Tout savoir sur la Régulation en chauffage et climatisation
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Qu'est-ce que le pilotage du chauffage par la domotique ?
La gestion énergétique de l'habitat est cruciale pour la transition écologique. Il est essentiel de ne pas compromettre le confort des habitants en optant pour une habitation à haute efficacité énergétique. La domotique joue un rôle clé en permettant un équilibre entre confort et économies d'énergie, en répondant aux besoins des occupants tout en réduisant le gaspillage.
Concernons-nous maintenant du chauffage ! Grâce à une programmation précise de la température, à des scénarios multiples et évolutifs, et à la commande à distance des convecteurs, la domotique du chauffage permet des économies substantielles. Par exemple, l'installation d'un dispositif de régulation et de programmation du chauffage peut réduire la facture de chauffage de 10 %.
Le chauffage domotique fonctionne en programmant la mise en route et la température des radiateurs électriques selon des scénarios prédéfinis, grâce à une régulation centralisée. De nos jours, les radiateurs sont équipés de capteurs détectant la présence et l'ouverture des fenêtres, et certains disposent de régulateurs intelligents pour garantir un confort optimal.
La domotique apporte des avantages clés tels que la réduction de la facture énergétique et l'amélioration du confort thermique. Elle offre la possibilité de suivre la consommation des équipements connectés et de réguler le fonctionnement du chauffage. La mise en place de capteurs de température, thermostats, et autres équipements permet de mesurer la consommation et d'adapter les réglages pour optimiser les économies d'énergie tout en maintenant le confort.
Les systèmes de régulation compatibles avec la domotique, notamment les convecteurs électriques, offrent différentes modalités telles que le mode confort, éco, hors-gel, vacances, et arrêt. Certains systèmes plus avancés permettent de modifier la température des appareils individuellement, indépendamment du thermostat central.
Pour conclure, les solutions de régulation par domotique pour le chauffage sont variées. Il est recommandé de comparer plusieurs offres et de ne pas se précipiter sur le premier devis venu, afin de choisir la solution la plus adaptée à ses besoins.
Qu'est-ce que le fonctionnement des sondes COV ?
Une mauvaise qualité de l’air est de plus en plus fréquente dans les bâtiments qui sont de plus en plus hermétiquement clos, et cela peut provoquer une sensation d’inconfort ou des symptômes plus gênants comme des irritations de la gorge et des yeux, des maux de tête et des allergies. Les composés organiques volatils (COV) peuvent être d'origine naturelle ou provenir des activités humaines. Ce sont des produits chimiques qui s'évaporent facilement à température ambiante. Ces substances polluantes peuvent être inhalées facilement et sont particulièrement nuisibles pour la santé, surtout en grande quantité, bien que leurs effets ne soient pas complètement connus.
Les COV sont couramment utilisés dans l'ameublement, la décoration et les produits d’entretien. Voici quelques exemples de composés chimiques et de leurs utilisations :
- Dichlorobenzène/Limonène : désodorisant intérieur, cires
- Méthoxy/propanol/Toluène/Trichloroéthylène : peintures, vernis, laque
- Trichloroéthane : colles, solvants
- m/p-xylène et o-xylène : peintures, vernis, colles, insecticides
- Styrène : matières plastiques, matériaux isolants, carburants, fumée de cigarette
- Décane : White-spirit, moquettes, tapis
Il est important de contrôler la concentration des COV dans l'air, de la même manière que le dioxyde de carbone (CO2). Pour ce faire, des sondes de qualité de l'air doivent être installées. Il existe deux types principaux de détecteurs :
- Détecteurs à semi-conducteur
- Détecteurs à photoionisation
Les sondes COV à semi-conducteur sont composées de deux électrodes avec un semi-conducteur recouvert d’oxyde d’étain et une résistance chauffante. En fonction de la quantité de molécules COV présentes dans l'air, la résistance électrique du semi-conducteur varie, ce qui permet de mesurer la quantité de COV présente. Ces capteurs actifs délivrent un signal amplifié en volts ou en mA, donnant une mesure générale de la qualité de l’air.
Les sondes à COV par photoionisation utilisent des lampes à ultraviolets pour décomposer les COV en ions positifs et négatifs, générant un courant électrique amplifié et converti en fonction de la concentration des COV dans l'air. Ces sondes permettent une mesure quantifiable en parties par million (ppm) et donnent des informations sur le type de COV présents. Elles sont généralement utilisées pour la mesure et le contrôle passifs.
Qu'est-ce que le dégivrage intelligent des évaporateurs ?
Pourquoi est-il nécessaire de dégivrer les évaporateurs ?
L'air ambiant contient toujours une certaine quantité d'humidité, et lorsque cette humidité entre en contact avec une surface dont la température est inférieure à 0°C, elle se transforme en givre. Le givre qui s'accumule sur les évaporateurs des chambres froides ou sur les batteries extérieures des pompes à chaleur agit comme un isolant, réduisant ainsi l'échange entre le fluide réfrigérant et l'air. Cette réduction de l'échange entraîne une baisse du rendement et de la capacité de réfrigération. Il est donc essentiel de dégivrer régulièrement ces échangeurs.
Qu'est-ce que le dégivrage intelligent ?
Le dégivrage classique se fait généralement de manière cyclique, activé par une horloge ou un minuteur (avec un nombre préétabli d'opérations de dégivrage par jour ou par heures de fonctionnement du compresseur), et la fin du dégivrage est déclenchée par une sonde thermostatique. Cependant, ce mode de fonctionnement ne permet pas une gestion économique du dégivrage, car parfois des dégivrages inutiles sont effectués. En revanche, le dégivrage intelligent optimise les cycles de dégivrage en ne les déclenchant que lorsqu'il détecte effectivement la présence de givre sur l'évaporateur. Cela permet d'avoir une température plus uniforme dans l'espace réfrigéré et de réduire les coûts d'exploitation de 5 à 10 %.
Capteurs et automates de dégivrage :
Dans une installation existante, si elle est contrôlée par un automate capable d'intégrer un capteur émettant un signal de 4 à 20 mA, il est facile d'ajouter un détecteur de givre. Ce capteur est composé d'un transducteur et d'une sonde diélectrique. Cette sonde, qui ne conduit pas l'électricité, génère un champ électrique externe perturbé par la présence de givre sur l'évaporateur. Le signal transmis à l'automate (4 mA = pas de givre, 20 mA = présence de givre) permet de déclencher un dégivrage si nécessaire et de l'arrêter quand cela n'est plus requis.
D'autres régulateurs plus avancés mesurent le débit d'air à travers l'évaporateur et le débit massique au niveau du détendeur. En comparant ces mesures, il est possible de déterminer l'efficacité de l'évaporateur et d'évaluer l'importance du givre accumulé. Cette approche sophistiquée réduit considérablement les dégivrages inutiles, et bien que le coût initial de ce type de régulation soit plus élevé, il est rapidement rentabilisé.
Qu'est-ce que la tour de refroidissement ouverte ?
Les tours de refroidissement de type ouvert sont encore assez répandues, particulièrement dans les processus industriels. Elles présentent toutefois l'inconvénient de nécessiter un traitement de l'eau très performant contre les algues, le calcaire et la légionellose, en raison d'une législation assez stricte à ce sujet, en plus d'un entretien assez contraignant.
Le refroidissement de l'eau s'effectue par le contact direct entre l'air et l'eau, où l'air, en évaporant une partie de l'eau, absorbe de l'énergie, ce qui correspond à la chaleur latente d'évaporation. Selon la quantité d'énergie à dissiper, une tour de refroidissement n'a pas toujours besoin de sa pleine capacité d'échange, d'où la nécessité de réguler cette puissance.
Composants de la tour de refroidissement ouverte :
- Rampe et buses
- Surface d'écoulement, remplissage (packing)
- Ventilateur
- Bac
- Système de remplissage
- Sortie de la tour (retour au condenseur)
- Entrée de la tour (aller au condenseur)
- Filtre
- Trop-plein
- Vidange (déconcentration)
Régulation de l'air : Pour maintenir une température appropriée de l'eau de condensation, la régulation la plus simple implique la coupure de la ventilation. La pompe de circulation fonctionne en continu, tandis que le ventilateur est contrôlé par un thermostat qui le met en marche ou l'arrête en fonction d'une consigne. Le ventilateur peut avoir deux vitesses (100 % et 50 %), ajustées par le thermostat pour l'arrêter, le faire fonctionner à 50 % ou à 100 %. La vitesse du ventilateur peut être contrôlée à l'aide d'un variateur de fréquence couplé à un régulateur PID, offrant une tension de 0 à 10 V. Cette régulation ajuste le flux d'air pour maintenir la température de l'eau à des valeurs correctes, en se basant sur les mesures de température et d'humidité de l'air, ainsi que la température de l'eau de la tour.
Régulation de l'eau : Ce type de régulation utilise une vanne trois voies pour créer un dérivation entre l'aller et le retour. La pompe de circulation et le ventilateur fonctionnent en continu, seule la vanne trois voies est contrôlée en fonction de la température de condensation mesurée par une sonde et une consigne. Une résistance électrique antigel est nécessaire pour éviter le gel du bac de la tour de refroidissement en cas d'absence de circulation d'eau.
Un deuxième système est utilisé pour réguler la température de l'eau de condensation, faisant appel à des circulateurs et une vanne trois voies. Le premier circulateur 1, situé entre l'aller de la vanne et le condenseur à eau, fonctionne en continu, tandis que le deuxième circulateur 2 s'active ou se désactive en fonction de la position de la vanne trois voies. Ce système offre l'avantage d'être moins sensible au gel.
Qu'est-ce que le protocole de communication en génie climatique ?
Pour faciliter la communication entre les êtres humains, le langage est utilisé comme protocole de communication. Les mots et l'intonation nous aident à nous comprendre. Lorsque la parole n'est pas possible, comme pour les sourds et muets, le langage des signes remplace la parole.
En informatique, c'est similaire. C'est un ensemble de règles qui indiquent comment la communication doit se dérouler entre les différentes entités connectées. Différents protocoles peuvent coexister harmonieusement grâce à des passerelles. Certains facilitent la transmission, d'autres le routage, et ainsi de suite.
En ce qui concerne le froid et la climatisation, pour que la communication entre les divers éléments régulateurs soit possible, elle doit se faire à travers des câbles constituant le bus (bus de terrain), généralement du câble tressé, blindé ou de la liaison informatique (catégories 5e ou 6e).
Voici quelques protocoles de communication utilisés dans ces contextes :
BACnet (Building Automation and Control Networks) : Protocole défini par l'association ASHRAE, utilisé dans les applications de GTC/GTB pour établir la communication entre différents systèmes tels que la régulation, la climatisation, la ventilation, le chauffage, le contrôle d'accès, la protection incendie, etc. Les moyens de connexion incluent Ethernet, RS232 (3 fils) et RS485 (2 fils). Ce protocole gère divers types d'informations comme les horaires, les calendriers, les alarmes, l'historique, etc.
M-Bus (Bus métrique) : Principalement utilisé pour le comptage d'énergie, la puissance, le débit et la température. C'est un protocole normalisé et peu coûteux largement utilisé en gestion technique du bâtiment.
Mod-bus : Protocole public, simple et fiable développé par Modicon aux États-Unis pour la surveillance et le contrôle des automates. Il se base sur une communication hiérarchisée entre un maître et des esclaves.
EIB-KNX : Principalement utilisé en domotique dans les bâtiments industriels ou tertiaires, ce standard européen contrôle divers systèmes comme le chauffage, la climatisation, les volets roulants et l'éclairage. Ce protocole ouvert a été initialement créé par des entreprises du secteur énergétique et développé par l'association Konnex.
Qu'est-ce que la haute pression flottante ?
La régulation par Haute Pression flottante est une méthode efficace pour contrôler la pression de condensation tout au long de l'année, en la maintenant à une valeur précise définie par une consigne qui varie en fonction de la température extérieure.
Cette approche offre des avantages économiques et de performance significatifs. Dans les secteurs tels que les industries et les hypermarchés qui consomment beaucoup d'électricité, le poste de froid et de climatisation représente une part importante de leur consommation totale. La régulation par HP flottante permet de réaliser des économies en réduisant la consommation électrique, en ajustant l'intensité des ventilateurs, en désactivant un ou plusieurs ventilateurs ou en modulant leur vitesse à l'aide d'un variateur.
En hiver ou en demi-saison, lorsque la chaleur à dissiper des condenseurs diminue, il n'est plus nécessaire de maintenir une température de condensation autour de 40°C comme c'est le cas avec les installations à HP fixe. La HP flottante ajuste la température de condensation en fonction de la température extérieure, ce qui réduit le temps de fonctionnement, l'intensité absorbée par les ventilateurs et les compresseurs, tout en améliorant le coefficient de performance global de l'installation.
Cette méthode est idéale pour les nouvelles installations, mais elle peut également être intégrée à des installations existantes. Cependant, il est important de s'assurer que les détendeurs soient de type électronique ou à orifice multiple, car les détendeurs thermostatiques ne sont pas compatibles avec ce système de régulation. De plus, pour garantir un fonctionnement optimal des évaporateurs en lien avec la HP flottante, il est nécessaire d'avoir une basse pression "modulante".
Le fonctionnement de la HP flottante repose sur l'intégration des données provenant du capteur HP et de la sonde de température extérieure par un automate. Celui-ci détermine un écart optimal (Delta T° réglable) entre la haute pression mesurée et la température extérieure, avant de donner des instructions de fonctionnement aux ventilateurs via des contacteurs ou des variateurs, en se basant sur un algorithme spécifique.
Qu'est-ce que le principe de régulation P-PI-PID ?
Pour débuter un peu d'histoire, tout débute lorsque Elmer Ambrose Sperry (1860 – 1930), inventeur et industriel américain, se lance dès 1911 dans le développement d'un système permettant aux navires de naviguer de manière plus autonome. Pour créer ses gyrocompas (stabilisateurs gyroscopiques), il observe le travail instinctif d'un barreur pour compenser et anticiper les écarts et les erreurs afin de maintenir le cap.
Plus tard, vers 1922, un mathématicien et ingénieur nommé Nicolas Minorsky (1885-1970) propose une formule mathématique qui servira de base aux applications des contrôleurs PID. La logique PID sera intégrée dans les systèmes de pilotage automatique des navires de la marine des États-Unis dès le début des années 1930.
Le terme de régulation est utilisé lorsqu'on vise à contrer des perturbations afin de maintenir une valeur constante, que ce soit une température, une pression, un débit ou une humidité.
La régulation surveille en continu, à l'aide de sondes ou de capteurs, le système à réguler. Elle transmet ensuite ces informations au régulateur, qui compare la mesure à la consigne. Suivant son algorithme, le régulateur envoie des ordres aux actionneurs (vannes, volets, moteurs, etc.) pour corriger les perturbations.
La régulation PID se compose de trois parties : proportionnelle, intégrale et dérivée. L'action proportionnelle effectue une correction instantanée en fonction de l'écart entre la mesure et la consigne. Cette composante seule peut manquer de précision, surtout dans les systèmes peu inertiels, car sa réactivité peut entraîner un phénomène de pompage.
La composante intégrale ajoute une notion de temps d'intégration à la correction pour stabiliser l'action proportionnelle dans le temps. Cette action complémentaire permet une correction constante si l'erreur mesurée est constante.
Enfin, la composante dérivée permet d'anticiper la réponse à des perturbations rapides ou des changements de consigne pour améliorer la stabilité du système et éviter les dépassements excessifs de consigne.
Qu'est-ce que la régulation des Roof Top ?
La gestion des rooftop est rendue possible grâce à un automate programmable qui peut traiter de nombreuses informations et donner des instructions aux différents organes. Voici quelques fonctions associées à ce type d'équipement.
Fonctions principales :
1. Régulation du rooftop : Le système permet une programmation horaire flexible, de 00h00 à 24h00, pour chaque jour de la semaine.
2. Gestion de la température : Le régulateur ajuste la température ambiante pour la maintenir proche du point de consigne de la manière la plus efficace possible. Il utilise des sondes pour mesurer la température.
3. Fonctionnement du(des) compresseur(s) : Le système gère le ou les compresseurs en fonction de la demande, en démarrant le nombre nécessaire pour atteindre la température souhaitée.
4. Gestion du ventilateur de soufflage : Le ventilateur peut être à démarrage direct ou progressif. En zone morte, la ventilation peut être réduite pour économiser de l'énergie.
5. Régulation du(des) ventilo-condenseur(s) : Le système maintient la pression haute de manière stable pour protéger les compresseurs. Il utilise une régulation de type PI pour ajuster la vitesse des ventilateurs.
6. Fonctionnement du dégivrage : Évite la formation de glace sur l'échangeur de chaleur en mode chaud, en gérant le dégivrage par inversion de cycle.
7. Gestion du registre d'air neuf : Assure un apport minimal d'air frais dans le local pour le confort des occupants, en utilisant le "free cooling" et le "free heating".
8. Options :
- Gestion de l'humidité relative.
- Sonde de qualité d'air CO2.
- Appoint de chauffage avec plusieurs options.
- Système de contrôle à distance GTC via une connexion Internet.
Défauts : Les défauts peuvent être mineurs (ne perturbant pas le fonctionnement) ou majeurs (stopper le fonctionnement). Ils sont enregistrés dans un historique.
Qu'est-ce que les types de sondes de températures en climatisation ?
La précision et la fiabilité de la mesure de température, notamment dans l'industrie, sont essentielles.
Les sondes sont des capteurs qui convertissent la température en un signal électrique. En froid et climatisation, il existe trois technologies de sondes: les thermistances, les thermocouples et les sondes à résistance. Ces sondes, utilisées dans divers systèmes tels que la climatisation, le chauffage et le froid commercial, fonctionnent en se basant sur le principe que la résistance électrique d'un conducteur est directement influencée par la température.
Ces sondes peuvent mesurer des températures allant de -200 °C à 1000 °C avec des résistances allant de quelques ohms à plusieurs kilohms.
Les thermistances se divisent en deux types: NTC (Coefficient de température négatif) et PTC (Coefficient de température positif).
Les sondes NTC voient leur résistance diminuer de manière quasi uniforme avec l'augmentation de la température. Elles sont conçues à partir d'oxydes de nickel, de cuivre, de cobalt et de manganèse, et sont largement utilisées pour la mesure et le contrôle de température.
Les sondes PTC, au contraire, voient leur résistance augmenter fortement avec la température, mais de manière non linéaire, dans une plage restreinte entre 0 °C et 100 °C. Elles sont principalement composées de titanate de baryum.
Les thermocouples sont des capteurs actifs qui produisent une tension en réaction à un changement de température. Cette tension, généralement faible, doit être amplifiée pour être utilisable. Ils utilisent deux fils conducteurs de natures différentes qui produisent des tensions distinctes en réponse à une même variation de température.
Enfin, les sondes à résistances comme les PT 100 et PT 1000 sont basées sur le principe de variation de la résistance en fonction de la température, offrant une fiabilité élevée, une gamme étendue de température, une grande précision de mesure et une meilleure linéarité, grâce à leur composition en platine.
Qu'est-ce que les sondes CO2 et qualité de l'air ?
Dans des espaces surpeuplés et mal ventilés, nous sommes tous familiarisés avec la sensation de gêne causée par les odeurs, la transpiration et l'humidité. Cependant, le principal facteur de cette gêne est en réalité le niveau de dioxyde de carbone dans l'air, qui affecte directement notre comportement.
Lors de la respiration, l'homme absorbe 25 % d'oxygène et 0,040 % de dioxyde de carbone, puis expire 15 % d'oxygène et 4 % de dioxyde de carbone. Même si une concentration de dioxyde de carbone de 2,5 % est considérée dangereuse pour l'homme, on observe une diminution de l'attention et de la concentration bien avant ce seuil, dès environ 0,08 % de concentration (800 ppm*). Ainsi, plus l'activité humaine est intense dans un espace clos, plus la qualité de l'air se dégrade.
Pour assurer un bon renouvellement de l'air, un débit d'air extérieur de 30 m3/h par personne est nécessaire, un débit difficile à atteindre de manière naturelle sans une perte significative d'énergie, particulièrement en hiver si l'on ouvre les fenêtres par exemple. Une ventilation mécanique peut être une bonne solution, mais le débit est souvent calculé pour une occupation maximale, ce qui entraîne une perte d'énergie considérable pour la majeure partie de l'année. L'utilisation d'une sonde CO2 pour contrôler la vitesse du ventilateur ou l'ouverture d'une entrée d'air frais permet d'obtenir de bien meilleurs résultats en termes d'économie d'énergie et de confort.
Il est intéressant de noter qu'une réduction de 20 % de la vitesse d'un ventilateur permet de diviser par deux sa consommation électrique.
Les applications des sondes de CO2 incluent les hôtels, les grands magasins, les écoles, les théâtres, les cinémas et les salles de conférence. Ces sondes sont composées d'une cellule émettant un rayon infrarouge, d'un récepteur et d'un filtre pour éliminer les interférences. Le récepteur infrarouge ou NDIR mesure l'intensité du rayonnement infrarouge après son absorption par les molécules de CO2. Plus la concentration de CO2 est élevée, plus faible sera l'intensité du signal capté par le récepteur. La mesure n'est généralement pas affectée par la poussière ou la vapeur d'eau.
La plage de mesure des sondes varie généralement de 0 à 2000 ppm (particules par million), et le signal de sortie peut être de 0-10 V ou 0-20 mA, proportionnel à la concentration de CO2 mesurée. Ces sondes sont disponibles sous forme murale ou de gaine pour s'adapter à différents besoins.
Qu'est-ce que la gestion technique du bâtiment ?
La gestion énergétique dans les grands magasins et supermarchés est devenue essentielle en raison des coûts de l'énergie. Il est crucial d'avoir un contrôle précis et une bonne gestion des postes à forte consommation d'énergie tels que le chauffage, la climatisation et la réfrigération, car ils représentent plus de la moitié de la consommation électrique totale. Les autres postes de consommation comprennent l'éclairage, les parkings, les enseignes et les escalators.
Un système de Gestion Technique du Bâtiment (GTB) permet un contrôle précis de la climatisation et du chauffage, assurant une température confortable pour les clients dans toutes les zones du magasin. Cela permet une gestion optimale de l'énergie, évitant les pertes de marchandises et les cycles de réfrigération inutilement longs.
La GTB repose sur un système automatisé géré par un ordinateur supervisant toutes les données, telles que les capteurs et les commandes. Un programme interprète ces données et envoie des commandes à des interfaces qui contrôlent les équipements (par exemple, l'éclairage, le chauffage) et les actionneurs (vannes, volets). L'interface graphique est conviviale et accessible à distance via internet.
Ce système offre de nombreuses possibilités de gestion et de contrôle des équipements tels que l'éclairage, la ventilation, le chauffage, la climatisation, la qualité de l'air, etc. Il permet également le délestage des équipements, la programmation horaire, les ajustements de consigne, la surveillance des alarmes, etc.
Les protocoles de communication entre les différents composants du réseau, provenant de fabricants différents, doivent être compatibles. Des protocoles ouverts comme TCP/IP, LonTalk, BACnet, Modbus, KNX, LonWorks sont souvent adoptés pour assurer une communication efficace entre les différents systèmes.
La GTB est utilisée dans divers secteurs tels que les collèges, les universités, les administrations, les hôtels, les hôpitaux, les grandes surfaces, l'industrie, etc. Elle apporte des avantages tels que des économies d'énergie, un confort amélioré, des coûts d'exploitation réduits, une facilité d'utilisation, un dépannage à distance et une surveillance continue du bâtiment.
Un intégrateur est un professionnel ou une entreprise spécialisée dans le génie climatique ou électrique, chargé du développement et de l'installation d'un système centralisé de gestion technique du bâtiment pour ses clients, ainsi que du service après-vente.
Siège social
Orgel Climatisation Chauffage SASU
520 avenue Janvier Passero
06210 Mandelieu-la-Napoule
06 84 05 99 81
contact@orgel-climatisation-chauffage.fr
Immatriculation
Siret n°924 894 769 00018
au capital de 1000,00€
TVA n°FR95924894769
Attestation de capacité n° 5068468
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