Ventilation décentralisée ou centralisée pour un hall ? Un guide pour vous aider à décider

Dans quel cas une ventilation décentralisée est la meilleure option pour un hall, et quand faut-il privilégier une ventilation centralisée ? Ce comparatif réalisé par Dipl.-Ing. Jürgen Dorenburg se veut être objectif. Il considère à la fois les spécificités techniques à prendre en compte lors de la planification, les avantages pour le client et les aspects financiers. Découvrez ses conseils pour concevoir le système de ventilation et chauffage le plus efficace pour votre bâtiment industriel.

La première étape du processus est de déterminer les débits d’air soufflé et d’air extrait en jeu. Vous pouvez ensuite concevoir le système de ventilation. Deux technologies sont disponibles :

• Un système centralisé : une seule unité de ventilation traite l’air de manière centralisée. Un réseau de gaines d’air diffuse l’air dans le hall.
• Un système décentralisé : plusieurs unités de ventilation plus petites et moins puissantes. Elles aspirent directement l’air extérieur, le filtrent, le refroidissent ou le réchauffent avant de le diffuser à des endroits précis. Dans ce cas-là, pas besoin d’un réseau de gaines d'air.

Fig.1: système de ventilation décentralisé Hoval pour bâtiments industriels de grande hauteur

Ces deux systèmes peuvent tous deux présenter des avantages suivant leur configuration, il est donc important de bien comprendre quelles sont les différences entre les deux options :

• les systèmes centralisés pèsent environ trois fois le poids de tous les éléments nécessaires dans un système décentralisé. Au moment de choisir un système, il faut littéralement peser chacun des composants : l’unité de ventilation centralisée, le réseau de gaines d’air, sans oublier les régulateurs de débit d’air, les clapets et les sorties d’air.
• Le poids réduit des systèmes de ventilation décentralisés induit des contraintes moins importantes pour la structure support du hall, permettant de construire un bâtiment à un coût plus faible.
• Intégrer des unités décentralisées dans l’infrastructure des halls de production est souvent plus facile que d'ajouter une gaine d’air entre les rails des ponts roulants, les systèmes de convoyage et les équipements.
• Pas de réseau de gaines d’air, pas de fuites, et donc pas besoin d’augmenter le débit d’aspiration pour compenser les fuites.
• De plus, l’absence d'un réseau de gaines d’air diminue le besoin de maintenance au regard de la réglementation en matière d’hygiène.

Cependant, comparer les systèmes centralisés et les systèmes décentralisés implique une démarche plus approfondie que de simplement considérer la différence de poids significative et l’absence d’un système de gaines :

• les systèmes décentralisés vous permettent d'ajouter progressivement de nouveaux appareils et d’agrandir sans difficulté les installations existantes.
• L’entretien des systèmes décentralisés peut être réalisé en cours de fonctionnement, dans la mesure où éteindre des unités individuelles pour une courte durée ne pose généralement pas de problème.

• Les unités décentralisées étant fournies en tant qu’ensemble complet, les bureaux d’études voient leur travail de planification s’alléger.
• Le travail des installateurs est quant à lui plus rapide, puisque les unités fonctionnelles entièrement équipées du système décentralisé sont aussi précâblées.
• L’utilisation de plusieurs unités est pour l’exploitant synonyme d'une fiabilité accrue du système.

Pour exploiter tout le potentiel d'un hall, le débit d’air doit s’adapter à ses contraintes en utilisant la ventilation par mélange ou par stratification.

La distribution d’air est intégrée dans les unités décentralisées. Dans les configurations standard, des diffuseurs d’air à pulsion giratoire sont utilisés pour la ventilation par mélange. Dans le cas de la ventilation par stratification, l’air pulsé est diffusé via une gaine flexible ou des bouches radiales situées dans la zone de travail ou juste au-dessus. Pour ce faire, il faut installer une gaine d’air entre l’unité et la bouche de sortie - ce qui est également nécessaire dans le cas des systèmes centralisés.

Il est possible d'utiliser des buses d’éjection pour réaliser un débit particulier au niveau d’une zone ciblée.

Si l'on utilise plusieurs systèmes de ventilation, les autres sorties doivent avoir la même pression différentielle que les sorties standard intégrées.

Un système de ventilation de hall est efficace seulement s’il est capable d’alimenter les différentes zones du hall avec des débits d’air variables et différentes températures. Cela peut représenter beaucoup de travail si on opte pour un système centralisé : le réseau de gaines d’air nécessite des régulateurs de débit d’air ainsi que des registres à organes mobiles multiples et, le cas échéant, des apports de chaleur à certains endroits pour compléter le chauffage de base au niveau de l’unité centrale.

Les systèmes de ventilation décentralisés alimentent les zones du hall via une ou plusieurs unités, qui ne doivent pas être forcément identiques et qui peuvent fonctionner dans des modes différents. Ceci signifie qu'il est possible de chauffer des zones non utilisées du hall avec de l'air recyclé, tout en alimentant les autres espaces avec de l’air neuf. La mise en place des unités de ventilation décentralisées doit prendre en compte l’architecture de la technique de mesure et de régulation. S’y astreindre permet de garantir deux choses :

• Il est alors possible de contrôler différents types d’unités et de les réguler dans différents modes de fonctionnement avec des débits d’air pulsé et des températures variables.   
• Si les différentes zones du hall ne sont pas utilisées en même temps, celles-ci peuvent être ventilées, chauffées ou refroidies individuellement. Le système peut ainsi être adapté pour convenir à chaque zone et à ses contraintes spécifiques, liées aux charges thermiques et polluantes de chaque zone.

Pour être aussi flexibles, les unités requièrent non seulement les fonctionnalités habituelles d’un régulateur individuel, mais aussi une fonction de zoning, un logiciel de gestion des zones ainsi qu’un module de commande :

• Le concept de zone pour les unités et l’hydraulique définit la fonction des unités individuelles au sein du réseau complet. Un régulateur de zone fonctionne comme interface avec l’environnement du système : il gère les fonctions avancées des unités et contrôle les modes et les heures de fonctionnement, les paramètres, les indicateurs de défaut et les messages d’erreurs.
• Avec un logiciel de gestion de zone paramétré en fonction des contraintes existantes, il est possible de constituer des zones de contrôle en utilisant des unités qui répondent aux mêmes exigences. Chaque unité étant contrôlée de manière individuelle et autonome par un régulateur, il est possible de réaliser la commutation hydraulique de chaque unité séparément.
• Les modules de commande et d’entrée permettent d’affecter les unités au sein de la structure du système et d’entrer les modes de fonctionnement, les heures et les paramètres.

La fonctionnalité permettant d’intégrer le système de ventilation dans un système de gestion technique du bâtiment et de communiquer via un modem et Internet est un standard.

Pour comparer les coûts d'un système centralisé et d'un système décentralisé, il convient de prendre en compte l’investissement, l’exploitation et la maintenance. Aussi, le coût total de propriété est l’indicateur de référence dans ce cas. Vu dans la globalité, les coûts sont quasi identiques. Toutefois, une analyse détaillée montre que les proportions d'affectation des coûts sont très différentes selon le système.

Parts des coûts par affectation	Système centralisé	Système décentralisé
Unités, installation en extérieur	40%	85%
Gaines et sorties d'air	40%	-
Gestion de température et régulation	20%	15%
Système complet	100 %	100%

Tableau 1 : Répartition des coûts d’investissement pour un système centralisé VS système décentralisé

La part de l'unité inclut son installation dans le cas d’un système centralisé, et son positionnement sur le toit si le système est décentralisé. Le chiffre concernant les gaines et les sorties d’air inclut l’installation. Le tableau montre que même si les systèmes présentent des fonctions de régulation comparables, le coût de la gestion de température et de la régulation est légèrement plus élevé dans les systèmes centralisés. Il apparaît également que comparer des chiffres isolés ne permet pas de tirer une conclusion déterminante.

Les systèmes décentralisés sont modulables. Ils sont dans de nombreux cas la réponse aux diverses exigences de ventilation dans les halls et bâtiments industriels, et ce avec bien plus de précision que les systèmes centralisés, notamment dans les halls de fabrication. Pour exploiter le maximum de leur potentiel, les systèmes décentralisés nécessitent un système de régulation qui tienne compte de leur structure.

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Plus d’informations sur les systèmes de ventilation décentralisés Hoval

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Retrouvez notre précédent article de blog sur tout ce qu’il faut savoir sur la ventilation par stratification ou par mélange dans les bâtiments industriels