérothermes et une pompes à chaleur bénéficient, lorsque le dimensionnement est correct, d’une circulation d’air suffisante et évitent ainsi l’accumulation de chaleur sous le toit. Avec de nombreux petits appareils, la température se répartit en outre plus favorablement, les vitesses d’air sont plus faibles et le bruit généré est réduit. Cela assure le confort sans courants d’air jusqu’à la zone de séjour.
Pour notre hall d’exemple, avec une charge de chauffage calculée de 50 kW, 6 Aérothermes de 8,8 kW chacun sont nécessaires pour atteindre 18 °C dans la zone de séjour.
Simulation numérique de l’évolution de la température dans le hall
À l’aide de simulations numériques, il est possible de modéliser de grands systèmes complexes dans le domaine de la climatisation afin de répondre concrètement aux questions des clients au moyen d’une analyse.
Dans la simulation considérée ici, la température extérieure est de -12 °C. Le fonctionnement d’Aérothermes en combinaison avec des pompes à chaleur a été testé. Dans nos modèles, les portes du hall n’ont pas été prises en compte dans le calcul et la simulation. Il convient de noter à cet égard que les systèmes de rideaux d’air pour portes réduisent massivement le taux d’infiltration, c’est-à-dire l’apport d’air froid, pendant la période de chauffage.
La simulation du hall d’exemple montre : même avec une température extérieure de -12 °C, les Aérothermes dans la plage basse température atteignent une température de hall supérieure à 18 °C.
Simulation du risque de courants d’air dans la zone de séjour
La simulation permet d’examiner plus précisément le confort dans la zone de séjour. La vue en coupe ci-dessous montre que, même avec une température de soufflage inférieure à 40 °C, donc inférieure à la température corporelle, aucun problème de confort n’apparaît dans une grande partie du hall au sens de la EN ISO 7730. De légers risques de courants d’air n’apparaissent qu’immédiatement en dessous des Aérothermes. Ils peuvent toutefois être négligés, car seule la zone de séjour est décisive.
Résultat de la simulation : aucun risque de courants d’air dans la zone de séjour.
Peut-on aussi assurer le refroidissement d’un hall avec des Aérothermes ?
Si le point de départ de la planification est un hall avec une charge thermique élevée, celui-ci doit également être refroidi. C’est important, par exemple, dans les techniques de procédé, afin de garantir une production irréprochable. Pour les personnes travaillant dans le hall également, il convient de créer une température ambiante agréable et confortable. Une sélection appropriée des appareils et les bonnes températures système constituent la solution.
Lors du dimensionnement, il faut toutefois veiller à la circulation de l’air. L’air froid « tombe » du plafond du hall vers le bas. Il en résulte des zones chaudes et froides, ces dernières étant souvent perçues par les collaborateurs comme trop fraîches ou sujettes aux courants d’air. L’Aérothermes TOP C apporte ici une solution. C’est un appareil polyvalent pour le chauffage et le refroidissement des halls de tout type dans le stockage, la production et la vente. L’appareil est équipé d’un bac à condensat et est réglé de manière à insuffler aussi de l’air froid horizontalement dans le hall. L’Aérothermes Ultra dispose également d’une fonction de refroidissement et a été développé comme appareil de plafond pour le chauffage, le refroidissement et la ventilation dans des grands espaces exclusifs.
L’utilisation d’Aérothermes est pérenne
De nos jours, il est important d’exploiter le potentiel d’économie d’énergie. L’utilisation d’Aérothermes constitue à cet égard une très bonne solution. Ils fonctionnent à base d’eau et ne consomment pas de gaz, contrairement par exemple aux tubes radiants sombres ou lumineux qui sont directement alimentés au gaz. L’utilisation d’Aérothermes en combinaison avec une pompes à chaleur présente surtout des avantages écologiques, car seules de faibles quantités de fluide frigorigène sont nécessaires dans la pompes à chaleur et l’énergie électrique proviendra de plus en plus d’une production écologique.
