Évaluation des réductions de la demande de pointe et des économies d’énergie d’un système combiné central par zone à haute vélocité au Centre canadien des technologies résidentielles

Date de publication : Septembre 2014

Les systèmes combinés par zone à haute vélocité assurent à la fois le chauffage des pièces et de l’eau. Leur empreinte, leurs conduits et leur distribution par zone étant plus petites, ces systèmes conviennent bien aux logements en rangée, aux logements attenants et aux immeubles à logements multiples plus récents où l’espace pour les installations techniques est retreint et où il peut être difficile de maintenir un confort uniforme entre les étages supérieurs et inférieurs. Une étude antérieure (Sager, J., et al, mai 2013) a établi que, comparativement à un système de chauffage des pièces et de l’eau ordinaire, le système combiné par zone à haute vélocité mis à l’essai consommait moins d’énergie et procurait un confort équivalent en matière de chauffage. La présente évaluation vise le rendement de la climatisation procurée par le système combiné par zone à haute vélocité.

Le système mis à l’essai était un appareil monobloc (non construit sur place) comprenant un dispositif de traitement de l’air doté d’un moteur de ventilateur à haut rendement et de deux registres intégrés d’alimentation par zone. Ce dispositif était combiné à un chauffe-eau instantané au gaz à condensation (facteur énergétique de 0,83) assurant le chauffage des pièces et d’un condenseur de climatiseur central pour assurer la climatisation (SEER 13). Les conduits à deux zones du système étaient répartis comme suit : une zone pour les chambres à coucher au deuxième étage et une zone pour la surface habitable au premier étage et au sous-sol. Ces deux zones étaient contrôlées de façon indépendante par des thermostats programmables muraux. 

Le système ordinaire auquel le système combiné a été comparé était un générateur d’air chaud au gaz à condensation à faible vélocité assurant le chauffage, un condenseur de climatiseur central procurant la climatisation (SEER 13), et un chauffe-eau avec réservoir au gaz à évacuation forcée. Le générateur d’air chaud était doté d’un moteur de ventilateur à haut rendement et d’un régulateur de ventilateur qui réglait le débit d’air. Le système ordinaire était contrôlé par un thermostat programmable mural situé au premier étage. 

Les résultats de l’essai ont été modélisés pour estimer la consommation d’électricité d’une gamme de systèmes de climatisation résidentiels équipés de différentes technologies de moteurs de ventilateur de circulation et de réglages de débits de climatisation. Le système combiné à haute vélocité doté de conduits dans deux zones consommait moins d’électricité en période de pointe pour la climatisation que tous les autres systèmes de climatisation sans zone évalués. Au cours de la demande de pointe, les économies moyennes réalisées grâce aux systèmes avec des réglages de débits habituels variaient de 280 à 590 watts par ménage pour les climatiseurs à circulation d’air continue, et de 280 à 430 watts par ménage pour les climatiseurs à réglage automatique. Les valeurs plus élevées dans chaque cas étaient liées aux climatiseurs dotés de la technologie des moteurs à condensateur permanent pour activer le ventilateur de circulation dans le générateur d’air chaud ou le dispositif de traitement de l’air. Le système de climatisation par zone à haute vélocité avait une consommation d’électricité quotidienne moins élevée que celle des systèmes sans zone dotés de moteurs à condensateur permanent circulant continuellement l’air, les économies quotidiennes variant de 3,3 à 7,9 kWh par ménage pour les systèmes à faible et à haute vélocité, respectivement.

En dépit d’une consommation d’électricité moins élevée en période de pointe, la consommation quotidienne totale des systèmes à deux zones à haute vélocité était plus élevée pour assurer la climatisation que celle du système ordinaire. La consommation quotidienne moyenne du système de climatisation par zone à haute vélocité s’élevait à 16,6 kWh, alors que celle du système ordinaire était de 10,6 kWh. Cette consommation supplémentaire a été principalement enregistrée au cours des heures creuses de la journée (c.-à-d., entre 19 h et 7 h). Plus de la moitié de la consommation supplémentaire était attribuable au plus grand travail du ventilateur de circulation pour déplacer l’air dans les conduits de plus petit diamètre utilisés par le système combiné à haute vélocité. Le reste était utilisé pour procurer une climatisation supplémentaire, ce qui a considérablement amélioré le confort au cours de la nuit au deuxième étage de la maison évaluée.

Le système combiné par zone à haute vélocité a climatisé uniformément le deuxième étage à la température souhaitée pendant la nuit, alors que le système ordinaire a procuré une température supérieure à la température souhaitée au deuxième étage en plus d’être incapable, la plupart des jours, d’offrir la température souhaitée au cours de la nuit pendant la période d’évaluation. En moyenne, la température au deuxième étage de la maison climatisée par zone était de 24 oC la nuit, alors que dans la maison ordinaire, elle était en moyenne 1,4 oC plus élevée avec des différences en période de pointe pouvant atteindre 2,4 oC de plus que dans la maison climatisée par zone. Les conditions de confort dans la zone du premier étage et du sous-sol étaient les mêmes dans la maison climatisée par zone et la maison ordinaire, sans grande différence.

Un thermostat programmable a été utilisé dans la maison climatisée par zone en vue d’examiner les économies d’énergie et les avantages en matière de confort pouvant être réalisés en éliminant la climatisation des pièces inoccupées et en ne climatisant que les pièces occupées au cours de la journée. Ceci visait à éliminer toute climatisation inutile dans la zone du deuxième étage pendant la journée et dans la zone du premier étage/sous-sol pendant la nuit. Le programme de jour du thermostat du deuxième étage a contribué à une réduction en période de pointe de la consommation d’électricité du système de climatisation par zone, alors que le thermostat du premier étage a maintenu les conditions de température souhaitées dans la zone du premier étage et du sous-sol de la maison.

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