Le marché mondial du chauffage, de la ventilation et de la climatisation
Le marché mondial du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (CVC) dépassera 70 milliards de dollars en 2012. La demande mondiale d’équipement augmentera chaque année de 5,8 %. La région Asie-Pacifique dépassera le reste du monde, avec la Chine et l’Inde en tête, en raison de l’amélioration du niveau de vie. Les investissements dans l’équipement de refroidissement dépasseront les systèmes de chauffage. Au fur et à mesure que les clients s’habitueront au confort de la climatisation dans leur voiture, ils s’y attendront de plus en plus dans leur maison. Le marché est stable, les sept plus grands fournisseurs représentant plus des quatre cinquièmes de l’ensemble des ventes.
Les économies d’énergie et la protection de l’environnement sont les deux thèmes principaux du secteur. L’industrie comptait autrefois sur les gaz réfrigérants CFC qui détruisent la couche d’ozone. L’industrie a collaboré pour les remplacer par des produits chimiques plus bénins. Dernièrement, le CO2 s’est révélé le substitut le plus probable dans les climatiseurs automobiles et les chauffe-eau à pompe à chaleur (HPWH). La norme HPWH CO2 standard a été développée il y a quelques années seulement, principalement grâce à la collaboration de neuf entreprises japonaises, dont Daikin, Hitachi, Toshiba et Panasonic.
Alors que le CO2 est également un gaz à effet de serre, l’industrie considère que la quantité de CO2 émise par les systèmes de CVC est négligeable par rapport à celle émise par les centrales électriques et les véhicules. Cependant, le principal inconvénient est que les systèmes CO2 doivent être sous une pression cinq fois plus élevée que les équipements traditionnels. Cela crée une série de nouveaux défis techniques et augmente la consommation d’énergie. Pour obtenir un rendement élevé, un faible niveau sonore, de faibles vibrations et une pression interne élevée, il faut utiliser des tubes plus lourds en alliages plus coûteux, ce qui fait augmenter la demande de métaux spécialisés.
L’innovation
La prochaine vague d’innovations semble être l’intégration de l’Internet avec les commandes de CVC. Le thermostat traditionnel, combiné aux normes de communication Internet et aux contrôles Web, étend le concept de bâtiments intelligents pour inclure des outils d’analyse, de décision et de contrôle aux installations et aux maisons ayant des données en temps réel, qui étaient généralement réservées aux applications industrielles. Les systèmes de contrôle intelligents surveillent et optimisent la consommation d’énergie, envoient des notifications et des rapports visant à réduire le coût total tout au long du cycle de vie du système font désormais partie intégrante du marché du CVC.
Le changement de pensée le plus fondamental dans le monde du CVC est la capacité d’éliminer les compresseurs traditionnels et les pompes à air grâce à la conception d’un système de chauffage et de refroidissement basé sur le mur noir pour les bâtiments commerciaux et résidentiels. La structure du bâtiment orientée vers le sud expose un mur noir avec un espace aérien entre le mur et un polycarbonate transparent, fait de particules d’air horizontales qui comprennent une feuille d’aluminium hautement conductrice. L’air extérieur entre par la gauche et s’écoule vers la droite jusqu’à ce qu’il atteigne le puits vertical, monte et libère son air chaud dans le hall.
Cette paroi noire pour le chauffage de l’air exploite les lois de la physique, fonctionne sans une seule pièce mobile et peut, de par sa conception, assurer un système de chauffage confortable sans avoir besoin de compresseurs, de pompes à air ou de dispositifs mécaniques. Si le bâtiment est conçu par un architecte expert qui disposait des outils pour calculer la dimension appropriée du mur et des puits déterminant les débits d’air requis, à partir des données historiques de la température extérieure, des niveaux d’humidité et de la plage idéale de la température intérieure. Le même système peut être utilisé l’été en appliquant les mêmes principes. Cependant, le garage a maintenant besoin d’être refroidi au lieu d’être chauffé. Ainsi, l’air chaud, maintenant généré plus rapidement, passe à travers un échangeur de chaleur et est converti en air froid selon les mêmes principes que la technique de réfrigération où l’air chaud est retiré pour créer de l’air froid. Comme l’air froid est généré sur le dessus, il tombe et se distribue facilement dans le hall.
La simplicité de la conception nécessite un minimum d’entretien (lavage occasionnel des vitres). Comme il n’a pas de pièces mobiles, il n’y a pas d’usure ou de frottement du métal, le système nécessite donc moins d’entretien et ne consomme pas d’énergie. L’échange de chaleur perdra un minimum d’énergie. En fait, ce système de chauffage et de refroidissement a le potentiel de produire de l’électricité dans le processus. L’investissement en capital est minime
Le premier flux de trésorerie
Le mur noir illustré dans l’annexe est en service depuis 1995 et a été commandé par Per Carstedt, le concessionnaire Ford de la région d’Umeå (nord de la Suède), qui a fait ses preuves en matière de conception de bâtiments à haut rendement énergétique. Il fait partie de la GreenZone, conçue par Anders Nyquist qui a mis en œuvre un grand nombre de bâtiments à haut rendement énergétique et à faible consommation d’eau en Europe, Asie, Afrique et Amérique latine. Le rendement bien documenté de la petite grappe industrielle de la GreenZone, combinant une station-service (Statoil), un restaurant fast-food (McDonalds) et un concessionnaire Ford, a été si bien accueilli par les investisseurs et les occupants qu’une seconde GreenZone avancée avec les dernières technologies est prévue en 2013.
Les projets d’Anders Nyquist vont au-delà du concept architectural développé et breveté à l’origine par Edward Morse et mis au point dans les années 1960 par l’ingénieur français Félix Trombe et l’architecte Jacques Michel. Même si le système est assez similaire, Anders a intégré les échangeurs de chaleur et joue avec le noir et blanc à l’entrée en été pour générer les effets idéaux de chauffage et de climatisation.
L’opportunité
Tandis que beaucoup prennent le temps et l’effort de voyager trois heures en train au nord de Stockholm pour observer cette merveille de conception en fonctionnement. Cette approche simple d’exploitation de la chaleur n’a pas pour but de bloquer la chaleur comme c’est généralement le cas avec un mur orienté vers le sud, mais plutôt de la convertir en chaleur pour la refroidir et la chauffer, en fonction des exigences climatologiques. Après une analyse complète, le constructeur automobile japonais a décidé de confier ses futurs bureaux et concessionnaires scandinaves à Anders Nyquist en insistant sur l’utilisation de ces principes comme standard. Le fait que l’architecte ait pu apporter la preuve de ses performances à moindre coût d’investissement et d’exploitation, tout en démontrant qu’il peut opérer dans différents environnements culturels et climatologiques, y compris au Japon, où il a rénové les bâtiments de Daiwa House à Sendai, au nord du Japon, a convaincu Toyota qu’il était le concepteur principal du bâtiment.
On s’attend à ce que le “Black Wall to Warm and Cool” soit de plus en plus populaire grâce à la visibilité créée par Ford et Toyota. La conception est en fait simple, et avec un minimum de connaissances en physique en général et en flux d’air en particulier, elle permet une approche standardisée de ce système HVAC qui libérera des capitaux tout en apportant plus de confort à moindre coût à tous les occupants. Alors que cette conception ne peut s’appliquer à la climatisation des voitures, des camions et des trains, elle permet une révision des bâtiments commerciaux, résidentiels et industriels en appliquant le concept de ” substitution de quelque chose avec rien ” comme le propose l’économie bleue.
Photo gracieuseté d’Anders Nyquist.