Qu'est-ce qu'une centrale de traitement de l'air (CTA) ?

Des études ont montré qu'environ 90 % des personnes passent 90 % de leur temps à l'intérieur. Il est facile de supposer que nous sommes en sécurité à l'intérieur de nos maisons et de nos bureaux. Nous connaissons tous la pollution de l'air extérieur et les dangers de la vie dans les grandes villes. 

Mais la vérité est que la pollution de l'air intérieur est une préoccupation croissante et a été signalée par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) comme l'un des cinq principaux risques environnementaux. 
Il est donc logique d'investir dans une centrale de traitement d'air capable de contrôler non seulement le confort thermique d'un bâtiment, mais aussi d'autres fonctions telles que la filtration, l'humidification et la ventilation de l'air. Dans le passé, seuls les besoins thermiques étaient pris en compte. 
De nos jours, les gens étant plus conscients des dangers de la pollution de l'air intérieur et des effets nocifs sur la santé des particules dans l'environnement, les centrales de traitement de l'air ont évolué et sont devenues plus perfectionnées.

Cependant, à mesure que nos connaissances sur la pollution de l'air augmentent, nous prenons conscience de la nécessité d'être efficace sur le plan énergétique et de veiller à réduire notre consommation d'énergie dans la mesure du possible. 

Choisir une CTA qui offre non seulement la qualité, mais aussi des références écologiques, peut être une tâche difficile. Les différents fabricants mondiaux utilisant tous leurs propres méthodes de mesure et d'affichage des paramètres clés, il peut être difficile de déterminer les paramètres les plus importants et nécessaires.

C'est là qu'Eurovent peut vous aider. Eurovent a introduit un ensemble de critères pour la certification et l'évaluation des centrales de traitement d'air. Grâce à ce système, les consommateurs peuvent acheter des équipements pour leurs espaces intérieurs en toute connaissance de cause et de manière plus appropriée.
Les critères de certification sont abordés plus en détail dans la suite de cet article.
En utilisant cette certification pour évaluer et comparer les centrales de traitement d'air, vous pouvez être sûr de choisir une machine hautement efficace qui convient au bâtiment pour lequel elle est nécessaire.

Comment fonctionne une centrale de traitement d'air ?

Une centrale de traitement d'air est un dispositif complexe conçu pour conditionner l'air traité dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, communément appelés HVAC( Heating, Ventilation and Air Conditioning). Une CTA comprend généralement un ou plusieurs ventilateurs et au moins un autre composant pour traiter l'air, comme un filtre, un dispositif de chauffage, un refroidisseur, un composant de récupération d'énergie, un humidificateur, un déshumidificateur ou une section de mélange.

Bien que cela puisse sembler compliqué, chaque composant interagit avec les autres pour créer une zone habitable saine et confortable à l'intérieur d'un bâtiment. 

Les exigences sans cesse croissantes en matière d'efficacité énergétique et de qualité de l'air intérieur (QAI) dans les bâtiments modernes, ainsi que la législation de l'Union européenne (UE) telle que l'écoconception, ont augmenté les exigences les plus fondamentales pour les centrales de traitement d'air. 

Pour répondre aux exigences du marché de l'UE, une centrale d'air moderne se compose généralement de ventilateurs, de dispositifs de récupération d'énergie, de filtres, d'éléments de chauffage et de refroidissement et d'un dispositif de contrôle. L'évolution de la législation en matière d'efficacité énergétique a également permis d'améliorer les ventilateurs et les dispositifs de récupération d'énergie.  

Comment classer une CTA ?

Il existe de nombreuses façons de distinguer les différentes CTA, et les plus courantes sont décrites ci-dessous.

 

Selon la direction du mouvement de l'air : Unidirectionnel ou bidirectionnel

Une CTA peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle. Comme vous pouvez le supposer d'après les noms, une unité de ventilation unidirectionnelle est utilisée pour déplacer l'air dans une seule direction, et comprend généralement un ventilateur, un filtre et un composant de chauffage ou de refroidissement. En revanche, une unité bidirectionnelle peut fournir de l'air à l'intérieur d'un bâtiment et en extraire. 

En fonction de leur structure : Compacte ou modulaire

Une CTA compacte est un système installé dans un seul boîtier qui comprend généralement des composants de ventilation tels que des ventilateurs, des filtres et un système de récupération d'énergie. L'avantage de ce type de CTA est qu'elle nécessite un espace d'installation beaucoup plus petit qu'un système modulaire. Cependant, ses performances ne sont souvent pas aussi étendues et d'autres composants, tels que des serpentins de chauffage ou de refroidissement, peuvent devoir être installés en tant qu'accessoires de gaine.

Les centrales de traitement d'air modulaires offrent beaucoup plus de flexibilité en termes de structure, de disposition des modules, de dimensions et de fonctions spécialisées telles que l'humidification et la déshumidification. Chacun des composants individuels est réglé avec précision pour fonctionner dans le cadre du système de ventilation et avec un logiciel de sélection de CTA personnalisé.

Selon leur domaine d'application : Ventilation résidentielle ou non résidentielle, générale ou industrielle.

Comme leur nom l'indique, les unités résidentielles sont conçues et utilisées pour ventiler les appartements, les maisons individuelles ou les petites maisons multifamiliales. Le débit d'air est généralement limité à 1 000 m3/h (mètres cubes par heure). 

Ces CTA sont généralement beaucoup moins complexes que les unités non résidentielles, qui sont souvent très adaptées à des bâtiments spécifiques et à leurs besoins. Les CTA résidentielles et non résidentielles doivent répondre à des normes différentes, établies par la réglementation européenne en matière d'écoconception. 

Par emplacement : Extérieur ou intérieur

La situation la plus courante pour une CTA est à l'extérieur ou dans des locaux auxiliaires. Toute unité extérieure doit être rigoureusement étanche et recouverte d'un revêtement résistant à la corrosion pour éviter toute contamination ou dégradation. Les CTA de petite taille sont souvent montées au-dessus du plafond.

Quels sont les composants des centrales de traitement de l'air ?

En général, l'objectif d'une CTA est d'améliorer la qualité de l'air intérieur. La première étape consiste toujours à transférer l'air extérieur dans la CTA pour le traiter. Ce processus se fait soit directement, si la centrale est placée à l'extérieur, soit par l'intermédiaire d'un système de gaines. 

À l'intérieur de la CTA, le traitement commence à avoir lieu, avec l'élimination des particules de l'air et le traitement thermique pour répondre à l'application spécifique. Il peut s'agir de chauffer ou de refroidir l'air. 

L'air est ensuite distribué dans tout le bâtiment. Dans le cas des unités bidirectionnelles, la CTA récupère simultanément l'air extrait du système de gaines et le transporte hors du bâtiment. Tout cela est réalisé à l'aide d'un système de récupération d'énergie très efficace pour garantir que la machine est aussi économe en énergie que possible. 

Gestionnaire d'air avec illustration vectorielle de récupérateur. Industrie CVC
© Eurovent
Centrale de traitement d'air avec récupérateur © Shutterstock

Le moyen le plus simple de comprendre le fonctionnement exact d'une CTA est de la décomposer en ses différents composants et d'examiner chacun d'eux.

Filtres à air

Le filtre à air d'une CTA est conçu pour éliminer les polluants tels que les poussières fines nocives, le pollen, les bactéries et les moisissures de l'alimentation en air et remplacer l'air contaminé par de l'air propre et frais. 

En outre, les filtres à air maintiennent également l'équipement de traitement de l'air propre afin de garantir un fonctionnement efficace et hygiénique.

Selon le type de bâtiment, il peut être utile d'ajouter des filtres supplémentaires à la CTA, notamment ceux spécialisés dans l'élimination des odeurs, des graisses ou des molécules de corrosion. 

Voici quelques-uns des différents filtres disponibles pour les CTA :

  • Les filtres HEPA sont souvent utilisés pour protéger le personnel et les équipements sensibles car ces filtres sont efficaces pour éliminer les particules et les modèles avancés éliminent même les bactéries et les virus en suspension dans l'air.
  • Les filtres à poches fournissent une filtration de moyenne à haute efficacité.
  • Les filtres à panneaux offrent une filtration à faible efficacité.
  • Les filtres électrostatiques utilisent des électrodes hautement chargées qui ionisent l'air.
  • Les filtres à charbon éliminent les odeurs et les gaz.

Il y a deux considérations principales concernant l'efficacité énergétique des filtres, la chute de pression initiale/nettoyée et l'augmentation de pression causée par la charge de poussière du filtre. Ces deux facteurs ont une influence significative sur l'efficacité de la CTA. 

Un indicateur de l'efficacité énergétique d'un filtre est la classe d'efficacité énergétique du programme Eurovent Certified Performance pour les filtres à air. Vous trouverez également d'autres informations essentielles sur les filtres à air dans le guide Eurovent "Filtres à air pour la ventilation générale" et dans la recommandation Eurovent 4/23 sur la manière de choisir des filtres à air classés ISO 16890 pour la ventilation générale.

Composants de récupération d'énergie 

Le climat a un impact important sur les performances d'une CTA. Pendant la majeure partie de l'année, la température de l'air extérieur s'écarte des conditions nécessaires à l'alimentation en air. Dans ce cas, un traitement thermique est nécessaire. Pour minimiser la consommation d'énergie du traitement thermique de l'air, un système de récupération d'énergie (ERS, également connu sous le nom de système de récupération de chaleur ou HRS) doit être appliqué.

Si votre pays est membre de l'Union européenne, l'installation d'un ERS est obligatoire depuis la mise en application du règlement sur l'écoconception (UE) n° 1253/2014. 

Un ERS fonctionne en transférant l'énergie thermique de l'air extrait vers l'air extérieur. Par exemple, au cours d'un hiver européen typique, cela pourrait signifier que l'air extérieur est réchauffé de -5°C à 15°C purement par l'utilisation de la chaleur de l'air extrait. En été, ce processus est inversé et l'ERS est utilisé pour réduire la demande de refroidissement. Ce processus est beaucoup plus efficace sur le plan énergétique et sollicite moins le système.

Il existe généralement trois types d'ERS :

  • Régénérateur
    • La plupart des régénérateurs sont des échangeurs de chaleur rotatifs. Une roue tourne à travers les deux flux d'air et transporte ainsi la capacité. Avec les échangeurs de chaleur rotatifs, il y a toujours un échange d'air entre l'air extérieur et l'air extrait. 
  • Récupérateur
    • Les systèmes de récupération guident l'air extérieur à l'intérieur et extraient l'air intérieur par de très petits conduits. Cela permet aux deux flux d'air de rester séparés tout en échangeant leur capacité thermique à l'aide de surfaces spécialement conçues. Normalement, des échangeurs de chaleur à plaques sont utilisés pour faciliter l'échange d'énergie entre l'air entrant et l'air sortant.
  • Serpentins de circulation
    • Le troisième système maintient les deux flux d'air complètement séparés l'un de l'autre afin d'éviter toute contamination croisée. Il s'agit de systèmes à batterie tournante. Ici, la capacité thermique est transférée par une batterie dans l'air extérieur vers un système d'eau, puis amenée à une batterie dans l'air extrait.

Composants de chauffage et de refroidissement

Bien que les systèmes de récupération de chaleur offrent certaines possibilités de refroidissement et de chauffage, ils ne suffisent pas à eux seuls à répondre aux besoins. Dans ce cas, des composants supplémentaires pour le traitement thermique sont nécessaires. Les échangeurs de chaleur compacts eau-air à ailettes sont couramment utilisés. Ces systèmes se connectent aux systèmes centraux de chauffage et de refroidissement du bâtiment. Il est également possible d'incorporer une batterie DX (expansion directe) dans une CTA, qui agira comme l'évaporateur ou le condenseur d'un circuit réfrigérant et refroidira ou chauffera l'air traité. 

Pour le chauffage, un réchauffeur électrique peut également être utilisé. Parallèlement, une batterie de refroidissement peut être adaptée pour avoir également un effet de déshumidification en plus de son utilité initiale. Elle peut tout d'abord être utilisée de manière sèche. La teneur en eau de l'air soufflé et de l'air extérieur est similaire, aucune condensation ne se produit. Si elle est utilisée pour la déshumidification, l'eau s'accumule sous forme de condensat et doit être évacuée de la CTA à l'aide d'un bac de récupération et d'une tuyauterie. Pour augmenter l'efficacité énergétique, les pertes de charge côté air et côté eau des batteries de chauffage et de refroidissement doivent être aussi faibles que possible.

Ventilateurs

Il existe une grande variété de ventilateurs différents, notamment ceux qui sont courbés vers l'avant, courbés vers l'arrière, à profil aérodynamique et inclinés vers l'arrière. Pour déterminer le bon ventilateur, un logiciel est souvent utilisé pour évaluer la pression statique et le volume d'air dans la CTA. Cependant, l'utilité principale de chaque ventilateur est la même : déplacer l'air vers différentes sections du bâtiment. 

Le ventilateur le plus couramment utilisé est un ventilateur à entraînement direct, à rotation libre et à courbure arrière. Les ventilateurs à courroie sont rarement utilisés dans les CTA modernes en raison de leur efficacité énergétique limitée.

Les ventilateurs sont contrôlés par un moteur afin de garantir que seul le débit d'air requis est généré. Ce contrôle de la vitesse peut être géré par des convertisseurs de fréquence dans le cas de moteurs à courant alternatif, ou par des commandes électroniques directes dans le cas de ventilateurs PM/EC.

La mesure de l'efficacité d'un ventilateur est le rendement du ventilateur. En Europe, le rendement des ventilateurs est réglementé par le règlement (UE) n° 327/2011 de la Commission européenne, qui empêche l'utilisation de combinaisons ventilateur/moteur inefficaces en Europe.

Silencieux 

En fonction de l'emplacement de la CTA, le niveau de bruit peut être soumis à des exigences élevées. Dans une CTA, le bruit est généré par les composants de la gaine ou de l'unité. La principale source d'émissions sonores est le ventilateur. Par conséquent, l'endroit le plus avantageux pour installer des composants de réduction du bruit est généralement proche de cette source. Dans une CTA, les silencieux sont généralement placés directement en amont ou en aval du ventilateur. Cependant, si des transferts de bruit se produisent de l'air soufflé vers l'air extrait, ou inversement, d'autres positions peuvent être envisagées. 

Les silencieux se composent normalement de séparateurs, qui comprennent un matériau absorbant. Le bruit de la roue est réduit par la modification du silencieux spécifique. Compte tenu des aspects énergétiques, la perte de charge des silencieux doit être aussi faible que possible.

(Dé)humidificateur

Selon l'application de la CTA, l'humidité peut être un facteur important. Elle doit donc être contrôlée et maintenue dans des intervalles définis.

Il y a deux façons principales d'ajouter de l'humidité à l'air. La vapeur est le plus souvent utilisée car c'est une méthode plus précise. Cependant, l'eau sous forme liquide peut également être utilisée. L'humidification avec de l'eau liquide est un processus d'évaporation adiabatique qui refroidit collatéralement l'air.  Un réchauffeur est nécessaire en amont de l'humidificateur adiabatique pour garantir la température de l'air d'alimentation.

En général, les applications nécessitant une humidification requièrent également une déshumidification. Le moyen de diminuer la teneur en eau de l'air est d'utiliser la batterie de refroidissement pour refroidir l'air afin d'atteindre la température de saturation. Dans ces conditions, l'eau contenue dans l'air forme un condensat. 

Section de mélange

La chambre de mélange est l'endroit où l'air passe du côté de l'unité d'extraction au côté de l'unité de soufflage. L'objectif du mélange de l'air recyclé est d'atteindre la combinaison parfaite d'air à envoyer au conditionnement. Cela peut minimiser les besoins en traitement thermique en combinant l'air extrait pour atteindre - autant que possible - la température d'air nécessaire. Il s'agit d'une méthode simple de récupération de chaleur. Des méthodes plus complexes, telles que la roue thermique et les échangeurs de chaleur à plaques croisées, existent également mais consomment plus d'énergie.

Autres composants 

Bien que les composants énumérés soient les plus courants, d'autres composants peuvent également être utiles en fonction des besoins de la CTA. 

Le refroidissement adiabatique indirect peut être placé en amont du système de récupération d'énergie, du côté de l'air extrait. Ce composant n'est utilisé que dans des conditions estivales. Lorsque l'air extrait contient de l'eau, celle-ci s'évapore en passant par le système et l'air extrait est donc refroidi. Cela signifie qu'il est envoyé avec une température réduite dans le système de récupération d'énergie. 

Par conséquent, l'air extérieur sera refroidi à une température beaucoup plus basse après le système de récupération de chaleur que sans humidificateur adiabatique indirect. Un autre composant supplémentaire pertinent peut être l'utilisation de systèmes de dérivation pour réduire la résistance de l'air à travers d'autres composants d'une unité lorsqu'elle n'est pas utilisée.

Une CTA pour chaque type de bâtiment

Le type de bâtiment dans lequel vous envisagez d'installer une CTA n'a pas d'importance. Avec une gamme aussi large et adaptable de modules qui peuvent être ajoutés ou soustraits selon les besoins, il y aura une CTA pour répondre aux besoins de votre bâtiment. 

Pour faire le bon achat, il est essentiel de faire des recherches et de décider quel type de CTA correspond le mieux à vos besoins.

Cela peut être un processus déroutant, avec beaucoup d'informations différentes à prendre en compte. C'est là qu'Eurovent peut vous aider.

Certification Eurovent

Eurovent a introduit un ensemble de critères pour la certification et l'évaluation des CTA. Ainsi, les consommateurs peuvent faire un achat éclairé et approprié d'un équipement de traitement de l'air pour purifier l'air de leurs espaces intérieurs.

Tout produit dont les performances sont certifiées par Eurovent portera un label d'efficacité de CTA qui couvre de nombreux critères différents.

Caractéristiques mécaniques 

Les caractéristiques mécaniques suivantes sont certifiées : 

  • Résistance de l'enveloppe (CS)
  • Fuite d'air du caisson (CAL)
  • Fuite de by-pass du filtre (FBL)
  • Transmittance thermique du caisson (TT)
  • Facteur de ponts thermiques (TBF)
  • Isolation acoustique du caisson

Caractéristiques de performance 

Les caractéristiques de performance suivantes sont certifiées :

  • Débit d'air - pression statique disponible - puissance absorbée 
  • Niveau de puissance acoustique par bande d'octave dans le conduit 
  • Niveau de puissance du son aérien 
  • Capacité de chauffage 
  • Capacité de refroidissement 
  • Récupération de chaleur 
  • Perte de pression côté eau* 

* Si caractéristiques standard de la gamme de produits

Grâce à la certification Eurovent, il est facile de comparer objectivement les équipements et de choisir la CTA qui répond le mieux à vos exigences. 

C'est loin d'être le seul avantage de la certification. Elle peut également :

  • Introduire une norme industrielle pour mesurer les performances des CTA. Lorsque l'on compare des produits provenant de différents pays, les informations essentielles peuvent être affichées dans des mesures différentes, ce qui rend leur évaluation difficile. En utilisant la même certification pour toutes les CTA, les paramètres sont plus simples et plus faciles à comprendre pour les consommateurs.
  • Eurovent est un organisme accrédité impartial, indépendant et professionnel qui fournit une note objective basée sur ses propres conclusions.
  • Les produits certifiés sont conformes aux normes reconnues, ce qui les rend beaucoup plus sûrs à utiliser.
  • Le consommateur peut être tranquille en sachant que les produits certifiés fonctionneront conformément aux spécifications indiquées par le fabricant grâce à des tests indépendants.

Fiches pratiques reliées

Réfrigération

Centrales de traitement d’air
158
Marques certifiées

Réfrigération

Centrales de traitement d’air hygiéniques
11
Marques certifiées