Ejecto-convecteurs

Préparation de l’air primaire

En centrale, de l’air primaire est préparé. C’est à ce moment que l’on peut agir globalement sur le taux d’humidité de l’ambiance (humidification en hiver et déshumidification en été). Le débit d’air primaire est constant puisqu’il correspond généralement au débit d’air neuf hygiénique calculé sur base du nombre d’occupants prévus dans le bâtiment (30 m³/h/personne).

Le caisson de préparation est équipé d’une filtration de classe 7. À défaut, les buses d’induction se colmatent rapidement (d’où baisse du taux d’induction, augmentation de la vitesse et donc du bruit, …).

Distribution

Traditionnellement, l’air primaire est pulsé par des ventilateurs centrifuges, à grande vitesse (de 15 à 25 m/s) et sous forte pression (de 150 à 500 Pa)  jusqu’aux éjecto-convecteurs. Mais d’une part cette haute vitesse génère du bruit et d’autre part les effets d’induction ont été améliorés, si bien que les constructeurs proposent aujourd’hui des éjectos fonctionnant à vitesse normale.

Chaque appareil doit être raccordé au réseau de distribution d’air primaire, contrainte surtout gênante pour un projet de rénovation. Comme généralement les éjectos sont placés en allège, il faut prévoir des trémies verticales (gaines techniques) puis une distribution horizontale des gaines en allège. La présence de clapets coupe-feu dans chaque trémie augmente le coût global. Et l’obligation de l’allège réduit la liberté de l’architecte.

Émission dans les éjecto-convecteurs

Cet air passe dans des buses d’injection. A la sortie de ces injecteurs, une dépression est créée (effet Venturi) et l’air du local est aspiré par induction.

Et là, un choix crucial apparaît : plus la pression de l’air primaire est forte, plus l’induction est forte,… mais aussi plus un bruit de sifflement peut apparaître aux injecteurs ! Il faudra donc limiter le niveau de pression et faire en sorte que l’air secondaire du local n’ait pas à vaincre une trop forte perte de charge ! Les échangeurs seront de grande surface, les ailettes seront espacées,…

Autrement dit, le matériel sera plus encombrant et plus cher que celui des ventilos… !

Généralement, il n’y a pas de filtres sur les éjectos pour réduire la perte de charge. Mais si un filtre est placé sur le passage de l’air induit, son nettoyage fréquent s’impose.

Si la température de l’eau glacée est inférieure au point de rosée de l’ambiance (de l’ordre de 12°C), un réseau d’évacuation des condensats sera prévu.

Ci-contre, on reconnaît la buse d’amenée de l’air neuf, surmonté des batteries d’échanges.

Généralement, l’éjecto est non carrossé et intégré dans le mobilier du local. Le placement d’absorbants acoustiques collés sur les parois internes de ce mobilier sera bien utile.

Les réseaux d’alimentation des échangeurs

Comme pour les ventilo-convecteurs, il existe quatre grandes familles

1. Les éjectos “à 2 tubes réversibles” : ils ne disposent que d’un seul échangeur, alimenté alternativement en eau chaude en hiver et en eau glacée en été.
2. Les éjectos “à 4 tubes” : ils disposent de deux échangeurs, pouvant être connectés en permanence soit au réseau d’eau chaude, soit à celui d’eau glacée. La taille (le nombre de rangs) de l’échangeur de froid est plus élevé que celui de la batterie chaude, suite au delta T° plus faible sous lequel travaille la batterie froide. On dit que “le pincement” est plus faible entre T°_eau et T°_air dans l’échangeur.
3. Les éjectos“à 2 tubes – 2 fils” : pour diminuer les coûts d’installation, on ne prévoit que le réseau d’alimentation en eau glacée. Pour assurer le chauffage d’hiver, une résistance électrique d’appoint est prévue. Mais le prix du kWh électrique étant nettement plus élevé que le kWh thermique, les coûts d’exploitation seront importants… Ce système ne se rencontre que rarement dans les éjectos.
4. Les éjectos à “trois tubes” : deux tubes apportent séparément l’eau chaude et l’eau froide, le troisième assure un retour commun. Ce système est catastrophique au niveau énergétique par suite du mélange eau chaude/eau froide. Il est totalement abandonné aujourd’hui.

• Les systèmes à éjecto-convecteurs font partie des installations où l’apport d’air neuf (réseau d’air) est séparé de l’apport thermique (réseaux d’eau). Il n’y a dès lors pas lieu de prévoir un recyclage de l’air et donc aucun risque de contamination d’un local vers l’autre.

• L’installation est très souple localement, réagit facilement aux variations de charges (surtout si 4 tubes) et permet un contrôle individualisé de la température dans le local.

• Les éjecto sont peu bruyants, si l’installation a été correctement dimensionnée par le bureau d’études… et que le client a bien voulu financer la qualité de l’installation : large dimensionnement des échangeurs ! (le bureau d’études fait souvent pour un mieux avec l’argent qu’on veut bien mettre dans l’installation…). À noter qu’il est important de procéder systématiquement au nettoyage des éjecteurs et au contrôle de l’équilibrage du réseau d’air primaire. Un éjecteur sale ou suralimenté en air émet, en effet, un son aigu particulièrement désagréable.

• L’absence de ventilateur rend la maintenance très aisée : seul un nettoyage périodique des batteries et des buses est nécessaire.

• L’encombrement peut être limité lorsque l’air primaire est acheminé vers les locaux sous haute vitesse, ce qui réduit les sections des gaines.

• La consommation électrique du ventilateur du caisson de préparation est élevée lorsque l’air primaire est distribué sous haute pression (pour assurer l’induction).

• Le coût d’installation est élevé : une taille minimale de l’ordre de 100 éjectos est nécessaire pour amortir le coût d’un tel système, ce qui limite l’application aux grands immeubles.

• La régulation, qui peut permettre de multiples combinaisons (sur l’air, sur l’eau) peut devenir trop sophistiquée.

• Une sensibilité importante à l’équilibrage aéraulique du réseau d’air. De plus, toute ouverture des fenêtres est interdite sous peine de déséquilibrer totalement la distribution de l’air et de là, la distribution de chaleur induite !

• La contrainte de devoir raccorder chaque appareil au réseau de distribution d’air primaire est très gênante, surtout pour un projet de rénovation. C’est également un défaut de souplesse en cas de modification du nombre et de la puissance des équipements, si bien que dans une architecture modulaire l’on est parfois obligé de sélectionner un appareil par module (pour prévoir tout déplacement futur de cloisons), solution qui s’avère très coûteuse…

• Globalement, l’efficacité énergétique de l’installation est bonne, mais n’est pas optimale car :
  • Des pertes apparaissent dans l’éjecto au niveau des batteries, lorsque la régulation est faite par clapets d’air.

• • L’air primaire alimente simultanément tous les locaux, même ceux qui sont inoccupés.

• • Les débits sont constants et il est donc impossible de réaliser du free cooling sur l’installation, c’est-à-dire de profiter de l’air frais et gratuit extérieur.