Schéma d'un récupérateur de chaleur à plaques : air extérieur à −4 °C, air repris à 21 °C, air soufflé à environ 17 °C, air rejeté à environ 0 °C pour un rendement de 85 %. Le givre se forme dans le coin où l'air extérieur entre et où l'air rejeté sort.

Plus le récupérateur est performant, plus il craint le givre

Première nuit franchement froide de la saison. Au matin, quelqu’un signale que l’air soufflé est frais dans les bureaux. Ou c’est une alarme de débit, un dimanche à six heures. Ou rien du tout : la centrale tourne, simplement un peu plus fort que d’habitude.

Rien n’est cassé. Le récupérateur de chaleur a givré.

C’est de la physique, et elle se maîtrise par un réglage. L’enjeu n’est pas mince : selon SuisseEnergie, une récupération de chaleur qui fonctionne correctement fait économiser jusqu’à 3 800 francs par an à une installation moyenne. Et la SIA 382/1:2025 compte, parmi ses nouveautés, des exigences sur le préconditionnement de l’air extérieur pour protéger la récupération de chaleur du givrage.

Ce qui se passe dans les plaques

Dans un récupérateur à plaques, l’air extrait cède sa chaleur à l’air neuf à travers de fines parois et y dépose son humidité : c’est la condensation normale de l’hiver, évacuée par le siphon.

Côté air rejeté, là où l’air neuf entre le plus froid, la paroi peut passer sous zéro. SuisseEnergie donne la règle : un échangeur à plaques commence à givrer dès que ses plaques descendent sous 0 °C. Le givre rétrécit les canaux, fait monter la perte de charge et baisser l’échange. Sans protection, il peut boucher l’échangeur.

Un mot de vocabulaire : la SIA 382/1 parle de protection contre le givrage pour le récupérateur, et réserve la protection contre le gel aux batteries côté air neuf. Ce sont deux fonctions distinctes.

Le paradoxe du rendement

On s’attendrait à un problème de vieilles installations. C’est l’inverse. La SIA 382/1 range l’efficacité en température du récupérateur parmi les facteurs du risque de givrage, avec les températures d’entrée, l’humidité de l’air repris et la vitesse de l’air (chiffre 4.4.2.2).

Un récupérateur performant prend davantage de chaleur à l’air extrait, donc il le rejette plus froid. La formule de rendement de SuisseEnergie suffit pour le montrer. Avec de l’air repris à 21 °C et des débits égaux :

à 65 % de rendement, valeur que SuisseEnergie juge bonne pour un échangeur à courants croisés, l’air rejeté atteint 0 °C vers −11 °C extérieurs ;
à 85 %, niveau des récupérateurs à plaques actuels, il l’atteint dès −4 °C environ.

Le calcul est simplifié, mais l’ordre de grandeur est le bon : dans ses calculs pour les logements, le manuel Ventilation des habitations de SuisseEnergie fait déclencher la protection sous −2 °C pour un récupérateur d’environ 85 %.

L’humidité fait le reste. Selon la SIA 382/1, de l’eau et de la glace peuvent se former dans le récupérateur dès que l’air extérieur passe sous 0 °C et que l’air repris dépasse environ 4 g/kg (chiffre 5.8.4). À 21 °C, cela correspond à environ 25 % d’humidité relative. Une cuisine collective, un vestiaire, une salle très occupée ou une humidification active suffisent à dépasser ce seuil.

Ce que demande la SIA 382/1:2025

Le récupérateur ne doit pas être bouché par la glace. Tant que les conditions extérieures restent dans la plage de dimensionnement (climat SIA 2028 du site), toutes les fonctions de l’installation doivent être assurées (3.2.1.4). Des mesures appropriées doivent donc éviter que le récupérateur soit obstrué par la glace (4.4.2.1).
Un givrage partiel est admis, tant que l’échange et la perte de charge ne se dégradent pas de manière significative. Un dégivrage cyclique peut en limiter l’ampleur (définition 1.1.12.31).
On ne renonce à la protection que sur preuve. Il faut un calcul professionnel, fondé sur les données du fabricant, qui montre que le givrage ne se produit pas (4.4.2.3).
La batterie de chauffe doit suivre. Quand la protection limite la puissance du récupérateur, le réchauffeur d’air doit être dimensionné pour cette puissance réduite (1.1.12.31 et 5.8.4).

Trois façons de protéger le récupérateur de chaleur

La norme cite trois moyens de limiter la puissance du récupérateur : faible vitesse (pour une roue), by-pass d’air extérieur, préchauffage. Sur une centrale à plaques, trois stratégies se rencontrent :

Contourner. Une partie de l’air neuf passe par le by-pass ; l’échangeur, toujours traversé par l’air extrait, se réchauffe. Mais l’air contourné n’est pas préchauffé : le soufflage refroidit, et la batterie de chauffe prend le relais. D’où l’exigence de dimensionnement ci-dessus, et une autre : la protection doit respecter le confort thermique (4.4.2.4).
Préchauffer l’air neuf avant l’échangeur, par exemple par une batterie à eau ou un échangeur souterrain. Sur les installations non résidentielles, le préchauffage de l’air extérieur par une résistance électrique fixe n’est pas autorisé (5.5.2.1) ; la norme le réserve aux appareils résidentiels, régulé en continu (5.5.2.2).
Déséquilibrer, en réduisant l’air neuf par rapport à l’air extrait. La protection ne doit pas mettre la zone en dépression : la norme n’admet une réduction de l’air fourni qu’à titre exceptionnel, dans les zones sans foyer, avec au plus 5 Pa de dépression (4.4.2.4).

La norme le rappelle : la protection peut coûter de l’énergie ou réduire l’efficacité de la récupération (2.3.5). Chaque heure de protection active se paie. Le coût dépend donc surtout du nombre d’heures pendant lesquelles elle se déclenche.

Le réglage que personne ne revoit

Une protection qui se déclenche trop tôt coupe la récupération pendant des centaines d’heures sans risque réel. Trop tard, elle laisse la glace s’installer. Entre les deux, il y a un seuil, une sonde et une temporisation, réglés à la mise en service. Puis l’usage du bâtiment change, et le réglage, lui, reste.

SuisseEnergie le dit sans détour : une récupération qui fonctionne mal ne se voit pas et ne se sent pas, puisque la batterie réchauffe l’air de toute façon. La chaleur, elle, part dehors.

La température extérieure seule est un mauvais déclencheur : elle ne dit rien de l’humidité de l’air repris, que la norme compte parmi les facteurs de risque. Un déclenchement fiable regarde l’échangeur lui-même : la température de l’air rejeté, ou la perte de charge qui monte quand le givre se forme.

Le piège du ventilateur EC

Il y a un cas où le givre passe inaperçu : quand le ventilateur fait trop bien son travail.

Un ventilateur EC régulé à débit constant compense la perte de charge qui augmente : il accélère. Le débit tient, personne ne se plaint, et la puissance absorbée monte avec la pression à vaincre. Le givre ne se révèle qu’au moment où le ventilateur arrive en butée, ou sur la facture.

Sur une centrale à vitesse fixe, c’est le débit qui chute, et le symptôme se voit. Sur une centrale récente, il faut le chercher dans les tendances : une vitesse de ventilateur qui grimpe pendant les nuits froides et redescend dans la journée est un signe presque certain.

Avant l’hiver : six vérifications

SuisseEnergie recommande de contrôler la récupération par une journée sans soleil, entre 5 et 10 °C extérieurs : la météo de novembre. C’est aussi le bon moment pour six vérifications, dont trois figurent dans sa fiche d’exploitation (1, 3 et 5).

La protection antigivre est active et fonctionne, avec un seuil qui correspond à l’usage réel du bâtiment, pas seulement à la valeur de mise en service.
La sonde de déclenchement (air rejeté ou pression différentielle) est en place et donne une valeur plausible.
Les clapets de by-pass se ferment hermétiquement et le servomoteur répond. Un by-pass qui fuit fait perdre de la récupération tout l’hiver.
L’évacuation des condensats : siphon rempli, conduite à l’abri du gel, surtout pour une centrale en toiture ou dans un local non chauffé. Un siphon gelé, c’est de l’eau qui reste dans le caisson.
Le récupérateur est propre, filtres compris. Un échangeur encrassé a déjà perdu une partie de sa section ; le givre finit le travail plus vite.
Les alarmes arrivent à quelqu’un, y compris la nuit et le week-end. C’est à ces heures-là que le givre se forme.

Chez Depair

Sur nos centrales, la protection antigivre du récupérateur est une fonction de la régulation intégrée. Elle est paramétrée et vérifiée à la mise en service, avec les valeurs de consigne et les valeurs limites que la SIA 382/1 demande de contrôler lors des tests de fonctionnalité (6.3.5). Avec la télégestion Depair Connect, les alarmes partent par e-mail et SMS vers les destinataires désignés, et les tendances montrent la nuit où l’échangeur commence à se charger, avant que le soufflage ne refroidisse.

Pour les centrales existantes, de toutes marques : si l’air soufflé a refroidi lors des premières nuits de gel, c’est le bon moment pour vérifier le réglage, avant les vraies semaines froides.

Références

SIA 382/1:2025, Ventilation mécanique dans les bâtiments — Bases et exigences, chiffres 1.1.12.30 à 1.1.12.32, 2.3.5, 3.2.1.4, 4.4.2.1 à 4.4.2.4, 5.5.2.1 à 5.5.2.3, 5.8.4 et 6.3.5.
SuisseEnergie, Optimisation de l’exploitation de la ventilation : Récupération de chaleur, 2021.
SuisseEnergie / EnDK, Ventilation des habitations — Planification, réalisation, exploitation, H. Huber, 2023.

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