Les coûts de ventilation sont répartis en fonction de la consommation

Fig. 1 : Avec le maître de l'air de halstrup-walcher Luftenergie, mesurer et facturer en fonction de la consommation.

Fig. 2 : Mesure de la puissance thermique de l'air et de l'énergie par le maître de l'air EZ.

Fig. 3 : Facturation des coûts de ventilation en fonction de la consommation à l'aide de compteurs d'énergie aérienne.

Tab. 1 : Coûts de ventilation - Indicateurs du bâtiment exemple (zone utile).

Fig. 4 : Exemple d’une facture de ventilation basée sur la consommation avec l’aide de compteurs d’énergie aérienne.

Fig. 5 : Schéma d'installation du projet d'exemple (complexe de bureaux avec 10 zones de location).

Fig. 6 : Concept de points de mesure du projet exemple.

Tab. 2 : Comparaison des coûts de ventilation basés sur la surface et la consommation (* La comparaison concerne une première année de facturation et ne prend pas encore en compte les économies réalisées au cours des années suivantes).

Tab. 2 : Comparaison des coûts de ventilation basés sur la surface et la consommation (* La comparaison concerne une première année de facturation et ne tient pas encore compte des économies réalisées au cours des années suivantes).

Depuis de nombreuses années, il est courant de répartir les coûts de ventilation des installations de traitement d'air en fonction de la clé de répartition de surface, lorsque plusieurs utilisateurs partagent une même installation de traitement d'air.

Dans les complexes ou bâtiments industriels moyens et grands, de grands volumes d'air sont déplacés. Leur vérification n'est généralement effectuée qu'au moment de la réception, et non lors du fonctionnement ultérieur. C'est ici qu'intervient la solution de mesure « Luftmeister » de halstrup-walcher. Basée sur une mesure précise du débit volumique et massique dans la conduite d'air, elle ne se contente pas d'additionner la quantité d'air traversée. À l'aide de capteurs d'enthalpie ou de température, elle détermine également l'énergie thermique transférée via la conduite d'air. Sur la base de ces informations de consommation et de flux d'énergie constamment disponibles, l'ensemble de la technique de ventilation, en particulier la récupération de chaleur, peut être intégrée dans la gestion énergétique opérationnelle.

Répartition des coûts de ventilation basée sur la consommation – selon la nouvelle VDI 2077 Feuille 5

Depuis plus de 25 ans, la réglementation allemande sur les coûts de chauffage impose, en cas d'utilisation commune d'une installation de chauffage, une facturation des coûts basée sur la consommation. En technique de ventilation et de climatisation, il manque jusqu'à présent des lois, règlements ou directives exigeant une démarche similaire pour la répartition des coûts de ventilation.

Un groupe de travail du VDI s'attelle à combler cette lacune. La directive VDI 2077 Feuille 5 est en cours d'élaboration pour établir une norme correspondante. Une présentation plus détaillée et définitive du contenu de cette directive ne pourra être faite qu'après sa publication. Cependant, un consensus existe dans les cercles spécialisés selon lequel il faut appliquer les principes suivants :

Les nouvelles installations de traitement d'air, qui sont utilisées en commun ET

•  leurs utilisateurs individuels présentent des débits volumiques variables dans le temps OU
•  leurs utilisateurs individuels ont des horaires d'utilisation différents,

nécessitent un concept de mesure de la ventilation qui répartit les coûts de ventilation en fonction de la consommation. Pour les installations existantes, une base de consommation peut également être convenue, mais cela devrait rester à la libre appréciation des partenaires contractuels.

Mais comment peut-on, en pratique, remplacer la clé de répartition par une mesure basée sur la consommation ? La Feuille 5 de la VDI 2077 prévoit une distinction selon les cas. Une attention particulière doit être portée au « compteur d'énergie d'air », illustré par le Luftmeister® de halstrup-walcher.

Fonctionnement du Luftmeister® EZ (compteur d'énergie d'air de halstrup-walcher)

En 2016, le spécialiste de la mesure halstrup-walcher lance le premier « compteur d'énergie d'air » sur le marché. Il est capable de mesurer avec une grande précision le débit dans les conduites d'air de climatisation ou de processus, en termes de débit volumique et de débit massique. Cette valeur de débit est continuellement additionnée, formant ainsi un « compteur d'air » V (unités de mesure : [kg] ou [m³]). (voir Fig. 1)

De plus, le Luftmeister® EZ utilise des capteurs d'enthalpie appelés « capteurs d'enthalpie » EN 55 pour mesurer la teneur énergétique de l'air. La figure 2 montre le principe de fonctionnement : le Luftmeister® EZ multiplie le débit massique [kg/h] de l'air circulant par l'augmentation/diminution de l'enthalpie [kWh/kg]. En d'autres termes, il mesure la quantité d'énergie ajoutée ou retirée entre deux points du système de conduite d'air. La puissance thermique de l'air [W], ainsi mesurée, est intégrée dans le temps (additionnée) ; cela donne une valeur d'énergie thermique [MWh]. On distingue si cette variation correspond à une augmentation ou une diminution de l'enthalpie. Dans le premier cas, la valeur d'énergie correspondante est créditée au « compte de chaleur » Q+ ; dans le second, au « compte de retrait de chaleur » Q-. De cette manière, il est possible de déterminer pour chaque période la part de coûts de chaleur ou de froid à imputer à chaque utilisateur.

Grâce aux trois compteurs de consommation indépendants (volume d'air V, transfert de chaleur Q+, retrait de chaleur Q-) du Luftmeister® EZ, la facturation de la ventilation peut désormais être très équitable et précise. Concrètement, comme illustré dans la figure 3, les coûts liés à l'électricité, à la chaleur et au froid peuvent être répartis séparément.

En option, un Luftmeister® homologué sera disponible. Cela sera particulièrement utile dans des situations de facturation difficiles, permettant à toutes les parties de disposer d'une base de facturation conforme à la législation. De plus, il sera possible, sur la base de compteurs étalonnés, de mettre en place un « contrat d'air » – le consommateur ne paie que pour la quantité d'air réellement utilisée et sa conditionnement effectif.

Facturation basée sur la consommation en pratique

Prenons comme exemple une zone d'utilisation d'une superficie totale de 5 400 mètres carrés. Comment sont aujourd'hui répartis les coûts de ventilation selon la surface, et comment cela changerait-il avec une répartition basée sur la consommation à l'aide du Luftmeister® EZ ? La superficie totale est divisée en 10 zones d'utilisation, variant entre 300 et 800 mètres carrés.

Le tableau 1 montre les indicateurs de coûts de ventilation issus de l'exploitation des années passées, et la figure 4 illustre l'application de la formule présentée dans la figure 3.

L'air pour l'ensemble du bâtiment est préparé dans une centrale de traitement d'air (CTA). La figure 5 montre le schéma de l'installation. Dans la centrale, un débit de 20 000 m³/h est préconditionné par récupération de chaleur et refroidissement adiabatique de l'air extrait.

Ce débit est ensuite ajusté dans une unité de chauffage et une unité de refroidissement, afin de finaliser la conditionnement dans la centrale. Les conditions climatiques de l'air d'amenée peuvent être réglées individuellement dans chaque zone d'utilisation, selon une plage admissible. Des unités décentralisées de chauffage et de refroidissement dans la conduite d'air assurent une post-conditionnement appropriée.

Comment remplacer la clé de répartition par une méthode basée sur la consommation ? La figure 6 montre les points de mesure prévus :

- Compteur de chaleur (H) additionne la quantité d'énergie thermique [MWh] fournie par la centrale de traitement d'air et aux zones d'utilisation (unités de chauffage dans les conduites d'air d'amenée). Ce compteur représente l'apport d'énergie pour chauffer l'air.
- Compteur de froid (K) additionne la quantité d'énergie frigorifique [MWh] fournie par la centrale et aux zones d'utilisation (unités de refroidissement dans les conduites d'air d'amenée). Ce compteur représente la déperdition d'énergie pour refroidir l'air.
- Compteur d'eau (W) mesure la quantité d'eau [m³] utilisée pour le refroidissement adiabatique de l'air. Ce compteur représente également une déperdition d'énergie pour le refroidissement.
- Compteur électrique (S) enregistre l'énergie électrique [MWh électrique]. Ce compteur représente l'énergie fournie pour faire fonctionner les ventilateurs.

Chacun de ces compteurs enregistre des valeurs d'entrée. Lors de chaque période de facturation, elles sont analysées et un montant en euros par unité de compteur est attribué. Ces montants sont ensuite répartis de manière équitable entre les zones d'utilisation à l'aide de dix Luftmeister® EZ et de onze capteurs d'enthalpie.

Le tableau 2 compare la répartition des coûts entre méthode par surface et méthode par consommation dans le projet exemple. La répartition par surface utilise une contribution au coût par mètre carré basée sur des valeurs historiques (voir tableau 1). La répartition par consommation utilise, quant à elle, les formules présentées dans la figure 3. Par exemple, pour la zone 1, le montant des coûts de ventilation est supérieur de 16 % à celui calculé selon la clé de surface, en raison d'une consommation relativement élevée d'énergie de refroidissement ou de chauffage. Cela représente une différence d'environ 527 euros par an.

Effets d’épargne permettant une amortisation rapide du système de mesure Luftmeister®

Une facturation basée sur la consommation permet une économie immédiate pour chaque zone d'utilisation, alors qu'une répartition par surface aurait peu d'effet visible pour chaque utilisateur. La gestion énergétique devient ainsi « internalisée » : chaque individu contribue au gain global par son comportement d'utilisation et bénéficie directement des économies réalisées.

Quelles économies peut-on raisonnablement attendre sur plusieurs années, en présentant aux utilisateurs une facturation basée sur leur consommation ? Selon les agences énergétiques, des économies réalistes de 10 à 25 % peuvent être réalisées. Ces économies sont également possibles avec l'utilisation du Luftmeister® dans les installations de traitement d'air :

• en permettant à chaque utilisateur, en connaissant ses coûts liés à la consommation, de mieux ajuster ses exigences en matière de conditions climatiques (moins froid en été, moins chaud en hiver, humidité moins extrême, et éventuellement, si souhaité, débits ajustés, par exemple en période creuse).
  - en permettant à l'exploitant, grâce aux données opérationnelles fournies par le Luftmeister®, d'optimiser la régulation, notamment la fonction de récupération de chaleur.

Étant donné que le point de mesure d'enthalpie pertinent pour chaque zone locative est placé directement dans le flux d'air d'amenée, seule la quantité réelle d'énergie utile fournie et le volume d'air utile sont facturés. Il est donc dans l’intérêt du gestionnaire de fournir cette énergie utile et ce volume d’air de manière efficace.

Le gestionnaire a ainsi une motivation immédiate pour assurer un équipement et une régulation optimaux de l’installation de traitement d'air, tout en minimisant les pertes le long des conduites d'air.

Pour un coût annuel total de 60 000 à 150 000 euros, en supposant une économie de 10 à 25 %, cela représenterait une économie annuelle d’environ 6 000 à 15 000 euros dans le projet exemple. Un système Luftmeister®, pour lequel le coût s’élèverait à environ 25 000 euros dans le cas présenté, serait amorti en 1,5 à 4 ans.

Autres potentiels de bénéfices grâce à l’utilisation du Luftmeister®

Ce calcul sommaire ne prend pas encore en compte les bénéfices supplémentaires que pourrait apporter l’utilisation du « multitalent » Luftmeister® :

• surveillance hygiène (détection de flux, distance au point de rosée, surveillance des filtres)
  - régulation du débit (en tandem avec des régulateurs de débit volumique)
  - gestion énergétique (fourniture de valeurs de flux d’énergie pour une surveillance et une optimisation continues)

Il y a de bonnes raisons pour que l’investisseur et le bureau d’ingénierie s’accordent sur l’utilisation du Luftmeister®. Sur cette base, l’investisseur pourra présenter d’autres arguments en faveur de la durabilité de son bien immobilier. Par ailleurs, le concepteur pourra planifier en toute sécurité et intégrer dès aujourd’hui les avancées technologiques à venir. Enfin, les exploitants et gestionnaires de facilities apprécieront de pouvoir pratiquer une facturation équitable et conforme à la législation, basée sur la consommation.