7.1.1 Objet du chauffage, de la ventilation et de la climatisation des hôpitaux

Le chauffage, la ventilation et la climatisation des hôpitaux ont pour objet de créer un environnement intérieur confortable et sain, tout en prévenant efficacement les infections nosocomiales, en maintenant l’environnement médical et hygiénique le plus adapté requis au cours des processus médicaux, en mettant en œuvre des mesures de prévention des sinistres adaptées et en garantissant la sécurité, l’efficacité et la fiabilité des équipements et systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Par ailleurs, des mesures visant à prévenir la propagation de la pollution et à réaliser des économies d’énergie sont adoptées sur la base de la protection de l’environnement mondial.

Le chauffage, la ventilation et la climatisation remplissent souvent leurs missions au moyen d’un système unique, composé d’une série de composants et d’équipements. Parmi ces systèmes, celui de climatisation comporte le plus grand nombre de composants et d’équipements : il comprend généralement des sources de froid et de chaleur, des centrales de traitement d’air, des équipements de distribution et un système de régulation automatique. La grande majorité des systèmes de climatisation assurent les fonctions suivantes :

(1) Fournir la puissance frigorifique et calorifique requise.

(2) À l’aide des équipements de chauffage, de réfrigération, de ventilation et de climatisation, chauffer, refroidir, humidifier, déshumidifier et débarrasser l’air insufflé de ses contaminants, ainsi qu’à réduire le niveau de bruit.

(3) Distribuer l’air traité (contenant une quantité suffisante d’air neuf) dans chaque local climatisé, et le répartir de manière organisée à l’intérieur des pièces.

(4) Contrôler et maintenir les paramètres environnementaux intérieurs, tels que la température de l’air, l’humidité, la qualité de l’air, la circulation de l’air, le bruit et la différence de pression entre le local climatisé et son environnement adjacent, dans des plages prédéfinies.

Le chauffage est souvent décrit comme l’apport de chaleur à un bâtiment en hiver et le maintien d’une température intérieure donnée au moyen de radiateurs intérieurs à rayonnement ou à convection. La mission principale de la ventilation est de contrôler les substances nocives, ainsi que l’excès de chaleur et d’humidité dans un espace, au moyen d’insufflation d’air, d’extraction d’air ou d’une combinaison des deux, l’objectif prioritaire étant de sauvegarder la santé des occupants. La climatisation consiste à contrôler simultanément plusieurs paramètres et à maintenir l’environnement intérieur dans un état stable. Par exemple, la température, l’humidité, la circulation de l’air, la qualité de l’air, le bruit et la différence de pression dans un espace sont contrôlés dans des plages prédéfinies, l’objectif étant soit d’assurer le confort des occupants dans l’espace climatisé, soit de répondre aux exigences des processus de production.

7.1.2 Missions et exigences

(1) La climatisation est généralement classée, selon les besoins des utilisateurs, en climatisation de confort et climatisation technique.

La climatisation de confort fournit aux occupants un environnement intérieur confortable et sain adapté à leur travail ; pour les immeubles de bureaux, l’environnement intérieur proposé doit également contribuer à améliorer l’efficacité professionnelle des occupants.

La climatisation technique fournit l’environnement intérieur spécifique requis pour la fabrication de produits, leur stockage, ou d’autres processus de recherche et développement.

[Référence] Les hôpitaux comptent de nombreux services internes, et les fonctions ainsi que les exigences de chaque service diffèrent. De manière générale, un hôpital général se divise en trois grands services : le service de consultations externes, le service d’hospitalisation et le service de diagnostic et de traitement.

Le service de consultations externes est le lieu où la grande majorité des patients sont diagnostiqués, traités ou admis ; il présente un flux de personnes important et une grande variété de pathologies, et les patients atteints de différentes maladies y sont mélangés. Le service d’hospitalisation est un lieu de traitement et de rééducation pour les patients, ainsi qu’un lieu de vie pour ces derniers. À l’exception de zones spécifiques telles que les salles d’opération en environnement propre, les chambres aseptiques et les unités de soins intensifs, les services de consultations externes et d’hospitalisation nécessitent généralement une climatisation de confort.

Le service de diagnostic et de traitement est le centre de diagnostic et de thérapeutique de l’ensemble de l’hôpital, ainsi que le centre d’approvisionnement en équipements, instruments médicaux et produits pharmaceutiques. C’est le service qui dispose des équipements les plus perfectionnés et qui exerce les fonctions les plus complexes au sein de l’hôpital. Il comprend la physiothérapie, la radiologie, les laboratoires d’analyses médicales, le diagnostic fonctionnel, les salles d’isotopes, etc., ainsi que la stérilisation centrale, la fourniture d’instruments et de pansements, la préparation et la délivrance pharmaceutique, la distribution de médicaments, etc. La plupart des contrôles environnementaux intérieurs sont déterminés par les exigences des équipements et des processus. De même, le contrôle environnemental intérieur de lieux tels que les salles d’opération en environnement propre, les chambres aseptiques et les unités de soins intensifs est déterminé par les exigences des processus médicaux ; c’est pourquoi la plupart des départements du service de diagnostic et de traitement relèvent de la climatisation technique.

(2) Missions du chauffage, de la ventilation et de la climatisation hospitaliers.

  1. Créer un environnement confortable et sain capable de fournir de l’air frais et pur aux patients et au personnel médical, et contrôler les paramètres intérieurs tels que la température, l’humidité et la circulation de l’air afin que les personnes s’y sentent agréables et à l’aise.
  2. Créer des environnements favorables à l’efficacité des traitements médicaux — par exemple, maintenir les nouveau-nés au chaud, contrôler des environnements à haute température pour augmenter le métabolisme des patients ou des environnements à basse température pour l’inhiber pendant les interventions chirurgicales, maintenir des chambres à haute humidité pour les patients atteints de maladies respiratoires telles que l’asthme, et fournir un environnement adapté au métabolisme hydrique dans le cadre du traitement à l’air libre des patients atteints de brûlures sur l’ensemble du corps — l’ensemble de ces mesures sont bénéfiques pour le traitement.
  3. Créer des environnements garantissant le fonctionnement normal des équipements médicaux, tels que les scanners de tomodensitométrie à rayons X (scanners CT en abrégé), les accélérateurs d’électrons et les appareils d’imagerie par résonance magnétique (appareils IRM en abrégé). Pour maintenir et exploiter pleinement leurs fonctions, les exigences relatives à l’environnement intérieur sont très élevées. Outre les salles principales de diagnostic ou de traitement, ces dispositifs impliquent également de grandes salles de machines, des salles informatiques et une série de salles auxiliaires. Les salles de machines, les salles informatiques ou les salles de diagnostic et de traitement ont souvent des exigences particulières en matière de paramètres intérieurs, et les différentes salles auxiliaires ont également des exigences différentes. Les grands centres informatiques utilisés pour la gestion moderne des hôpitaux ont également certaines exigences relatives à l’environnement intérieur.

7.1.3 Choix des types de systèmes et principes de conception

(1) Systèmes de CVC (chauffage, ventilation et climatisation).

Les types de systèmes peuvent être classés, selon le milieu circulant dans le système, en systèmes tout eau, à vapeur, tout air, air-eau, à réfrigérant et autres. Plus précisément, un système de CVC approprié doit être sélectionné en tenant compte de nombreux aspects, tels que l’usage et la nature du bâtiment, les caractéristiques des charges thermiques et hygrométriques, les paramètres de contrôle et leur précision, la surface et l’emplacement de la salle des machines de climatisation, ainsi que l’investissement initial et les coûts d’exploitation et de maintenance.

Systèmes tout air Toutes les charges de la pièce sont supportées par de l’air traité centralement.

Les systèmes tout air peuvent être divisés en outre, selon que le débit d’air soufflé varie, en :

  1. Systèmes à débit d’air constant. L’état de l’air soufflé varie en fonction de l’évolution de la charge thermique et hygrométrique intérieure, tandis que le débit d’air fourni à la pièce reste constant. Lorsque la charge thermique et hygrométrique est importante, l’écart de température de l’air soufflé est grand ; lorsque la charge thermique et hygrométrique est faible, l’écart de température de l’air soufflé est petit.

  2. Systèmes à débit d’air variable. Le débit d’air varie en fonction de l’évolution de la charge thermique et hygrométrique intérieure, tandis que l’état de l’air soufflé reste fondamentalement inchangé. Lorsque la charge thermique et hygrométrique est importante, un débit d’air plus important est fourni ; lorsque la charge thermique et hygrométrique est faible, un débit d’air plus faible est fourni.

Systèmes air-eau Une partie de la charge de climatisation est supportée par de l’air traité centralement, tandis que les charges restantes sont traitées par de l’eau en tant que milieu acheminé vers des dispositifs situés dans la pièce climatisée, où l’air intérieur est traité localement (chauffage, refroidissement, etc.). Les systèmes air-eau comprennent les systèmes combinant l’air extérieur avec des ventilo-convecteurs, la ventilation par déplacement combinée à des plafonds rayonnants, et autres dispositifs similaires.

Systèmes tout eau Toutes les charges de la pièce sont supportées par de l’eau glacée ou chaude fournie centralement, tels que les systèmes à ventilo-convecteurs, les systèmes à panneaux rayonnants glacés (chauds) et les systèmes de chauffage à eau chaude.

Systèmes à réfrigérant et à vapeur Les charges de refroidissement et de chauffage nécessaires à l’intérieur sont fournies entièrement par l’évaporation et la condensation du réfrigérant dans la pièce. Selon la méthode de refroidissement du condenseur extérieur en été, ils peuvent être classés en types refroidis par air, refroidis par eau et autres ; selon l’installation et la combinaison, ils peuvent être classés en type fenêtre, type armoire verticale (le groupe frigorifique et l’équipement de climatisation assemblés dans la même armoire verticale), et type split (généralement le compresseur et le condenseur forment l’unité extérieure tandis que l’évaporateur est l’unité intérieure, ainsi que les unités multi-split à commande par onduleur), etc. Les systèmes de chauffage à vapeur, qui utilisent en hiver la condensation de la vapeur et le dégagement de chaleur dans les équipements de dissipation thermique intérieurs (aérothermes, radiateurs), appartiennent également à cette catégorie. Les systèmes de chauffage à vapeur peuvent être divisés en outre en systèmes de chauffage à vapeur basse pression et à vapeur haute pression.

【Référence】 Les systèmes tout air à débit constant peuvent être divisés, selon la manière dont l’air repris est utilisé, en systèmes à passage unique (systèmes à 100 % d’air extérieur), systèmes à air repris primaire, et systèmes à air repris primaire et secondaire. Le mélange de l’air extérieur avec l’air repris intérieur est généralement appelé air repris primaire, tandis que le mélange de l’air repris intérieur avec de l’air ayant subi un traitement thermique et hygrométrique est appelé air repris secondaire.

Les systèmes à air entièrement extérieur ne sont utilisés que lorsque le débit d’air extrait des pièces du système est supérieur au débit d’air soufflé calculé à partir de la charge, et dans les cas où les pièces du système contiennent des substances dangereuses ou des gaz nuisibles, ou lorsque le procédé a des exigences spécifiques et que la recirculation de l’air n’est pas autorisée. Lorsque la pièce climatisée autorise un écart de température de l’air soufflé plus important ou que l’apport d’humidité intérieur est élevé, un système à air repris primaire doit être adopté. Lorsque la pièce climatisée nécessite un écart de température de l’air soufflé plus faible, ou que l’apport d’humidité intérieur est faible et que la plage de fluctuation admissible de l’humidité relative est grande, un système à air repris secondaire est préférable.

Étant donné que les systèmes à passage unique (systèmes à 100 % d’air extérieur) consomment trop d’énergie, l’air repris doit être utilisé autant que possible dans la mesure où le débit d’air extérieur requis est garanti.

【Référence】 Selon l’agencement des équipements du système de CVC, les systèmes sont classés en systèmes centralisés, décentralisés (locaux) et semi-centralisés (hybrides). [Référence] En ce qui concerne le type de climatisation le plus adapté aux bâtiments hospitaliers, aucune généralisation ne peut être faite. Étant donné que les différents départements d’un bâtiment hospitalier diffèrent par leur fonction et leurs exigences en matière de climatisation, il est impossible de sélectionner un type unique et uniforme ; un système approprié peut être choisi en se référant au tableau 7.1. Par rapport à d’autres bâtiments, les systèmes de climatisation hospitaliers sont complexes et impliquent de nombreuses méthodes, ce qui présente de plus grandes difficultés de conception, de construction et de gestion.

Tableau 7.1 Comparaison des systèmes de CVC

Élément Système de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) centralisé Système CVC semi-centralisé Système CVC totalement décentralisé
Nature de l’espace ou du processus de production Coefficient d’utilisation simultanée élevé entre les pièces ; les processus médicaux ou de production sont continus ; adapté aux processus de production à grande échelle Chaque pièce présente un certain degré d’indépendance ; les processus médicaux ou de production peuvent être continus ; la contamination croisée entre les pièces peut être évitée Chaque pièce est indépendante, avec un unique processus médical ou de production ; adapté aux projets de rénovation
Caractéristiques de l’espace Les pièces sont relativement nombreuses et de surface importante, situées dans un secteur central, mais la température, l’humidité, la propreté ou le degré de stérilité des pièces ne doivent pas présenter de différences trop marquées Les pièces sont situées dans un secteur central, et différentes pièces peuvent être regroupées en un seul système Pièces individuelles ou pièces dispersées géographiquement
Coût d’équipement par unité de surface Relativement faible Dépend du prix des unités terminales ; le coût se situe entre les deux autres types Relativement élevé
Maintenance et exploitation Nécessite des opérateurs spécialement formés, mais la charge de travail de maintenance est faible ; la gestion du système est relativement complexe, et les pièces individuelles ne peuvent pas effectuer leurs propres réglages Se situe entre les types centralisé et totalement décentralisé ; chaque pièce peut régler elle-même ses paramètres, et la gestion est pratique Simple à utiliser ; les occupants peuvent l’actionner eux-mêmes, mais la charge de travail de maintenance est relativement importante ; les réglages et la gestion sont simples

(2) Principes de conception des systèmes de climatisation hospitalière.

  1. Zonage raisonnable de la climatisation. Le système de climatisation doit être zoné avec soin. Tout d’abord, une étude détaillée et des comparaisons répétées doivent être menées concernant les fonctions des différents départements et pièces de l’hôpital, les paramètres de conception de la climatisation intérieure, la situation des équipements, les exigences d’hygiène, les horaires d’utilisation et les charges de climatisation ; ce n’est qu’ainsi que le système pourra être zoné raisonnablement, afin de garantir les paramètres requis par chaque pièce, de réduire les influences défavorables entre les différentes zones, de faciliter la gestion et la maintenance et de diminuer les coûts d’exploitation. De manière générale, les pièces à exigences de propreté élevées, les pièces fortement contaminées ou les zones indépendantes et autonomes font de préférence l’objet de systèmes distincts.

  2. Méthodes de climatisation appropriées. Outre la garantie de la température, de l’humidité et de la propreté spécifiques requises par chaque pièce, le choix de la méthode de climatisation hospitalière influe également sur l’investissement initial du système, les coûts d’exploitation, le bruit et les vibrations intérieurs, ainsi que sur la capacité à éliminer la contamination. Lors du choix de la méthode de climatisation, il convient également d’accorder une importance particulière à la facilité d’utilisation, aux faibles besoins de maintenance et à la grande fiabilité, en particulier pour les blocs opératoires, les chambres néonatales, les unités de soins intensifs et autres locaux similaires. Compte tenu des capacités de gestion et de maintenance de la climatisation relativement faibles des hôpitaux nationaux, si le système CVC ou ses modes d’exploitation et de contrôle sont trop complexes, les résultats envisagés lors de la conception ne peuvent souvent pas être atteints.

  3. Le système doit être flexible et disposer d’une capacité de réserve. La flexibilité du système se reflète principalement dans sa capacité à s’adapter au développement de la technologie médicale et à la mise à jour des équipements de diagnostic et de traitement. L’accent mis sur la flexibilité du système (y compris les sources de froid et de chaleur) et la présence d’une capacité de réserve visent à prendre en compte les modifications du plan d’étage du bâtiment hospitalier, les variations des charges intérieures et les besoins de rénovation ou d’extension du bâtiment.

  4. Exigences élevées en matière d’atténuation du bruit et de réduction des vibrations. La plupart des départements hospitaliers ont des exigences élevées en matière d’atténuation du bruit et de réduction des vibrations ; dans le cas contraire, le rétablissement des patients sera entravé, le travail médical normal du personnel de santé sera perturbé, et certains équipements de diagnostic et de traitement de précision pourront même être affectés. L’atténuation du bruit et la réduction des vibrations doivent être prises en compte de manière globale, en tenant compte du zonage du système, du choix du type de système, de la sélection des équipements et de l’emplacement des locaux techniques.

  5. Le système doit intégrer des mesures d’économie d’énergie. Le coefficient d’utilisation simultanée de la climatisation hospitalière est relativement faible : certains départements, comme les services d’hospitalisation, doivent fonctionner 24 heures sur 24 ; d’autres, comme les blocs opératoires, ne doivent fonctionner que pendant de courtes périodes ; et d’autres encore, comme les salles de traitement d’urgence, doivent pouvoir fonctionner à tout moment, ce qui entraîne une différence importante entre les charges de pointe et les charges creuses. Certains départements nécessitent que le chauffage ou la climatisation soient démarrés à l’avance et arrêtés avec un délai, ce qui ajoute de la complexité au passage saisonnier du système. De manière générale, la climatisation hospitalière nécessite une grande quantité d’air frais, et certains départements exigent même 100 % d’air frais. Tout cela impose que des mesures d’économie d’énergie correspondantes soient prises en compte lors de la conception du système.

  6. Taille de système appropriée. Les fonctions des différents départements d’un bâtiment hospitalier diffèrent grandement, et leurs horaires de fonctionnement varient également. C’est pourquoi le système de climatisation ne doit être ni trop grand ni trop centralisé, mais il n’est pas non plus nécessaire d’adopter des systèmes décentralisés de manière excessive. De manière générale, il est recommandé d’adopter une alimentation centralisée des sources de froid et de chaleur, avec une distri …système est préférable. Dans les hôpitaux en Chine, à l’exception des services d’hospitalisation et autres locaux similaires, la climatisation est arrêtée la nuit. Il convient de prêter attention au principe selon lequel chaque zone climatisée doit pouvoir être isolée des autres ; dans le cas contraire, une infection croisée peut facilement être provoquée par un mouvement d’air non contrôlé à travers les gaines, les cages d’escalier ou entre les zones. [Référence] Dans les hôpitaux, les processus et activités médicaux, ainsi que le personnel soignant et les patients, génèrent en permanence des substances nuisibles qui polluent l’air intérieur et font que celui-ci ne respecte pas les normes d’hygiène. Le moyen le plus efficace d’empêcher ces substances de polluer l’air intérieur consiste à les capter directement à leur point d’émission et, après épuration, à les rejeter à l’extérieur ; ce mode de ventilation est appelé ventilation locale par aspiration. Un système de ventilation locale par aspiration nécessite un faible débit d’air et donne de bons résultats ; il doit donc être privilégié lors de la conception.

Un système de ventilation locale par aspiration se compose généralement de hottes d’aspiration locales, de conduits d’air, d’équipements d’épuration, de ventilateurs, etc.

[Référence] Si, en raison des limitations des conditions médicales, de sources de substances nuisibles non fixes ou dispersées, ou d’autres raisons, la ventilation locale par aspiration ne peut pas être mise en œuvre, ou si après sa mise en œuvre la concentration intérieure en substances nuisibles dépasse encore les normes d’hygiène, il est alors nécessaire de ventiler l’ensemble de l’espace, c’est-à-dire d’introduire une grande quantité d’air neuf pour diluer la concentration des substances nuisibles dans toute la zone en dessous de la concentration maximale admissible ; cette méthode est appelée ventilation générale. Il faut souligner que l’efficacité de la ventilation générale dépend non seulement du débit de ventilation, mais aussi de l’organisation des écoulements d’air. Cela impose de choisir correctement une méthode de ventilation adaptée, de disposer rationnellement les emplacements des bouches d’insufflation et d’évacuation, de répartir les débits d’air et de sélectionner les types de bouches, afin d’obtenir de meilleurs résultats avec un débit de ventilation plus faible.

[Référence] Les trois méthodes couramment utilisées pour la ventilation générale sont les suivantes :

① Ventilation par dilution. Il s’agit de la méthode la plus couramment utilisée, également appelée ventilation par mélange. Le flux d’air neuf propre est distribué en régime turbulent dans la pièce, où il se diffuse et se mélange continuellement, diluant les substances nuisibles dans l’air intérieur et réduisant leur concentration, tout en évacuant en permanence l’air pollué à l’extérieur, afin que la concentration des substances nuisibles dans l’air intérieur ne dépasse pas la limite maximale admissible fixée par les normes d’hygiène.

Pour déterminer le débit de ventilation par dilution, le calcul s’appuie d’abord sur une situation idéale, à savoir que les substances nuisibles sont supposées être émises uniformément dans la pièce (la distribution de leur concentration dans l’air intérieur est uniforme), que le mélange entre le flux d’air insufflé et l’air intérieur s’effectue instantanément, et que les flux d’air insufflé et extrait sont isothermes. Par conséquent, sur la base du bilan massique, le débit de ventilation par dilution nécessaire pour que la concentration intérieure en substances nuisibles atteigne $y_2$ en régime permanent peut être calculé par la formule suivante :

$$L = \frac{x}{y_2 - y_0}\ (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.1}$$

où : $L$ — débit de ventilation par dilution ($\mathrm{m^3/s}$) ;

$x$ — débit d’émission des substances nuisibles (g/s) ;

$y_0$ — concentration des substances nuisibles dans l’air insufflé ($\mathrm{g/m^3}$) ;

$y_2$ — concentration des substances nuisibles dans l’air intérieur ($\mathrm{g/m^3}$), déterminée conformément aux normes d’hygiène.

En réalité, la distribution des substances nuisibles et de l’écoulement d’air dans la pièce ne peut jamais être parfaitement uniforme, et le processus de mélange ne peut pas non plus s’achever instantanément. Même si la concentration intérieure moyenne des substances nuisibles est conforme aux normes d’hygiène, la concentration des substances nuisibles dans l’air au voisinage des sources peut rester beaucoup plus élevée que la moyenne intérieure. Afin de garantir que la concentration des substances nuisibles dans la zone de respiration des personnes se trouvant à proximité des sources soit maintenue en dessous de la valeur admissible, le débit de ventilation par dilution réellement nécessaire est beaucoup plus important que la valeur calculée par la formule (7.1). C’est pourquoi un coefficient de sécurité $K$ est introduit dans la formule (7.1), qui devient alors

$$L = \frac{Kx}{y_2 - y_0}\ (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.2}$$

La détermination du coefficient de sécurité $K$ doit tenir compte de nombreux facteurs, tels que la toxicité des substances nuisibles, la distribution des sources et la non-uniformité de leur émission, l’organisation des écoulements d’air intérieur et l’efficacité de la ventilation ; en général, il peut être choisi empiriquement dans une plage de 3 à 10.

② Ventilation par déplacement, également appelée ventilation thermique par déplacement. Les bouches de soufflage sont souvent installées dans la partie inférieure de la pièce, et les bouches de reprise dans la partie supérieure. De l’air légèrement plus frais est insufflé à faible vitesse ($V<0,2\sim0,3$ m/s) ; en raison de la différence de densité avec l’air intérieur, il descend et se diffuse lentement, formant une couche de « bassin d’air frais » dans la partie inférieure de toute la pièce. Là où existe un excès de chaleur (comme les personnes, équipements, etc.) présente un gradient de température positif dans le sens vertical. L’air neuf introduit dans la partie inférieure, avec des perturbations relativement faibles, traverse d’abord la zone de travail sous l’effet de la flottabilité thermique, circule au-dessus des sources de chaleur (telles que les occupants, les équipements, etc.), entraîne l’air chaud environnant et sa température s’élève ; sous l’effet de la « poussée » de l’air soufflé ultérieur, il remonte de manière dirigée vers la bouche de reprise d’air où il est « aspiré », formant un écoulement approximativement par déplacement dans la pièce. L’air pollué de la zone de travail est continuellement remplacé par de l’air neuf légèrement plus frais jusqu’à atteindre un régime permanent. Les occupants de la pièce sont toujours entourés par le flux d’air neuf soufflé. En raison de la contrainte du plafond, une stratification de la concentration se forme dans la pièce : la partie supérieure de la pièce présente une concentration de polluants plus élevée et est plus parfaitement mélangée, tandis que la partie inférieure est relativement propre et stagnante, garantissant ainsi la qualité de l’air intérieur. Il apparaît que le débit d’air soufflé requis est inférieur à celui de la ventilation par dilution. La ventilation par déplacement convient généralement aux occasions où les sources de pollution sont accompagnées de sources de chaleur, avec une hauteur de pièce d’au moins 2,4 m.

③ Ventilation à flux unidirectionnel (Unidirectional airflow ventilation). Également appelée ventilation par extrusion ; le flux unidirectionnel est parfois appelé écoulement piston. L’air neuf propre forme, sur toute la section transversale de la pièce (qui peut être verticale ou horizontale), un écoulement à lignes de courant parallèles, à sens unique et à vitesse uniforme, comme un grand piston expulsant la totalité de l’air intérieur pollué. Dès que des polluants sont générés dans la pièce, ils sont évacués par le trajet le plus court et ne se propagent pas. Cette forme de ventilation nécessite le plus grand débit d’air et offre le meilleur effet. Toutefois, son coût de construction est élevé et ses dépenses d’exploitation sont importantes, et elle ne peut être utilisée que dans des lieux exigeant une propreté élevée. Son débit d’air soufflé est déterminé par la formule suivante :

$$L = v \cdot S , (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.3}$$

où : $L$ — débit d’air soufflé ($\mathrm{m^3/s}$) ; $v$ — vitesse moyenne de l’air au niveau de la section ($\mathrm{m/s}$) ; $S$ — section transversale de la pièce ($\mathrm{m^2}$).

Selon le régime d’écoulement dominant dans la pièce, les écoulements précités peuvent être divisés en deux grands types. La ventilation par dilution traditionnelle et la ventilation à flux unidirectionnel sont des distributions d’air à commande dynamique des fluides, tandis que la ventilation par déplacement thermique est une distribution d’air intérieur à commande thermique. Une ventilation par dilution idéale permet d’obtenir une concentration uniforme en tout point de la pièce, la concentration de l’air extrait étant égale à celle de la zone de travail intérieure. Les concentrations de l’air extrait de la ventilation à flux unidirectionnel et de la ventilation par déplacement sont beaucoup plus élevées que la concentration dans la zone de travail intérieure, ce qui montre que leur efficacité de ventilation est meilleure que celle de la ventilation par dilution. Le flux unidirectionnel est également souvent utilisé dans les pièces hautement propres et stériles.

【Référence】 Le refroidissement par rayonnement est un nouveau type de méthode de climatisation apparu en Europe ces dernières années. Une meilleure approche consiste à utiliser la ventilation par déplacement en combinaison avec un plafond refroidissant. Le panneau plafonnier refroidissant et les tuyauteries d’eau peuvent être réalisés sous forme d’unité intégrale, formant directement une unité de panneau plafonnier ; ou les tuyauteries d’eau et le panneau plafonnier métallique peuvent être reliés par des ailettes pour former une unité ; les tuyauteries d’eau peuvent également être noyées dans le panneau plafonnier sous forme de tubes capillaires, puis assemblées en une unité d’installation. Le plafond refroidissant ne peut éliminer que la charge thermique sensible et ne peut pas éliminer la charge d’humidité. Pour éviter la condensation sur le panneau plafonnier, la température de l’eau d’alimentation doit être supérieure à la température du point de rosée de l’air intérieur, généralement au-dessus de 14 ℃.

Lorsque la charge de refroidissement est importante, le système de ventilation par déplacement doit au moins éliminer la charge d’humidité intérieure, et la puissance frigorifique du plafond refroidissant doit être contrôlée à 50 %～60 % de la puissance frigorifique totale afin de garantir le fonctionnement normal du système de ventilation par déplacement. La ventilation par déplacement contribue également à éliminer les substances nocives intérieures et ne provoque pas d’infections croisées ; elle est donc très adaptée aux salles d’hôpital, mais elle coûte cher.

Les sources froides couramment utilisées sont les suivantes :

  1. Comme le refroidissement par le plancher utilise de l’eau glacée à environ 17 ℃, lorsque de l’eau de puits ou de l’eau souterraine est disponible, le coût est particulièrement faible.
  2. Pompes à chaleur : comme elles peuvent à la fois refroidir et chauffer, elles sont particulièrement adaptées aux systèmes de refroidissement et de chauffage par le plancher et leur fonctionnement est fiable ; on utilise principalement des pompes à chaleur air/eau, et parfois aussi des pompes à chaleur eau/eau.
  3. Eau à une température appropriée produite au cours des procédés technologiques.

【Référence】 Si un système de refroidissement par le plancher est utilisé en été alors qu’un chauffage est également nécessaire en hiver, l’adoption d’un plancher rayonnant basse température est une bonne méthode. Il utilise le plancher intérieur du bâtiment pour l’échange thermique. Il est généralement admis que la température de l’eau glacée pour le refroidissement par le plancher doit être contrôlée entre 16～18 ℃ ; si la température de l’eau est trop basse, de la condensation se produira sur le plancher et les pieds ressentiront une gêne. Pour garantir le confort des personnes, la température de surface du plancher doit de préférence être supérieure à 18 ℃. Dans ces conditions, selon la température ambiante, la température de la pièce peut être abaissée de 3～5 ℃. Dans les régions relativement sèches, la température de l’eau peut même être abaissée à 13 ℃ sans provoquer de condensation, auquel cas l’effet de refroidissement est fortement amélioré. La température de surface du plancher est influencée par la température extérieure et le degré d’isolation thermique de l’enveloppe du bâtiment, Cela doit être pleinement pris en compte. Par exemple, dans des conditions de charge élevée, lorsque la température de surface des murs atteint 30 ℃, même si la température de l’eau d’entrée est aussi basse que 10 ℃, la température du plancher descend rarement en dessous de 20 ℃, de sorte qu’aucune condensation ne se produit.

Pendant le chauffage hivernal, ce système utilise de l’eau chaude basse température circulant dans l’ensemble du plancher comme surface de dissipation thermique. Tandis que le plancher chauffe l’air ambiant par transfert thermique par convection, il échange également de la chaleur par rayonnement avec les structures d’enveloppe du bâtiment environnantes, élevant ainsi la température de surface de l’enveloppe ; le transfert thermique par rayonnement représente environ 50 % du transfert thermique total. Outre des avantages tels que l’économie de surface utile des pièces et la facilité de décoration et d’aménagement intérieur, les caractéristiques les plus remarquables du chauffage par le plancher sont son confort et son efficacité énergétique. Le chauffage par rayonnement permet de réduire la dissipation thermique par rayonnement du corps humain causée par la basse température des surfaces intérieures de l’enveloppe, améliorant ainsi le confort des usagers. Lorsqu’un chauffage par rayonnement est utilisé, comme la circulation de l’air intérieur est faible, le coefficient de transfert thermique par convection entre les surfaces intérieures de l’enveloppe et l’air intérieur est fortement réduit, de sorte que les déperditions thermiques du bâtiment sont considérablement diminuées. À l’heure actuelle, son coût reste relativement élevé, et il n’est utilisé que pour chauffer des espaces ouverts dans les hôpitaux (tels que les postes infirmiers) ou d’autres locaux nécessitant un haut niveau de confort.

7.1.4 Sources de froid et de chaleur des hôpitaux

Les sources de chaleur sont généralement des chaudières à vapeur et des chaudières à eau chaude, dont les combustibles incluent le charbon, le fioul et le gaz ; de la vapeur haute pression ou de l’eau à haute température fournie par des centrales thermiques peut également être utilisée. Les sources de froid comprennent le type à compression électrique et le type à absorption, qui sont souvent fabriqués sous forme d’unités pour fournir directement des milieux de refroidissement (tels que l’air, l’eau, les réfrigérants, etc.). Le type à compression électrique se divise en types alternatif, à vis et centrifuge, et peut également être classé en unités à refroidissement seul et en unités à pompe à chaleur ; le type à absorption comprend des unités à simple effet, à double effet, voire à triple effet, ainsi que des générateurs d’eau froide/chaude à combustion directe. Leurs puissances et performances sont présentées dans le Tableau 7.2.

Tableau 7.2 Plage de puissance et performances des machines frigorifiques

Type Puissance/kW Taux d’efficacité énergétique COP (énergie primaire) Taux d’efficacité énergétique COP (énergie secondaire)
Compression électrique Alternatif 70～140 3,2 1,12
Compression électrique À vis 75～1 800 3,3 1,16
Compression électrique Centrifuge 350～1 800 3,5 1,26
À absorption Simple effet 350～3 500 0,58 0,50
À absorption Double effet 350～3 500 1,30 1,11
À absorption Générateur d’eau froide/chaude à combustion directe 350～3 500 0,97 0,82

Note : La température d’entrée/sortie de l’eau glacée des machines frigorifiques à compression électrique est de 7 ℃/12 ℃, et la température d’entrée/sortie de l’eau des machines frigorifiques à absorption est de 8 ℃/13 ℃.

[Référence] Le COP (Coefficient de Performance) figurant dans le tableau est appelé paramètre de performance d’une machine frigorifique ; il s’agit du rapport entre le travail d’entrée (compresseur) et le travail de sortie (puissance frigorifique) de la machine frigorifique (ou de la pompe à chaleur). Aux États-Unis, il est appelé taux d’efficacité énergétique EER (Energy Efficiency Ratio), et l’EER mesuré sur une période donnée est appelé taux d’efficacité énergétique saisonnier (SEER).

[Référence] Le choix des sources de froid et de chaleur dès la phase initiale de construction d’un hôpital est très important, et doit s’appuyer sur la politique nationale fondamentale d’utilisation rationnelle de l’énergie, d’amélioration de l’efficacité d’utilisation de l’énergie et d’économie d’énergie. De bons équipements de sources de froid et de chaleur et leurs combinaisons doivent également permettre de réduire la charge environnementale et présenter une fiabilité, une sécurité et une économie, ainsi qu’une facilité de maintenance et de gestion et de hautes performances en matière de mise à niveau. Comme la structure énergétique et les prix varient d’une région à l’autre et que les forces économiques diffèrent considérablement, le choix est également soumis à des contraintes liées à de nombreux aspects tels que la protection de l’environnement et la prévention incendie. De plus, tous ces facteurs évoluent constamment, il est donc très difficile d’obtenir un schéma de combinaison fixe et le plus rationnel de sources de froid et de chaleur. À l’heure actuelle, il existe les schémas de combinaison de sources de froid et de chaleur suivants et les principes de choix correspondants (Tableau 7.3). Tableau 7.3 Systèmes de sources de chaleur (de froid) pour la climatisation

Méthode Combinaison de sources de froid et de chaleur Principes de choix
Méthode conventionnelle Machine frigorifique à compression électrique et chaudière (au charbon, au fioul, au gaz) ; machine frigorifique à compression électrique et chauffage urbain (ou de district) Lorsque l’alimentation électrique locale n’est pas tendue, les machines frigorifiques à compression électrique sont préférées ; les grands systèmes utilisent principalement des unités centrifuges, les systèmes de taille moyenne principalement des unités à vis et les petits systèmes principalement des unités alternatives ; lorsque les conditions le permettent, le chauffage centralisé ou les chaudières au fioul et au gaz sont préférés
Machine frigorifique à absorption au bromure de lithium Type à absorption simple effet et chaudière ; type à absorption double effet et chaudière Préféré lorsque l’alimentation électrique est tendue et qu’il existe une fourniture de chaleur par une centrale thermique ou des chaudières suffisantes pour le chauffage hivernal, en particulier lorsque de la chaleur perdue ou de la chaleur excédentaire est disponible pour être valorisée
Machine frigorifique à absorption au bromure de lithium Générateur d’eau glacée/chaude à combustion directe Préféré lorsque l’alimentation électrique est tendue et que du gaz bon marché est disponible en été
Méthode par pompe à chaleur Source d’eau Bâtiments avec des zones intérieures et périphériques nécessitant un refroidissement et un chauffage simultanés, ou où des sources d’eau propres sont disponibles
Méthode par pompe à chaleur Source aérothermique Bâtiments de petite et moyenne taille nécessitant une climatisation toute l’année, ou dans lesquels le recours à l’énergie primaire est peu pratique
Méthode par pompe à chaleur Source tellurique Régions disposant de bonnes conditions géothermiques
Méthode par pompe à chaleur Récupération de chaleur Solution à privilégier lorsque de la chaleur perdue ou de la chaleur excédentaire est disponible
Méthode spéciale Méthode « énergie totale » Développer activement la technologie de cogénération associant production de chaleur, d’électricité et de froid lorsque les conditions le permettent
Méthode spéciale Refroidissement et chauffage urbains Développer activement les stations de refroidissement et de chauffage urbains lorsque les conditions le permettent
Méthode spéciale Méthode de stockage de froid (ou de chaleur) Afin d’équilibrer l’écart entre pic et creux de l’alimentation électrique, des systèmes associant climatisation à stockage thermique et diffusion d’air à basse température peuvent être promus ; si un tarif électrique préférentiel substantiel est appliqué, les petits systèmes peuvent également recourir à des chaudières électriques qui stockent la chaleur en utilisant l’électricité pendant les heures creuses

[Référence] De manière générale, l’investissement dans les sources de froid et de chaleur et leur consommation énergétique en fonctionnement représentent environ 30 % de l’ensemble d’un système de climatisation, c’est pourquoi le choix des unités est d’une grande importance. Conformément à l’article 4.8 de la norme nationale Fonctionnement économique des systèmes de climatisation, les groupes frigorifiques présentant un coefficient de performance (COP) élevé doivent être privilégiés. En règle générale, le choix des groupes d’eau glacée s’effectue sur la base de la charge calculée, et aucun facteur de sélection supplémentaire ne doit être appliqué.

[Référence] En Chine, notamment dans le sud du pays, les pompes à chaleur sont de plus en plus utilisées directement comme source de froid et de chaleur pour la régulation de l’environnement intérieur. Selon la source de chaleur utilisée, on distingue les types à source d’eau, aérothermique et à source tellurique.

Une pompe à chaleur se définit comme un dispositif qui puise de la chaleur auprès d’une source à température plus basse et la transfère vers une source à température plus élevée. On en déduit que tous les équipements frigorifiques, y compris les climatiseurs et les machines frigorifiques fonctionnant selon un cycle de réfrigération, sont des pompes à chaleur. Toutefois, dans la pratique de l’ingénierie, le terme « pompe à chaleur » désigne généralement les systèmes dont l’objectif principal est le chauffage ; il existe des pompes à chaleur qui fournissent à la fois chauffage et refroidissement, ainsi que des pompes à chaleur dédiées uniquement au chauffage ou des pompes à chaleur à récupération de chaleur capables de fournir chauffage et refroidissement simultanément.

Le cycle de chauffage d’une pompe à chaleur est identique au cycle de réfrigération, à la différence près qu’elle peut, selon les besoins, réguler l’apport de chaleur dans le local climatisé par l’intermédiaire de son condenseur, ou l’apport de froid par son évaporateur ; il arrive que le chauffage et le refroidissement soient tous deux utilisés.

① Pour les systèmes de climatisation, il est particulièrement important de sélectionner les unités d’eau glacée (chaude) à pompe à chaleur aérothermique de type courant, présentant un coefficient de performance (COP) élevé. La puissance de chauffage d’une pompe à chaleur doit être adaptée à la charge de chauffage du bâtiment. La température et l’humidité de l’air extérieur variant fortement selon la région, la saison et le moment de la journée, ces variations ont un impact significatif sur la conception, la sélection et le fonctionnement des pompes à chaleur aérothermiques. Le principal problème des pompes à chaleur aérothermiques est que, à mesure que la température de l’air extérieur diminue, la température d’évaporation baisse, le rendement de la pompe à chaleur se réduit et sa puissance de chauffage décline, tandis que la demande de chaleur du bâtiment augmente. En particulier lorsque la température de l’air descend en dessous de -5 ℃, la puissance de chauffage chute fortement, ce qui entraîne un déséquilibre entre l’offre et la demande. Au fil des variations de température ambiante, la puissance de chauffage est excédentaire ou insuffisante pendant la majeure partie du temps.

② Le développement rapide des groupes frigorifiques à absorption au bromure de lithium, notamment des unités à combustion directe, a offert des options plus flexibles pour le choix des sources de froid et de chaleur. Leur caractéristique la plus notable est leur faible consommation d’électricité ; par exemple, la consommation électrique propre de l’unité d’eau glacée/chaude à absorption au bromure de lithium à combustion directe ne représente que 3 %～4 % de celle d’un groupe d’eau glacée centrifuge, et même en tenant compte des équipements auxiliaires, la consommation électrique n’est que d’environ 23 %. Par conséquent, lorsque l’alimentation électrique est tendue, ou lorsque des hôpitaux et des réseaux de chaleur disposent d’une alimentation en vapeur bon marché ou en eau chaude à haute température, ou que d’autres sources de chaleur excédentaire sont disponibles, le choix d’une machine frigorifique à absorption au bromure de lithium peut constituer une meilleure solution. Toutefois, l’efficacité d’utilisation de l’énergie des groupes frigorifiques à absorption au bromure de lithium est inférieure à celle des groupes d’eau glacée électriques à compression.

[Référence] Le choix des machines frigorifiques à absorption au bromure de lithium doit être déterminé rationnellement en fonction des conditions de source de chaleur (ou de combustible) dont dispose l’utilisateur, conformément au tableau

7.4 Sélection des types d’unités à partir des paramètres de source de chaleur.

Tableau 7.4　Paramètres de source de chaleur de divers types d’unités dans des conditions nominales

Type d’unité Type et paramètres de source de chaleur (ou de combustible)
Unité à combustion directe Gaz naturel, gaz de ville, fioul léger
Unité à double effet à vapeur Pression de vapeur nominale de 0,25, 0,4, 0,6, 0,8 (MPa)
Unité à double effet à eau chaude Eau chaude ＞150℃
Unité à simple effet à vapeur Gaz résiduaire (0,1MPa)
Unité à simple effet à eau chaude Chaleur perdue (eau chaude à 80～150℃)
【Référence】La configuration standard d’un groupe à absorption au bromure de lithium à chauffage direct présente une puissance calorifique équivalant à 80 % de sa puissance frigorifique, ce qui constitue une configuration relativement économique et raisonnable. Par conséquent, lors de la sélection d’un groupe au bromure de lithium à chauffage direct, il faut veiller à adapter les charges frigorifique et calorifique du bâtiment aux puissances frigorifique et calorifique du groupe. Lorsque la charge calorifique dépasse la puissance calorifique du groupe, il ne faut pas augmenter cette dernière en surdimensionnant le modèle de groupe, sous peine d’accroître les investissements et de réduire le rendement du groupe. Le générateur haute pression ou le brûleur peut être agrandi de manière appropriée, mais un surdimensionnement excessif nuira également à l’adéquation entre les générateurs haute et basse pression, ce qui entraînera là aussi une baisse de rendement et une augmentation de la consommation d’énergie.

La plupart des hôpitaux en Chine sont équipés de chaufferies centrales en tant que source de chaleur, qui utilisent toutes des chaudières à vapeur. Le nombre de chaudières doit de préférence être égal ou supérieur à 2 afin de garantir l’approvisionnement en vapeur de l’hôpital. En plus de fournir de la vapeur à l’ensemble de l’établissement, les chaudières à vapeur peuvent également alimenter l’hôpital en eau chaude de chauffage et en eau chaude sanitaire par l’intermédiaire d’échangeurs vapeur-eau situés dans la station d’échange thermique. De manière générale, les heures de pointe de consommation de vapeur et les heures de pointe de chauffage de l’hôpital sont décalées au cours de la journée ; la vapeur excédentaire peut donc être utilisée pour produire de l’eau chaude de chauffage et de l’eau chaude sanitaire via les échangeurs thermiques. Le choix des chaudières peut s’effectuer en fonction des conditions locales d’approvisionnement en combustible : il est possible d’opter pour des chaudières à charbon, à fioul, à gaz ou des chaudières électriques.

Cependant, les hôpitaux présentent une consommation importante d’eau chaude. Il est donc préférable que la chaufferie soit équipée à la fois de chaudières à vapeur et de chaudières à eau chaude. Le combustible des chaudières à eau chaude doit de préférence être identique à celui des chaudières à vapeur : cette configuration offre une flexibilité d’utilisation, des coûts d’exploitation plus faibles que ceux induits par la production d’eau chaude par échange thermique vapeur-eau, et permet de réduire considérablement la consommation énergétique liée à l’acheminement.

【Référence】Les systèmes de climatisation chauffés par des réseaux de chaleur urbains ou des sources de chaleur issues de chaufferies régionales (vapeur, eau chaude) doivent être équipés d’échangeurs thermiques pour l’approvisionnement en chaleur. Les échangeurs doivent être de modèles récents, présentant un haut rendement, une structure compacte, un entretien aisé et une longue durée de vie. La capacité des échangeurs thermiques doit être déterminée sur la base de la charge calorifique calculée. Lorsque la source de chaleur primaire présente une faible stabilité, la surface d’échange thermique de l’échangeur doit être multipliée par un coefficient de 1,1 à 1,2. Le condensat de vapeur des échangeurs vapeur-eau doit généralement être récupéré et réutilisé. Les échangeurs thermiques doivent être équipés de dispositifs de régulation automatique de la température.

【Référence】Ces dernières années, par souci de protection de l’environnement urbain, de nombreuses grandes villes ont interdit la combustion du charbon et promu vigoureusement des énergies propres telles que le gaz naturel (voire l’électricité). Auparavant, les hôpitaux avaient recours à des chaufferies centrales pour fournir de la vapeur de chauffage de manière centralisée, une approche entièrement basée sur le modèle des chaudières à charbon, initialement conçue pour améliorer le rendement de ces dernières et réduire les émissions de polluants. Avec le gaz naturel (ou l’électricité), la pollution n’est plus un problème, et l’écart de rendement entre les chaudières de grande et de petite taille n’est plus significatif. Comme le réseau de distribution de gaz (ou le réseau électrique) de l’hôpital dessert déjà l’ensemble des services, il n’est pas nécessaire d’investir massivement dans la construction d’un réseau de chaleur : des chaudières à eau chaude de petite capacité (ou ce que l’on nomme de grands chauffe-eau) peuvent être installées sur site. Ces équipements n’ont quasiment aucune exigence particulière quant à leur emplacement d’installation, et leur exploitation et leur gestion sont très simples. Ce mode de chauffage décentralisé et indépendant permet de mettre en place facilement un zonage et une tuyauterie raisonnables, et de réduire considérablement les distances d’acheminement ; chaque service peut allumer et éteindre les chaudières à tout moment selon ses besoins, ce qui permet de résoudre aisément les problèmes liés aux mises en marche anticipées et aux arrêts retardés des différents services. Les utilisateurs finaux pouvant recourir aux sources de chaleur de manière plus pratique et plus efficace, les difficultés de conception et de gestion des anciens réseaux de chauffage central — telles que le chauffage par zone, le chauffage anticipé et le chauffage d’urgence — sont résolues. Parallèlement, les phénomènes de « gouttage, échappement et fuite » sur les conduites d’acheminement de vapeur sont également éliminés, ce qui réduit fortement les pertes de chaleur lors du transport.

7.1.5　Aménagement et exigences relatifs à la salle des machines

(1) Les hôpitaux doivent généralement adopter des systèmes centralisés d’approvisionnement en froid et en chaleur. Lors de la sélection des groupes frigorifiques, il doit généralement y avoir au moins 2 unités ; lorsqu’un seul groupe est nécessaire, il faut opter pour un modèle à compresseurs multiples avec commande conjointe. Le nombre de groupes frigorifiques ne doit pas être excessif et doit être compatible avec les profils de variation de la charge de climatisation et les exigences de régulation. Les unités de climatisation monoblocs ou split décentralisées, à refroidissement par air ou par eau, ne doivent être adoptées que lorsque les conditions suivantes sont remplies.

  1. Bâtiments dont la surface climatisée est relativement faible, pour lesquels un système centralisé d’approvisionnement en froid et en chaleur n’est pas économique, ou dans lesquels il n’est pas possible d’aménager de salle des machines et de réseau de tuyauterie.
  2. Bâtiments dont les pièces nécessitant la climatisation présentent un aménagement trop dispersé.
  3. Dans les bâtiments équipés de systèmes centralisés de production de froid et de chaleur, les quelques pièces dont les horaires et les exigences d’utilisation diffèrent.
  4. Pièces présentant des exigences particulières en matière de température et d’humidité.

(2) Les points suivants doivent être pris en compte lors de la sélection des unités de climatisation et de l’aménagement des salles des machines dans les hôpitaux.

  1. L’emplacement de la salle des machines et le positionnement des unités doivent tenir compte de facteurs tels que l’inspection courante, la maintenance et le remplacement des équipements.

  2. Il convient de choisir des groupes de climatisation capables de prévenir efficacement la contamination secondaire. Les batteries, les bacs de récupération des condensats, les humidificateurs, etc., des groupes de climatisation et des ventilo-convecteurs doivent être faciles à nettoyer et à désinfecter.

  3. Afin de faciliter la maintenance des groupes de climatisation ou le remplacement des filtres qu’ils contiennent, il est souhaitable d’installer les groupes de climatisation dans le local de machines ou dans un entre-deux technique. Pour faciliter la gestion de l’exploitation et de la maintenance, ils ne doivent pas être installés à l’intérieur des plafonds.

  4. La superficie du local de machines de climatisation et la dimension de l’espace entre le groupe de climatisation et les différents raccords de tuyauterie doivent être déterminées de manière à ce que les filtres, les vannes, etc. puissent être manipulés facilement et faire l’objet d’une maintenance aisée.

[Référence] Dans les locaux de machines de grande et moyenne taille, le local de machines principal et le local des pompes doivent de préférence être séparés ; un local de commande (équipé de fenêtres d’observation ou de cloisons en verre) et un local de maintenance doivent être prévus, avec des unités terminales de climatisation installées dans les pièces. Le local de machines doit être équipé d’installations d’alimentation en eau et d’évacuation des eaux, et le sol ainsi que les socles des équipements doivent être revêtus de matériaux faciles à nettoyer. Le local de machines doit disposer de bonnes installations de ventilation. Les locaux de machines situés en sous-sol doivent être équipés d’une ventilation mécanique, avec un taux de renouvellement d’air non inférieur à 6 par heure.

[Référence] Les équipements du local de machines doivent être disposés de façon compacte, avec un cheminement de tuyauterie rationnel, une exploitation pratique et un espace de maintenance adapté, et doivent satisfaire aux exigences suivantes :

① La distance libre entre une unité et le mur ne doit pas être inférieure à 1,0 m, et la distance par rapport à l’armoire de distribution électrique ne doit pas être inférieure à 1,5 m.

② La distance libre entre les unités, ou entre une unité et d’autres équipements, ne doit pas être inférieure à 1,2 m.

③ Une distance de maintenance au moins égale à la longueur de l’évaporateur, du condenseur ou du générateur basse température doit être prévue.

④ La distance libre entre l’unité et les tuyauteries, les conduits de fumée ou les chemins de câbles situés au-dessus d’elle ne doit pas être inférieure à 1,0 m.

⑤ La largeur des passages principaux du local de machines ne doit pas être inférieure à 1,5 m.

[Référence] Dans la conception d’un local de machines à absorption à combustion directe, la conception des réservoirs de stockage de fioul et des réservoirs journaliers, du système d’alimentation en fioul (gaz) et du système d’évacuation des gaz de combustion doit satisfaire aux dispositions pertinentes des normes nationales en vigueur.

7.1.6 Calcul des charges de climatisation et du débit d’air soufflé

(1) Les perturbations thermiques et hygrométriques affectant le milieu intérieur proviennent de deux sources : l’une est d’origine naturelle, l’autre est liée aux processus de production et aux activités humaines. Du côté naturel, les variations de température et d’humidité de l’air atmosphérique extérieur ainsi que l’intensité du rayonnement solaire thermique affectent les paramètres du milieu intérieur à travers l’enveloppe du bâtiment et l’air entrant ; du côté intérieur, de la chaleur ou de l’humidité sont libérées pendant les opérations de procédé et le fonctionnement des équipements de production, et même dans les bâtiments civils, les corps humains, l’éclairage, les équipements, les appareils, etc. génèrent également de la chaleur ou de l’humidité — tous ces éléments affectent les paramètres du milieu intérieur. Les excédents de chaleur et d’humidité varient généralement en fonction de l’évolution des conditions intérieures et extérieures ; à partir de ces éléments, les excédents de chaleur et d’humidité qui ont la plus grande influence ou qui affectent fréquemment l’équilibre intérieur doivent être définis comme les quantités de « charge » pour les calculs de climatisation ; parfois, l’excédent de chaleur intérieure en été est appelé « charge frigorifique intérieure », et l’excédent de chaleur en hiver est appelé « charge de chauffage intérieure ». L’ampleur des charges thermiques et hygrométriques a une influence déterminante sur les équipements et l’échelle du système de climatisation, et a également une incidence sur la rationalité et l’économie du système. Par conséquent, des mesures raisonnables doivent être envisagées conjointement sur les plans architectural, procédural, etc., afin de réduire les charges.

Outre les charges de pièce susmentionnées (charges apparaissant à l’intérieur des pièces climatisées), les charges système (charges apparaissant à l’extérieur des pièces climatisées) constituent également des charges de climatisation. Par exemple, la charge d’air neuf provoquée par la différence entre l’état de l’air neuf et celui de l’air intérieur, ainsi que les charges provoquées par le transfert thermique à travers les conduits d’air et la chaleur générée par les ventilateurs, n’agissent pas directement sur l’espace intérieur, mais sont finalement également supportées par le système de climatisation. Par conséquent, les équipements de traitement d’air doivent également être sélectionnés en fonction de la charge système.

La charge d’une salle d’opération propre présente les caractéristiques d’une salle blanche biologique. Les équipements médicaux de la salle d’opération ne doivent pas être considérés comme une charge thermique (frigorifique) stable et continue, ce qui entraînerait une surestimation trop importante de la charge de la salle d’opération.

À l’heure actuelle, la plupart des salles d’opération sont de petites enceintes étanches aménagées dans les structures d’enveloppe des constructions civiles, avec divers conduits qui traversent les passages intermédiaires entre les enceintes. Si Avec un plan d’étage à double couloir ou similaire, la salle d’opération est située dans la zone intérieure. La part de la charge de climatisation attribuable à l’enveloppe du bâtiment est encore plus faible, et le calcul de la charge peut être entièrement traité comme un transfert thermique en régime permanent. Avant l’intervention, il n’y a quasiment pas de charge d’humidité dans la salle ; pendant l’intervention, le personnel se rassemble autour de la table d’opération, et la production d’humidité est donc concentrée. De plus, bien que les dispositifs médicaux soient aujourd’hui de plus en plus nombreux dans la salle, peu sont utilisés en continu pendant toute l’opération, et le facteur d’utilisation simultanée est également faible — cela vaut même pour les interventions chirurgicales lourdes telles que la chirurgie cardiaque. En outre, parmi les dispositifs récemment développés, ceux à usage spécifique prédominent, tandis que ceux à usage général sont peu nombreux. Pour les opérations de routine, les équipements médicaux couramment utilisés se limitent à quelques éléments tels que les unités électrochirurgicales et les machines d’anesthésie. Relativement parlant, l’apport thermique dû à l’éclairage et les dégagements de chaleur et d’humidité du personnel varient peu. En d’autres termes, les caractéristiques de charge pendant l’intervention sont que la charge thermique varie considérablement tandis que la charge d’humidité reste relativement stable, ce qui entraîne d’importantes variations du rapport chaleur-humidité intérieur ; c’est la cause principale du dépassement de la limite spécifiée pour l’humidité relative intérieure. Par conséquent, la puissance frigorifique du système de climatisation de la salle d’opération peut être dimensionnée en fonction de la charge thermique (frigorifique) de pointe, mais la configuration du système doit accorder une plus grande attention aux variations du rapport chaleur-humidité ; l’application directe d’unités industrielles à température et humidité constantes est également inappropriée.

(2) La puissance et les équipements du système de climatisation. Ils sont généralement déterminés à partir de la charge frigorifique estivale. Comme les perturbations thermiques et hydriques du local climatisé diffèrent entre l’hiver et l’été, que leur impact est plus important en été qu’en hiver, et comme les moyens et dispositifs de refroidissement et de déshumidification de l’air sont plus complexes que ceux de chauffage et d’humidification, et que l’investissement en équipements et les coûts d’exploitation sont également plus élevés en été qu’en hiver, le débit d’air soufflé et la puissance des équipements sont généralement déterminés en fonction de la charge estivale. À l’exception des locaux nécessitant une climatisation toute l’année, dans le sud de la Chine, la climatisation est principalement utilisée pendant la saison chaude. Même dans les régions froides où le chauffage est nécessaire, l’intérieur de certains bâtiments est encore chauffé par des équipements de chauffage en hiver, et la climatisation n’est utilisée qu’en été.

[Référence] Les apports thermiques et hydriques calculés en été d’un local ou d’une zone climatisée doivent être déterminés selon les éléments du tableau 7.5 :

Tableau 7.5 Apports thermiques et hydriques calculés en été

N° Apport thermique calculé en été du local ou de la zone climatisée Apport hydrique calculé en été du local ou de la zone climatisée
1 Chaleur transmise à travers l’enveloppe du bâtiment Apport d’humidité à travers l’enveloppe du bâtiment
2 Chaleur dégagée par le corps humain Humidité dégagée par le corps humain
3 Chaleur apportée par l’air infiltré Humidité apportée par l’air infiltré
4 Chaleur dégagée par les aliments ou les matériaux Humidité dégagée par les aliments ou les matériaux
5 Chaleur dégagée par les équipements, appareils, canalisations et autres sources thermiques internes Humidité dégagée par les équipements
6 Chaleur rayonnante solaire pénétrant par les fenêtres extérieures Humidité dégagée lors des processus de réaction chimique
7 Chaleur dégagée par l’éclairage Humidité dégagée par diverses surfaces humides, surfaces liquides ou écoulements liquides
8 Chaleur latente produite lors de divers processus de dégagement d’humidité

[Référence] La régulation de l’environnement thermique et hydrique intérieur est obtenue en soufflant une certaine quantité d’air dans le local (appelée air soufflé) pour éliminer les charges thermiques et hydriques intérieures, afin que la chaleur et l’humidité de l’air intérieur atteignent un état relativement équilibré et que les paramètres environnementaux intérieurs puissent être contrôlés dans une certaine plage. Par conséquent, le débit d’air soufflé ou les paramètres de l’air soufflé du système de climatisation doivent être déterminés en fonction des valeurs des charges thermiques et hydriques du local climatisé, et l’air soufflé doit être traité par des dispositifs de traitement d’air tels que le refroidissement, le chauffage, la déshumidification et l’humidification. Si le débit d’air soufflé est fixe, la valeur de la charge détermine les paramètres de l’air soufflé ; si les paramètres de l’air soufflé sont fixes, la valeur de la charge détermine le débit d’air soufflé. Tout en éliminant les perturbations thermiques et hydriques, une certaine quantité d’air frais (appelée air extérieur) doit également être soufflée et une certaine quantité d’air intérieur (appelée air extrait) doit être évacuée pour maintenir l’air intérieur propre de manière appropriée. Dans les situations courantes, le débit d’air d’appoint doit être supérieur au débit d’air extrait afin d’empêcher l’infiltration d’air extérieur, de sorte que la propreté intérieure et les autres paramètres soient moins affectés par les conditions extérieures. Pour réaliser des économies d’énergie, une partie de l’air intérieur est souvent réutilisée en étant renvoyée dans le système pour faire partie de l’air soufflé ; cette partie de l’air est appelée air repris.

7.1.7 Économies d’énergie des systèmes CVC

(1) Les hôpitaux sont des bâtiments à forte consommation énergétique, et leurs charges comprennent le CVC, l’alimentation en eau et l’évacuation des eaux, l’électricité et l’éclairage, ainsi que les charges requises pour les services médicaux. Parmi celles-ci, les charges des services médicaux comprennent la fourniture d’eau chaude, la cuisine et la restauration, la stérilisation et la désinfection, ainsi que la blanchisserie ; elles se présentent principalement sous forme de vapeur, certaines utilisant le gaz et l’électricité. La charge des services médicaux est le poste le plus important de l’hôpital, représentant 25 % à 38 % de la charge énergétique annuelle consommée. Auparavant, on prêtait uniquement attention au fait que les transferts thermiques et les fuites des autoclaves, des stérilisateurs et des tuyauteries chaudes se transformaient en charges de climatisation ; aujourd’hui, les dégagements de chaleur des gros équipements de diagnostic et de traitement, des nouveaux types d’installations médicales (telles que les salles de rééducation par hydrothérapie), des grands systèmes informatiques et des équipements de certains systèmes de salles propres biologiques sont tous devenus des charges de climatisation impossibles à négliger, modifiant ainsi fortement la composition de la charge de climatisation des bâtiments hospitaliers et la proportion de chaque composante. Avec la modernisation des hôpitaux en Chine, les économies d’énergie dans les systèmes CVC doivent retenir une grande attention, en particulier pour les aspects suivants :

  1. La quantité d’air neuf requise dans les hôpitaux est importante et les exigences sont élevées ; certains services exigent même 100 % d’air neuf. De nombreux services ou sections doivent également extraire les poussières, les bactéries, les odeurs, l’excédent de chaleur, l’excédent d’humidité et les gaz nuisibles qu’ils génèrent ; une extraction est donc nécessaire en de nombreux endroits et avec des débits importants. Certains services sont également soumis à des exigences strictes de contrôle de la pression positive, et de grandes quantités d’air neuf sont rejetées à l’extérieur sous forme de fuites d’air incontrôlées. Le maintien d’une pression positive appropriée est la clé pour réduire le débit d’air neuf. Si la pression positive est trop faible, l’espace propre ne peut pas être protégé contre l’intrusion d’air extérieur pollué ; si elle est trop élevée, l’appoint d’air neuf du système augmente et la charge d’air neuf s’accroît. Pour réduire la consommation énergétique liée à l’air neuf, la manière de réduire les débits d’air neuf, d’extraction et de fuite par surpression tout en satisfaisant aux exigences demeure un problème majeur en climatisation hospitalière. Outre une détermination raisonnable du débit d’air neuf, la régulation à débit d’air neuf variable est actuellement une mesure efficace.

  2. Lorsque les conditions le permettent, le traitement centralisé préalable de l’air neuf doit être adopté. Cela permet non seulement de capter un air neuf de qualité et de mettre en œuvre une filtration efficace, mais aussi d’adopter très facilement différents traitements de l’air neuf selon les saisons, ou d’utiliser un échangeur de chaleur totale pour refroidir préalablement l’air neuf ; cela facilite également la maintenance et la gestion. Des expériences réussies existent déjà à l’étranger : il est possible non seulement de fournir un air neuf à paramètres stables, mais aussi de réduire fortement la consommation énergétique liée à l’air neuf.

  3. Les hôpitaux regorgent d’eaux chaudes usées, d’eaux de refroidissement et de condensats. Par crainte d’une contamination croisée, ceux-ci ne sont généralement pas récupérés vers la chaufferie en vue d’une réutilisation. Si les eaux usées sont collectées centralement et que le côté basse température d’une pompe à chaleur est utilisé pour récupérer la chaleur qu’elles contiennent, tandis que le côté haute température, à l’autre extrémité, relève cette chaleur pour la réinjecter, il s’agit d’une méthode indirecte d’utilisation de la chaleur perdue. Elle est indépendante de l’éventuelle pollution de la chaleur perdue et ne provoque pas d’infection croisée, ce qui la rend très adaptée aux hôpitaux. Bien que l’investissement soit un peu plus élevé, la quantité de chaleur perdue récupérée chaque année est considérable.

  4. Les tuyauteries de distribution des systèmes de fourniture de chaleur constituent un enjeu majeur en matière d’économies d’énergie. Un zonage et un tracé raisonnables peuvent raccourcir les distances de transport ; le nombre de raccords à brides et de vannes doit être réduit autant que possible afin de limiter au maximum les chutes de pression inutiles. Renforcer l’étanchéité et l’isolation des tuyauteries, choisir des purgeurs de vapeur performants et réduire les « écoulements, échappements et fuites » dans les tuyauteries permettra de diminuer les pertes thermiques en cours de transport. En outre, les purgeurs de vapeur ne doivent pas être installés dans des gaines techniques ou des faux-plafonds, ce qui permet de réduire fortement les transferts thermiques et les fuites, ainsi que la charge de climatisation des pièces voisines.

  5. Avec la modernisation des hôpitaux, de plus en plus de secteurs hospitaliers adoptent la technologie des salles propres. En raison du débit d’air important et de la forte résistance des systèmes de purification, la consommation énergétique de transport du système est devenue le poste le plus important de la climatisation ; en outre, le taux d’air neuf élevé des systèmes de purification entraîne une importante charge d’air neuf. Parmi ces charges, la consommation énergétique de transport du système est une charge stable, tandis que la charge d’air neuf varie selon les saisons. La clé pour réduire la consommation énergétique de transport du système réside dans la réduction du débit d’air soufflé et de la résistance du système. Par conséquent, le débit d’air soufflé raisonnable requis doit être calculé en fonction de la situation réelle, plutôt qu’estimé à partir du taux de renouvellement d’air recommandé. De plus, le débit d’air de conception est calculé sur la base de la résistance finale des filtres du système ; en fonctionnement réel, comme les filtres n’ont pas encore atteint leur résistance finale, le débit d’air en fonctionnement est généralement très supérieur au débit de conception. Par conséquent, faire fonctionner le ventilateur à vitesse variable pour obtenir un fonctionnement du système à débit d’air constant présente un grand intérêt en matière d’économies d’énergie.

  6. Bien que le débit d’air soufflé du système de climatisation de purification soit très important, distinguer le débit d’air de climatisation du débit d’air de purification au sein du système présente également un grand intérêt énergétique. Cela s’explique par le fait que le débit d’air de climatisation dans l’air soufflé sert principalement à éliminer les charges thermiques et hydriques intérieures et doit être traité par la centrale de traitement d’air, tandis que le débit d’air de purification vise à satisfaire les exigences de propreté et doit seulement subir une filtration supplémentaire. Plus le niveau est élevé, plus la part du débit d’air de climatisation dans le débit d’air de purification est faible. Si le débit d’air de purification n’est pas renvoyé à la salle des machines pour être traité par la centrale de traitement d’air, mais est renvoyé directement à la salle propre par un cycle court, l’énergie de transport peut être économisée très efficacement, et ceci est encore plus marqué dans les systèmes de salles propres de haute classe. Éliminer la chaleur produite par les moteurs des ventilateurs du système de climatisation de purification présente également un effet d’économie d’énergie considérable ; des mesures telles que placer le moteur du ventilateur à l’extérieur de la centrale de traitement d’air et ne pas utiliser dans le système des bouches de soufflage à filtre à ventilateur intégré peuvent également réduire efficacement la chaleur produite par les ventilateurs. Pour les salles propres de basse classe, il convient d’utiliser dans la mesure du possible des filtres sub-haute efficacité à faible résistance, ce qui peut réduire fortement la résistance du système et donc la puissance fournie par le ventilateur.

  7. De nombreuses villes révisent leurs systèmes de tarification de l’électricité et adoptent la tarification horaire ; l’utilisation de l’écart de prix entre le jour et la nuit pour le stockage de glace ou le stockage de chaleur a favorisé le développement des technologies de stockage d’énergie thermique, et les exemples les plus réussis sont les groupes refroidisseurs à vis à double condition et leurs équipements de stockage de froid. Il existe différents types de stockage de glace, tels que le type à serpentin de glace (système de stockage de glace à détente directe), le type à congélation complète, le type à billes de glace et le type à récolte de glace. Avant de déterminer le mode de fonctionnement du stockage de glace, la charge frigorifique horaire de climatisation du bâtiment doit d’abord être calculée avec une précision suffisante et un diagramme de charge établi ; ensuite, le mode de fonctionnement doit être déterminé en fonction des périodes d’utilisation de l’électricité locales, des exigences d’investissement, et ainsi de suite. En général, il y a deux exigences : premièrement, maximiser l’effacement des pics et le remplissage des creux de l’alimentation électrique du réseau, et deuxièmement, minimiser l’investissement initial. Pour trouver l’équilibre optimal entre ces deux objectifs contradictoires, on adopte principalement une décharge de froid en fonction du temps afin de satisfaire les deux exigences. En règle générale, les quantités de froid déchargées pendant les deux périodes de pointe de consommation électrique et pendant la pointe de charge de climatisation doivent d’abord être déterminées, et ce n’est qu’ensuite que la capacité optimale de stockage de froid et la capacité du refroidisseur peuvent être déterminées, afin de maximiser l’effet d’effacement des pics et de remplissage des creux et de réduire la puissance installée du refroidisseur, abaissant ainsi l’investissement initial.

[Référence] Les piscines (réservoirs) de stockage d’eau chaude constituent également une forme de stockage d’énergie. L’installation d’une piscine de stockage d’eau chaude peut réduire l’investissement en équipement et les coûts d’exploitation, mais pour réaliser des économies d’énergie, son utilisation est limitée aux situations suivantes :

① Lorsqu’un système de récupération de chaleur peut être utilisé.

② Lorsqu’aucun combustible fossile n’est utilisé, comme le chauffage solaire.

③ Lorsqu’une électricité de fin de nuit peu coûteuse ou de la chaleur résiduelle d’usine est disponible.

Inversement, comme le système de piscine de stockage d’eau chaude consomme l’énergie supplémentaire suivante, il n’est pas économe en énergie en dehors des cas mentionnés ci-dessus :

① La piscine de stockage d’eau chaude présente une perte d’énergie supérieure à 10 % sur une période continue de 24 h.

② Comme un circuit d’eau ouvert doit être adopté, la hauteur de refoulement de la pompe doit être augmentée, ce qui entraîne une forte augmentation de la puissance de la pompe.

(2) Pour certaines méthodes d’économie d’énergie dans les hôpitaux, la faisabilité de leur application et les problèmes éventuels, voir le tableau 7.6.

Tableau 7.6　Méthodes d’économie d’énergie pour les hôpitaux et leur faisabilité

Système Méthode d’économie d’énergie Faisabilité et effet de l’application dans les hôpitaux Problèmes existants
Système de source froide et chaude Sélectionner une capacité et un nombre appropriés d’unités afin que les équipements maintiennent un fonctionnement à haut rendement en toutes saisons À charge partielle (0,5), rendement de fonctionnement ≥ 80 % Trop d’unités augmentent l’investissement et la surface du local technique
Système de source froide et chaude Choisir des équipements à coefficient de performance élevé Dépend du rapport entre le prix et le coût de maintenance, d’une part, et le bénéfice, d’autre part
Système de source froide et chaude Utilisation flexible des énergies naturelles (énergie solaire, eau souterraine, etc.) Dépend des conditions en énergies naturelles de la région Affaissement du sol, pollution des eaux souterraines
Système de source froide et chaude Utilisation efficace du stockage thermique (froid) Dépend de la surface occupée, de l’écart de prix de l’électricité et des bénéfices Augmente l’investissement et la surface du local technique
Système de source froide et chaude Pompes à chaleur à récupération de chaleur (gaz résiduaires, eau de condensation, eau de refroidissement, etc.) Convient aux lieux soumis à une planification stricte du drainage Si les sources de chaleur résiduelle sont dispersées, la récupération systématique est difficile
Système de source froide et chaude Adopter des refroidisseurs à absorption Pleine utilisation de la vapeur excédentaire en été Économise l’électricité mais pas l’énergie ; prêter attention à la pollution environnementale des chaudières
Système de distribution Le transport de l’eau est plus économe en énergie que le transport de l’air Utiliser autant que possible des systèmes hydrauliques pour transporter les sources froides et chaudes Les ventilo-convecteurs intérieurs sont défavorables aux conditions d’asepsie
Système de distribution Augmenter l’écart de température de transport pour réduire le volume transporté Utiliser le stockage de froid pour abaisser la température du fluide de transport Prêter attention à la performance des unités terminales
Système de distribution Transport à débit variable Utiliser autant que possible la régulation du débit d’eau variable dans les systèmes de climatisation Les dispositifs de régulation de vitesse des pompes sont relativement coûteux
Système de distribution Isolation des conduites de transport Adopter l’épaisseur d’isolation optimale Prêter attention à la performance au feu des matériaux d’isolation
Système de climatisation Zonage du système le plus adapté Zoner en fonction des caractéristiques de l’hôpital Prêter attention à l’inversion du flux d’air entre les zones lorsque les systèmes de zone sont à l’arrêt
Système de climatisation Régulation du débit d’air extérieur variable Bénéfique pour améliorer la qualité de l’air intérieur Difficile à appliquer dans les systèmes non centralisés
Système de climatisation Adoption d’échangeurs de chaleur totaux Prêter attention à l’agencement des conduites d’air extérieur et d’air extrait lors de la conception Fuite d’air pollué au niveau des échangeurs de chaleur totaux
Système de climatisation Adoption de technologies de purification pour augmenter le débit d’air repris À condition que le débit d’air extérieur minimum soit garanti, le débit d’air extérieur du système peut être réduit Certains gaz polluants intérieurs sont difficiles à éliminer efficacement
Système de climatisation Réduction des pertes par mélange et des pertes par réchauffage Zonage raisonnable Augmente la complexité du système
Système de climatisation Amélioration de la qualité de l’air extérieur pour réduire le débit d’air extérieur du système Aspirer de l’air extérieur de haute qualité, réduire la distance de transport et la pollution en cours de route
Système de régulation Définition de l’heure de démarrage et de la durée de fonctionnement optimales Effet d’économie d’énergie significatif pour les départements à fonctionnement intermittent Pour les zones à exigences de gradient de différence de pression, la régulation doit être appliquée avec prudence
Système de régulation Sélection du ratio d’équipement optimal (nombre d’unités, capacité)
Système de régulation Définition des paramètres de l’air soufflé optimaux Adopter le mode de régulation à priorité de débit d’air De nombreux départements ne sont pas adaptés au fonctionnement à débit d’air variable
Système de régulation Définition des conditions de fonctionnement optimales en fonction des variations climatiques Effet d’économie d’énergie significatif Les modes de fonctionnement sont trop complexes, ce qui augmente la difficulté de gestion
Système de régulation Les pièces sont généralement équipées de thermostats ; certaines nécessitent des régulateurs de température et d’humidité Les occupants peuvent régler eux-mêmes la température (et l’humidité) Les régulateurs sont facilement endommagés par des réglages fréquents

[Référence] L’isolation des équipements et des conduites doit être calculée conformément au Guide de conception de l’isolation thermique des équipements et des conduites (GB8175-87). Généralement, ils peuvent être sélectionnés à l’aide des tableaux 7.7 à 7.10, et l’épaisseur ne doit pas être inférieure aux valeurs indiquées dans ces tableaux.

Tableau 7.7　Épaisseur d’isolation économique pour les conduites de refroidissement de climatisation

Matériau d’isolation Nombre d’heures de refroidissement annuelles/h Diamètre nominal/mm Épaisseur d’isolation économique/mm
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 2 880 15～32 19
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 2 880 40～150 25
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 2 880 200～500 32
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 15～50 25
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 65～150 32
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 125～500 38
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 4 320 15～100 32
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 4 320 125～500 38
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 2 880 15～50 25
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 2 880 65～150 30
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 2 880 200～500 35
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 3 600 15～50 30
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 3 600 65～150 35
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 3 600 200～500 40
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 4 320 15～50 35
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 4 320 65～150 40
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (64kg/m³) 4 320 200～500 50

Tableau 7.8　Épaisseur d’isolation minimale pour les conduites de système de stockage de glace

Matériau d’isolation Nombre d’heures de refroidissement annuelles/h Diamètre nominal/mm Épaisseur d’isolation économique/mm
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 2 880 15～32 25
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 2 880 40～150 32
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 2 880 200～500 38
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 15～25 32
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 32～50 38
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 65～150 41
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 3 600 200～500 45
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 4 320 15～50 38
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 4 320 65～150 41
Coques de tuyau et panneaux en caoutchouc-plastique 4 320 200～500 45
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge 2 880 15～125 40
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge 2 880 150～500 50
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge 3 600 15～50 40
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge 3 600 65～500 50
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge 4 320 15～100 50
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge 4 320 125～500 60

Remarque : La température du fluide frigoporteur du système de stockage de glace est de $-6,^\circ\text{C}$, et la conductivité thermique des matériaux est la suivante :

  • Polyéthylène ignifugé　　$\lambda = 0.036 + 0.001t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
  • Caoutchouc-plastique　　　　　　　$\lambda = 0.0375 + 0.00125t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
  • Mousse de polyuréthane　　$\lambda = 0.035 + 0.00125t_m,[\text{W/(m·℃)}]$

Où : $t_m$ désigne la température moyenne de la couche d’isolation, généralement calculée comme la moyenne de la température du milieu à l’intérieur du tuyau et de celle de l’air ambiant.

Tableau 7.9　Épaisseur d’isolation économique pour les conduits d’air de climatisation

Matériau isolant Durée annuelle de refroidissement/h Épaisseur économique d’isolation/mm
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (32 kg/m³) 2 880 30
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (32 kg/m³) 3 660 40
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (32 kg/m³) 4 320 50
Feuille plane en caoutchouc-plastique 2 880 16
Feuille plane en caoutchouc-plastique 3 600 19
Feuille plane en caoutchouc-plastique 4 320 21

Tableau 7.10　Épaisseur économique d’isolation des conduits d’air soufflé basse température des systèmes de climatisation

Matériau isolant Durée annuelle de refroidissement/h Épaisseur économique d’isolation/mm
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (32 kg/m³) 2 880 50
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (32 kg/m³) 3 660 60
Coque de tuyau en laine de verre centrifuge (32 kg/m³) 4 320 70
Feuille plane en caoutchouc-plastique 2 880 21
Feuille plane en caoutchouc-plastique 3 600 25
Feuille plane en caoutchouc-plastique 4 320 32

Remarque : La température de l’air soufflé est calculée sur la base de 7 ℃.