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Une ventilo-convecteur (FCU)

Qu’est-ce qu’un ventilo-convecteur (FCU) ?

Une ventilo-convecteur (FCU) chauffe ou refroidit l’air à l’intérieur d’une pièce. Un ventilateur intégré aspire l'air dans le FCU et le fait passer par un échangeur de chaleur pour le conditionnement de la température. L’air ressort de la FCU plus froid ou plus chaud qu’auparavant. Les FCU sont en général équipées soit d’une unité terminale d’eau réfrigérée pour le refroidissement, soit d’une unité terminale d’eau chaude ou d’un élément électrique pour le chauffage. Dans les applications commerciales, le système de commande de l’unité ventilo-convecteur peut prendre des formes très différentes, allant du thermostat qui ouvre et ferme simplement une vanne aux régulateurs DDC qui font varier en continu les volumes d’air et modulent les vannes.

Schéma

L'image montre le schéma d’une application type, dans une pièce équipée de deux ventilo-convecteurs, comprenant chacun une vanne Belimo Energy Valve™ qui gère la puissance thermique fournie au ventilo-convecteur. L’utilisation des vannes Energy Valve offre les avantages suivants :

  • Équilibrage hydraulique dynamique (quelle que soit la charge) du débit d’eau réalisé par la vanne de régulation indépendante de la pression
  • En utilisant les positions physiques des Energy Valves™ dans un bâtiment, il est possible d’optimiser les vitesses de la pompe afin de fournir juste assez de pression pour assurer la conformité avec l’unité d’index.
  • Transparence totale du système (débit volumétrique, températures, sortie de refroidissement/chauffage, etc.) avec enregistrement des données sur l’Energy Valve ou, en option, dans le Belimo Cloud


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Energy Valve



Problèmes courants affectant les unités ventilo-convecteurs et raisons d’opter pour la Belimo Energy Valve™

Pour un échange de chaleur optimal et un confort des occupants maximal tout en préservant l'efficacité énergétique, les ventilo-convecteurs nécessitent un bon contrôle des volumes d'air et des débits d'eau. Cependant, les fabricants de ventilo-convecteurs ne publient souvent que les exigences de débit pour les conditions de charge maximales. Le débit d'eau optimal lorsque les volumes d'air sont modifiés par l'occupant ou le régulateur DDC n'est pas donné. De plus, avec les vannes dépendantes de la pression, la fluctuation de la pression différentielle dans le système hydronique influe sur le débit traversant le ventilo-convecteur et donc sur l'énergie thermique fournie à la pièce.
L'équilibrage dynamique élimine complètement l'influence réciproque de plusieurs consommateurs. L'équilibrage s'effectue automatiquement à chaque point de fonctionnement. Les variations de la pression différentielle entraînent des fluctuations minimes du débit.

Dynamic Balancing of a Fan Coil Unit


Un ventilo-convecteur est mis en service avec les valeurs suivantes, le débit d'eau nominal est réglé à 0,11 l/s (0,029 GPM) et l'air entrant dans l'unité est à 23 °C (73 °F). Comme le système agit dynamiquement passé un court délai, la pression dans le système augmente en raison des variations dans d'autres parties du système hydronique. Dans ce ventilo-convecteur spécifique, la hausse de la pression provoque une augmentation du débit, ce qui entraîne un trop-plein du ventilo-convecteur et diminue ainsi le delta T et l'efficacité du transfert de chaleur.

En conséquence, un occupant peut avoir trouvé le débit d'air gênant et avoir réglé manuellement le ventilateur sur basse vitesse. Au fur et à mesure que la température de la pièce augmente, le régulateur commande l'ouverture de la vanne jusqu'à ce que l'air ne puisse tout simplement plus extraire d'énergie de l'échangeur de chaleur. Il s'ensuit que la température de l'eau de retour est plus froide que prévu. Un débit d'eau trop rapide par rapport au débit d'air constitue une recette classique pour un delta T bas, lequel affecte cette unité, mais aussi la capacité de l'installation centrale, et le trop-plein est un point de consommation important pour les pompes au débit actuel de 0,14 l/s (0,037 GPM).



Fan Coil Unit at Design Operation    Fan Coil Unit with valve overflowing
Le même ventilo-convecteur fonctionne comme prévu ; le débit d'eau nominal est réglé à 0,11 l/s +/10 % [0,029 GPM] et l'air entrant est à 23 °C [73 °F]. Même si la pression passe de 2 à 3 bars, le débit n'augmente pratiquement pas. La précision du débit est nettement meilleure, ce qui génère des économies pour l'installation, mais il n'est pas aussi précis qu'avec une électrovanne. Les modifications de la vitesse du ventilateur par l'utilisateur ont toujours un effet sur l'échange de chaleur optimal, ce qui se traduit par un faible delta T et de mauvaises conditions en sortie de l'unité terminale.

Fan Coil Unit at Design Operation

Le même ventilo-convecteur fonctionne comme prévu ; le débit d'eau nominal est réglé à 0,11 l/s [0,029 GPM] et l'air entrant est à 23 °C [73 °F]. Là encore, le système connaît une augmentation de pression du fait des variations dans d'autres parties. Le débitmètre électronique de l'EV détecte l'augmentation du débit avant que le capteur de température ambiante puisse enregistrer une augmentation de la température dans la pièce et permet à la vanne de se fermer légèrement pour éviter d'atteindre la zone de saturation.

Si le ventilo-convecteur a encore été maintenu sur la vitesse basse du ventilateur. Au fur et à mesure que la température de la pièce augmente, le régulateur ouvre davantage la vanne, ce qui empêche l'air d'extraire davantage d'énergie de l'échangeur de chaleur. Le Delta-T manager de l'EV remarque la diminution du delta T, passe outre le signal de positionnement et bloque l'ouverture de la vanne, ce qui élimine la condition de trop-plein.

L'EV mesure en permanence le débit et détermine si une compensation est requise ou non en fonction de l'entrée du signal de positionnement ainsi que du point de consigne du Delta-T manager Le Delta-T manager ralentit l'eau pour que l'échange de chaleur soit optimal pour le volume d'air défini par l'utilisateur. Cela économise l'énergie de la pompe et maintient le système optimisé en permanence.



Fan Coil Unit without water overflow
À l'ère des ventilateurs EC/DC faciles à commander, les ventilo-convecteurs à volume d'air variable représentent l'une des méthodes les plus efficaces sur le plan énergétique pour climatiser une pièce. Cependant, le contrôle de la vitesse du ventilateur par rapport à la position de la vanne est un sujet de débat. L'EV, lorsqu'elle est configurée pour la commande de puissance, offre une réponse totalement linéaire, ce qui signifie que la vitesse du ventilateur peut être directement liée à la sortie de la vanne, simplifiant ainsi considérablement le processus de commande.

Fan Coil Unit with delta T-optimised valve flow

Success story : 5 étoiles pour l’hôtel Marriott « Al Jaddaf » de Dubaï grâce à son efficacité énergétique

Le 15 janvier 2014, la chaîne hôtelière Marriott a inauguré un nouvel hôtel à Dubaï, aux Émirats arabes unis.
De conception ingénieuse et parfaitement situé à Al Jaddaf, cet hôtel 5 étoiles regorge de commodités bien pensées.

On compte parmi celles-ci notamment des suites et des chambres de luxe automatisées qui favorisent la relaxation, avec une literie haut de gamme, des salles de bains en marbre, Internet haut débit, des téléviseurs à écran plat, de même que des points de vue splendides sur Dubaï. L’hôtel compte 352 chambres de luxe et 128 suites.

Les produits Belimo ont pu être intégrés efficacement et permettent un système durable et sans entretien.