Les centrales de traitement d’air (CTA) sont au cœur du fonctionnement global des immeubles modernes. Grâce à un système ingénieux de ventilation et de traitement de l’air, elles assurent un confort optimal dans les bâtiments en régulant la température, l’humidité et la qualité de l’air.
Fiables et modulables, les unités de traitement d’air permettent de maîtriser le débit d’air neuf, de filtrer les particules et, selon la technologie, de récupérer de la chaleur ou du froid pour réduire la consommation énergétique. Découvrons ensemble les différents types d'unité de conditionnement d'air et leurs spécificités.
Avant de détailler chaque configuration, voici un aperçu des technologies disponibles pour optimiser l'échange d’air et maximiser la réutilisation de chaleur ou de froid au sein des bâtiments.
L'unité de traitement d’air simple flux aspire de l’air extérieur qu’elle filtre à l’aide de cartouches filtrantes pour éliminer poussières et autres impuretés. Le flux d’air neuf, régulé par un ventilateur, est ensuite diffusé dans les zones desservies.
Cette solution assure une qualité de l’air satisfaisante mais ne récupère ni la chaleur ni le froid de l’air extrait. Malgré sa configuration simple, elle nécessite un entretien régulier pour remplacer les filtres et préserver le rendement du mécanisme de brassage d'air.
Dans cette configuration, la CTA extrait l’air vicié des espaces intérieurs et l’évacue à l’extérieur, tout en insufflant simultanément de l’air neuf. Les deux flux sont séparés pour éviter tout échange de température ou d’humidité.
On régule le flux et l'équilibre aéraulique à l’aide de registres motorisés, sans dispositif de restitution calorifique. Ce type d'unité de traitement d'air convient aux immeubles où le transfert de chaleur n’est pas prioritaire mais où la diffusion d'air et l'évacuation efficace de l’air vicié restent essentiels.
La CTA double flux avec échangeur thermique permet de transférer la chaleur contenue dans l’air extrait vers l’air entrant, via un échangeur. Ce processus de restitution calorifique réduit considérablement les besoins de chauffage ou de climatisation, améliorant le rendement énergétique global.
En modulant la fréquence de rotation des groupes de soufflage et le débit d’air, ce mécanisme garantit des conditions ambiantes optimales et des économies significatives sur la facture énergie.
Les CTA décentralisées sont installées directement dans les maisons ou dans des locaux spécifiques, sans passer par un réseau de conduits centralisés. Chaque unité traite et renouvelle l’air localement, offrant un ajustement précis de la température et de l’hygrométrie.
Cette solution minimise les pertes en distribution et s’intègre facilement aux systèmes existants, tout en réduisant la consommation énergétique grâce à un pilotage indépendant et modulable.
Pour garantir une qualité d’air optimale dans vos maisons et répondre aux exigences des CEE, la centrale de traitement d’air (CTA) suit plusieurs étapes clés. Chacune agit en synergie pour maîtriser le flux, température et humidité, tout en optimisant l’efficacité énergétique du dispositif de ventilation.
Aspiration de l’air : le ventilateur ou la pompe génère un flux constant, captant l’air extérieur ou recyclé via le circuit de conduits.
Filtration : l’air passe à travers des dispositifs de filtration (à particules, à charbon) pour éliminer poussières et contaminants, garantissant un air sain en intérieur.
Préchauffage ou pré-refroidissement : à l’aide d’un module d'échange calorifique ou d’une batterie à eau, la chaleur ou le froid extraits des flux sortants réduit les besoins en chauffage et climatisation.
Traitement final : intégration du pilotage des conditions intérieures (thermostats, sondes d’humidité) pour ajuster température, pression et confort selon les exigences des locaux.
Distribution : l’air traité est soufflé dans les locaux via des bouches équipées d'un volet réglable et de réglages de vitesse pour un rendement optimal.
Extraction et renouvellement : l’air pollué est extrait et évacué, assurant un apport continu d'air neuf et un équilibre aéraulique dans le bâtiment.
Surveillance et maintenance : le système intègre des capteurs pour un suivi permanent des performances, avec un service technique garantissant la longévité et la fiabilité globale.
Le caisson constitue l’enveloppe robuste de la CTA. Conçu en acier inoxydable ou galvanisé, il est doublé d’un matériau isolant pour limiter les pertes de chaleur ou de froid. Son mode de fonctionnement repose sur une structure modulaire facilitant la mise en place et l’accès aux composants lors de la vérification de performance.
Les cartouches filtrantes sont positionnés en amont et en aval du ventilateur pour retenir les particules, poussières et autres agents nocifs.
Ils sont classés selon leur rendement (G, F, ePM) et doivent être remplacés ou nettoyés régulièrement pour préserver la quantité et la qualité d’air intérieur. Les ventilateurs assurent la circulation de l’air dans le circuit de conduits.
Équipés de variateurs de fréquence (VFD), ils permettent un ajustement précis du flux et une adaptation en temps réel aux besoins de confort et de performance énergétique. Cet ajustement optimise la consommation du système et limite l’usure mécanique.
Les récupérateurs de chaleur sont au cœur de l'optimisation énergétique dans une CTA double flux :
Échangeur à plaques : empilement de plaques alvéolaires alternant flux chaud et froid, compact et sans fuite croisée, adapté aux équipements standard.
Roue rotative : un disque tournant en matériaux adsorbants transfère à la fois chaleur et humidité entre les deux flux pour un rendement supérieur, idéal pour les maisons nécessitant un confort thermo-hygrométrique.
Bobines à boucle fermée (run-around coils) : boucles de tuyauterie contenant un fluide caloporteur (eau ou antigel) qui circule entre deux batteries, modulable mais plus coûteux.
Échangeurs à tubes à ailettes : pour applications industrielles à hauts débits, robustes face aux particules et à la corrosion.
Le choix du système dépend du pourcentage d'énergie récupérable souhaitée, des contraintes d’installation et des objectifs énergétiques (CEE). Chaque technologie offre un compromis entre efficacité, encombrement et coût.
Le choix d’une CTA adaptée repose sur plusieurs paramètres : conditions climatiques, besoins en chauffage ou refroidissement, niveau d’hygrométrie à traiter, et taux de brassage exigé par les normes. Le tableau ci-dessous illustre quelques exemples de calcul du volume d’air pour différents types de locaux.
| Type de local | Volume (m³) | Renouvellement (vol/h) | Débit minimal (m³/h) | Débit recommandé (m³/h) |
|---|---|---|---|---|
| Bureau (4 m de plafond) | 100 m³ | 1 vol/h | 100 m³/h | 200 m³/h |
| Salle de réunion | 150 m³ | 1,5 vol/h | 225 m³/h | 300 m³/h |
| Gymnase | 800 m³ | 3 vol/h | 2400 m³/h | 3000 m³/h |
| Restaurant | 250 m³ | 2 vol/h | 500 m³/h | 750 m³/h |
Pour dimensionner votre système, il faut d’abord évaluer :
Charge thermique du bâtiment : besoins en chauffage ou climatisation selon l’isolation, l’orientation et les apports solaires.
Capacité de déshumidification : importante dans les zones humides ou pour les locaux à forte hygroscopie (piscines, cuisines).
Aération réglementaire : conformité aux exigences CEE et aux normes de qualité d’air en intérieur.
Récupération énergétique : sélection de modules d'échange calorifique pour limiter les besoins de pompe à chaleur ou de batteries à eau.
Le débit total Qtot s’obtient en combinant :
Qvolume = Volume du local × Taux de renouvellement (vol/h)
Qpersonnes = Nombre d’occupants × Débit unitaire par personne (30 à 60 m³/h selon usage)
Qfiltration = Débit additionnel pour compenser la perte de charge liée aux filtres (5 % à 15 %)
Soit : Qtot = Qvolume + Qpersonnes + Qfiltration. En ajustant ce flux via des variateurs de fréquence, la CTA garantit une régulation optimale de la température, de la pression et du confort.
Les systèmes de traitement d’air s’adaptent à chaque usage, du bâtiment industriel aux zones tertiaires et résidentielles, pour garantir un confort optimal et une sobriété énergétique maximale.
L’implantation (intérieur ou extérieur) doit être pensée dès la phase préparatoire, en tenant compte du circuit aéraulique, de l’accessibilité pour le suivi de l'équipement et du positionnement des soufflantes et des cartouches filtrantes afin de minimiser les pertes de flux d'air et de pression.
Industrie : les infrastructures lourdes du secteur nécessitent des centrales robustes avec des échangeurs à tubes à ailettes et des batteries eau pour traiter de forts débits et résister aux particules polluantes.
Tertiaire : bureaux et commerces privilégient le transfert thermique (échangeurs à plaques ou roue rotative) pour réduire les besoins en chauffage et climatisation, tout en assurant un taux de brassage conforme aux normes CEE.
Résidentiel : les CTA décentralisées offrent un traitement local, un niveau sonore réduit et une régulation fine de la température et du taux d'humidification pour chaque logement.
Le choix entre implantation intérieure (technique, chaufferie) ou extérieure (abri dédié, toiture) dépend des contraintes de bâtiment, de l’encombrement et de la facilité d’intervention. À l’intérieur, prévoir un dégagement suffisant autour du caisson pour l’accès aux éléments filtrants, aux groupes de soufflage et aux batteries.
À l’extérieur, protéger l’unité contre les intempéries et le gel, tout en garantissant une liaison étanche à l'infrastructure de conduits. La conception du réseau aéraulique doit minimiser les pertes de charge et optimiser la dynamique de l’air, en intégrant des clapets et volets de dérivation pour un contrôle précis du flux ainsi qu’un équilibrage régulier via des prises de mesure aéraulique.
Le réseau de distribution assure l’acheminement homogène de l’air traité vers tous les espaces. Le choix des matériaux et le dimensionnement précis des gaines et des bouches garantissent un flux d’air optimal et une régulation maîtrisée du débit.
Matériaux des gaines : acier galvanisé pour sa robustesse et sa résistance à la corrosion, aluminium pour sa légèreté, PVC ou polyester pour les équipements décentralisés, avec ou sans isolation thermique et acoustique.
Section et forme : gaines circulaires pour une perte de charge réduite, gaines rectangulaires pour une intégration aisée, calcul de la section en fonction de la vitesse d’air admissible (2 à 6 m/s).
Isolation : revêtements intérieurs en laine minérale ou mousse pour limiter les ponts thermiques et réduire les nuisances sonores.
Bouches de diffusion : modèles autoréglables, à pales orientables ou à jet linéaire, sélectionnées selon la qualité de l'ambiance intérieure et la configuration des espaces.
Régulation du débit : utilisation de registres motorisés, de clapets et de volets de dérivation pour ajuster précisément le flux et équilibrer le réseau.
Entretien : accès facilité grâce à des trappes de visite, nettoyage périodique des gaines souples et inspection des bouches pour garantir la fiabilité du système.
Le diagnostic des dysfonctionnements est crucial pour assurer les performances optimales de votre CTA. Plusieurs méthodes permettent de repérer rapidement les pannes et la présence de polluants :
Mesure des pressions : comparaison des niveaux avant et après les filtres pour détecter un colmatage ou une fuite.
Contrôle des vibrations : surveillance des vibrations des turbines et du moteur pour identifier usure ou déséquilibre.
Analyse de la qualité de l’air : mesure des particules en sortie de diffusion pour vérifier le niveau de la filtration.
Inspection visuelle : vérification des gaines, de chaque volet de réglage et des joints pour repérer les fuites et infiltrations d’air vicié.
Pour anticiper les pannes et prolonger la durée de vie de votre système, mettez en place un programme d'entretien préventif intégrant :
Changement des cartouches filtrantes selon le niveau de pollution et la fréquence d’utilisation.
Lubrification régulière des paliers des groupes de soufflage et des organes mobiles pour minimiser l’usure.
Réglage de la pression : calibration des capteurs et manomètres pour maintenir un débit constant.
Nettoyage des échangeurs et batteries thermiques pour préserver un bon rendement énergétique.
Des vérifications méthodiques et régulières permettent de prévenir les arrêts non planifiés et d’optimiser la performance de votre centrale - Tips :
Planifiez des audits avant chaque changement de saison pour ajuster la température et les conditions d'humidification.
Intégrez des capteurs connectés pour le suivi en temps réel des paramètres aérauliques.
Formez le personnel aux bonnes pratiques d’installation et de suivi technique pour limiter les erreurs.
Conservez un journal de bord des interventions pour faciliter la réparation et la planification future.
Les centrales de traitement d’air modernes intègrent des technologies avancées pour optimiser leur performance énergétique et réduire leur impact environnemental. L’usage d’échangeurs performants, de variateurs de fréquence pour les turbines et de modes de free cooling permet de minimiser la consommation d’énergie tout en maintenant un flux d’air constant.
Par ailleurs, la sélection de matériaux recyclables pour le caisson et l’intégration de capteurs intelligents favorisent une modulation fine de la température et de l’hygrométrie, contribuant à la transition écologique et aux programmes CEE.
Le free cooling exploite la fraîcheur de l’air extérieur pour limiter ou remplacer le recours à la climatisation mécanique. En période de températures modérées, la CTA bascule automatiquement vers ce mode afin d’assurer un rafraîchissement naturel, réduisant significativement la charge sur les batteries thermiques et le réseau énergétique.
Ce procédé, associé à une récupération partielle de la chaleur interne, peut générer jusqu’à 30 % d’économies d’énergie annuelles et améliore la durabilité du système.
À la différence d’une simple VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée), la CTA offre un traitement complet de l’air grâce à ses éléments filtrants, son échangeur thermique et ses systèmes de régulation. La VMC se limite généralement à l’extraction de l’air pollué et à la circulation de l'air basique, sans récupération de chaleur, alors que l'unité de traitement d’air double flux peut échanger jusqu’à 90 % de l’énergie contenue dans l’air extrait.
De plus, la supervision des paramètres aérauliques est plus fine avec une CTA, garantissant la qualité de l'air à l'intérieur et une maîtrise accrue de la consommation énergétique.
La mise en place d’une centrale de traitement d’air performante peut bénéficier de primes et d’aides financières dédiées à l’optimisation énergétique. Les programmes de CEE encouragent notamment l’installation de variateurs de vitesse sur les ensembles de ventilation, la mise en place de systèmes de transfert de chaleur et l’optimisation du débit d’air.
Grâce à ces subventions, vous réduisez le coût d’investissement et améliorez rapidement la performance thermique de votre bâtiment.
Les Certificats d’Économies d’Énergie (CEE) récompensent les actions de réduction de la consommation d’énergie. Installer des variateurs de fréquence sur les ventilateurs de votre CTA permet de moduler le flux d’air en fonction des besoins réels, diminuant ainsi la consommation électrique.
Chaque kWh économisé génère des CEE, échangeables contre une aide financière ou une réduction de factures, contribuant à financer partiellement votre appareil.
Dans les infrastructures souterraines, le traitement aéraulique par unité de traitement d’air est cruciale pour garantir la sécurité et le bien-être des usagers. Une gestion rigoureuse de la pression et du débit d’air permet d’extraire rapidement les fumées, de renouveler en continu l’air et de prévenir les risques liés aux polluants.
Utilisation de ventilateurs à haut débit et forte puissance d'extraction pour évacuer l’air vicié en quelques minutes.
Intégration de capteurs de qualité et de dynamique des flux pour ajuster automatiquement la vitesse des unités de soufflage.
Réseau de gaines lisses limitant les pertes de charge et optimisant le flux.
Mécanismes de clapets et volets automatiques pour prioriser l’extraction en cas d’incident (fumée, CO).
Les normes imposent un apport d'air neuf minimal d’air selon la longueur et l’usage du tunnel, avec une surpression maîtrisée pour contrôler la propagation des fumées.
La pression doit rester constante pour éviter l’aspiration de polluants externes, et la qualité de l’air est vérifiée par des indices de particules et de gaz. Le dimensionnement du débit repose sur des calculs normatifs, garantissant sécurité et performance énergétique.
