ISH 2017 (09) : la ventilation double-flux et décentralisée s'imposent

Sous l’impulsion de la Directive Européenne ErP, la ventilation poursuit sa mutation. L’échéance 2018 de cette Directive qui demande une performance énergétique accrue, une réduction de bruit avec un niveau acoustique LWA maximum de 40 dB(A) pour les caissons décentralisés et, si le caisson comporte un filtre, un indicateur lumineux pour son changement.

Le Groupe Maico possède aussi les marques Aerex, EnerGenio, Elicent et Dynastar. C’est l’un des pionniers du double-flux haut rendement en Allemagne, une douzaine de ses caissons sont certifiés par le Passivhaus Institut. Il est aussi l’un des principaux vendeurs de machines 3-en1 (chauffage, ventilation avec récupération de chaleur, ECS et rafraîchissement) pour les maisons et appartements très performants. ©PP

Rendement, bruit, puissance maximale

Pour le simple flux, la Directive demande des rendements minimum des ventilateurs dans les caissons destinés au tertiaire. Pour le double et le simple-flux tertiaires avec traitement d’air (pour le simple flux, la simple présence d’un filtre range le caisson dans la catégorie « avec traitement d’air »), la Directive impose un plafond de puissance SFP_int en W/(m3/s).

Il est de 230 W/(m3/s) pour le simple flux et fait l’objet de 4 formules de calcul différentes pour le double flux, en fonction des débits et du type de caisson. A ISH ; les exposants ont montré l’adaptation de leurs nouvelles gammes à ces différentes exigences.

De plus en plus de fabricants, dont Wolf, associent la ventilation double-flux à la production, au chauffage et au rafraîchissement par vecteur air. Les machines sont un peu encombrantes, mais présentent des efficacités énergétiques très importantes. ©PP

La mutation des caissons simple flux

Bref, la Directive ErP ne proscrit pas le simple flux. Mais il était clair au salon ISH 2017, que les caissons simple flux capables de passer l’échéance 2018 n’ont plus grand-chose à voir avec les caissons simple flux auto-réglables que nous connaissons depuis 40 ans.

Les tenants de la ventilation simple flux étaient d’ailleurs très peu nombreux. Renson en fait partie. A chaque salon technique, il présente un nouveau raffinement de son caisson HealthBox. HealthBox est un caisson simple flux destiné à l’habitat ou au petit tertiaire, offrant de 5 à 8 piquages. Ce qui va au-delà de la classique extraction en pièces humides et vise à maintenir une haute Qualité de l’Air Intérieur (QAI) dans chaque pièce.

Chaque piquage est équipé d’un volter motorisé pour une modulation du débit d’air extrait. Ces moteurs sont reliés à des sondes de température, d’hygrométrie, de COV ou de CO2 placées dans la pièce traitée par le piquage. Le groupe SystemAir a exposé aussi deux caissons simple flux. Le SaveVent Basic est pourvu d’un moteur à courant continu, mais d’une commande manuelle pour varier le début. Le SaveVent Basic + asservit le débit de ventilation à une sonde de CO2 et propose une programmation jour/nuit, par exemple.

Le double-flux décentralisé avec récupération de chaleur, comme cet appareil proposé par Zehnder, est classiquement un cylindre traversant le mur. Le ComfoAir 70 de Zehnder offre des débits de 16 à 65 m3/h. Il est équipé d’un échangeur enthalpique : récupération de chaleur jusqu’à 90%, récupération d’humidité sur l’air extrait jusqu’à 84%. L’échangeur lui permet de fonctionner jusqu’à une température extérieure de -5°C sans dégivrage de l’échangeur. ©PP

L’encombrante question du remplacement des caissons existants en tertiaire

La Directive ErP ne porte pas sur les bâtiments, mais sur les matériels. Un caisson de ventilation non-conforme ne peut plus être vendu dans l’Union Européenne, toujours à 28 pour l’instant, ni même dans les pays associés de l’AELE (Norvège, Suisse, etc.).

Les exigences de la Directive, notamment en ce qui concerne le rendement des ventilateurs et le rendement des groupes, particulièrement en tertiaire, conduisent à des appareils de 15 à 20% plus volumineux que ceux qui étaient vendus, il y a seulement 4 ans.

De plus, si le bâtiment était équipé de deux caissons l’un pour l’extraction, l’autre pour l’insufflation, fonctionnant de manière synchronisée, certains pays dont l’Allemagne, mais pas la France semble-t-il, interprètent la Directive comme exigeant le remplacement de cette paire de caissons par un système avec récupération de chaleur pour améliorer le bilan énergétique annuel.

L'option de deux caissons séparés

Cela ne signifie pas nécessairement un seul caisson double-flux. Mais si l’installateur choisit deux caissons séparés, ils doivent être réunis par une solution de récupération de chaleur sur l’air extrait : le bon vieux Caloduc opère une spectaculaire réapparition.

C’est une solution de transfert de chaleur par un fluide caloporteur qui avait connu une courte vogue dans les années 80 et s’est depuis cantonné au marché des piscines. Le réseau d’un Caloduc peut atteindre plusieurs dizaines de mètres de longueur. Ce qui peut suffire pour maintenir l’option de deux caissons séparés et résoudre une partie des problèmes d’encombrement d’un caisson unique.

La forme des caissons double flux évolue. Les constructeurs proposent désormais des caissons plats destinés à être suspendus en faux-plafond. Ils mutliplient aussi les solutions de connexion. Ce WS 160 de Maico propose des connexions en KNX, enOcean ou Modbus, ainsi qu’une carte WiFi pour un raccordement vers la box internet du logement, un pilotage depuis internet ou par une application sur smartphone. ©PP

La solution décentralisée

Par conséquent, lorsqu’il faut remplacer un groupe – simple ou double-flux – existant, les machines disponibles peuvent parfaitement ne pas entrer dans le volume occupé par le caisson à remplacer ou bien s’avérer impossibles à installer dans le cas de deux caissons séparés avec récupération et transfert de chaleur de l’un à l’autre.

Dans ce cas, les fabricants, c’était particulièrement évident à ISH, proposent de changer l’architecture des systèmes de ventilation. Au lieu du renouvellement d’une solution de ventilation centralisée, ils proposent de passer à des systèmes décentralisés, notamment en tertiaire.

L’un des principaux défenseurs de cette approche est Aldès. Grâce à son rachat du Danois Exhausto, le groupe Aldès est devenu un fournisseur de solutions de ventilation double-flux en tertiaire. « Exhausto by Aldès » montrait notamment à ISH ses caissons double-flux tertiaires VEX 320, VEX 330 et VEX 350.

Voici l’une des propositions d’Exhausto by Aldès pour le double-flux décentralisé en tertiaire : le caisson plat CX350C : 720 à 2 330 m³/h, la possibilité d’ajouter une résistance électrique de 12 kW ou un échangeur eau/air (eau à 50°C, chute de 20K dans l’échangeur, puissance de 8,36 kW pour une témpérature extérieure de -20°C à 85% HR avaec un débit d’air de 2300 m³/h) pour le chauffage, 313 kg, L_WA = 79 dB(A) pour une pression de 250 Pa et un débit de 2300 m³/h. ©PP

Des CTA en faux-plafonds

Grâce à leur hauteur de 440 mm, ces deux caissons sont destinés à être installés horizontalement en faux-plafond, mais aussi verticalement contre une cloison. Ils peuvent être complétés par une batterie eau/air (1,4, 3,6 ou 5,2 kW à W50 et Δt = 20K) ou électrique (3,9, 7,8 kW) dans la veine de soufflage pour assurer une partie ou la totalité du chauffage, en plus du renouvellement d’air hygiénique.

Leurs débits d’air sont modulables de 540 à 1440 m³/heure pour les VEX 320 et 330. Ils atteignent jusqu’à 2 330 m³/h pour le VEX 350C. D’autres modèles poussent jusqu’à m³/h. Tous seront commercialisés en France dès le mois de Mai. Avec ce type d’appareil, l’idée consiste à remplacer une CTA centralisée traitant tout un bâtiment, par une CTA par niveau ou par demi-niveau, par exemple.

Ce qui donne un surcroît de flexibilité à la ventilation du bâtiment et permet une régulation des débits plus fine en fonction des besoins de la zone desservie. D’autres marques connues se lancent dans le caisson extra plat. Vortice présentait sa gamme double flux VORT NRG EC - 6 caissons de 500 à 4000 m³/h -, soulignant bien qu’ils sont conformes à l’échéance 2018 de l’ErP.

Selon les débits d’air nominaux, le caisson double-flux AmberAir Compact CXP du lithuanien SALDA offre une hauteur de 385 (1400 m³/h), 400 (2200 ou 2800 m³/h) ou 500 mm (4000 m³/h). ©PP

De la ventilation double-flux à la CTA et réciproquement

Le stand d’Exhausto by Aldès a permis de découvrir de véritables CTA (Centrales de Traitement d’Air) modulaires : les VEX 4000 (1050 à 32 500 m³/h) et VEX 5000 (1 440 à 54 000 m³/h). La gamme propose 13 modules pour composer exactement la solution souhaitée.

On a observé d’ailleurs à ISH une convergence nouvelle. Les spécialistes de la ventilation domestique comme Aldès, Helios ou Zehnder proposent désormais des gammes tertiaires atteignant plusieurs dizaines de milliers de m3/h de débit, avec toutes sortes d’options. Tandis que les acteurs traditionnels de la CTA, comme Howatherm, Robatherm, Komfovent ou Berliner Luft mettent sur le marché des caissons dont le débit maximal est inférieur à 1000 m3/h.

L’allemand Komfovent, par exemple, vient de la grande CTA à plus de 30 000 m3/h de débit. Il a exposé cette année 9 solutions de caisson à installer en faux-plafond, dont le Verso R, équipé d’un échangeur rotatif malgré une hauteur de 480 mm seulement, affichant un rendement de récupération de chaleur de 80% pour un débit nominal de 1 200 m3/h. Berliner Luft est désormais intéressé par le marché français, au point de proposer à ISH des brochures en français sur son stand.

Spécialiste du petit ventilateur d’extraction, Vortice a beaucoup changé depuis 10 ans. Le groupe offre une gamme étendue de caissons double-flux domestiques et tertiaires. A ISH, il présentait ses nouvelles CTA (Centrales de Traitement d’Iar), issues du rachat de l’italien Loran en 2010. Loran propose des CTA de 32 dimensions, avec des débits d’air de 2000 à 150 000 m3/h, des caissons double-flux ultra plats de 500 à 3000 m3/h embarquant une pompe à chaleur au R410A et des taux de récupération statiques de 88,4% en hiver, de 86,4% en été. ©PP

Des technologies de pointe

Berliner Luft est spécialisé dans les CTA centralisées haut de gamme. Son offre couvre des débits de 2600 à 103 400 m3/h et visent aussi bien la ventilation tertiaire que des utilisations spécifiques comme les centres de calcul ou les hôpitaux.

Ses caissons modulaires embarquent des technologies différentes : échangeur rotatif enthalpiques (avec récupération de l’humidité de l’air extrait), par exemple, ou encore des modules adiabatiques pour rafraîchir tout en diminuant les consommations d’énergie.

Ses modules de récupération de chaleur sur l’air extrait, disponibles pour des débits d’air de 5000 à 160 000 m3/h, EcoCond Basisc et Voll combinent des échangeurs air/eau avec un circuit d’eau pour un rendement de récupération de chaleur ou de froid jusqu’à 75%. La version EcoCond+ ajoute à ce circuit une pompe à chaleur eau/eau, dont le COP nominal atteint 6,7, pour chauffer ou rafraîchir l’air neuf introduit avec un rendement de récupération jusqu’à 92%.

Berliner Luft a présenté à ISH une CTA adiabatique. L’air extrait est humidifié (1g d’eau/kg d’air). Ce qui réduit sa température de 2,5 K environ et permet une économie d’énergie de 40% par rapport à un système fonctionnant exclusivement avec une batterie froide. La régulation DDC embarquée décide, en fonctio de la température de l’air extérieur et de la température de l’air extrait, de l’opportunité de mettre en route le segment adiabatique seul ou en complément avec la batterie froide. ©PP

Des offres spécifiques pour les salles de classes

La décentralisation des caissons double-flux se prête particulièrement bien à l’équipement des salles de classes, neuves ou existantes. Le renouvellement d’air par ouverture des fenêtres dans les locaux scolaires rencontre en effet trois problèmes - le bruit et la pollution extérieurs, l’ouverture et la fermeture manuelles des fenêtres – qui rendent son utilisation souvent peu pratique.

La réponse des exposants à ISH, c’est le caisson double-flux monobloc décentralisé, sans gaine. Il est posé sous le plafond de la salle de classe, deux ouvertures à travers le mur assurent la prise d’air neuf et le rejet d’air extrait. Tous les constructeurs en proposent avec des débits allant de 200 à 1000 m3/h.

Selon les dimensions de la salle, on installe un ou plusieurs caissons. Ils fonctionnent de manière autonome avec détection de présence et sonde de CO2. Ils sont connectables à une GTB et à une supervision pour l’ensemble de l’école, le plus souvent en BACNet ou en ModBus.

Virtuellement tous les constructeurs en proposent : Exhausto by Aldès (VEX308, 150 à 850 m3/h, entrée/sortie d’air à l’horizontale ou verticale au-dessus du caisson, avec ou sans batterie eau ou électrique), Helios (KWL EC 700 D, 700 m3/h, certifié par le Passivhaus Institut avec un rendement jusqu’à 90%), Aerex, Maico, le lituanien Salda avec ses caissons AmberAir Compact CXP de 1250 à 4000 m3/h, etc. Comme l’acoustique de ces caissons est spécialement soignée, ils sont parfaitement adaptables en salles de réunion, voire en open space.

Voici le caisson double-flux pour salle de classe VEX208 d’Exhausto by Aldès. Il sera en vente en France dès le mois de Mai et offre un débit d’air de 150 à 850 m3/h. Il embarque un détecteur de mouvement PIR (Passive InfraRed), une sonde de CO2 ou d’humidité relative (HR). Il fonctionne de manière autonome, en mode Maître/esclave s’il y en a plusieurs dans une même salle ou relié à la GTB en ModBus ou ModBus TCP ©PP

Le double-flux décentralisé en logements

Autre tendance évidente à ISH : le fort développement du double-flux décentralisé, pièce par pièce, en logement. Ce sont des caissons, cylindriques pour la plupart, que l’on place à travers un mur extérieur. Un caisson assure la ventilation double-flux d’une seule pièce, avec récupération de chaleur et des rendements > 70%.

Toutes les grandes marques de la ventilation, de Zehnder à Aldès, en proposent. Mais, à ISH 2017, on a vu apparaître une bonne douzaine de marques nouvelles, avec des caissons extra plats plutôt que cylindriques. L’allemand getAir proposait par exemple ses DesignFan E et S. Ces deux modèles double flux atteignent un taux de récupération de chaleur de 91%, offrent 4 débits -18, 28, 38 et 48 m3/h -, des pressions acoustiques de 12 à 33 dB(A), selon le débit et des puissances électriques appelées de 0,1 W/m3/h.

EnerGENIO, une marque du Groupe Maico (propriétaire d’Aerex également), proposait les caissons GenioVENT Duo A-SE et Z-SE, 100 x 859 x 422 mm, double-flux avec échangeur enthalpique pour la récupération de l’humidité de l’air extrait, atteignant un rendement de récupération de 91%, avec des débits de 20, 30 ou 60 m3/h.

L'Islande se met à la ventilation

Nous avons aussi rencontré à ISH notre première entreprise de ventilation islandaise Breather Ventilation. L’islandais exposait à ISH une solution de ventilation double-flux plate, de 5 cm d’épaisseur, encastrée dans le mur.

Elle repose sur trois composants principaux : un nouveau type de moteur dont le stator est un circuit imprimé (PCB : Printed Circuit Board) qui multiplie la force d’entraînement par 4, un ventilateur à contre-courant composé de deux ventilateurs, entraînés par le même moteur et soufflant dans deux directions différentes poussant l’air neuf et extrayant l’air vicié en même temps, le caisson à récupération de chaleur de 5 cm d’épaisseur encastrable.

Baptisé Thinbreeze, ce produit est unique en son genre. Il récupère 80% de la chaleur, mais aussi du froid sur un débit d’air extrait de 3 m/seconde. Les filtres placés dans la bouche de soufflage et dans la bouche d’extraction sont facilement remplaçables. Le débit d’air atteint 54 m3/h.

Voici DesignFan de getAirGmbH : un double-flux décentralisé avec un taux de récupération de chaleur de 91%, 4 débits d’air de 18 à 46 m3/h. L’esthétique de sa grille intérieure peut-être choisie parmi les 200 finitions proposées par le fabricant, ou bien personnalisée selon le design (photo, dessin, …) choisi par le client. Il peut toujours en changer en commandant une autre grille. Elle est fixé simplement par des aimants, ce qui facilite son remplacement. Le caisson est relié en WiFi à la box du logement pour un pilotage grâce à une App sur Smartphone. ©PP

Avec sa forme plate, genioVent Duo d’Energenio est un caisson double-flux décentralisé, avec des débits de 20 à 60 m3/h. ©PP

Breather Ventilation est venu d’Islande avec son offre ThinBreeze une solution double-flux encastrée, extra plate de 5 cm d’épaisseur seulement, avec récupération de chaleur. Le système sera commercialisé fin 2017. © Breather Ventilation

La solution originale de Breather Ventilation repose sur deux ventilateurs à contre-flux, entraînés par le même moteur. Le stator du moteur (la partie fixe du moteur électrique) est un circuit imprimé. © Breather Ventilation