Maximiser la réduction énergétique des CTA avec les UVC
Il existe suffisamment de preuves scientifiques de l’utilisation efficace des UVC dans les applications de climatisation pour maximiser les économies d’énergie, réduire les coûts de maintenance et d’exploitation et améliorer la qualité de l’air intérieur.
Les études des installations UVC de Steril-Aire démontrent un retour sur investissement de moins de deux ans grâce à des économies d’énergie et de maintenance. En nettoyant continuellement les serpentins et les bacs de récupération, l’UVC Steril-Aire détruit les moisissures et les bactéries dans le système CVC, ce qui entraîne un transfert de chaleur maximal à travers le serpentin et une meilleure circulation de l’air. Le système HVAC fonctionne selon les spécifications d’origine et une efficacité énergétique optimale. Les UVC Steril-Aire permettent d’optimiser les performances de l’installation de refroidissement, ce qui entraîne une réduction de l’énergie de pompage, la définition de points de consigne de température d’eau glacée plus élevés et des rendements de refroidissement plus élevés.
De plus, Steril-Aire UVC élimine le besoin d’un nettoyage chimique coûteux et nocif pour l’environnement des serpentins. La décontamination du serpentin de refroidissement à l’aide des UVC Steril-Aire s’est avérée avoir un impact considérable sur la réduction de l’énergie et des émissions de carbone et sur l’amélioration de l’efficacité opérationnelle du CVC.
L’encrassement biologique des échangeurs de chaleur intérieurs à ailettes et à tubes, en particulier les évaporateurs des climatiseurs, est un facteur clé de la diminution de la capacité et de l’efficacité, de la consommation globale d’énergie et des pics de demande d’électricité. Cet encrassement biologique agit comme un isolant et réduit le transfert de chaleur dans le système HVAC. Pour maintenir le bâtiment à la température souhaitée, les ventilateurs doivent travailler plus intensément. La température de l’eau glacée doit être abaissée, ce qui augmente le fonctionnement du refroidisseur et du compresseur, ce qui entraîne une augmentation des coûts énergétiques.
La climatisation est le plus grand utilisateur d’énergie dans les bâtiments commerciaux et institutionnels et le plus grand utilisateur d’énergie dans le système de climatisation est l’installation de refroidissement. En fait, les systèmes CVC représentent environ 40 à 60 % de la consommation d’énergie dans les bâtiments. Compte tenu du fait que les serpentins encrassés peuvent ajouter 30 % supplémentaires aux coûts du bâtiment tout en produisant 10 % de refroidissement en moins (J. Siegel et al, 2002), la performance et l’efficacité énergétique deviennent des facteurs clés.
Comment la technologie UVC de Steril-Aire réduit les coûts énergétiques
La lumière ultraviolette (UV) est une forme d’énergie électromagnétique produite naturellement par le soleil.
L’énergie UVC à 253,7 nanomètres fournit l’effet le plus germicide.
L’exposition à l’UVC inactive les organismes microbiens tels que les bactéries et les virus en modifiant la structure et les liaisons moléculaires de leur ADN. Après exposition aux UVC, l’organisme meurt sans laisser de progéniture et la population du micro-organisme diminue rapidement.
Application des UVC dans le système HVAC
Pour un contrôle microbien plus efficace, l’UVC doit être installé du côté de l’alimentation du système, en aval du serpentin de refroidissement et au-dessus du bac de récupération. Cet emplacement détruit le biofilm et fournit le contrôle microbien le plus efficace contrairement aux installations en conduit car les UVC irradient les contaminants à la source et assurent une décontamination simultanée des micro-organismes de surface et en suspension dans l’air.
Les systèmes UVC sont conçus pour nettoyer rapidement les surfaces des serpentins de refroidissement et pour ensuite pénétrer dans les interstices entre les ailettes des serpentins et nettoyer à l’intérieur des serpentins.
L’objectif de l’élimination de la contamination microbiologique des serpentins est de réduire la résistance côté air ou la chute de pression et d’améliorer le transfert de chaleur côté air, améliorant ainsi l’efficacité énergétique du système. La perte de charge réduite du serpentin de refroidissement permet d’économiser l’énergie du ventilateur tandis que l’efficacité améliorée du transfert de chaleur du serpentin de refroidissement permet à l’installation de refroidissement de fonctionner plus efficacement.
La conductivité thermique de l’aluminium est d’environ 200 W/mK alors que celle du biofilm est d’environ 0,2 W/mK.
Comme la conductivité a des implications fondamentales sur le transfert de chaleur, des bobines propres dépourvues de biofilm offrent des avantages d’efficacité significatifs (Abstract from Refrigeration & Air Conditioning, Stoecker, W.F., Jones J.W. McGraw Hill, NY.)
Un autre avantage est l’amélioration de la qualité de l’air intérieur, résultant de la réduction de l’entraînement des microbes et des moisissures dans l’air passant au-dessus du serpentin avant que l’air n’entre dans les pièces et les espaces du bâtiment. De nombreuses études ont démontré que le système CVC est un réservoir viable de bactéries pathogènes, de virus et de moisissures qui peuvent être amplifiés et transportés dans tout le bâtiment.
L’efficacité du transfert de chaleur au niveau du serpentin de refroidissement, du condenseur du refroidisseur et de la tour de refroidissement joue tous un rôle important dans l’efficacité globale du système CVC.La capacité des UVC à éliminer les biofilms et autres accumulations organiques sur les surfaces des serpentins de refroidissement contribue à maximiser le transfert de chaleur des serpentins de refroidissement et permet ainsi à l’installation de refroidissement de fonctionner dans des conditions optimales – une température d’alimentation en eau glacée plus élevée et une vitesse de pompe à eau plus faible – une grande partie de la résistance à l’air est supprimée. Cela permet la libre circulation de l’air à travers des serpentins propres et garantit que les ventilateurs à vitesse variable peuvent fonctionner à une vitesse beaucoup plus faible pour économiser l’énergie.
La capacité des UVC à éliminer les biofilms et autres accumulations organiques sur les surfaces des serpentins de refroidissement contribue à maximiser le transfert de chaleur des serpentins de refroidissement et permet ainsi à l’installation de refroidissement de fonctionner dans des conditions optimales – une température d’alimentation en eau glacée plus élevée et une vitesse de pompe à eau plus faible – une grande partie de la résistance à l’air est supprimée. Cela permet la libre circulation de l’air à travers des serpentins propres et garantit que les ventilateurs à vitesse variable peuvent fonctionner à une vitesse beaucoup plus faible pour économiser l’énergie.
Efficacité opérationnelle supplémentaire et économies de coûts
En plus de réduire la consommation d’énergie, les UVC offrent une efficacité opérationnelle supplémentaire et des économies de coûts. L’UVC nettoie en continu les serpentins, éliminant ainsi le besoin d’un nettoyage manuel coûteux, dangereux et chronophage des serpentins et des conduits. Les UVC réduisent également le coût des produits chimiques CVC pour le nettoyage des serpentins sans émanations toxiques ni irritants. Les UVC sont sûrs et non toxiques.
Le biofilm peut accélérer l’oxydation et la corrosion du serpentin de refroidissement qui sont souvent causées par l’acide sulfurique sécrété par des bactéries courantes, réduisant considérablement la durée de vie de l’équipement CVC. L’élimination du biofilm avec UVC apporte non seulement les performances de l’équipement HVAC aux spécifications de l’équipement d’origine, mais prolonge également le délai de remplacement de l’équipement HVAC et l’investissement en capital.
La conservation de l’énergie et la réduction des émissions de carbone peuvent également contribuer grandement à la valeur de tout projet. L’installation d’UVC dans les équipements CVC rentre dans les certifications Leed, Breeam et Well.
Preuves sur l'énergie et l'efficacité opérationnelle des UVC Steril-Aire :
Parlement, Singapour
En 2009, le Parlement de Singapour a décidé d’opter pour la certification Green Mark.
L’équipe de Green Mark a entrepris d’améliorer l’efficacité de l’installation de refroidissement en introduisant des UVC Steril-Aire dans les AHU et en adoptant des réglages de paramètres plus économes en énergie pour l’installation de refroidissement. Avec une meilleure efficacité de transfert de chaleur au niveau des serpentins de refroidissement, la consigne d’eau glacée a été progressivement augmentée de 6,6 °C à 8,5 °C. Les paramètres (tonnage et température réfrigérée) pour l’enclenchement et l’arrêt des refroidisseurs ont été réajustés pour « étirer » les refroidisseurs afin de maximiser l’efficacité des refroidisseurs. Après le processus de réglage fin, la température de retour de l’eau glacée a été augmentée des 9,8 °C précédents à 13,6 °C.
En conséquence, le ΔT de l’eau glacée a été augmenté de 3,2 °C à 5,1 °C. L’efficacité globale de l’installation de refroidissement est passée de 1,1 kW/tonne à 0,86 kW/tonne (une amélioration de 21,8 % de l’efficacité de l’installation de refroidissement), permettant au Parlement de Singapour d’obtenir le Green Mark Gold Award.
Données montrant une amélioration de l'efficacité de l'installation de refroidissement grâce à des serpentins propres obtenus avec les UVC Steril-Aire
American Electric Power (AEP), Dallas, États-Unis
Lorsque la Public Service Company of Oklahoma (PSO), une filiale d’AEP à Tulsa, aux États-Unis, a acheté les émetteurs UVC Steril-Aire en 1998, elle ne recherchait pas d’économies d’énergie. Leur motivation était la qualité de l’air intérieur.
En raison de la performance germicide des émetteurs UVC Steril-Aire, AEP a éliminé son programme de nettoyage des serpentins, des bacs de récupération et des plénums quatre fois par an. Ce qu’ils n’avaient pas prévu, c’est la chute significative de la pression dans les serpentins lorsque l’UVC Steril-Aire a restauré les serpentins encrassés à l’état « comme neuf », ce qui a entraîné une augmentation nette de la capacité de refroidissement qui a entraîné une baisse de la vitesse du ventilateur. Cela s’est traduit par des économies d’énergie annuelles de 139 000 $US (15,2 %).
Avant la mise en place des UVC Steril-Aire, le bâtiment devait faire fonctionner quatre refroidisseurs de 300 tonnes. Maintenant, seuls deux refroidisseurs fonctionnent même si l’usine de refroidissement doit fournir de l’eau réfrigérée à un bâtiment voisin et à une nouvelle construction totalisant 2 300 m2.
Résumé des économies d'American Electric Power (Dallas) avec l'UVC Steril-Aire
Rio Grande Regional Hospital, Texas, USA
L’hôpital régional de Rio Grande avait 17 AHU qui avaient neuf ans. La capacité de ces CTA variait de 20 tonnes à 80 tonnes. Il y avait 9 AHU de quatre ans. La capacité de ces AHU variait de 70 tonnes à 80 tonnes. Avant l’introduction d’UVC Steril-Aire, les quatre refroidisseurs de 465 tonnes fonctionnaient à 99 % de leur capacité. Après l’installation d’UVC, l’hôpital a pu arrêter complètement deux refroidisseurs ainsi que les pompes à eau glacée, les pompes à eau du condenseur et les tours de refroidissement qui les accompagnaient. La consommation électrique en kWh a chuté 20,64 % et cela a essentiellement annulé une augmentation équivalente des tarifs des services publics de 0,06 $ US par kWh à 0,08 $ US par kWh. En conséquence, avec l’ajout des UVC Steril-Aire dans tout l’hôpital de 2005 à 2006, les coûts d’énergie électrique de 2005 à 2006 sont restés à une moyenne constante de 166 900 $ US par mois. Cette installation a réalisé des économies annuelles de 500 000 $ en coûts d’énergie tout en réduisant les coûts d’entretien et de produits chimiques.
Economies d'énergie réalisées à l'hôpital Rio Grande en 2007 par rapport à l'énergie consommée en 2006.
Les agences gouvernementales du monde entier et la communauté CVC sont de plus en plus conscientes des avantages des UVC dans la réduction de la pollution par les gaz à effet de serre (GES) et la durabilité des appareils. La General Services Administration des États-Unis précise que les UVC doivent être inclus dans les unités de traitement d’air à serpentin de refroidissement pour toutes les nouvelles installations et les projets de modification, reconnaissant l’importance des UVC dans la réduction de la consommation d’énergie et l’amélioration de la qualité de l’air intérieur.
Extrait de « Ultraviolet Lamp Systems » du manuel ASHRAE 2008 :
L’UVGI (Ultraviolet Germicidal Irradiation) réduit les niveaux microbiens sur les surfaces CVC et souvent dans l’air (RLW Analytics 2006). La perte de charge du serpentin est rétablie et, par conséquent, le débit d’air est rétabli (Witham 2005). Étant donné que le transfert de chaleur est également restauré, cette combinaison peut entraîner des économies d’énergie (Levetin et al. 2001), qui peuvent être importantes, avec un retour sur investissement pouvant être inférieur à deux ans (Montgomery et Baker 2006). De plus, les améliorations associées de la qualité de l’air peuvent réduire les symptômes de détresse respiratoire et ainsi améliorer l’assiduité et la performance au travail dans les espaces occupés (Bernstein et al. 2006, Menzies et al. 2003).
Steril-Aire des solutions durables pour des bâtiments plus sains.
Steril-Aire demeure le chef de file inégalé dans l’amélioration de la QAI des systèmes de chauffage, de ventilation, de climatisation et de réfrigération résidentiels et commerciaux.