Comment concevoir un système de chauffage et ventilation flexible pour un entrepôt ?

Comment concevoir un système de chauffage et ventilation flexible pour un entrepôt ?

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Bureaux d’études et architectes sont appelés à concevoir des cellules logistiques flexibles, permettant d’adapter rapidement l'espace de stockage afin de répondre aux variations d’activité. Quel type de système de ventilation peut répondre à ces exigences ?

Le développement constant du commerce en ligne a généré auprès des entreprises industrielles et logistiques le besoin d’adapter rapidement leur capacité de stockage, un des facteurs-clés du succès de leur activité. Les produits faciles à stocker se contentent de la lumière infrarouge, de dispositifs de chauffage au sol ou de systèmes de chauffage par air chaud direct. Mais certains produits nécessitent davantage de précautions quant à leur stockage. Les solutions de ventilation décentralisées sont particulièrement recommandées pour les entrepôts et bâtiments de grand volume, notamment utilisés pour le stockage de produits sensibles tels que les denrées alimentaires, les médicaments et les composants électroniques.

Pour les exploitants de bâtiments logistiques, disposer d’un système de ventilation flexible est un atout considérable.

Compte tenu des tendances actuelles en matière d'entrepôts logistiques et du cadre législatif, Hoval a développé une solution qui consiste à combiner chauffage central et chauffage décentralisé de l’air recyclé. Cette solution modulaire clé en main se compose des éléments suivants :

  • un générateur de chaleur au sol (chaudière)
  • d'appareils décentralisés de recyclage d’air qui diffusent l’air chaud dans l’ambiance
  • de modules de régulation qui permettent de créer différentes zones de confort.

Modèle fonctionnel de la solution Hoval pour le chauffage et le rafraichissement des halls de grand volume.

Comment chauffer et rafraichir efficacement un entrepôt ?

Grâce à sa conception modulaire, ce système évolutif peut s’adapter à quasiment toutes les tailles de halls. Sa structure simplifie non seulement la planification et le processus d'appels d'offres, mais réduit également le temps de mise en œuvre du projet puisque quasi toutes les étapes sont standardisées et l'ensemble de la solution provient d'une seule et même source.
La solution Hoval de ventilation et chauffage pour les entrepôts se compose des éléments suivants :
•    Chaudière gaz à condensation au sol Hoval UltraGas 2
•    Unités de recyclage de l’air Hoval TopVent pour la distribution uniforme de chaleur à travers tout le bâtiment
•    Modules de régulation avec fonctionnement en zoning.

TopVent CH : Appareil de recyclage d'air en toiture pour le chauffage de halls de grande hauteur.

Les unités décentralisées de recyclage de l’air peuvent être intégrées de manière optimale dans l'infrastructure du hall, sans devenir un obstacle pour les racks, les ponts roulants et les conduites d'alimentation. 

Exemple : système de ventilation et chauffage d’un entrepôt de denrées alimentaires.

Un grossiste de produits alimentaires souhaitait étendre sa plateforme logistique. Le défi consistait à systématiser les modules fonctionnels thermiques, de ventilation et de régulation de façon à organiser la planification, l’appel d'offres et la mise en œuvre du projet en très peu de temps. Dans le cas présent, la cellule logistique (145m de long, 125m de large, 12m de haut) est conçue en un délai d'exécution court. Les déperditions de chaleur de la structure est de 910 kW ou 4,2 W/m3. L'exigence était de diviser le hall en quatre zones de régulation de la température ambiante et de contrôler ces zones séparément en fonction des quantités à stocker. L'expérience a montré que des économies d'énergie de 10 à 20 % peuvent être réalisées en exploitant des zones de régulation en fonction des besoins.
Le générateur de chaleur est une chaudière gaz à condensation au sol double (Hoval UltraGas 2 900D) avec une puissance calorifique nominale de 2 x 450 kW. Les deux chaudières gaz à condensation avec un rendement standard de 109 % sont exploitées en mode de fonctionnement modulant. Sur les chaudières gaz à condensation, l’efficacité de la chaudière en charge partielle est plus élevée qu’en pleine charge ; aussi l'efficacité globale augmente d’environ 2 % lorsque les chaudières fonctionnent en parallèle en mode modulant. Une augmentation supplémentaire de l'efficacité est obtenue au moyen de l'alimentation retour en cascade vers la chaudière, dans laquelle les deux conduites de retour - celles des dispositifs de chauffage de l’air recyclé (basse) et du chauffage de l'eau potable (haute) - sont successivement introduites dans l'échangeur de chaleur des gaz de combustion. Cela ajoute encore 9 points à l'efficacité de la chaudière.

Moins d’appareils grâce à une ventilation hautement efficace

L’appareil à la base de la solution décentralisée est l'unité décentralisée de recyclage de l’air Hoval TopVent, développé pour une utilisation dans des halls avec des hauteurs de montage de 4 à 25 m. Ce système sans gaines d’air simplifie grandement l'installation et n'affecte pas l'infrastructure du hall (grues, racks et convoyeurs, conduites d'alimentation, etc.). L'absence de gaines d'air réduit également les mesures requises pour le respect de la directive sur l’hygiène VDI 6022, et les exigences de puissance concernant l'arrivée d’air sont aussi réduites. 
Dans le projet décrit ici, 29 aérochauffeurs Hoval TopVent ont été installés pour ventiler le hall avec efficacité. Le débit d'air par unité est de 8 700 m3/h et la puissance calorifique maximale de 137 kW. Grâce au diffuseur d'air à pulsion giratoire à ajustage automatique Air-Injector intégré aux aérochauffeurs Hoval TopVent, il est possible d'ajuster précisément la plage du flux d'air à la hauteur de montage et à l’infrastructure des racks. 

L’Air-Injector ajuste le flux d'air à la configuration spatiale alentour à l’aide d’un algorithme spécial à logique floue dans la centrale de régulation.

Par rapport aux systèmes de ventilation avec des appareils de chauffage à recirculation classiques, la solution Hoval nécessite moins d'unités et de plus faible puissance pour traiter le même volume d’air, en raison d'une distribution d'air plus efficace. Cela réduit les coûts d’investissement et d’installation. 
Fonctionnellement, l'Air-Injector se compose d'un déflecteur et d’une buse d’éjection responsable de la formation d'un flux d’air d’alimentation couvrant la plus grande plage possible. Il comporte également un diffuseur d'air à pulsion giratoire qui déplace le courant d'air, augmentant ainsi l'angle de diffusion (induction) du courant d'air. La forme du courant est similaire à celle d'un champignon inversé, avec un pied mince et un grand chapeau. Cette géométrie permet d'obtenir des conditions de flux d’air optimales, offrant un grand confort dans les zones occupées avec une hauteur de montage maximale de 25 m. Avec ce type d'alimentation en air, la stratification de la température est réduite à env. 0,15 Kelvin par mètre de hauteur de montage.
Les systèmes de distribution d'air classiques fonctionnent avec une stratification maximale de 1,0 K/m. Par ailleurs, l’Air-Injector crée une distribution plus uniforme de la température dans le hall, tout en évitant la formation de poches d’air chaud énergivores sous le toit, qui est un phénomène typique des espaces de grande hauteur.

Régulation de l’alimentation avec l’algorithme de régulation à logique floue

Les halls de stockage et logistiques doivent pouvoir être utilisés de manière flexible. Ceci est vrai également pour les halls loués, dont l'utilisation est encore plus fortement impactée par les stratégies logistiques et les influences économiques. Pour cette raison, Hoval a voulu que son système de chauffage décentralisé pour grands espaces soit un système de régulation par zone. Cette approche permet d’obtenir un chauffage adapté aux besoins, basé sur le temps et la température, ainsi qu’une ventilation et un refroidissement par zone du hall, contribuant ainsi à réduire les coûts énergétiques. 
Indépendamment de la régulation par zone, chaque appareil et son Air-Injector peuvent être activés individuellement et de manière autonome par la centrale de régulation en utilisant des algorithmes à logique floue. La fonction de régulation qui effectue le calcul de la plage de flux d'air tient compte de la différence de température entre l'air d'alimentation et l'air ambiant dans les zones occupées, faisant varier en conséquence le débit d’air d'alimentation et la trajectoire de diffusion de l’air. Cela permet d'éviter les courants d'air. S'il devient nécessaire d’agrandir le hall, l'extension du concept de régulation modulaire est rapide à réaliser.
Avec sa conception modulaire et évolutive, la solution Hoval offre une flexibilité maximale pour tous les types de halls et pour toutes les utilisations du hall.
Avec la solution Hoval, le bureau d’études est en mesure de présenter un concept de chauffage, de ventilation et de régulation clé en main pour tous les besoins en chauffage des grands espaces. Une économie de temps et de coûts.