CTA double flux : filtre colmaté, CO2 élevé et inconfort
Un immeuble de bureaux de 4 000 m² (plateaux de 500 m²) est ventilé par deux CTA double flux de 3 000 m³/h chacune, avec récupérateur à plaques (efficacité 70 %), moteurs EC à débit variable, sonde CO2 en gaine de reprise et registre de bypass. La GTB régule le débit entre 40 % et 100 % selon la concentration CO2. Depuis l'hiver, les occupants du plateau nord se plaignent de courants d'air froid et de maux de tête ; la supervision affiche un débit de 2 350 m³/h alors que la consigne est de 3 000 m³/h, une pression différentielle de filtre de 210 Pa (filtre neuf : 90 Pa), une température de soufflage de 19 °C et un taux de CO2 de 1 250 ppm en fin de réunion. Le récupérateur givre par -3 °C et le bypass reste fermé. Le contrat d'entretien prévoit un changement de filtre semestriel, non réalisé depuis 11 mois.
1. Analysez la chaîne des causes entre filtre colmaté, débit, pression, CO2 et inconfort ; estimez l'impact énergétique du colmatage.
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Chaîne causale. Le filtre colmaté fait passer la perte de charge de 90 à 210 Pa, soit +120 Pa. À vitesse de ventilateur constante, le point de fonctionnement se déplace : le débit chute de 3 000 à 2 350 m³/h, soit -22 %. La GTB, qui asservit le débit à la sonde CO2, ne peut pas compenser si la vitesse maximale ou la régulation sont limitées. Le CO2 monte à 1 250 ppm, ce qui traduit un renouvellement d'air insuffisant ou, plus probablement, un problème local de distribution.
Impact énergétique. Puissance supplémentaire pour vaincre le colmatage : P = Q × ΔP / η = (2 350/3 600) × 120 / 0,6 ≈ 130 W par CTA. Sur 4 000 h de fonctionnement, cela représente environ 520 kWh par CTA, soit environ 1 MWh pour les deux. Le calcul est à ajuster avec le rendement réel du ventilateur et le profil horaire.
Nuance importante. 2 350 m³/h pour 500 m² et une cinquantaine de personnes correspond à environ 47 m³/h par personne, ce qui devrait maintenir le CO2 bien plus bas. Un CO2 à 1 250 ppm en réunion indique donc aussi un défaut local : porte fermée, diffusion mal réglée, court-circuit entre soufflage et reprise, sonde dérivée ou effectif supérieur à la conception. Il ne faut pas se contenter d'augmenter la vitesse du ventilateur.
Inconfort. Soufflage à 19 °C avec une vitesse élevée au niveau des diffuseurs, batterie chaude peut-être insuffisante ou bypass mal positionné : le ressenti de courant d'air froid est cohérent.
2. Proposez un plan de réglage et de maintenance hiérarchisé pour rétablir débit, qualité d'air et confort.
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1. Maintenance immédiate. Remplacer les filtres, noter la perte de charge initiale, remettre l'alarme à zéro. Nettoyer les échangeurs et les bacs, contrôler les condensats et l'hygiène des gaines.
2. Aéraulique. Mesurer les débits aux bouches et en gaine, comparer aux valeurs de conception. Rééquilibrer les réseaux, vérifier l'ouverture des registres et des volets, l'étanchéité des gaines et la position réelle du bypass. Contrôler la vitesse des ventilateurs EC et la concordance avec la commande GTB.
3. Régulation. Vérifier l'étalonnage de la sonde CO2 et son emplacement (zone représentative, pas dans une gaine morte). Contrôler la loi de régulation : seuil de démarrage, plage 40-100 %, temps de réponse, éventuel forçage manuel. Vérifier la sonde de pression différentielle de filtre et son zéro.
4. Confort. Contrôler la température de soufflage et la batterie chaude, la diffusion (type de diffuseur, portée, vitesse), et la compensation en fonction de la température extérieure. Une température de soufflage trop basse ou une vitesse trop élevée crée un inconfort même avec un débit correct.
5. Vérification. Après réglage, refaire une mesure de débit et un relevé CO2 en situation réelle, puis comparer la consommation électrique des ventilateurs avant/après. Consigner les valeurs dans le dossier d'exploitation.
3. Comment gérer le givre et le free cooling sans dégrader la qualité d'air ?
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Givre. Le récupérateur à plaques givre quand la température de l'air extrait côté froid descend trop bas. Trois leviers : moduler le bypass pour réchauffer l'air, réduire le débit, ou préchauffer l'air neuf par une batterie électrique ou à eau. Il faut une détection fiable (température de soufflage, perte de charge, ou sonde de givre) et une stratégie claire : jamais de soufflage sous 5 °C, arrêt ou dérivation avant que le givre ne s'installe. Vérifier que le bypass n'est pas bloqué fermé, ce qui aggrave le givre et empêche le free cooling.
Free cooling. Utiliser l'air neuf lorsqu'il est plus froid et moins enthalpique que l'air repris : comparaison de températures ou d'enthalpies, modulation du bypass, fonctionnement en tout air neuf si nécessaire. En mi-saison, la nuit, un balayage peut refroidir le bâtiment, mais il faut garder le débit minimal d'hygiène et éviter la surventilation inutile.
Qualité d'air. Le free cooling ne doit jamais se faire au détriment du renouvellement d'air : maintenir le débit minimal CO2, et ne pas confondre rafraîchissement et ventilation. En période de pollution extérieure, réduire l'air neuf et passer en recirculation si le permis le permet.
Coordination. Écrire la séquence dans la GTB : priorité hygiène, puis confort, puis économie d'énergie, avec des seuils explicites et des alarmes. Tester les scénarios hiver, mi-saison et été avant validation.