Rafraîchissement adiabatique : quels bénéfices pour les bâtiments ?

Optimisation coût global Performance thermique Qualité air intérieur​
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Basé sur l'évaporation de l'eau, le système de rafraîchissement adiabatique est une solution naturelle et performante. Comment ces équipements fonctionnent-ils concrètement ? Quels sont les bénéfices potentiels pour les constructions et pour leurs usagers ?

SOMMAIRE

Rafraîchissement adiabatique ou refroidissement par évaporation

Lors d’épisodes de fortes chaleurs, les entreprises, industries et collectivités se tournaient souvent naturellement vers la climatisation pour refroidir leurs locaux. Or, cette solution n’est pas idéale : elle se montre néfaste pour le climat en participant par exemple à la formation d’îlots de chaleur urbains en évacuant vers l’extérieur l’air chaud des bâtiments à rafraîchir. Ce problème réel peut engendrer une hausse des températures de l’ordre de + 10°C. Pas étonnant, dès lors, que la climatisation ne soit plus compatible avec les exigences environnementales de la RE 2020 entrée en vigueur le 1er janvier 2022.

Il existe aujourd’hui des solutions alternatives ayant un impact moins lourd sur l’environnement, comme les systèmes de refroidissement adiabatique. Le rafraîchissement adiabatique est un phénomène naturel qui repose sur l’évaporation. Contrairement au free cooling, l’air chaud ambiant n’est pas refroidi par l’air froid extérieur mais par de l’eau. Celle-ci n’est pas perdue puisqu’elle retourne dans l’atmosphère et dans les eaux pluviales, suivant ainsi son cycle naturel.

Module adiabatique : une alternative à la climatisation traditionnelle

La capacité frigorifique de l’évaporation d’eau est plus efficace et bien supérieure à un système free cooling. Après avoir été mis au contact de l’eau dans les échangeurs adiabatiques, l’air chaud se refroidit instantanément. Il ressort naturellement davantage frais et humide. A noter que plus l’air extérieur est chaud, plus le système sera efficace, accélérant l’évaporation.

Le refroidissement adiabatique est également moins énergivore. L’énergie nécessaire pour refroidir l’air intérieur est très inférieure lorsqu’est installé un système de rafraîchissement adiabatique, par rapport à une climatisation classique. Les consommations sont 10 fois moins importantes ; elles sont même encore plus négligeables si l’équipement est raccordé sur la ventilation existante. Le résultat s’en ressent sur la facture énergétique puisque, généralement, 5 % de la consommation d’électricité des bâtiments sont liés à l’usage de la climatisation, notamment dans les bâtiments tertiaires (ADEME).

Enfin, cette solution alternative est plus respectueuse de l’environnement. Au-delà d’une utilisation moindre de l’énergie pour rafraîchir l’air, le système adiabatique ne s’appuie sur aucun gaz réfrigérant, ni produit chimique. Il est uniquement basé sur l’évaporation d’eau par l’air chaud, un système non polluant. L’impact carbone est aussi contenu, avec une consommation électrique faible. Enfin, l’eau de pluie, par un système de récupération, peut alimenter le procédé.

Le saviez-vous ?

En 2009, le fluide frigorigène, contenu dans les climatiseurs et autres appareils réfrigérants, était responsable de l’émission de 5,4 millions de tonnes/équivalent CO2.

Comment fonctionne un rafraîchisseur adiabatique ?

Le système adiabatique a un fonctionnement assez simple. C’est une technique de refroidissement et de ventilation qui utilise l’eau comme réfrigérant. Pour rafraîchir l’air efficacement, le caisson adiabatique est composé :

  • d’un réservoir à eau ;
  • d’une pompe de circulation qui aspire l’eau du réservoir et la fait circuler jusqu’au média d’évaporation qui devient humide ;
  • d’un échangeur : le flux d’air chaud traverse la surface humide et les molécules d’eau passent alors à l’état de vapeur (évaporation). Résultat : la température de l’air diminue et l’atmosphère se charge en humidité ;
  • d’un ventilateur qui diffuse l’air refroidi dans le bâtiment et attire l’air chaud et sec environnant.

À noter : plus l’air est chaud et sec, plus la quantité d’eau évaporée est importante et plus la capacité de rafraîchissement est importante.

Deux types de refroidissement adiabatique

Le processus de rafraîchissement par évaporation peut être de deux types :

Le refroidissement adiabatique direct

Aussi appelé refroidissement par bulbe humide, le système dit direct met l’air et l’eau directement en contact. L’air extérieur chaud est aspiré par le ventilateur pour être dirigé vers le média humide. Au contact de la chaleur, l’eau s’évapore et refroidit instantanément l’air. L’installation diffuse alors l’air refroidi dans tout le local, avant de l’expulser à l’extérieur via les solutions de ventilation naturelle. En effet, il est essentiel d’éviter que l’atmosphère se charge trop en humidité. À noter : cette technologie est notamment utilisée dans les grands volumes et est privilégiée dans des régions sèches.

Le refroidissement adiabatique indirect

Le module de rafraîchissement est couplé à la centrale de traitement d’air du bâtiment. Plusieurs montages sont possibles en fonction de l’installation, le module de rafraîchissement pouvant être installé sur l’entrée d’air neuf, la reprise d’air ou les deux, pour une puissance de rafraîchissement optimum. L e rafraîchissement indirect permet un meilleur contrôle de l’hygrométrie des locaux. Ce système est indiqué pour rafraîchir des locaux informatiques, des laboratoires à atmosphères contrôlées et les bâtiments tertiaires (écoles, maisons de retraite, bureaux).

 

 

L'info en plus

Le rafraîchissement adiabatique, même s’il profite d’innovations récentes pour une performance inédite, n’est pas une nouveauté. Les civilisations anciennes utilisaient ce principe pour maintenir au frais les habitats et la nourriture. Elle a ensuite refait surface dans la foulée des chocs pétroliers pour ses qualités moins énergivores, avec des applications pour les grands locaux industriels.

Sutain’Air : le rafraîchissement adiabatique intégré au traitement de l’air

Les systèmes de rafraîchissement adiabatique peuvent être intégré dans des centrales de traitement d’air, comme c’est le cas avec Sustain’Air, une solution proposée par Genatis. Cette solution a vocation à assurer d’excellents résultats pour le traitement de l’air dans des environnements sensibles (bibliothèques, piscines, sites industriels…), grâce à au renouvellement à 100 % de l’air pour le chauffage, le refroidissement ou la régulation hydrométrique. Son pilotage intelligent permet de réguler en continu la température et l’humidité.

Ce couple CTA et rafraîchissement adiabatique offre de belles opportunités. Les modules adiabatiques seuls étant uniquement réservés à l’amélioration du confort d’été, ces solutions combinées permettent de réaliser des économies lors de l’investissement initial, mais aussi pour l’exploitation et la maintenance.

En pratique : rafraîchissement d’une concession Renault

Prenons l’exemple d’une concession automobile Renault située près de Grenoble. Sa température intérieure augmente rapidement en été à cause des grandes baies vitrées exposées en plein soleil. Un système de rafraîchissement d’air adiabatique Genatis y a alors été installé pour réduire la température de l’air et améliorer le confort pour les occupants.

D’autres solutions de refroidissement performantes et adaptées

Industriel responsable, le Groupe SOPREMA propose de nombreuses solutions de refroidissement performantes et parfaitement écologiques pour rafraîchir les locaux, en complément évidemment d’équipements pour garantir une isolation de qualité. Il peut s’agir de systèmes de rafraîchissement par évaporation mais aussi de toitures « cool roof », de systèmes de rétention temporaire des eaux pluviales ou de solutions de ventilation naturelle pouvant être pilotées par des automates afin d’optimiser les résultats en fonction des conditions météorologiques et du cycle jour / nuit. Des solutions qui, combinées et proportionnées intelligemment, contribuent à constituer un bâtiment toujours plus éco-responsable !

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