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Centrale de traitement d’air (CTA) : fonctionnement et solutions

Une Centrale de Traitement d’Air est un équipement qui permet le conditionnement d’ambiance d’un local, d’un atelier ou même d’un bâtiment. Elle permet de réguler la ventilation, la filtration, la température (chauffage et climatisation) et l’humidité (humidification et déshumidification) de l’air.

4 février
2025

Comment fonctionne une Centrale de Traitement d’Air ?

Une Centrale de Traitement de l’Air ou CTA permet le traitement de l’air : l’air en entrée de CTA (air repris et/ou air neuf) est filtré, chauffé ou refroidi, humidifié ou déshumidifié selon le besoin. L’air ainsi conditionné est diffusé via un réseau de gaines.

Une Centrale de Traitement de l’Air peut être monobloc ou constituée de différents modules (ventilation, filtration, batterie chaude, batterie froide, …).

Elle est dans la configuration la plus simple composée de :

Volet d’air neuf : le volet d’air neuf gère le débit d’air neuf. Ce volet qui sert également d’antigel peut être motorisé.
Volet d’air repris : le volet d’air repris gère le débit d’air repris dans les locaux. Selon le fonctionnement de la Centrale de Traitement de l’Air (CTA), il peut être recyclé, rejeté ou mélangé avec de l’air neuf.
Filtres : la CTA permet de réduire les polluants dans l’air par dilution (mélange entre air repris et air neuf) ou en rejetant l’air repris et de filtrer les poussières, le pollen et autres particules. Selon la qualité d’air nécessaire, il existe différents types de filtres ayant des fonctions différentes : à poches, à plis, HEPA, à charbon actif, ... Les filtres à poches, économiques et très robustes sont couramment rencontrés pour le captage des poussières. Les filtres à charbon actif permettent d’éliminer les odeurs, mais aussi d’adsorber divers gaz. Les filtres HEPA sont conçus pour retenir les particules présentes dans l'air, telles que le pollen, la poussière, les bactéries et les moisissures. L’encrassement des filtres est mesuré par un pressostat, lorsque la pression atteint un certain seuil, le filtre est encrassé et doit être remplacé.
Ventilateurs : le ventilateur peut être à action ou réaction. Il est à entrainement direct ou à transmission (courroie).
Batteries thermiques (chaude et/ou froide) : la batterie chaude permet de réchauffer l’air afin d’atteindre la température souhaitée. Elle peut être électrique ou un échangeur eau chaude/air. La batterie froide permet de refroidir l’air afin d’atteindre la température souhaitée. Elle peut être un échangeur à eau glacée ou à détente directe (détente du fluide frigorigène).
Caisson de mélange : le caisson de mélange permet le mélange entre l’air repris et l’air neuf.
Système de régulation : il permet le pilotage de la Centrale de Traitement de l’Air (CTA) à partir des données des capteurs (débit, températures, hygrométrie, polluants). Les grandeurs mesurées en reprise, sur l’air neuf ou dans le mélange) (selon le type de fonctionnement) sont comparées à la température de consigne prédéfinie ce qui permet d’ajuster le traitement de l’air pour répondre au besoin.

D’autres équipements peuvent être présents en fonction du traitement à réaliser par la Centrale de Traitement d’Air :

Pare gouttelettes : le pare gouttelettes permet d’éviter l’entrainement de gouttelettes d’eau ;
Système de récupération de chaleur : il permet de capter la chaleur de l’air vicié avant de le rejeter. La récupération de chaleur permet de limiter ensuite l’énergie nécessaire au chauffage de l’air qui sera insufflé.
Sondes CO2 : les sondes CO2 permettent d’adapter le renouvellement de l’air en fonction de l’occupation des locaux.
Humidificateur : l’humidification s’effectue par ruissellement d’eau sur un module d’évaporation traversé par l’air à traiter ou par injection de vapeur.
Déshumidificateur : l’air est déshumidifié grâce à la batterie froide ou par un absorbant solide contenu dans un échangeur à roue.

Quels sont les différents paramètres gérés par une Centrale de Traitement d’Air ?

Les Centrales de Traitement d’Air permettent d’intervenir sur différents paramètres parmi lesquels :

La qualité de l’air : selon les filtres installés, les poussières, particules, odeurs, bactéries et autres peuvent être captées afin de répondre au cahier des charges en matière de qualité de l’air (captage des bactéries pour une Centrale de Traitement d’Air (CTA) gérant l’air d’un bloc opératoire par exemple).
L’hygrométrie : certains process (Data Center, salles blanches, industrie automobile, …) nécessitent de respecter un taux d’humidité maximum dans l’air ambiant.
La température : selon les besoins (chauffage ou climatisation), les batteries thermiques traitent l’air pour que l’air soufflé réponde aux besoins en termes de confort (bureaux) ou de besoin process (Data Center, industrie agroalimentaire, cabines de peinture, …).

Quels sont les différents types de Centrale de Traitement d’Air ?

Il existe différents types de Centrale de Traitement d’Air :

Simple flux : un seul flux d’air est géré (air neuf, air extrait ou le mélange des deux) ;
Double flux : la CTA double flux intègre un échangeur qui permet la récupération de l’énergie de l’air extrait sous forme de chaleur avant de le rejeter. Le renouvellement d’air peut être fait de trois façons différentes :
- Recyclage intégral de l’air intérieur : le traitement d’air est réalisé uniquement sur l’air repris,
- Recyclage partiel de l’air intérieur : l’air repris est en partie rejeté et est remplacé par de l’air neuf,
- Tout air neuf : la Centrale de Traitement d’Air n’utilise que de l’air neuf.
Tout air neuf à soufflage constant : l’air est complètement renouvelé, l’air neuf est traité pour répondre aux paramètres demandés puis est soufflé à débit constant. Ce type de CTA est utilisé pour des applications très spécifiques type laboratoires de recherche ou salles d’opération.

Pour quelles applications peut-on utiliser une Centrale de Traitement d’Air ?

Les domaines d’application des Centrales de Traitement de l’Air sont divers :

Industrie

Elle permet d’obtenir un air conditionné répondant au cahier des charges du site (consigne de température, taux de renouvellement d’air, consigne d’hygrométrie, évacuation de polluants).

Tertiaire

Elle contribue à maintenir une qualité d’air conforme à la réglementation (gestion des polluants) et d’assurer le confort. thermique des occupants des bâtiments.

Résidentiel

Elle permet de garantir un confort maximal aux usagers.

Certains locaux nécessitent un renouvellement total de l’air, dans ce cas, l’air extrait est totalement remplacé par de l’air neuf. Dans certains cas particuliers (salles blanches, ateliers agroalimentaires, ...), la CTA permet de maintenir les locaux en surpression (la quantité d’air insufflée est supérieure à celle extraite) afin d’éviter l’entrée de poussières et autres particules non désirées.

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Comment est diffusé l’air traité par la Centrale de Traitement d’Air ?

L’air traité par la Centrale de Traitement d’Air est ensuite diffusé par un réseau aéraulique. Ce réseau est composé de gaines de ventilation qui peuvent être de section rectangulaire ou circulaire et de bouches de soufflage. Dans la plupart des cas, la gaine de ventilation est en acier galvanisé. Plus rarement, on rencontre des gaines métalliques, PVC ou textiles. Ces dernières permettent une distribution uniforme de l’air conditionnée et sont une solution moins bruyante qu’une gaine métallique.

Peut-on faire du free cooling avec une Centrale de Traitement d’Air ?

Le free cooling consiste à utiliser l’air extérieur (air neuf) pour rafraichir un local sans utilisation de la batterie froide. Pour cela, la température extérieure doit être inférieure à la température intérieure souhaitée. La consommation de la Centrale de Traitement d’Air (CTA) en free cooling se limite à celle du ventilateur. La batterie froide permettant habituellement la climatisation est mise à l’arrêt.

Le free cooling est plus souvent utilisé la nuit lorsque les températures extérieures sont les plus faibles. Il est particulièrement intéressant dans les locaux ayant de fortes charges internes comme les centres commerciaux, les data centers ou certains sites industriels avec des process émetteurs de chaleur type pasteurisation.

Comment choisir une Centrale de Traitement d’Air ?

Le choix d’une CTA est guidé par plusieurs paramètres :

Le besoin de renouvellement d’air : il faut déterminer quel est le débit d’air nécessaire pour assurer un renouvellement correct de l’air,
Le besoin en chauffage et/ou en climatisation : le dimensionnement des batteries chaude et froide est réalisé afin que le conditionnement d’ambiance souhaité puisse être maintenu,
L’hygrométrie : selon les consignes d’hygrométrie nécessaire, un module d’humification ou de déshumidification peut être ajouté,
Le besoin en filtration : selon la qualité d’air nécessaire, les filtres choisis ne seront pas les mêmes et ne créeront pas la même perte de charge qui devra alors être compensée par le ventilateur,
L’implantation : des traitements peuvent être nécessaires pour une installation extérieure de la Centrale de Traitement de l’Air (CTA). De même, une installation en intérieur peut nécessiter un équipement avec un encombrement le plus réduit possible.

Où implanter une Centrale de Traitement d’Air ?

Une Centrale de Traitement d’Air (CTA) peut être implantée en extérieur auquel cas elle doit être protégée contre les intempéries pour éviter notamment la corrosion ou en intérieur dans un local technique ce qui peut faciliter les opérations de maintenance et réduire les nuisances pour le voisinage mais nécessite qu’il y ait des prises d’air pour rejeter l’air extrait et capter l’air neuf.

L’implantation est souvent définie en fonction de l’accessibilité pour réaliser les opérations de maintenance (toiture, local exigu, …), les contraintes de voisinage et la proximité avec les locaux à traiter afin de limiter les longueurs de gainage coûteuses et les pertes aérauliques et thermiques associées.

Quelle est la différence entre une Centrale de Traitement d’Air (CTA) et une Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) ?

Les CTA font partie des équipements type « VMC » : Ventilation Mécanique Contrôlée. Toutefois, dans le langage courant, le terme « VMC » est associé aux blocs de ventilation simple flux que l’on retrouve dans les locaux d’habitation et ou à destination des locaux sanitaires qui permettent l’extraction de l’air vicié. Cette extraction crée une dépression qui permet à l’air extérieur (neuf) de rentrer via les bouches d’entrées d’air. La VMC double flux permet l’extraction de l’air vicié qui par le biais d’un échangeur préchauffe l’air neuf qui est ensuite soufflé.

Comment entretenir une Centrale de Traitement d’Air (CTA) ?

Les inspections régulières ou la mise en place d’un contrat de maintenance vérifiant notamment l’état des filtres, le bon fonctionnement des registres, des batteries et des sondes de température, l’état des moteurs et des transmissions permettent de s’assurer de la bonne performance énergétique de la Centrale de Traitement d’Air (CTA) ainsi que de sa longévité. La vérification du réseau de gaines permet également de s’assurer qu’il n’y a pas de fuites d’air ou de pertes de pression.

Quelles sont les primes CEE disponibles ?

Les fiches d’opérations standardisées (FOST) du dispositif des Certificats d’Économies d’Énergie (CEE) pouvant être sollicitées sont :

BAT-TH-112 « Système de variation électronique de vitesse sur un moteur asynchrone »
IND-UT-102 « Système de variation électronique de vitesse sur un moteur asynchrone ».

Ces fiches CEE valorisent la mise en place d’un système de variation de vitesse permettant d’ajuster la vitesse des ventilateurs en fonction du besoin ce qui permet de faire fonctionner la Centrale de Traitement d’Air (CTA) au besoin réel et ainsi réduire sa consommation énergétique.