Le promoteur Balzac Reim a équipé un bâtiment haussmannien d’une solution de chauffage, ventilation et rafraîchissement par effet Peltier, sans eau, ni fluide frigorigène. Doc. PP
En 1834, Jean-Charles Peltier découvrait l’effet thermoélectrique qui désormais porte son nom : un déplacement de chaleur en présence d’un courant électrique reliant des matériaux conducteurs de nature différente liés par des contacts, l’un des contacts se réchauffe, tandis que l’autre se refroidit.
Les semi-conducteurs de Phononic
Phononic (www.phononic.com), une entreprise américaine spécialiste du rafraîchissement « solid state » a raffiné le processus. Phononic a mis au point des semi-conducteurs, portant deux faces en céramique de nature différente qui agissent comme échangeurs de chaleur.
Quand un courant électrique le composant – baptisé TEC pour ThermoElectric Cooler – développé par Phononic, il transfère la chaleur d’un côté vers l’autre. C’est l’effet Peltier. Dans chaque TEC, se trouvent de nombreux « brins » fabriqués en matériaux semiconducteurs. Ces brins transportent la chaleur grâce à des porteurs qui peuvent être soit des électrons chargés négativement, soit des « trous » chargés positivement. Les brins sont arrangés par paires dans lesquelles un brin utilise des porteurs électrons à charge négative, tandis que l’autre brin fait appel à des trous chargés positivement. Les brins sont raccordés en série, de telle manière que lorsqu’un courant électrique est appliqué au TEC, les porteurs se déplacent tous dans la même direction, transférant la chaleur d’un côté du TEC à l’autre. Selon Phononic, ce transfert de chaleur peut être utilisé pour chauffer, rafraîchir et même congeler des espaces et des matières de divers volumes, sans fluide frigorigène, sans pièce en mouvement. Doc. Phononic/PP
Dominique Bense invente le TTAP
Dans le même temps, Halton, une société familiale finlandaise, notamment spécialisée dans le traitement d’air, la ventilation, le chauffage et la climatisation de toutes sortes de locaux et de volumes, cherchait à innover pour prendre plusieurs longueurs d’avance sur ses concurrents.
Halton France, dirigée par Emmanuel Bizien, à gauche,prend contact avec Dominique Bense, à droite, et le charge de développer une solution innovante. Doc. PP
Dominique Bense a 40 ans de BE fluides derrière lui et, depuis des années a développé et breveté des concepts innovants en CVC (Chauffage Ventilation et Conditionnement d’air). En ce qui concerne les bâtiments à énergie positive, il pense notamment qu’il existe une convergence naturelle entre le photovoltaïque et la climatisation : les besoins de rafraîchissement sont les plus importants lorsque le soleil apporte le plus de chaleur et d’énergie transformable en électricité photovoltaïque.
Il se rapproche de Phononic, puis intègre leur TEC dans un TTAP ou Terminal de Traitement d’Air à effet Peltier.
Le TTAP est un module terminal de traitement d’air qui extrait l’air de la pièce où il se trouve, le remplace par un flux tout air neuf chauffé ou rafraîchi. Il contient un ou plusieurs modules Peltier développés par Phononic, ainsi que des échangeurs entre l’air et ces modules. Doc. Halton
Convaincus par l’intérêt technique et le potentiel commercial de l’invention de Dominique Bense, Halton et Phononic signent un accord de licence en septembre 2023 pour l’utilisation des TEC de Phononic en traitement d’air terminal. Puis commencent à fabriquer la première série de TTAP.
380 TTAP rue Pierre Charron à Paris
Le 7 décembre, Halton et Phononic ont présenté la première installation de TTAP : 380 caissons installés dans un bâtiment haussmannien rénové par Balzac, rue Pierre Charron à Paris. L’installation disposera d’une capacité de chauffage et de rafraîchissement de plus de 150 kW.
Cette vitrine de classe mondiale en matière de durabilité et de confort a été développée en partenariat avec le promoteur Balzac Reim, les architectes DTACC et l’entreprise générale Fayat et l’installateur CVC Costa.
Les locaux rue Pierre Charron sont équipés de plaques de plâtre perforées, suspendues au plafond. Les TTAP sont disposés au-dessus des plaques acoustiques. Ils sont alimentés en air neuf filtré par deux CTA par étage en moyenne. Ils fonctionnent en tout air neuf et évacuent directement l’air repris. Leur débit d’air neuf, calculé à 3 volumes/heure, est conforme aux prescriptions de l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditionning Engineers), édictées durant la pandémie de Covid 19. Ces TTAP comportent 3 éléments Peltier de Phononic de 500W et leurs échangeurs. Doc. PP
Le fonctionnement de chaque TTAP est parfaitement autonome et basé sur la demande. Chaque terminal peut fonctionner en mode chauffage ou rafraîchissement sans activer les autres TTAP. Un TTAP fonctionne en débit d’air constant ou variable. Il est possible d’ajouter ou de retirer des unités de manière simple : seule une alimentation électrique est nécessaire.
A l’avenir, les TTAP sont prêts pour une alimentation directe en courant continu par une installation photovoltaïque sur les bâtiments. Le module Peltier de Phononic fonctionne en effet en courant continu. Rue Pierre Charron, chaque TTAP possède donc un mini-onduleur qui transforme le courant alternatif du bâtiment en courant continu. Une installation PV produit du courant continu. Une alimentation directe des TTAP par du courant PV éviterait la double perte de rendement courant continu/courant alternatif distribué dans le bâtiment, puis courant alternatif/courant continu pour le composant Peltier. Ce qui maximiserait l’efficacité énergétique de l’installation.
Telle qu’elle est aujourd’hui, l’installation de TTAP rue Pierre Charron réduit de plus de 15 % les émissions de carbone et de 16 % ou plus les émissions de CO2 liées à son exploitation, par rapport à une solution DRV classique. Son rendement varie de 150 à 200%, en fonction du ΔT à traiter. Elle ne se soucie pas du Règlement F-Gaz puisqu’elle ne fait pas appel à des fluides frigorigènes. Comme le précise Emmanuel Bizien, « une installation CVC basée sur la technologie TTAP réduit significativement les émissions de gaz à effet de serre et, dans le même temps, économise 18 % ou plus sur le coût total de possession, pour l’installation, l’exploitation et la maintenance ».
« Lorsque Balzac a acquis et rénové l’immeuble Pierre Charron, nous avions pour objectif de mettre à la disposition de ses locataires les locaux les plus durables et les plus confortables », a déclaré François Ménage, directeur général de Balzac. « Le TTAP est la solution CVC idéale pour donner à nos locataires l’envie de revenir au bureau. » doc. PP
« Les solutions généralement proposées pour atténuer les effets du changement climatique, répondre aux réglementations environnementales de plus en plus exigeantes et continuer à satisfaire les usagers au bureau comme à la maison, conduisent souvent à des compromis difficiles entre le confort et les considérations environnementales », a déclaré Tony Atti, PDG de Phononic, au centre. « Avec le TTAP, plus besoin de faire de compromis : il concilie durabilité, facilité d’installation, économies et amélioration du confort des occupants. » doc. PP
Si l’installation des TTAP rue Pierre Charron confirment ses promesses, ce sera une révolution dans le monde de la climatisation tertiaire.