L’efficacité de la technologie, la flexibilité d’installation et le contrôle de la température aident les gestionnaires à répondre aux exigences des installations de l’ère COVID-19.
Depuis près de deux ans depuis le début de la pandémie de COVID-19, le sujet de la qualité de l’air est une priorité pour les responsables de la maintenance et de l’ingénierie des installations institutionnelles et commerciales.
À mesure que les employés retournent lentement au bureau, ils sont de plus en plus préoccupés par la qualité de l’air dans les bâtiments qu’ils occupent. Un type de technologie CVC qui a reçu une attention considérable pendant la pandémie est les systèmes à débit de réfrigérant variable (VRF).
Le VRF a progressivement gagné du terrain parmi les gestionnaires attirés par l’efficacité énergétique, la flexibilité d’installation et les capacités de contrôle de la température de la technologie, déclare Joe Cefaly, directeur principal des applications chez Mitsubishi Electric Trane HVAC US.
Zones de surveillance
Un système VRF sert d’option de chauffage et de refroidissement tout électrique écoénergétique qui permet aux gestionnaires de réduire les émissions de carbone sur place et la combustion de combustibles fossiles tout en offrant un confort aux occupants, explique Cefaly. Les systèmes VRF peuvent également aider à pérenniser un bâtiment alors que les normes et les exigences en matière d’empreinte carbone continuent d’évoluer.
Un système VRF déplace le réfrigérant conditionné à travers la tuyauterie vers les zones nécessitant un chauffage ou un refroidissement. Une quantité précise d’énergie est nécessaire pour maintenir chaque zone intérieure à la température souhaitée. Le VRF module la capacité et la consommation d’énergie avec un compresseur Inverter.
« La montée et la descente pour maintenir le point de consigne de chaque zone sont plus efficaces que les démarrages et les arrêts comme les systèmes conventionnels », explique Cefaly. « Les systèmes VRF entièrement électriques sont une technologie de chauffage et de refroidissement de plus en plus populaire pour les bâtiments qui cherchent à réduire ou à éliminer la combustion de combustibles fossiles sur site et la pollution de l’air qui en résulte. »
Cefaly mentionne une étude menée par des chercheurs de la Harvard TH Chan School of Public Health qui a suivi les scores cognitifs des travailleurs dans un espace de bureau avec des niveaux conventionnels de composés organiques volatils (COV) et une exposition aux polluants par rapport à un environnement de bureau avec de faibles concentrations et une faible exposition aux COV et polluants.
« L’étude de 2016 a indiqué que les scores cognitifs étaient 61% plus élevés lorsque les employés de bureau connaissaient de faibles concentrations de polluants », explique Cefaly. « Lorsque les chercheurs ont augmenté le taux de ventilation dans un espace plus sain, les scores cognitifs ont augmenté de 101 % par rapport à la ligne de base conventionnelle. »
La pandémie a affecté de nombreux systèmes de construction, y compris le CVC, explique Nick Agopian de RenewAire. Les exploitants de bâtiments ont été confrontés au défi de taille des conditions de charge partielle dans les bâtiments.
« Avec moins de charge, les systèmes conventionnels ont tendance à s’allumer et à s’éteindre, provoquant une contrainte excessive sur les pièces rotatives des systèmes », explique Agopian. « Les installations VRF existantes ont le luxe de moduler vers le bas et vers le haut selon les besoins en fonction des exigences de charge internes et externes. Cette fonctionnalité, associée à la facilité d’installation, a augmenté la demande de VRF dans l’environnement d’aujourd’hui.
La VRF est souvent utilisée comme une approche globale avec une ventilation à récupération d’énergie. La ventilation accrue associée au DRV offre le résultat ultime d’une bonne qualité de l’air intérieur (QAI) et d’un confort environnemental intérieur, explique Agopian. Ceci est accompli avec des ventilateurs de récupération d’énergie standard ou des systèmes d’air extérieur dédiés (DOAS).
Le fait d’avoir plusieurs unités VRF intérieures dans différentes zones permet plusieurs points de filtration. Ces points de micro-conditionnement permettent à l’air de recirculer et de filtrer plus fréquemment.
« Si vous proposez la filtration MERV 13, non seulement vous améliorez la QAI, mais en vous basant sur des autorités compétentes, vous pouvez rendre l’espace plus sain et plus sûr contre les agents pathogènes », explique Agopian. « De plus, le traitement à haute efficacité de l’air dans les micro-zones permet une filtration plus rapide de l’air contaminé.
Lorsqu’il est utilisé dans des bureaux, des écoles, des centres commerciaux et des usines de fabrication fonctionnant à une vitesse inférieure à la pointe, le VRF offre la capacité de réduction pour maintenir la température dans l’espace.
« Un système conventionnel qui s’allume et s’éteint créera des variations de température qui causent un mauvais QEI et un inconfort pour l’occupant », explique Agopian.
Changer d’espace de travail
Les systèmes VRF permettent un chauffage et un refroidissement confortables à la demande tout en fournissant le débit d’air et les changements d’air nécessaires, comme le prescrivent les normes industrielles en vigueur, explique CJ Corbet de Fujitsu General America.
« Lorsqu’il est utilisé avec des appareils de qualité de l’air, tels que la filtration mécanique et UV et l’ionisation, les problèmes de santé peuvent être atténués », explique Corbet. « Alors que les lieux de travail changent pour s’adapter à moins d’employés et d’occupants dans le bâtiment, les systèmes VRF installés peuvent varier leur vitesse pour tenir compte de la demande de chauffage et de refroidissement d’une occupation variable. Alors que les entreprises commencent à ramener des personnes dans leurs bâtiments, un système VRF peut s’adapter à tout, du minimum au maximum d’occupants.
À mesure que les environnements de travail traditionnels évoluent et que de nouvelles variantes COVID-19 émergent, la technologie VRF permet aux gestionnaires de fournir un contrôle de zone individualisé en fonction de l’occupation du bâtiment, des préférences de l’utilisateur et des charges de chauffage et de refroidissement en temps réel.
« Cela se traduit par une meilleure efficacité énergétique et un meilleur confort », explique Cefaly. « Les systèmes VRF excellent dans le maintien du confort thermique dont les bâtiments commercialisables ont besoin pour favoriser la productivité et le bien-être tout en améliorant la durabilité. À mesure que les espaces de travail changent en raison de tendances telles que le travail à distance, la technologie VRF permet une flexibilité dans la reconfiguration ou l’ajustement d’un système pour répondre aux nouvelles exigences des locataires.
Le VRF est une option viable dans les applications de construction neuve et de rénovation. La variété des types d’unités intérieures permet des applications dans n’importe quel environnement qui utilise généralement le chauffage et la climatisation de confort, explique Corbet. Les unités sans conduit permettent des applications où l’espace du grenier ou dans les murs est minime ou inexistant. Les unités avec conduits permettent de moderniser l’équipement unitaire tout en utilisant les conduits existants, le cas échéant. Avec le grand nombre d’unités intérieures autorisées sur un système, les combinaisons et les applications du DRV sont étendues.
Les systèmes VRF fonctionnent dans les applications de rénovation, car les systèmes peuvent être installés tout en préservant l’intégrité et le caractère historique d’un bâtiment, explique Cefaly.
Du point de vue de la maintenance, les systèmes VRF sont souvent plus faciles à entretenir que les systèmes de centrale de refroidissement et de chaudière typiques. Et une variété de télécommandes et d’autres appareils sont disponibles pour satisfaire le niveau de contrôle des locataires sur une base zone par zone tout en offrant un contrôle de confort pour les occupants du bâtiment.
Si un locataire modifie la disposition des espaces, la technologie VRF offre des conceptions flexibles pour s’adapter aux changements de dernière minute dans les projets d’investissement et les rénovations. L’un des avantages du DRV est que les gestionnaires peuvent introduire progressivement l’installation pour les rénovations.
« Il s’agit d’une stratégie de construction modulaire », déclare Agopian. « Les systèmes conventionnels ne peuvent pas faire cela. »
Les besoins en spécifications sont souvent variables. Comme d’autres technologies sur le marché, le DRV peut être monophasé ou triphasé, canalisé ou non, ou monté au sol ou au plafond.
Agopian dit que le paramètre de spécification le plus critique est la réduction de la charge.
« Le réfrigérant est un concentré élevé de transfert d’énergie, offrant des pertes plus faibles lorsque vous le transportez dans l’environnement bâti », dit-il.
Plutôt que de transférer l’énergie du compresseur au réfrigérant au serpentin vers l’air, puis d’amener l’air dans l’espace, les systèmes VRF transportent le réfrigérant dans l’espace.
« La conversion de bâtiments comme un bureau en résidence permet de changer d’unités intérieures tout en conservant les unités extérieures plus chères. Le DRV avec des systèmes de conduits compacts ou sans conduits est beaucoup plus adaptable que les systèmes centraux », explique Agopian.
À l’inverse, dans les applications de modernisation utilisant des systèmes centralisés plus importants, les gestionnaires doivent démonter l’ensemble du bâtiment, tandis que les applications VRF leur permettent de désactiver uniquement des sections du bâtiment. La technologie VRF prend également moins de place, offrant des économies d’espace volumétriques et augmentant potentiellement l’espace utilisable et louable pour un potentiel de revenus accru.
Regarder vers l’avant
Les systèmes VRF restent des options populaires car ils offrent une capacité variable sur toute la gamme pour fournir la quantité de conditionnement nécessaire pour répondre à la demande d’une zone.
« Une nouvelle option VRF hybride est également en train d’émerger sur le marché américain », a déclaré Cefaly. « Déjà populaires dans certaines régions d’Asie et d’Europe, les systèmes VRF hybrides sont une technologie VRF à récupération de chaleur à deux tubes avec un contrôleur de branche hybride unique conçu pour utiliser l’eau comme moyen de transfert de chaleur dans les espaces occupés. »
Les systèmes font circuler le réfrigérant entre l’unité extérieure et le contrôleur de branche hybride. Les unités intérieures sont connectées à ce contrôleur via des conduites d’eau afin que le système puisse fournir du chauffage ou du refroidissement à l’espace climatisé via de l’eau, et non du réfrigérant.
« La demande du marché pour les systèmes multifonctions est en croissance et VRF répond à ces nouveaux besoins du marché », déclare Agopian. « Le VRF s’est développé plus rapidement que les systèmes conventionnels, et le taux de croissance du VRF est plus rapide que les systèmes traditionnels à mesure que l’adoption et l’éducation se développent. »
Le plus grand changement dans la technologie CVC dans un avenir proche concernera le réfrigérant, dit Corbet. Avec les progrès technologiques, les préoccupations concernant l’appauvrissement de la couche d’ozone et le potentiel de réchauffement climatique entrent en jeu. Les réfrigérants qui peuvent minimiser l’impact sur l’environnement deviennent des alternatives préférées aux anciennes versions.
« L’évolution du VRF a également changé pour le mieux en termes d’efficacité énergétique, en apportant des unités de plus en plus grandes et en permettant des connexions transparentes avec les systèmes extérieurs », a déclaré Corbet.
Maura Keller est une rédactrice indépendante basée à Minneapolis, Minnesota.
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