Innovation Une solution innovante " 3 en 1 " 100% renouvelable production de chaud, de froid et renouvellement de l'air - Sustainair

Innovation
Ambiance intérieure des bâtiments tertiaires ou industriels

           Une solution innovante
    « 3 en 1 » 100% renouvelable
         production de chaud,
  de froid et renouvellement de l’air

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SUSTAIN’AIR a mis au point une solution permettant d’assurer le
renouvellement d’air, le chauffage et la climatisation des bâtiments tertiaires
et industriels à partir
   - d’équipements alimentés par une source de chaleur renouvelable
     (chaudière bois, centrale solaire thermique, chaleur perdue en milieu
     industriel…)
   - et de l’eau

                Climatisation naturelle
             Gain énergétique de 80%
  Puissance électrique installée divisée
                                 par 2

                                                                              2

Contexte : les exigences du bâtiment

Depuis 2005, les évolutions réglementaires des bâtiments ont engendré de
nouvelles exigences :
  •   une meilleure isolation thermique du bâtiment,
  •   une très forte limitation des infiltrations d’air,
  •   une bonne qualité d’air intérieur,
  •   une réduction des consommations énergétiques, cette demande
      provenant des maitres d’ouvrage en liaison avec l’augmentation
      régulière de prix de l’énergie.

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Contexte : le positionnement de l’innovation

Le tableau ci-dessous positionne l’innovation par rapport à la Réglementation
Thermique française 2005, 2012 (actuelle) et par rapport à la future
réglementation 2018 (Bâtiment à Energie POSitive).

L’innovation est une solution permettant de fournir 100% de la climatisation à
partir d’une source de chaleur renouvelable (centrale solaire thermique,
chaudière biomasse ou toute forme d’eau chaude à 80°C).
Le but est de permettre à un maitre d’ouvrage investissant dans une
production de chaleur renouvelable de pouvoir l’utiliser à la fois pour le
chauffage et la climatisation, sans investissement supplémentaire.

La FINALITE : couvrir 100% des besoins de chauffage et de climatisation.

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Présentation de l’innovation : mode climatisation
Si la production du chauffage à partir d’une source de chaleur est facile à comprendre, la
production de froid est plus compliquée. La technique utilisée est le Dessiccant Cooling.
C’est une centrale de traitement d’air qui souffle de l’air chaud en hiver et de l’air frais
(jusqu’à 16°C) en été.

                 LE PRINCIPE : UTILISER L’EAU POUR REFROIDIR (ADIABATIQUE)

Humidifier l’air dans un espace provoque un abaissement de la température.
Un peu comme un orage en été. L’arrivée de l’orage provoque dans les minutes qui suivent
un abaissement de la température.

                                   LE DESICCANT COOLING

La CTA dessiccante est une centrale d’air double flux équipée d’une roue de dessiccation
qui a                                                                            pour effet
de

                                                                                          5

déshumidifier l’air neuf.

AIR SOUFLE (partie basse de la centrale)

En passant dans la roue dessiccante, l’air neuf est déshumidifié mais sa température subit
une élévation.
La deuxième étape est de refroidir l’air neuf au travers d’une roue d’échange.
La troisième étape est d’humidifier l’air avant de l’envoyer dans le bâtiment.
Un air extérieur à 32°C, après traitement dans la centrale, est soufflé dans le bâtiment à
une température entre 18 et 20°C et un taux d’humidité quasiment identique à l’ai
extérieur.
AIR DE REGENERATION (partie haute de la centrale)

L’air de régénération est constitué de l’air repris dans le bâtiment. Il est utilisé pour
régénérer les équipements de la centrale

Fonctionnement par rapport au diagramme de l’air humide
                                                             Air soufflé
                                                             1-2: Sécher l'air (env. 5 g/kg)
                                                             avec        une        roue       de
                                                             déshumidification
                                                             2-3: Pré refroidir l'air avec un
                                                             système de récupération
                                                             3-4: Refroidir l'air jusqu'à la
                                                             température       souhaitée      par
                                                             humidification adiabatique dans
                                                             un laveur (ici abaissement d'env.
                                                             12°C)
                                                             Air de régénération
                                                             5-6: Refroidir l'air dans un laveur
                                                             (air repris ou dans certain cas: air
                                                             neuf)
                                                             6-7: Préchauffer l'air avec le
                                                             système de récupération utilisé
                                                             pour refroidir l'air neuf (2-3)
                                                             7-8: Porter l'air de régénération à
                                                             une température de 70°C environ
                                                             en utilisant une source de chaleur
                                                             disponible          (revalorisation):
                                                             centrale thermique, chaufferie,
                                                             générateur d'air chaud, brûleur,
                                                             solaire etc...
                                                             8-9: Utiliser cet air chaud 6pour
                                                             sécher l'air neuf à travers la roue
                                                             de déshumidification (1-2)

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Présentation de l’innovation : une gestion
efficace de l’air neuf

Le débit d’air hygiènique dans un bâtiment tertiaire est souvent élevé, du fait des
personnes présentes et le traitement en chaud et froid du renouvellement d’air est le poste
le plus important du bilan énergétique.
Pour des bâtiments tertiaires ou industriels, les avantages de la solution SUSTAIN’AIR sont
multiples :
   -   Permettre un fonctionnement en débit d’air variable. La régulation permte
       d’ajuster le débit d’air en fonction de besoin énergétique mais aussi en fonction de
       la détection de présence ou de sonde de COV
   -   Permettre un fonctionnement en free cooling permanent et en temps réel. Le free
       cooling est tout simplement natif et permanent dans la solution.
   -   Utiliser des systèmes de récupération de chaleur très performant (rendement
       entre 70% et 80%)
   -   Permettre un fonctionnement adiabatique en temps réel (sans la fonction
       dessiccant)
   -   Assurer une bonne qualité d’air dans le bâtiment en respectant les objectifs de
       performance énergétique
   -   Une maintenance en exploitation très faible. L’absence de fluide frigorigène
       entraine une économie de maintenance importante et aucun composant ne
       nécessite un entretien conséquent
   -   Une efficacité énergétique performante

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Présentation de l’innovation industrielle:
technologie

L’innovation industrielle est de proposer une offre technique complète, comprenant :

                                     Des services
   -   Les études de faisabilité et de dimensionnement à partir d’un logiciel de simulation
       dynamique du bâtiment développé par SUSTAIN’AIR
   -   La mise en service
   -   Un suivi de « bon fonctionnement » à distance de l’installation
   -   La fourniture et la personnalisation de la GTB de pilotage et de suivi des
       équipements
   -   Une base de données constituant l’image de fonctionnement du bâtiment
   -   Une personnalisation de la base de données

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Une SOLUTION pour de nombreux bâtiments cibles

L’approche développée par SUSTAIN’AIR est une approche solution qui va se décliner par
plusieurs gammes :
ZEPHIR solution complète, définie sur étude et adaptée exactement aux besoins du
      bâtiment, débit d’air variable pour assurer la meilleure performance énergétique.

        Une variante « Santé » peut garantir la qualité de l’air intérieur, définie sur étude,
        régulation du débit d’air en fonction de sondes COV,
        Une variante « Humidité » donne la priorité au contrôle d’humidité.

RESPIRE solution air hygiénique, pouvant être sélectionné sur catalogue, choisie par tous
       les maitres d’œuvre, débit d’air constant, adaptée à la réhabilitation des bâtiments,
       utilisant des réseaux aérauliques existant dans le bâtiment.

De très nombreux bâtiments tertiaires ou industriels peuvent être concernés en fonction
des spécificités.
La gamme ZEPHYR est adaptée pour les
   -   Usines devant réaliser une humidification en hiver ou une déshumidification en été
   -   Centres commerciaux, aéroports,
   -   Entrepôts logistiques conditionnés (ex : 15°C/25°C)
   -   Bureaux combinant « open space » et bureaux cloisonnés
La gamme RESPIRE est adaptée aux opérations de réhabilitation de bâtiment existant
bénéficiant de réseaux aérauliques.

                     Une large gamme de centrale
La gamme de centrale de traitement d’air commence à 5 000 m3/h et peut atteindre 40 000m3/h.

                                                                                           10

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ZEPHIR et RESPIRE : fourniture de matériels et d’outils logiciels
   -   La fourniture d’une centrale desiccante spécifique construite, à façon, par
       ROBATHERM
   -   La fourniture d’une armoire électrique comprenant l’alimentation de puissance des
       composants, les compteurs et les automates de pilotage et les modules d’E/S
       (automate SCHNEIDER ELECTRIC)
   -   La fourniture des équipements de régulation de débit d’air dans chaque espace du
       bâtiment
       La régulation permet de piloter l’intégralité des équipements soit :
           o tous les composants de la centrale dessiccante,
           o le débit d’air variable dans chaque zone du bâtiment,
           o la centrale solaire avec le stockage de chaleur associé ou une chaufferie
              biomasse ou une alimentation par un réseau urbain,
   -   La fourniture d’une centrale solaire adaptée aux niveaux de températures
       demandées (si aucune autre source de chaleur disponible n’existe sur le site)
   -   La fourniture d’une Gestion Technique du Bâtiment, permettant un suivi visuel des
       équipements et une gestion de l’occupation et du confort des zones du bâtiment,
   -   La fourniture d’une Base de Données, contenant les mesures issues des
       équipements.
       Cette Base de Données permet de faire un Suivi de l’installation, de vérifier la
       performance énergétique et de faire une gestion une gestion fine des
       consommations (pour une facturation par exemple).

L’innovation a fait l’objet d’un brevet validé par l’Office Européen des Brevets.
L’installation est Full Compatible pour un maitre d’ouvrage ayant obtenu la norme ISO
50 001.

                                                                                     12

Principaux avantages

      Couverture à 100% des besoins en climatisation
    La solution répond à elle seule à la totalité des besoins en climatisation du
    bâtiment. Elle couvre également la majorité des besoins (en fonction de la source
    de chaleur) en chauffage.

                    Absence de fluide frigorigène
    La solution libère l’exploitant des contraintes réglementaires liées à la présence de
    fluide frigorigène dans l'installation.

                        Indépendance énergétique
    En présence d’une source de chaleur renouvelable ou récupérée, la solution est
    quasiment insensible à l’évolution des énergies fossiles.

                   Conditions de travail agréable
    La solution réalise un soufflage d’air en harmonie avec la température corporelle
    des occupants.

                      Un air intérieur plus sain
    La solution préserve la santé des occupants en évacuant l’air vicié, émissions par les
    occupants et les matériaux de CO2, COV, formaldéhyde…, en apportant
    continuellement de l’air neuf au sein du bâtiment.

       Système contrôlé basé sur la diffusion d’air
    La solution s’appuie sur un système vital du bâtiment : la ventilation. Elle optimise le
    fonctionnement aéraulique en prenant en compte un planning d’occupation des
    locaux actualisé en temps réel par la détection de présence, les charges internes et
    externes du bâtiment.

  Une capacité d’effacement des fonctions de chauffage
    Pour des installations utilisant une pompe à chaleur, pour fournir l’essentiel du
    chauffage en hiver, couplées à une centrale solaire, il est possible, dans le cas d’un
    délestage programmé, d’effacer les consommations liées au chauffage en
    transférant la montée en température des ballons de stockage à des heures
    creuses. (avantage par rapport à l’application de la loi NOME).

                  Un coût de fonctionnement réduit de 80%

                                                                                         13

Les coûts de chauffage et de climatisation sont liés à la source de production de
chaleur et à l’implantation géographique. En utilisant une centrale solaire
thermique, pour un bâtiment dans le Sud de la France, les coûts fluides pour le
chauffage et la climatisation sont réduits d’environ 80% et les coûts de maintenance
de 50% par rapport à une installation utilisant un fluide frigorigène.

                        SUSTAIN’AIR
                       Immeuble Premium
                    1 bd Maître Maurice Slama
                          06 200 NICE

          Tél : 04 92 96 03 77 Port : 06 03 97 12 04

                                                                                 14

Présentation de l’innovation : un démonstrateur
solaire
Le démonstrateur a été installé à Sophia Antipolis. Il a été financé par le programme
Ademe Nouvelle Technologie Émergente.
Si vous souhaiter visiter le démonstrateur, veuillez prendre RDV au préalable.

                                                                                  15

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Registre et clapet pour la régulation d’air

          Roue de dessiccation

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