22- Les unités autonomes de toiture (roof-top)

Fiche explicative pour la saisie des équipements du génie
climatique dans la RT2012
LES UNITES AUTONOMES DE TOITURE (ROOF-TOP)
I/ DEFINITION DES UNITES DE TOITURE
Une Unité Autonome de Toiture (UAT) ou "roof-top" est un système assurant la ventilation
et le chauffage et/ou refroidissement de locaux tertiaires de grand volume (commerces,
supermarché, salles de spectacle,…).
Trois types d’UAT peuvent être considérées :
- Les UAT à 2 volets, équipées d’un seul ventilateur et permettant le contrôle d’un
mélange d’air neuf et d’air recyclé ; ce sont des UAT simple flux (SF) de soufflage
- Les UAT à 3 volets, équipées de deux ventilateurs, permettant le contrôle du
-
mélange d’air neuf / air recyclé mais également l’ajustement du débit d’air soufflé à
la charge thermique du bâtiment
Les UAT à 4 volets équipées d’un récupérateur air extrait / air neuf et permettant
aussi un mélange d’air neuf et d’air recyclé comme source froide.
La génération de chaleur et/ou de froid est généralement assurée par l’un ou plusieurs des
systèmes suivants :
- Un circuit thermodynamique réversible ou non,
- Une chaudière électrique,
-
Un générateur d’air chaud gaz,
Des batteries à eau réversibles ou non
Une UAT peut se décrire alors comme l’assemblage d’une CTA et d’une génération de
chaleur et/ou refroidissement.
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Toutefois, les spécificités de la ventilation (mélange + récupérateur + free cooling, gestion
des charges de froid et de chaud, ..) sont telles que les CTA DAC et DAV décrites dans la
méthode Th-BCE ne conviennent pas à la description d’une UAT.
C’est pourquoi la DHUP et le CSTB ont développé un Titre V « extension dynamique »
publié au Bulletin du MEDDE- METL n°2014/7 du 25 avril 2014
II/ DOMAINE D’APPLICATION DU TITRE V
Dans le cadre du Titre V, seules les UAT directement connectées aux locaux à ventiler,
chauffer et/ou refroidir sont considérées. La connexion entre l’UAT et le bâtiment ne peut
se faire qu’avec des conduits de distribution d’air hors volume chauffé de longueur
inférieure à 4m, tant pour l’insufflation que pour l’extraction.
Les générateurs de chauffage et de refroidissement de type batteries à eau chaude ne
sont pas pris en compte dans le Titre V. Seuls les générateurs déjà décrits dans la
RT2012 peuvent être associés.
Les UAT traitées par ce Titre V ne peuvent pas remplir de fonction d'humidification de l'air
soufflé.
III/ DESCRIPTION D’UNE UNITE DE TOITURE DANS LA RT 2012
Dans le moteur de calcul RT2012, une UAT se décrit comme l’assemblage :
1. D’une ventilation mécanique de type CTA, cœur de la fiche algorithme faisant l’objet
du Titre V
2. De bouches d’émission et de soufflage
3. D’émetteurs associés aux bouches
4. De réseaux de distribution
5. D’une génération comprenant :
a. Un générateur de chauffage thermodynamique et/ou brûleur gaz sur air
soufflé et/ou à effet Joule,
b. Un générateur de froid thermodynamique
La présente fiche est dédiée à la description des différents composants d'un roof-top, de
leurs relations et de leurs paramètres d’entrée.
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1. La ventilation mécanique d’une UAT
1.1 Type d’UAT
Le module de ventilation est spécifique à l'extension dynamique UAT. Plusieurs
choix sont possibles :
- Deux volets : représente les UAT, simple flux, comprenant un seul
ventilateur de soufflage et une boite de mélange
- Trois volets : représente les UAT, double flux, comprenant un ventilateur
de soufflage, un ventilateur de reprise et une boite de mélange pour gérer
une fonction de recyclage sur l’air soufflé
- Quatre volets : représente les UAT double flux comprenant un ventilateur de
reprise et un ventilateur de soufflage, deux boites de mélange pour gérer du
recyclage sur l’air soufflé d’une part et sur l’air rejeté d’autre part (source
amont du générateur).
1.2 Gestion des débits
Les unités autonomes de toiture assurent le chauffage et/ou le refroidissement du
groupe selon deux modes de gestion des débits possibles :
- Régulation à débit constant :
o en période d'occupation, le débit soufflé / repris est le débit nominal
constant d’occupation et le taux d'air neuf varie en fonction des périodes
de besoin de chauffage/refroidissement (sans descendre en dessous du
débit minimum d'air neuf)
o en période d'inoccupation, sans besoin de chauffage ou refroidissement,
le débit soufflé / repris est le débit minimal d'inoccupation avec un taux
d’air neuf de 100%
o en période d’inoccupation en cas de relance de chauffage ou de
refroidissement, le débit soufflé/repris est le débit nominal constant
d’inoccupation avec le débit d’air neuf minimum de la période
d'inoccupation.
o la puissance du ventilateur peut donc avoir deux valeurs : occupation /
inoccupation
- Régulation à débit variable (simplifiée à deux débits possibles) :
o en période d'occupation, en mode actif (période de chauffage ou
refroidissement) le débit total soufflé / repris est le débit nominal
d’occupation (avec une part de recyclage), et en mode neutre (besoins
nuls) le débit de l'UAT est égal au débit minimum d’occupation (et dans
ce cas 100% air neuf)
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o en période d'occupation, en mode actif ou neutre, le débit d'air neuf et
le débit d'air extrait (au sens de la ventilation) sont constants : débit
minimum d'air neuf
o en période d'inoccupation, sans besoins de chauffage ou de
refroidissement, l'UAT fonctionne en débit minimum d'inoccupation 100%
air neuf,
o en période d'inoccupation et dans le cas de relance de chauffage ou de
refroidissement, l'UAT fonctionne en débit nominal d'inoccupation, en
gardant le débit minimum d'air neuf de la période d'inoccupation
Note : les mode de régulation et les puissances des auxiliaires sont renseignés
dans le module UAT, les valeurs des différents débits sont renseignées dans les
modules "Bouche-conduit".
1.3 Type de régulation
Il est possible de configurer, pour les périodes de refroidissement, lorsque la
température d'air neuf dépasse le critère TENC, un type de régulation comme suit :
- régulation standard : le débit d'air neuf est toujours égal à son débit minimal
pour la période concernée,
- régulation optimisée :
o si la température d'air neuf est inférieure à la température de l'air
intérieur, alors le débit d'air soufflé est à 100% de l'air neuf
o si la température d'air neuf est supérieure à la température de l'air
intérieur, le taux d’air neuf est alors minimal.
Note : la température d'air neuf correspond à la température de l'air extérieur
après passage par d'éventuelles zones tampons ou puits climatiques
1.4 Rafraichissement nocturne
En période d'inoccupation et en conditions de rafraichissement nocturne, l'UAT
fonctionne en débit de surventilation nocturne à 100% air neuf.
Il est demandé de renseigner les conditions de déclenchement du
rafraichissement nocturne, à savoir : températures et écarts de températures
intérieures, extérieures, périodes de l‘année où il est activé.
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1.5 Echangeur de récupération
L'UAT peut comprendre également un échangeur de chaleur, décrit par :
- son efficacité thermique (associée à un statut certifié/justifié/déclaré),
-
par sa consommation électrique (cas des roues),
la gestion de son bypass (températures intérieures et extérieures)
Note : la méthode de prise en compte du Titre V (§5.3.2.3) mentionne la norme
EN 13141-7 comme référence pour l'efficacité thermique, mais cette norme ne
concerne que les caissons de VMC double flux pour des logements individuels ;
les échangeurs des UAT sont testés selon l'EN 308, comme mentionné au §2.2 du
Titre V.
2. Les bouches de soufflage et de reprise
Les différents débits relatifs aux stratégies de régulation de l'UAT sont renseignés dans les
composants "Bouche-conduit".
Le composant UAT DF doit être associé à une ou plusieurs bouches de soufflage et de
reprise. Le composant UAT SF doit être associé à une ou plusieurs bouches de soufflage
et à une seule bouche de reprise dont le débit d'air extrait sera pris comme nul.
Le débit d'air recyclé est calculé à chaque pas de temps en fonction des charges de
chauffage et de refroidissement et des modes de régulation choisis.
La description d'une bouche de soufflage ou de reprise comprend :
- Des informations relatives aux débits d'air soufflés ou repris :
o voir descriptif UAT
- Des informations relatives au mode surventilation :
o Les débits d'airs de surventilation nocturne (free cooling), soufflés ou
repris,
- Des informations relatives au fonctionnement des bouches :
o Le coefficient de dépassement des débits, Cdep : valeur par défaut
pour les composants non certifiés.
o Le coefficient de modulation des débits d'air neuf, Crdbnr = 1 ; en effet
les valeurs <1 ne sont pas compatibles avec les groupes de ventilation
autres que VMC SF ou VMC DF.
- Des informations relatives au réseau de ventilation : dans le cas de bouches
reliées au module UAT, les fuites thermiques et aérauliques des réseaux ne
sont pas prises en compte dans les calculs ; les valeurs rentrées pour les
classes d'étanchéité et les ratios en volume chauffé n'ont donc aucun impact.
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3. Les émetteurs associés aux bouches
Des émetteurs de chaleur et/ou de refroidissement sont à créer dans chaque bouche de
soufflage et de reprise.
Ils représentent les échangeurs entre les générateurs de l'UAT et l’air soufflé.
4. La distribution groupe et inter-groupe
Les distributions groupe et intergroupe sont décrits comme des réseaux de distributions
fictifs sans pertes.
Ils doivent être raccordés à la génération décrite pour l'UAT comprenant le(s)
générateur(s) de chaleur et/ou de refroidissement.
5. La génération de chaleur et/ou de froid
5.1 Les générateurs thermodynamiques
Pour la description des paramètres d’entrée des générateurs thermodynamiques,
se reporter aux fiches d’aide à la saisie génériques :
- Génération de chauffage et de refroidissement
- Générateurs thermodynamiques à compression électrique
- PAC air extérieur / air recyclé
Toutefois, les consommations électriques des ventilateurs de soufflage et de reprise
sont à exclure de la puissance absorbée par le(s) générateur(s).
La matrice de Pabs doit donc intégrer uniquement la puissance du(es)
compresseur(s) et des auxiliaires coté source amont.
5.2 Les bruleurs au gaz sur air soufflé
Ils sont modélisés au travers du type « Générateurs d’air chaud gaz ».
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IV/ DONNEES D’ENTREE
Tableau des caractéristiques descriptives de la ventilation mécanique de l’UAT
Titre V UAT
Donnée d'entrée
Id_Type_UT_DF
Description
Type de Roof-top
Valeur à saisir/ commentaires
0-> deux volets (SF)
1-> trois volets (DF)
2-> quatre volets (DF)
Id_Regulation_Debit
Type de régulation du débit de 0-> Débit constant non régulé en fonction de la charge
l'unité de toiture : Se rapproche thermique
des CTA DAC (0) ou DAV (1)
1-> Débit variable en fonction de la charge thermique
Type_Regul_AN
Type de régulation d'air neuf
Pvent_souf_CH
Puissance
Pvent_rep_CH
Pvent_souf_ZN_occ
Pvent_rep_ZN_occ
0-> Régulation standard
1-> Régulation optimisée
électrique
du Pélec au débit max – mode chauffage
ventilateur de soufflage (souf) et Reprise : En cas de double flux
de reprise (rep) en débit nominal
en mode occupation
Puissance
électrique
du Pélec au débit min (air neuf) – JOUR
ventilateur de soufflage (souf) et Reprise : En cas de double flux
de reprise (rep), au débit minimum
de
ventilation
en
mode
occupation, si aucun besoin
spécifique de chauffage ou
refroidissement
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Pvent_souf_ZN_inocc
Pvent_rep_ZN_inocc
Puissance électrique du
ventilateur de soufflage (souf) et
de reprise (rep) au débit minimum
de ventilation en mode
inoccupation, si aucun besoin
spécifique de chauffage ou
refroidissement
Type échangeur
L’échangeur est-il caractérisé par 0 : type simplifié
εt
une efficacité thermique globale 1 : type détaillé UA, type d'échangeur
ou par son UA ?
Certificat efficacité échangeur
Certifié / justifié / déclaré
Epsilon εt
Efficacité de l’échangeur
Pelec-ech
Puissance de l'échangeur en cas
de roue
Is_ByPass
Présence
d'un
l'échangeur
Text_bp_hiver
Température extérieure mini
pour
By-pass
l'échangeur
Tint_bp_hiver
Pélec au débit min (air neuf) – NUIT
Reprise : En cas de double flux
by-pass
0 : si roof-top 2 volets
de
hivernal
de
Température intérieure mini
pour
By-pass
hivernal
de
Si bypass, rentrer les températures de déclenchement
du bypass
l'échangeur
Text_bp_ete
Température extérieure mini
pour By-pass hors période de
chauffage de l'échangeur
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Tint_bp_ete
Température intérieure mini
pour By-pass hors période de
chauffage de l'échangeur
Is-antigel
Présence
d’une
résistance
électrique
en
amont
de
l’échangeur pour éviter le givrage
T_s_ech_rep_LIM
Température au rejet pour le
déclenchement de l'antigel
T_ENC
Température de l’air neuf en Selon projet (15°C par défaut en RT 2005)
dessous de laquelle le taux d’air
neuf est minimal
T_ENF
Température de l’air neuf au- Selon projet (par défaut 25°C en RT 2005)
dessus de laquelle le taux d’air
neuf est :
- en mode optimisé :
o
maximal si TAN <Tint
o
minimal si TAN >Tint
- en mode standard : minimal
T_sou_nom_chaud
Température
nominale
soufflé en chauffage
d'air
T_sou_nom_froid
Température
d'air
nominale
soufflé en refroidissement
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Is_Raf_noc
Stratégie
nocturne
de
rafraichissement 0-> pas de rafraichissement
1-> rafraichissement nocturne estival seul
2-> rafraichissement nocturne toute l'année : dans ce
cas deux matrices de déclenchement sont à saisir pour
la mi-saison et l'été
Param_rafnoc_Ete
Param_rafnoc_Misaison
Paramètres
rafraichissement
pour
nocturne
le - Heures limites de début et de fin de rafraichissement
sous
nocturne (21-23h ; 0-8h)
forme de tableaux
Pvent_rafnoc_rep
Puissance
Pvent_rafnoc_souf
ventilateur
de
reprise
rafraichissement nocturne
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électrique
- Températures intérieures pour déclencher le
rafraichissement et pour l'arrêter
- Ecart minimal entre température intérieure et
extérieure pour déclencher le rafraichissement
nocturne
- Température
extérieure
minimale
pour
le
rafraichissement nocturne
du
en
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BOUCHE_CONDUIT (extraction ou soufflage)
Nom
Description
Valeur à saisir / commentaire
Cdep
Coefficient de dépassement des Par défaut = 1,25
débits
Classe_étanchéité
Classe d’étanchéité du réseau
Ratfuitevc
Ratio de part de conduit en volume Non pris en compte pour Titre V UAT
chauffé
Type_regul_non_res
Description de la modulation des aucune régulation (sinon erreur)
débits éventuelle : proposé mais
non compatible avec une CTA
R_rep
Résistance thermique de la partie Non pris en compte pour Titre V UAT
des réseaux située hors volume
chauffé
Qv_soufflé_occ
Débit volumique soufflé total en Débit max soufflé du Rooftop en occupation
période d’occupation
Qv_soufflé_inocc
Débit volumique soufflé total en Débit max soufflé du Rooftop en inoccupation
période d’inoccupation
Qv_rep_occ
Débit volumique repris total (extrait) Débit max extrait du Rooftop en occupation si double
en période d’occupation
Non pris en compte pour Titre V UAT
flux
Qv_rep_inocc
Débit volumique repris total (extrait) Débit max extrait du Rooftop
en période d’inoccupation
double flux
Qv_rep_CH_occ
Débit volumique repris (ou soufflé) Débit maximal d'air de la CTA DAV en période
Qv_sou_CH_occ
nominal de la CTA DAV en mode d'occupation
actif (ie besoin de chauffage ou de
refroidissement
non
nul)
en
occupation
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en inoccupation si
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Qv_rep_CH_inocc
Qv_sou_CH_inocc
Débit volumique repris (ou soufflé) Débit maximal d'air de la CTA DAV en période
nominal de la CTA DAV en période d'inoccupation
de relance (ie besoin de chauffage
ou de refroidissement non nul) en
inoccupation
Qv_rep_ZN_occ
Qv_sou_ZN_occ
Débit volumique repris (ou soufflé) Débit minimum d'air neuf de ventilation en période
minimum de la CTA DAV en d'occupation
période de neutralité thermique et
en occupation
Qv_rep_ZN_inocc
Débit volumique repris (ou soufflé) Débit minimum d'air neuf de ventilation en période
Qv_sou_ZN_inocc
minimum de la CTA DAV en d'inoccupation
période de neutralité thermique et
en inoccupation
Id_système_mécanique
Liaison entre la bouche et son raccorder au module « T5_UAT »
caisson de ventilation
EMETTEUR (chaud – froid) SUR BOUCHE DE SOUFFLAGE
Nom
Description
Per-dos
Pertes
d’énergie
au
Valeur à saisir / commentaires
dos
de 0
l’émetteur
Carac_haut_plafond
Typologie_emetteur
(froid)
chaud
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Soufflage d’air chaud (froid)
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Classe variation spatiale
Classe de variation spatiale
Chaud
classe B2
Froid
classe B
Classe variation temporelle
Classe de variation temporelle
Par défaut
Couple_régulateur_émetteur
Arrêt possible ou non de l’émetteur Oui /non
par le régulateur (à renseigner
uniquement si classe de variation
temporelle par défaut)
Rat_s_ch / Rat_s_fr
Ratio de la surface utile traitée par 1
l’émetteur à la surface totale utile
du
groupe
en
chauffage
(refroidissement)
Rat-t_ch / Rat_t_fr
Part assurée par l’émetteur dans 1
l’énergie de chaud (froid) fournie à
la surface utile traitée
Gest_vcv
Mode de gestion des ventilateurs Pas de ventilateurs
locaux de l’émetteur
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