Volume 26, number 2, septembre 2012

Chauffage de l’air par le plafond : une solution possible et confortable

Suite à  l’apparition de nouvelles approches pour le chauffage de l’air à l’aide de diffuseurs positionnés au plafond, Gaz Métro s’est posé la question à savoir si ces approches étaient intéressantes sans chauffage périphérique, notamment dans les immeubles de bureaux ou immeubles multirésidentiels. En mandatant le Centre des technologies du gaz naturel  (CTGN), Gaz Métro visait  à démontrer le potentiel d’un système de chauffage de l’espace uniquement par le plafond1, sans chauffage périphérique.

Pouvons-nous chauffer une pièce par le plafond tout en maintenant le confort des occupants, et ce, sans chauffage périphérique? Quels sont les critères importants à prendre en considération lors de la conception? Ces questions ont été à la base des tests réalisés par le CTGN.

Le CTGN est doté d’une pièce d’essai (voir figure 1) qui lui permet d’effectuer les simulations requises pour ce type d’évaluations, dans des conditions contrôlées.

Figure 1 : Pièce d’essai du CTGN

 
 
 
 
La pièce d’essai est une reproduction d’une pièce de 3,4 m sur 5,5 m sur 2,4 m qui pourrait être située dans un bâtiment résidentiel ou un immeuble à vocation commerciale. Le plafond, le plancher et trois des murs sont adjacents à une pièce chauffée. Un seul mur, muni d’une fenêtre, est exposé aux conditions extérieures. 
 
Afin de reproduire les températures extérieures auxquelles les essais doivent être réalisés, une enceinte est apposée contre le mur muni d’une fenêtre. Cette enceinte complètement scellée est reliée à une chambre de conditionnement par des conduits de ventilation. Ce montage permet d’obtenir un environnement complètement contrôlé en température et en humidité.

 
 
 
 
Afin d’évaluer la répartition des températures dans la pièce, le confort (selon la norme ASHRAE 55-2010) et les besoins énergétiques associés à différents systèmes de chauffage et de distribution d’air par le plafond, les mesures suivantes ont été effectuées : la température de l’air,  la vitesse de l’air, le bruit dans la pièce et les débits d’air à la sortie des diffuseurs.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ces mesures ont été effectuées pour trois types d’installations, soit deux modèles de diffuseurs d’air par le plafond, une bouche à projection verticale et une bouche à projection horizontale, ainsi que la plinthe électrique. On peut visualiser les diffuseurs à projection verticale et horizontale à la figure 2.

Figure 2 : Diffuseurs ronds à projection horizontale (gauche) et à projection verticale (droite)

Ces trois systèmes ont été évalués en modulant plusieurs variables : contrôles de température de pièce, niveaux d’isolation et températures extérieures. Différents paramètres d’opération ont aussi été simulés : températures, débits, positionnement des diffuseurs.

Les résultats des tests effectués au CTGN ont démontré que l’utilisation bien pensée d’un système de chauffage à air chaud à distribution par le plafond permettait le chauffage adéquat d’une pièce tout en assurant le confort des occupants. Cependant, il est primordial, lors de la conception, de bien positionner les diffuseurs d’air, de les alimenter à la bonne vitesse et à la bonne température.

L’étude du CTGN a démontré que des trois types de chauffage testés, le système à air chaud à projection verticale offre la moins grande stratification de température entre le plafond et le plancher (voir figure 3).

Figure 3 : Profils types de distribution de température

Pour conclure, il a été constaté qu’un système de chauffage bien pensé à l’aide de diffuseurs d’air au plafond peut offrir un confort accru aux occupants. De plus, la présence d’un système central à air chaud, comparativement au chauffage périphérique, facilite l’introduction de mesures d’efficacité énergétique comme la récupération de chaleur dans d’autres parties de l’immeuble tout en libérant le périmètre des pièces. Les résultats encourageants de cette première étude du CTGN en la matière ouvrent la voie à d’autres analyses telles qu’une démonstration sur site, la production d’un guide de bonnes pratiques, etc.

Marc Beauchemin, ing., CEM
Groupe DATECH

1 Études du CTGN : Air chaud vs plinthe électrique, projet no 329407, Analyse des résultats expérimentaux par Geneviève Bussières, ing. CMVP