Lorsque le mode hybride est activé, la ventilation naturelle des bâtiments est utilisée comme vecteur principal de refroidissement, éventuellement complété par un refroidissement actif si les conditions de confort ne sont pas assurées.
Définition d’un bâtiment de mode hybride:
« Il s’agit d’un bâtiment dont les occupants sont en mesure d’ouvrir les fenêtres et auquel sont appliquées des stratégies passives et effectives de limitation des effets du climat extérieur. Le bâtiment, géré par stratégie passive, a vocation à fournir des conditions acceptables pendant la majorité de l’année. Il est complété par un système mécanique, actif sur une base saisonnière, ou en fonction des besoins. »
Source : Cooper, V.A., « Occupancy Comfort and Energy Consumption in Naturally Ventilated and Mixed Mode Office Buildings » (confort d’occupation et consommation énergétique dans les immeubles de bureaux ventilés naturellement et via un mode hybride », thèse de doctorat, UMIST, 1998
« Ce mode correspond à une approche hybride de conditionnement de l’espace qui valorise une combinaison de ventilation naturelle des fenêtres disponibles (à ouverture manuelle ou automatique) et des systèmes mécaniques présentant des équipements de distribution d’air et de réfrigération dédiés au refroidissement. Une conception intelligente des façades permet d’optimiser le mode hybride. Cet effort permet de réduire les charges de refroidissement. Au besoin, le mode hybride intègre l’utilisation de l’air conditionné, complété par la ventilation naturelle lorsque les conditions le permettent et lorsque cela est souhaité, ce pour optimiser le confort tout en évitant la consommation énergétique considérable associée à l’activation de l’air conditionné sur l’intégralité de l’année. »
Source : Page sur le mode hybride du site Web de l’organisme Center for Built Environment, comportant des informations, des études de cas ainsi qu’une base de données de 150 bâtiments fonctionnant à mode hybride.
Voici quelques sources documentaires relatives à la conception et la simulation du mode hybride :
www.cbe.berkeley.edu/mixedmode
www.ibpsa.org/proceedings/BS1999/BS99_D-07.pdf
DesignBuilder peut modéliser les trois types de systèmes de mode hybride défini par le CBE dans les références ci-dessus.
1. | Concomitant (synchrone, endroit identique)
Le fonctionnement concomitant du mode hybride est la stratégie de conception qui prédomine aujourd’hui. Elle implique le fonctionnement simultané du système d’air conditionné et des fenêtres disponibles, au même endroit. Le système CVC peut être utilisé en complément, ou en ventilation « connexe » et refroidissement. Parallèlement, les occupants peuvent à loisir ouvrir les fenêtres, en fonction de leurs préférences personnelles. Ce système est notamment utilisé dans les bureaux en espace ouvert équipés de structure de conditionnement d’air VAV standard et de fenêtres utilisables. Bien souvent, ils sont configurés de telle manière que le périmètre des zones VAV est défini sur un apport minimal d’air lorsque le capteur détecte l’ouverture d’une fenêtre. |
2. | Basculement (asynchrone, endroit identique)
Les conceptions de ce type sont de plus en plus répandues. Ici, la ventilation « bascule » entre un mode naturel et l’air conditionné, sur une base saisonnière voire quotidienne. Le système automatisé du bâtiment détermine le mode de ventilation en fonction de la température extérieure, des données transmises par les capteurs d’occupation, d’ouverture de la fenêtre ou encore en fonction des commandes de l’opérateur. Ce système est notamment utilisé dans les bureaux individuels équipés de fenêtres utilisables et d’unités de conditionnement d’air qui sont fermées/désactivées lorsqu’un capteur détecte l’ouverture d’une fenêtre, ou dans les structures de bâtiment présentant des persiennes automatiques qui s’ouvrent pour fournir de la ventilation naturelle lorsque le système CVC est en mode économique et se referment lorsque le système est en mode de refroidissement ou de chauffage. |
3. | Zoné (synchrone, endroits différents)
Les systèmes zonés, également courants, sont associés à une répartition en plusieurs zones du bâtiment. Le cas échéant, différentes stratégies de conditionnement sont appliquées. Ce système est notamment utilisé au sein des bâtiments ventilés naturellement, équipés de fenêtres utilisables et d’un système de ventilation/chauffage à conduit d’air, ou d’un système mécanique de refroidissement alimentant exclusivement des salles de conférence. Au sein de nombreux bâtiments fonctionnant au mode hybride, les conditions de fonctionnement diffèrent de l’intention de conception. Par exemple, un bâtiment devant à l’origine fonctionner selon un mode de basculement saisonnier entre l’air conditionné et la ventilation naturelle est susceptible, dans les faits, d’utiliser les deux systèmes simultanément. |
Remarque : Les systèmes« simultanés » et « zonés » peuvent être modélisés simplement en incluant la ventilation naturelle dans le système CVC sans recours au contrôle du mode hybride de DesignBuilder. Dans DesignBuilder, le « mode hybride » fait directement référence aux systèmes de basculement, pour lesquels le système CVC et la ventilation naturelle ne fonctionnent pas simultanément.
DesignBuilder prend en charge le mode hybride dans l’ensemble des combinaisons d’options de modèle CVC et de ventilation naturelle.
Dans DesignBuilder, les étapes de configuration d’un modèle hybride de basculement sont les suivantes:
2. | Ajoutez également la ventilation mécanique en cas d’introduction d’air extérieur via le système CVC. |
3. | Assurez-vous que les consignes de la ventilation naturelle et du refroidissement sont correctes. La consigne de la ventilation naturelle (ouverture des fenêtres/aérations) est dans l’idéal 2 °C inférieure à la consigne de refroidissement (également 2 °C supérieure à la température de chauffage) afin de garantir une valorisation optimale de la ventilation naturelle et d’éviter une utilisation inappropriée du système actif de refroidissement. Généralement, les valeurs sont les suivantes, respectivement pour la température de consigne du chauffage, la température de consigne de la ventilation naturelle et la température de consigne du refroidissement: 21 °C, 23 °C et 25 °C. Idéalement, le chauffage doit être désactivé pendant l’été, ce pour éviter toute activité supplémentaire de chauffage associée à un excès de refroidissement de la ventilation naturelle. |
4. | Consultez la section du mode hybride de l’aide CVC pour en savoir plus sur la définition des données, notamment sur les conditions nécessitant la fermeture des fenêtres et des aérations, telles que la pluie, le vent ou une faible température d’air extérieure. |
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