Des in­stal­la­tions de re­froi­dis­se­ment ef­fi­ca­ces et du­ra­bles

La hausse des températures et l’allongement des périodes de forte chaleur donnent au refroidissement une place toujours plus importante dans les installations des bâtiments. Si les bâtiments doivent être conçus de manière à assurer un bon confort intérieur, cela doit être fait en minimisant les besoins en refroidissement. La nouvelle norme SIA 384/4 «Installations de refroidissement dans les bâtiments – Bases et exigences» établit des critères de référence en la matière. Elle contribue de manière significative à permettre une exploitation à la fois efficace et durable de ces installations. La norme comporte également des spécifications relatives à la conception, à la construction, à l’exploitation et au démantèlement des installations, avec, à toutes ces étapes, un niveau d’exigences élevé en matière d’efficacité énergétique et de respect de l’environnement. La norme pose ainsi les bases de concepts de bâtiments optimisés énergétiquement et durables, prêts pour les défis à venir.

Combiner intelligemment refroidissement et chauffage

L’introduction du concept de machine calofrigorifique constitue un élément central de la norme SIA 384/4. Ces machines, qui produisent en même temps du froid et de la chaleur, permettent une utilisation efficace de l’énergie. Les immeubles de bureaux et les bâtiments administratifs, en particulier, génèrent souvent un excédent de chaleur inutilisé. La norme exige que la chaleur produite lors du refroidissement soit systématiquement utilisée, par exemple pour le chauffage. L’énergie consommée l’est alors de manière efficace, servant à la fois pour la production de froid et pour l’approvisionnement en chaleur. On a ainsi un dédoublement de l’usage de l’énergie électrique.

Un autre aspect important de la norme est l’approche systémique globale. La norme ne prend pas seulement en compte la machine frigorifique, elle considère l’ensemble du système, depuis le local refroidi jusqu’aux consommateurs de chaleur et aux aéroréfrigérants, en passant par la machine calofrigorifique. Cette approche systémique permet de coupler intelligemment refroidissement et chauffage et d’optimiser ainsi la consommation énergétique totale. Cela se traduit par des économies d’énergie et une réduction considérable de l’empreinte écologique des installations.

Une exigence d’efficacité basée sur la valeur limite européenne

La définition d’exigences d’efficacité précises pour les machines frigorifiques constitue un élément clé de la norme. Elle se base sur le Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) européen, un coefficient de performance saisonnier qui permet un benchmarking des machines frigorifiques du marché. La valeur limite SEER_li définie dans la norme est fixée de manière à ce que 50% des appareils disponibles atteignent cette valeur. Les exigences sont donc ambitieuses tout en étant réalistes et pragmatiques.

Cependant, comme les conditions climatiques et les conditions d’exploitation que l’on rencontre en Suisse diffèrent considérablement des moyennes européennes, la reprise directe de la valeur limite de l’UE n’est pas possible. De ce fait, le SEER_li défini dans la norme SIA 384/4 tient compte d’un certain nombre de facteurs comme le site, le fluide frigorigène et le mode de fonctionnement, qui reflètent les conditions d’utilisation réelles en Suisse.

Évaluation de l’efficacité dans des conditions d’exploitation réelles

La température extérieure moyenne dépendant de l’altitude, le site a une influence importante sur l’efficacité énergétique. En altitude, la température est plus faible tout au long de l’année, ce qui réduit les besoins en énergie de refroidissement. Cet effet est pris en compte par une correction négative du coefficient de performance saisonnier. Le choix du fluide frigorigène influe également. En raison de leur faible potentiel d’effet de serre, les fluides frigorigènes naturels sont préférés aux substances synthétiques, à l’impact environnemental plus important. La norme tient aussi compte du mode de fonctionnement de l’installation : le rendement global est nettement plus élevé lorsque la chaleur générée lors du refroidissement est utilisée de manière active. Une telle utilisation de la chaleur est considérée comme particulièrement efficace et valorisée par rapport au mode de fonctionnement d’une simple machine frigorifique.

Du fait de ces facteurs de correction, le SEER calculé selon la norme SIA 384/4 peut être inférieur à la valeur définie dans la norme européenne. La valeur minimale européenne doit toutefois toujours être respectée. Ainsi, l’évaluation de l’efficacité tient compte de conditions de fonctionnement réalistes, sans pour autant être inférieure aux standards minimaux européens.

Une efficacité d’ensemble

L’efficacité d’une machine frigorifique ne peut être considérée isolément, elle dépend toujours de la conception de l’installation de refroidissement dans son ensemble. La puissance qu’une machine doit réellement fournir résulte de cette conception d’ensemble. La norme ne se concentre donc pas uniquement sur l’efficacité énergétique des machines, mais considère l’efficacité énergétique de tout le système, qui dépend essentiellement de la puissance de refroidissement, des températures du système, de l’intégration hydraulique, du dimensionnement des accumulateurs (liés aux compresseurs) et de l’utilisation de puits de chaleur naturels pour le refroidissement. La norme fournit des spécifications claires, pour un niveau d’efficacité maximal. Par exemple, le diagramme servant au choix d’un système permet de déterminer la conception appropriée de la machine frigorifique en fonction de la puissance de refroidissement et des températures d’eau froide.

Par ailleurs, un fonctionnement économique et sûr ne dépend pas seulement de la conception rigoureuse de chacun des composants du système, mais aussi de la stratégie de régulation adoptée et de la coordination aux interfaces avec l’automatisation du bâtiment. C’est la seule façon de garantir un fonctionnement optimal sur toute la plage de charge considérée.

Conception et exploitation

La norme SIA 384/4 s’adresse aux ingénieurs, aux installateurs, aux exploitants, aux architectes ainsi qu’aux autorités. La convention d’utilisation doit définir les exigences clés telles que la flexibilité d’utilisation, les températures ambiantes, les concepts d’exploitation et de maintenance. Les spécifications relatives à l’exploitation et à la maintenance sont clairement définies par la norme, qui impose un entretien périodique, l’optimisation énergétique de l’exploitation et une documentation transparente. La norme détaille les conditions de réalisation des concepts de mesure, des mesures de contrôle et des réceptions. Le démantèlement et l’élimination de l’installation, qui doivent se faire dans le respect de l’environnement, sont également traités.

Remplacement de la norme SIA 382/1:2014

Le nouveau mode d’évaluation de l’efficacité énergétique fixé par la norme SIA 384/4 diffère considérablement de la version précédente (SIA 382/1:2014). Il tient compte des progrès techniques enregistrés et du renforcement continu des prescriptions en matière d’efficacité énergétique. Surtout, il considère le système de refroidissement dans son ensemble. La norme SIA 384/4 peut dès maintenant être utilisée pour évaluer l’efficacité des installations existantes et son application devrait être systématique pour les nouveaux projets.

Outre la norme, à la mi-décembre 2025 est prévue la parution de la version révisée du manuel «Froid de confort - aujourd’hui», un outil opérationnel pour la conception des installations et un document d’aide à la mise en œuvre de la norme SIA 384/4.