Centrale de traitement de l'air : définition, principe, schéma
Les centrales de traitement de l'air (CTA) jouent un rôle essentiel dans le confort et la qualité de l'air dans divers secteurs, allant des bâtiments résidentiels aux espaces industriels. Ce guide complet vous fournira une compréhension approfondie de ce qu'est une CTA, de son fonctionnement, de son rôle dans le chauffage, la ventilation et la climatisation, ainsi que des différents types disponibles. Nous aborderons également des aspects pratiques tels que la définition des besoins, le dimensionnement approprié et les schémas explicatifs.
Qu'est-ce qu'une centrale de traitement de l'air ?
Une centrale de traitement de l'air constitue un équipement chargé de modifier les conditions thermiques de l'air, exécutant les fonctions individuelles ou combinées de chauffage, de climatisation, de ventilation, et de traitement de l'air. Une centrale de traitement de l'air peut également permettre l'humidification ou la déshumidification des locaux tertiaires ou industriels, c'est un système tout air à débit constant ou variable.
Une centrale de traitement d'air est principalement composée de :
- Enveloppe de la CTA
- Filtres
- Batterie de préchauffage (option)
- Bypass
- Échangeur de chaleur
- Ventilateurs
- Alimentation électrique & contrôle à distance
- Box thermique
Fonctionnement et principe de la CTA
Le fonctionnement et le principe de la centrale de traitement de l'air (CTA) sont des éléments fondamentaux à comprendre pour optimiser l'efficacité du système de ventilation. L'unité agit comme le poumon d'un bâtiment, assurant le chauffage, la ventilation et le rafraîchissement de manière coordonnée.
Son principe repose sur la régulation précise de la circulation de l'air, garantissant une qualité optimale de l'air intérieur. Grâce à des composants clés tels que les échangeurs thermiques et les filtres, la CTA élimine les impuretés et régule la température, créant ainsi un environnement confortable et sain. Comprendre le fonctionnement de la CTA permet d'apprécier son rôle central dans le maintien d'un climat intérieur idéal, tout en favorisant des économies d'énergie significatives.
Schéma de fonctionnement
1.Entrée de l'air extérieur
La CTA capte l'air extérieur, qui peut être chaud, froid, sec ou humide selon la saison et la météo. Cet air frais est essentiel pour assurer un renouvellement d'air dans les locaux, en remplaçant l'air vicié par de l'air neuf.
2. Filtration de l'air
Avant d'être distribué dans le bâtiment, l'air extérieur passe par un filtre pour enlever les particules, comme la poussière, les allergènes et les polluants. Ce système de filtration est crucial pour améliorer la qualité de l'air intérieur et protéger les occupants.
3. Récupération d'énergie grâce à l'échangeur de chaleur
Une CTA peut être équipée d'un récupérateur de chaleur, qui extrait la chaleur de l'air expulsé (air vicié) pour la transférer à l'air neuf. Cela permet de réduire la consommation d'énergie, car la chaleur présente dans l'air intérieur est partiellement réutilisée. On appelle cela la récupération d'énergie.
4.Traitement thermique de l'air
La CTA est équipée de dispositifs pour chauffer ou refroidir l'air en fonction des besoins. Par exemple :
- batterie de chauffage : elle chauffe l'air en hiver pour maintenir une température agréable et optimale.
- batterie de refroidissement : elle refroidit l'air en été pour un confort thermique optimal.
5. Distribution de l'air dans le bâtiment
L'air traité est ensuite distribué dans le bâtiment par un réseau de gaines et de diffuseurs, qui permet de le répartir de manière uniforme dans les différentes zones du bâtiment.
6. Extraction de l'air vicié (air de traitement)
Enfin, la CTA extrait l'air vicié (chargé en CO₂, poussières, odeurs, etc.) de l'intérieur du bâtiment pour l’expulser à l’extérieur. Ce processus se fait généralement en parallèle avec l’apport d’air neuf, assurant un renouvellement constant de l’air intérieur.
Les différents types de CTA
Il existe quatre types de CTA :
- Centrale de traitement de l'air simple flux : ce type de CTA fonctionne avec un seul flux d’air, généralement l'air neuf, sans recyclage de l'air intérieur. Adaptée pour des applications simples ou des locaux où l'air doit être renouvelé constamment.
- Centrale de traitement de l'air double flux sans récupération d'énergie : ce système possède deux flux : l’air neuf et l’air extrait. Cependant, il n'y a pas d'échangeur pour récupérer la chaleur de l’air extrait. Utilisé dans des installations avec peu de besoins de récupération d’énergie ou lorsque le traitement de l’air est séparé pour des raisons spécifiques (par exemple, certaines salles de production)
- Centrale de traitement de l'air double flux avec récupération d'énergie : les CTA double flux avec récupération d'énergie sont équipées d’un échangeur thermique (à plaques, rotatif, flux croisés ...) pour récupérer la chaleur (et parfois l'humidité) de l'air extrait et la transférer à l'air neuf. Très répandue dans les bâtiments tertiaires modernes, ainsi que dans l'industrie, car elle permet d’optimiser les consommations énergétiques.
- Centrale de traitement d'air décentralisée : contrairement aux CTA centralisées qui desservent l'ensemble d'un bâtiment, les CTA décentralisées sont de petites unités placées directement dans les pièces ou zones à traiter.
Les différents types d'échangeurs pour CTA double flux
Pour les centrales de traitement de l'air double flux, il existe différents types d'échangeurs afin de transférer de la chaleur entre deux flux d'air : un flux d'air chaud et un flux d'air froid.
- Échangeur à plaques à contre-courant : l’échangeur à plaques est constitué de plaques métalliques fines empilées qui forment des canaux par lesquels circulent l'air extrait et l'air neuf, séparés par les plaques. L'air chaud et l'air froid passent chacun de leur côté des plaques. La chaleur (ou le froid) est transférée de l'air extrait vers l'air neuf par conduction thermique à travers les plaques.
- Échangeur rotatif : cet échangeur se compose d'une roue rotative faite de matériaux thermoconducteurs (métal, céramique) qui accumule de la chaleur et/ou de l'humidité de l'air extrait pour la transmettre à l'air neuf. La roue tourne lentement entre les flux d'air extrait et d'air neuf. Quand elle passe dans l'air extrait, elle absorbe sa chaleur et son humidité. En se déplaçant vers l'air neuf, elle libère cette chaleur et cette humidité, réchauffant et humidifiant l'air neuf.
Comment dimensionner une CTA ?
Le dimensionnement d'une centrale de traitement de l'air (CTA) est une étape clé pour garantir un air intérieur sain et confortable. Il dépend de plusieurs facteurs : le volume des espaces à ventiler, le nombre d'occupants, les activités réalisées et les exigences spécifiques en termes de qualité d'air.
Un calcul précis doit être effectué pour déterminer le débit d'air neuf nécessaire, qui influencera la taille du ventilateur et la capacité des composants comme les filtres ou les échangeurs thermiques. Le bon dimensionnement assure non seulement un confort thermique adéquat mais aussi des économies d'énergie significatives sur le long terme.
Afin d’effectuer ce calcul pour trouver la solution la plus adaptée aux besoins techniques du bâtiment, nos experts devront disposer des informations techniques suivantes :
- débit d'air nécessaire (nombres de personnes, usage de l'espace, volume de l'espace ...) ;
- choix de l'échangeur ;
- l'emplacement pour l'installation (version droite ou gauche) ;
- traitement thermique de l'air (batterie eau chaude, batterie eau froide, préchauffage électrique) ;
- niveau de filtration (pré-filtres, type de filtres, perte de charge créée par les filtres) ;
Avec ces informations nos experts GECO seront capable de dimensionner au mieux la CTA double flux la plus adaptées aux besoins du bâtiment.