Solutions efficaces de climatisation active

Principe

Des mesures préventives (installation de dispositifs pare-soleil, etc.) sont parfois suffisantes pour maintenir l'hôtel suffisamment frais et confortable en été. Mais l'installation d'une solution de climatisation active peut être nécessaire si votre hôtel a toujours des besoins en climatisation en été.
Les systèmes de climatisation peuvent avoir un fort impact sur le confort des clients et sur votre facture d'électricité ; il est donc indispensable de les choisir avec soin.

Explications

Deux grandes catégories de systèmes de climatisation

• Conditionneurs d'air (CA) : ces systèmes visent à fournir un environnement intérieur relativement constant en dépit des variations du climat extérieur ou des charges thermiques intérieures. Certains systèmes n'assurent que le refroidissement, tandis que d'autres sont également utilisés pour chauffer, réduire l'humidité et ventiler.
• Systèmes de pompes à chaleur réversibles : les pompes à chaleur sont essentiellement utilisées pour le chauffage, mais les modèles réversibles permettent également de refroidir les espaces intérieurs. Contrairement aux systèmes de conditionnement d'air, les pompes à chaleur peuvent réduire la température intérieure de quelques degrés seulement.

Quelles sont les principales solutions techniques disponibles ?

Système de climatisation individuel (l'air de la pièce est refroidi lors de son passage dans un évaporateur situé dans la pièce : ces systèmes sont appelés des systèmes à « expansion directe »). Systèmes autonomes (le condenseur et l'évaporateur sont réunis dans le même boîtier). 

Inconvénient
Doit être installé dans chacune des pièces à rafraîchir

Système à deux blocs (l'évaporateur est placé dans la pièce à rafraîchir tandis que le condenseur est placé à l'extérieur du bâtiment)

Avantages

• Facile à installer (en général)
• Les systèmes VRV (*) à deux blocs procurent un bon confort (pouvoir refroidissant variable), mais nécessitent un faux plafond (* Volume de réfrigérant variable)

Inconvénients

• Produit des jets d'air frais (pas toujours très confortables)
• A tendance à assécher l'air

Système de climatisation centralisée avec réseau d'eau utilisé pour le refroidissement
L'eau froide est produite dans un refroidisseur d'eau (ou peut partiellement provenir d'une source d'eau froide naturelle telle qu'un lac, une nappe d'eau souterraine, etc.) et est distribuée par un réseau d'eau.

Avantages

• Procure un bon confort (en général)
• Les fonctions thermiques et de ventilation fonctionnent séparément (offre une bonne flexibilité)

Les diffuseurs possibles incluent :

• dispositif terminal fonctionnant à basse température (7 à 12 °C) : évaporateurs à ventilation forcée, unités de conditionnement d'air, les clients peuvent régler la température eux-mêmes (avec les évaporateurs à ventilation forcée)
• diffuseurs fonctionnant à une température modérée (15 à 18 °C) : panneaux de faux- plafond, plancher radiant, etc.

Inconvénients 

• Peut être difficile à installer dans un bâtiment existant
  NB : un réseau d'air séparé fournit de l'air frais.
• Les panneaux radiants ont un pouvoir réfrigérant limité et ne conviennent pas dans les chambres

Système de climatisation centralisée avec réseau d'air utilisé pour le refroidissement

L'air est traité dans une unité de conditionnement centrale et est distribué au moyen de gaines d'air.

Avantages

• Produit des jets d'air tempérés (air soufflé mélangé à de l'air frais provenant de l'extérieur et à de l'air provenant des chambres)
• Systèmes à volume d'air constant : le débit d'air pulsé est constant et la température de l'air soufflé peut être réglée,
• Fournit de l'air frais et sain (mais le débit d'air ne peut être réglé que sur les systèmes VAV)
• Systèmes à volume d'air variable (VAV) : la température de l'air soufflé est constante , mais le débit d'air pulsé peut être réglé.

Inconvénients

• Difficile à installer dans un bâtiment existant (gaines d'air et système de traitemen de l'air encombrants)
• Les ventilateurs peuvent consommer beaucoup d'électricité
  ⇒ ces inconvénients sont assez réduits avec les systèmes VAV

Equipement de chauffage et de climatisation : le cas des pompes à chaleur sol-eau, air-air, sol-air, eau-air.

La chaleur est extraite de l'air (pompes à chaleur à air) ou du sol (pompes à chaleur géothermiques) et transférée dans l'air ou l'eau.

Avantages

• Utilisation d'énergies renouvelables
• Possibilité de refroidissement libre avec les systèmes géothermiques
• Principaux systèmes disponibles : eau-eau, air-eau, systèmes (« geocooling »)

Inconvénients

Les systèmes géothermiques sont difficiles à installer dans un bâtiment existant

Recommandations d'ordre général concernant les systèmes de climatisation

• Les systèmes centralisés qui utilisent un réseau d'eau pour le refroidissement conviennent bien au chauffage et à la climatisation par zone et ils offrent généralement un bon confort. En outre, ils offrent une bonne flexibilité en matière de ventilation et de chauffage/climatisation et ne sont pas trop difficiles à installer dans un bâtiment existant.
• Les systèmes centralisés « tout air » offrent généralement un bon confort car la différence de température entre l'air soufflé et l'air intérieur des pièces est limitée et la diffusion de l'air peut être très confortable. En outre, ils permettent de réaliser des économies d'énergie : une récupération de chaleur peut être utilisée dans l'unité de conditionnement d'air et un refroidissement libre peut (et doit être) effectué lorsque la température de l'air extérieur est inférieur à la température intérieure (généralement aux mi-saisons et la nuit en été). Mais :
  • ils peuvent être difficiles à installer dans un bâtiment existant,
  • les ventilateurs peuvent consommer beaucoup d'électricité dans certaines installations,
  • la quantité d'air frais que le système fournit dépasse les besoins de la plupart des chambres d'hôtel (seuls les bureaux occupés en permanence nécessitent un tel enouvellement d'air).
• Les systèmes VAV sont les plus recommandés : leur coût d'exploitation est d'environ 20 % inférieur à celui des systèmes à volume d'air constant, en raison de leur meilleur rendement énergétique.
• Si vous décidez d'installer un système à deux blocs, nous vous recommandons de choisir un système à inverseur (courant numérique), car il permet de régler la puissance de refroidissement en fonction des besoins des pièces et ainsi de réduire la consommation d'électricité.
• Les systèmes autonomes et les systèmes de conditionnement d'air de fenêtre ne sont pas recommandés car ils n'offrent pas un bon rendement énergétique et ont tendance à être bruyants.

Pourquoi devrais-je choisir d'installer un nouveau système de climatisation ?

• L'installation d'un type de système particulier dépend d'un certain nombre de facteurs comme la surface à rafraîchir, les charges thermiques des différentes zones, etc. Compte tenu de la complexité technique de cette solution, nous vous conseillons de consulter un fabricant ou un installateur qualifié de systèmes de CVC pour choisir l'équipement qui correspond le mieux aux besoins de votre hôtel.
• Quelle que soit la solution choisie, nous vous recommandons de faire particulièrement attention au taux de rendement énergétique (TRE) du refroidisseur : ce taux décrit les performances énergétiques du système. Le taux saisonnier de rendement énergétique (TSRE) peut également être utilisé. Plus le taux est élevé, plus l'équipement est efficace.

À propos de la maintenance et de l'entretien

La maintenance et l'entretien d'un système de climatisation sont essentiels pour maintenir l'efficacité énergétique de l'équipement dans le temps. N'oubliez pas qu'avant d'installer un système de climatisation, la réduction des besoins de rafraîchissement doit être la première priorité : pour le confort des clients et pour maintenir les coûts d'exploitation à un niveau raisonnable.

C'est pourquoi nous recommandons les actions suivantes :

• Protéger le bâtiment de la chaleur extérieure en mettant à niveau l'isolation thermique du bâtiment (isolation des combles et des murs) et en installant des dispositifs pare-soleil à l'extérieur. En outre, par temps chaud, n'oubliez pas de laisser les fenêtres, les portes et les volets fermés.
• Envisagez des solutions alternatives à la climatisation active :
  • Des ventilateurs sur pied et des ventilateurs de plafond peuvent vous aider à garantir le confort des clients lorsque la température est élevée. Ils peuvent être utilisés comme alternative aux systèmes de climatisation ou en complément (notamment dans les chambres qui ne sont pas équipées d'un système de conditionnement d'air).
  • La ventilation lors de nuits ou de soirées fraîches peut également être une mesure efficace pour réduire les besoins en chauffage. La ventilation peut être assurée manuellement (en ouvrant les fenêtres) ou au moyen d'un système mécanique (cf. solution n° XX).
• Enfin, il est important d'éviter la chaleur dégagée par les appareils électriques et les luminaires. Aussi, n'oubliez pas d'éteindre les équipements qui ne sont pas utilisés.

Mise en oeuvre

Des mesures organisationnelles

• Organisez l'attribution des chambres de façon à regrouper les zones chauffées, éteignez la climatisation dans les chambres inoccupées,
• Optez pour des thermostats permettant de programmer des températures limites de
  refroidissement (évitez des réglages trop bas par les clients),
• N'aérez pas, lors du nettoyage, les chambres plus de 15-20 minutes afin de maintenir la fraîcheur,
• Installez un système de climatisation qui s'éteint automatiquement lorsque les fenêtres sont ouvertes,
• Changez et nettoyez régulièrement les filtres des climatiseurs.

Protéger le bâtiment de la chaleur

Dans le cas d'un bâtiment existant, il n'est malheureusement pas possible d'intervenir sur son implantation, ni sur sa forme ou son orientation, on peut néanmoins procéder à la réorganisation intérieure du bâtiment : on privilégiera les locaux à faibles besoins de chaleur au Nord et on évitera d'orienter les chambres côté Ouest. On étudiera également l'opportunité d'une réfection de la toiture pour l'isoler : le toit est en effet la partie du bâtiment qui reçoit le plus d'ensoleillement l'été. Lors de travaux de rénovation des façades, on peut également en profiter pour réaliser des travaux d'isolation des parois extérieures.

Des protections solaires à l'extérieur (pour plus d'efficacité) doivent être prévues :

• Sur la façade sud, fixes qui laissent passer le soleil l'hiver et le bloquent en été ;
• Sur les façades est et ouest, mobiles (volets, stores...) pour profiter du soleil d'hiver.
  Attention : Les protections solaires des baies ne doivent pas entraver l'ouverture des fenêtres, car cela empêcherait de pratiquer une aération nocturne ou matinale des locaux en période de forte chaleur.

Installer des systèmes énergétiques adaptés et maintenir leur performance dans le temps

On vérifiera que le système de ventilation en place assure un renouvellement d'air suffisant,
conforme à la réglementation (réaliser au besoin un diagnostic ventilation) et aux besoins de l'établissement. L'entretien et la maintenance doivent en outre être réalisé s régulièrement.
Les brasseurs d'air (ventilateurs plafonniers) à larges pâles profilé es permettent de gagner en confort l'été, en mettant l'air en mouvement à faible vitesse.
Attention : Leur installation nécessite une bonne hauteur sous plafond.
La surventilation nocturne permet de rafraîchir un bâtiment grâce à l'air frais extérieur. Elle peut être réalisée par ouverture de fenêtres ou bien par un système mécanique. Compte tenu des exigences qu'elle implique soit au niveau des menuiseries (dans le cas de l'ouverture de fenêtres), soit au niveau du système de ventilation, la surventilation peut être difficile à installer dans un bâtiment existant.

Pour les systèmes de climatisation déjà en place, il convient de vérifier que :

• le système est adapté aux besoins (réaliser au besoin un audit du système) ;
• l'entretien et la maintenance du système sont réalisé s régulièrement ;
• le système est exploitécorrectement (consigne de température supérieure à 26°C ; écart avec la température extérieure limité à 7°C typiquement, lorsque la température extérieure dépasse les 35°C ; durée d'utilisation limitée).

Exploitation de la climatisation dans certains locaux spécifiques aux hôtels

• chambres des clients : leur usage dépend du type d'hôtel et de son environnement. Généralement, elles ne sont utilisées que pour s'y reposer et y dormir. Le niveau de confort
requis étant plus faible la nuit qu'en journée, on peut ajuster les réglages de la ventilation et de la climatisation en conséquence.
• salles de réunions : leur gestion doit être assujettie à leur occupation.
• restaurant : utilisé en permanence, sauf pendant la nuit. Les calories accumulées peuvent être évacuées par une surventilation nocturne.
• piscine intérieure, sauna et salle de sport : la climatisation doit y contrôler un taux d'humidité accru. La température doit y être plus élevée que dans les chambres.

Coûts

Coût indicatif (Prix public HT France)  

• Systèmes de climatisation VRV à deux blocs : 150-300 €/m2.
• Systèmes de climatisation à ventilation forcée : 110-190 €/m2.
• Systèmes de climatisation VAV : 130-220 €/m2.
• Volume d'air constant : 120-190 €/m2.

Délai de retour sur investissement indicatif  

Peut être < 2-5 ans.

À noter que les coûts et les délais de retour sur investissement dépendent fortement du contexte local et de la situation initiale de l'hôtel.

Exemples

• L'Hôtel Olympia, établissement de 35 chambres situé à Beausoleil, a mis en place une installation associant solaire thermique et pompe à chaleur à moteur gaz permettant de répondre à la demande de chauffage, d'eau chaude sanitaire et de climatisation. Le coût de la mise en place de 8 m2 de capteurs solaires et du remplacement de la pompe à chaleur existante par une nouvelle d'une puissance de chauffage de 63 kW s'élève à 45 500 € HT (y compris la main d'oeuvre). Bien que les économies d'énergies réalisées soient difficiles à identifier, les avantages de cette nouvelle installation sont une économie de gestion pour l'établissement et la réduction du bruit pour les voisins (par rapport au modèle précédent de pompe à chaleur).
• L'Hôtel de la Pérouse, à Nantes, met en oeuvre un contrôle automatique du chauffage/ refroidissement : un système a été installé lors de la construction du bâtiment, permettant d'éteindre le chauffage (ou l'air condition né) lorsqu'une fenêtre est ouverte.
• Le propriétaire de l'Hôtel Nota Bene, établissement de 43 chambres à Montceau-les-Mines, a entrepris la rénovation et la mise en conformité de son installation de chauffage-climatisation DRV. L'installation existante présentait des problèmes de fonctionnement et de surconsommation. Afin de ne pas immobiliser les chambres, les travaux retenus ont permis de remplacer les unités (intérieures et extérieures) des chambres, de l'accueil et de la salle de restauration tout en conservant les tuyauteries frigorifiques en place. Ces travaux, réalisés en 5 semaines, ont permis d'atteindre un gain de 49 % sur le coefficient de performance de l'installation de climatisation.

Bénéfices

Réduction des coûts

Le passage à un système de climatisation à haut rendement énergétique peut permettre de réduire jusqu'à 50 % la consommation annuelle d'énergie destinée à la climatisation.

Réduction des émissions de gaz à effet de serre

Pour un hôtel de 1 000 m3 consommant 37,5 kWh/m3 d'électricité chaque année pour la climatisation, et en appliquant les facteurs d'émission français, une économie d'énergie de 50% représente 1,58 t éq. CO₂ évitées chaque année.
(Source : ADEME, Base de Données Ecoinvent)