Données des Plafonds Rafraîchissants

Sommaire  Précédent  Suivant

03000052_669x199

Les plafonds rafraichissants sont placés dans la construction du plafond, pour fournir un refroidissement silencieux, sans mouvement d'air, de la zone en-dessous. Chaque unité est faite d'un tuyau, arrangé en forme de S sur la surface supérieure du panneau de plafond, dans lequel circule de l'eau froide. Le panneau de plafond est généralement en métal mais peut simplement être une plaque de plâtre. Quelques systèmes ont leurs tubes imbriqué dans le panneau de plafond.

Pendant le fonctionnement, le panneau est refroidit grâce au contact avec le circuit d'eau froide, autorisant celui-ci à refroidir l'espace par la combinaison des mouvements radiants et convectifs (plus de 40% de radiants). Un isolant est souvent placé juste au-dessus du circuit d'eau froide, pour minimiser les pertes vers la surface du dessus. L'utilisateur a le contrôle total sur l'ajout ou non de cette isolation supplémentaire dans la construction correspondante.

Un avantage des plafonds rafraîchissant est qu'ils peuvent être placés dans le faux-plafond, permettant d'être utilisé dans les bâtiments ayant une hauteur de plancher à plafond faible. Cependant, leur fonctionnement est limité pour les surfaces ayant des apports de chaleurs importants. La capacité maximale de ce système est de l'ordre de 70 W/m².

Les plafonds rafraîchissants requièrent une ventilation séparée pour le soufflage de l'air neuf.

La condensation de l'air de la pièce avec le plafonds rafraîchissant peut être évité en contrôlant le flux d'eau froide en fonction de la température du point de rosée de la pièce.

 

Conseil : Les plafonds rafraîchissants, peuvent être connectés à une boucle d'eau froide, alimentée soit par un groupe froid soit par une pompe à chaleur.

 

Plafonds rafraîchissants vs Poutres froides

Les images ci-dessous (reproduite avec la permission du CIBSE) illustrent les différences entre une poutre froide et les plafonds rafraîchissants, qui sont définis ici.

ChilledBeamChilledCeilingCIBSEChilledBeamChilledCeilingCIBSE2

CIBSE KS03 Figure 12                                        CIBSE Guide H Fig 5.79

 

Deux types de plafonds rafraîchissants sont disponibles dans le module CVC de DesignBuilder :

un système à flux constant et
un autre à flux variable.

 

Remarque : Un avantage du flux variable d'EnergyPlus par rapport au flux constant, est qu'il peut être complètement autodimensionnable.

 

Lorsque l'option Données d'Activité CVC Détaillée est choisie, la production des plafonds rafraîchissants est régulée uniquement à l’aide des contrôles du système radiant définis pour le composant, et non pas avec un thermostat de zone (utilisé dans les systèmes de circulation d’air forcée). Les systèmes radiants qui desservent une zone pourvue d’un équipement de circulation d’air forcée respectent l’ordre de priorité établi par le thermostat de zone ; malgré tout, leur production est régulée à l’aide des contrôles définis par l’utilisateur pour le système radiant.

Lorsque l'option Données d'Activité CVC Simple est choisie, les plafonds seront contrôlés à partir de la consigne de température usuelle en froid de la zone.

 

Remarque : les plafonds des zones qui comportent des plafonds rafraîchissants doivent impérativement présenter une construction abritant une source interne, dédiée aux éléments de canalisation intégrés. Pour en savoir plus, consultez le paragraphe consacré aux sources internes, dans le chapitre Constructions.

 

Le composant du plafond rafraichissant doit être placé, peut être édité et supprimé au niveau de la zone CVC. Pour éditer les données associées à un plafond rafraîchissant, positionnez le curseur de la souris sur le composant puis cliquez avec le bouton gauche pour le sélectionner. Pour accéder à la boîte de dialogue d’édition, cliquez avec le bouton droit de la souris et sélectionnez l’option Editer composant sélectionné ou l’outil du même nom dans la barre d’outils.

 

ONGLET CIBLE

Lorsque vous éditez des attributs associés à un plafond rafraîchissant, il peut s’avérer utile d’appliquer des changements identiques à des unités situées dans d’autres zones du même groupe CVC. Le cas échéant, sélectionnez les composants dans l’onglet Cible de la boîte de dialogue d’édition (voir ci-dessous).

 

Résolution des problèmes des plafonds rafraîchissants

Le modèle de plafond DesignBuilder EnergyPlus permet de simuler de façon réaliste le fonctionnement des systèmes de plafonds rafraîchissants, ainsi que la plupart des problèmes qui surviennent sur les vrais systèmes comme l'intermittence, l'inertie, la régulation, l'isolation du plafond, les effets de matériaux différents en surface interne. L'ensemble de ces éléments peuvent être examinés à l'aide de DesignBuilder. Cependant les plafonds rafraîchissants nécessitent un peu de soin avant d'arriver à un contrôle de température correct. Si vous avez des problèmes, vous trouverez sûrement des réponses dans la liste ci-dessous :

1. Erreur absence de source interne. Chaque zone, dont un plafond rafraîchissant a été ajouté à sa zone CVC doit avoir au moins une partie du plafond ayant une construction avec une source interne. Si aucune source interne n'est trouvée, DesignBuilder fera apparaître un message d'erreur avant le début de la simulation.

2. Système de contrôle peu sensible. Dans les bâtiments réels, le temps de réponse des plafonds rafraîchissant est plus long que celui des systèmes à air ou bien d'autres systèmes radiants. Ceci est causé par l'inertie thermique relativement élevée du plafond, qui continue d'absorber la chaleur de la zone même lorsque le thermostat est éteint et que la pompe est arrêtée et ne permet plus la circulation de l'eau froide dans le plafond à travers les tuyaux.

3. Bande proportionnelle. Un facteur moins important que le 2. est la bande proportionnelle utilisée avec les plafonds à débit variable, pour réguler le débit d'eau à travers les tuyaux. Elle fonctionne comme une zone neutre. Même sans le décalage du à l'inertie thermique, il y aura une plage de température de régulation plutôt qu'une zone de température fixée.

4. Refroidissement inadéquate est également un problème récurant avec les plafonds rafraîchissants, causé pour les raisons listées ci-dessous.

5. Apports internes très élevés. De manière générale, il n'est pas possible de fournir plus que 70 W/m² de froid par les plafonds rafraîchissants. Les zones ayant des apports internes très élevés auront besoin d'un émetteur froid supplémentaire pour que la zone soit conditionnée de manière confortable. Cette remarque est vrai pour les systèmes réels aussi bien que pour l'objet Plafonds Rafraîchissant de DesignBuilder EnergyPlus. Le moyen le plus simple de vérifier cette charge et de normaliser les résultats, à l'aide de l'option correspondante, ce qui permet de visualiser les résultats par surface au sol.

6. Climatisation intermittente. Le fonctionnement des plafonds rafraîchissants de façon intermittente peut nécessiter d'insérer un facteur de dimensionnement plus élevé au niveau de la zone CVC. En effet, l'inertie du plafond implique un décalage entre le froid apporté aux plafonds et le froid fourni à la zone. Par exemple, un bâtiment inoccupé pendant un weekend relativement chaud, devra être refroidi le lundi matin aux températures de consignes. Avec le facteur de dimensionnement par défaut de 1,15 le système de climatisation sera dimensionné pour atteindre la consigne sous les conditions de dimensionnement été, pendant une période stable, en considérant un dépassement de 15%. Cette marge de 15% ne sera pas suffisante si la climatisation est allumée à 6h du matin et doit diminuer la température de la zone à un niveau confortable en quelques heures. Pour gérer l'intermittence, vous devez soit augmenter les facteurs de dimensionnement ou faire fonctionner le système de manière continue (avec des réduits pendant les périodes non occupées) pour éviter des mises en température rapides le matin. Si le système doit fonctionner de manière continue, le bâtiment doit être très bien isolé afin d'éviter les pertes.

7. Position incorrecte de la source. Une erreur assez courante de paramétrage des plafonds rafraîchissants est de placer la source interne du plafond à la mauvaise position. Dans un système bien conçu, les tuyaux sont normalement placés juste au dessus de la première couche. Si les tubes ne sont pas positionnés du bon côté de la construction, la mauvaise zone (ou bien le sol, ou l'extérieur) sera climatisée ! Une option est disponible dans la fenêtre de dialogue des constructions pour faciliter le positionnement de la source juste au-dessus de la couche la plus interne.

8. Couche interne trop conductive. Les plafonds rafraîchissants ont un bien meilleur rendement et sont plus réactifs, lorsque le matériau placé sous les tuyaux est conductif et de faible inertie. Les panneaux rafraîchissants sont souvent construits avec une fine couche de métal entre la source et la pièce pour avoir un transfert thermique efficace entre les tuyaux et la zone. Si la couche interne est une dalle de plafond isolante, le plafond peinera à fournir un refroidissement suffisant à la zone.

9. Isolation. Sans une bonne isolation au dessus des tuyaux composants le plafond rafraîchissant, le froid émit n'ira pas dans le bon sens pour refroidir la zone, mais ira vers la zone au dessus ou bien vers l'extérieur ou bien dans le sol. La zone sera donc sous-refroidie.

10. Lorsqu'il est utilisé avec un plancher chauffant pour la zone au dessus, EnergyPlus générera une erreur. En effet, EnergyPlus n'autorise qu'une seule source par surface. Un plafond rafraîchissant ne peut donc pas si trouver sur la même surface qu'un plancher chauffant. 2 possibilités pour contourner ce problème :

a. Exportez le modèle DesignBuilder vers EnergyPlus et utilisez IDF Editor pour combiner le plancher chauffant et le plafond rafraîchissant en un composant unique.

b. Insérez une zone très étroite entre le plancher et le plafond. Inclure la moitié de la construction du plancher sur la surface supérieure (emplacement du plancher chauffant pour la zone supérieure) et l'autre moitié sur la surface inférieure (emplacement du plafond rafraîchissant pour la zone inférieure).

 

Conseil : Pour vous aider à détecter certains des problèmes décrits ci-dessus, demander les températures internes et externes des surfaces ainsi que les flux de chaleur en sélectionnant ces options de sorties Transfert de chaleur de surface, rayonnement solaire inclus (donnera le flux de chaleur pour le plancher) et température de surface intérieur (pour vérifier les températures de surface du plafond rafraîchissant).