L’énergie produite doit se rendre jusqu’aux occupants.
On investit dans des équipements de pointe. Pourtant, c’est le diffuseur, souvent le maillon le moins coûteux, qui détermine si l’énergie produite atteint la zone occupée ou si elle repart avant.
Avec un maillon faible, une partie de l’énergie produite n’atteint jamais la zone occupée, et le système doit compenser.Avec un maillon fort, l’énergie produite arrive là où se trouvent les occupants.
Où l’énergie se perd
Cinq cas où la diffusion d’air gaspille l’énergie.
Une coupe de la pièce, présentée comme un résultat de simulation CFD : les contours indiquent l’écart entre la température de l’air et le point de consigne. Bleu : plus froid ; orangé : plus chaud ; blanc : au point de consigne. Faites défiler les cinq cas pour comparer le problème et la solution.
01 · La stratification en chauffage·Le problème
Plus froidPlus chaud1 °F par bande · blanc = consigne · → écoulement
Illustration conceptuelle seulement. Elle montre le principe, pas une mesure : les températures, les débits et la qualité de l’air réels varient d’une pièce, d’un système et d’un bâtiment à l’autre.
01
La stratification en chauffage
Lorsqu’on chauffe par le plafond, l’air chaud reste en hauteur et file directement vers les grilles de retour au plafond. L’air le plus chaud quitte la pièce sans avoir réchauffé personne ; une partie est évacuée à l’extérieur et remplacée par de l’air extérieur qu’il faut chauffer à son tour. La zone occupée reste froide et le thermostat continue de demander de la chaleur.
Les diffuseurs ACTIF projettent l’air chaud vers le bas en chauffage et à l’horizontale en climatisation, sans alimentation électrique ni commande. La chaleur descend dans la zone occupée, et c’est de l’air mélangé qui repart au retour.
Un air mal mélangé laisse des poches à des températures différentes. Le thermostat ne mesure qu’un seul point : s’il se trouve dans une poche fraîche, il est satisfait alors que le reste de la zone occupée est encore trop chaud. Les occupants abaissent le point de consigne, et tout le système travaille plus fort que nécessaire.
Un diffuseur à induction élevée souffle l’air plus vite et induit une grande quantité d’air ambiant : l’air soufflé se mélange le long du plafond et la température devient plus uniforme dans la zone occupée. Où que se trouve le thermostat, il mesure davantage ce que ressentent les occupants.
En VAV, le débit diminue avec la charge. Le jet d’un diffuseur à faible induction perd l’effet Coanda, se détache du plafond et tombe dans la zone occupée : il fait froid là où il tombe, plus chaud ailleurs. Le système réagit au seul point où se trouve le thermostat, si bien que certaines parties de la pièce sont trop refroidies et d’autres, trop chauffées.
Avec un diffuseur à haute induction, le jet continue d’adhérer au plafond, même au débit minimal, et l’air de la pièce continue de se mélanger. La température reste plus uniforme dans la zone occupée et le thermostat mesure davantage ce que ressentent les occupants.
Reprenons le même diffuseur à faible induction au débit minimal, avec le thermostat sur le mur du fond. L’air froid tombe sous le diffuseur et le thermostat se retrouve dans une zone chaude : la boîte VAV s’ouvre au débit maximal, bien au-delà de ce que demande la charge, et la pièce devient vite trop froide. La boîte revient au débit minimal, la zone chaude réapparaît et le cycle recommence. Selon l’équipement, ces variations continuelles coûtent en confort et en énergie.
Avec un diffuseur à haute induction, le jet adhère au plafond et l’air se mélange, même au débit minimal. Le thermostat mesure la température réelle de la pièce, la boîte maintient un débit stable, adapté à la charge, et la boucle ne s’amorce jamais.
L’entreplafond est souvent restreint : le conduit flexible doit alors être plié serré pour se raccorder sur le dessus du diffuseur. Ce pli ajoute une perte de charge que le ventilateur doit vaincre, et il projette l’air vers le côté opposé : dans un diffuseur à grandes ouvertures avec collet intégré, la majorité de l’air peut sortir par un seul côté, le reste se répartissant entre les trois autres. Un côté crée des courants d’air, l’autre reste chaud, et le système réagit selon l’endroit où se trouve le thermostat.
Une face à haute induction sur un plénum pressurisé, alimenté par le côté : le conduit s’y raccorde en ligne droite, sans pli, et l’air se met en pression dans le plénum avant de sortir par de nombreuses petites ouvertures. Chaque côté reçoit le même débit.
Ez = 0,8 est une valeur par défaut. Pas une fatalité.
La norme ASHRAE 62.1 corrige le débit d’air extérieur en fonction de l’efficacité de la diffusion d’air dans la zone : Voz = Vbz / Ez. Son tableau donne 0,8 pour de l’air chaud soufflé au plafond avec retour au plafond, une valeur prudente. L’efficacité réelle dépend de la façon dont l’air se répartit réellement dans la pièce, et elle peut être évaluée par CFD.
Efficacité de la diffusion d’air (zone)
0,80
0,2Valeur par défaut du tableau · 0,8Meilleur mélange · 1,2
01Ce que dit le tableauUne valeur par défaut pour l’air chaud soufflé au plafond avec retour au plafond. Elle ne tient pas compte de votre diffuseur.
02Ce que dit la CFDUne simulation montre où va réellement l’air extérieur, et quelle efficacité la conception atteint.
03Ce que fait le diffuseurPlus le mélange est bon, plus l’air extérieur atteint la zone de respiration, et moins il en faut.
Illustration conceptuelle seulement. Elle montre le principe, pas une mesure : les températures, les débits et la qualité de l’air réels varient d’une pièce, d’un système et d’un bâtiment à l’autre. La façon dont Ez peut être déterminé pour un projet relève de la norme ASHRAE 62.1 et de l’autorité compétente.
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