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Le free cooling, ou refroidissement naturel, est une solution durable, économique et innovante pour réduire significativement la consommation énergétique associée au refroidissement des bâtiments ou des procédés. Il s’inscrit pleinement dans une logique de transition énergétique, d’efficacité thermique et de sobriété. Grâce à l’exploitation intelligente de la température extérieure, le free cooling permet d’optimiser le confort thermique tout en limitant l’usage d’équipements énergivores.
Qu’est-ce que le Free Cooling ?
Principe et avantages du refroidissement naturel
Le free cooling, littéralement « refroidissement gratuit », désigne une technique qui consiste à utiliser l’environnement (air, eau, sol…), lorsqu’il est plus froid que la température des besoins de refroidissement pour les satisfaire. Lorsque le free cooling est utilisé, la consommation électrique se réduit essentiellement à la consommation des pompes de circulation et le cas échéants des ventilateurs. Cette approche est par conséquent beaucoup moins énergivore que les systèmes de refroidissement classiques qui nécessitent en plus l’usage de compresseurs.
Free cooling : les bénéfices concrets :
Réduction significative de la consommation énergétique, ;
Diminution de l’empreinte carbone en limitant le recours à la climatisation mécanique ;qu
Maintenance simplifiée et coûts d’exploitation réduits ;
Amélioration du confort intérieur avec une approche plus douce que la climatisation traditionnelle.
Compatible avec les normes environnementales (RE2020, SNBS)
Solution adaptée aux bâtiments neufs ou en rénovation
Comment Fonctionne le Free Cooling ?
Exploiter la différence thermique air extérieur/intérieur
Le fonctionnement repose sur un principe simple : l’environnement est utilisé comme source de refroidissement quand sa température est inférieure à celle du besoin (air intérieur, liquide du circuit de refroidissement) Ce différentiel de température permet :
soit de refroidir directement l’air dans les locaux (free cooling direct),
soit de rafraîchir un fluide caloporteur via un échangeur thermique (free cooling indirect).
Free cooling naturel vs mécanique : quelles différences ?
Free cooling naturel : repose uniquement sur la ventilation naturelle, via des ouvertures, cheminées thermiques ou conduits passifs. Idéal pour les bâtiments bien conçus et bien orientés.
Free cooling mécanique : utilise des ventilateurs, circulateurs et échangeurs thermiques pour forcer le passage de l’air extérieur dans le bâtiment ou dans un circuit. Plus contrôlable, et compatible avec une plus large variété de climats.
Applications pratiques du Free Cooling
Data centers et centres de traitement de données
Les data centers génèrent une chaleur constante et nécessitent un refroidissement permanent. Le free cooling, combiné à un système de régulation intelligent, permet de maintenir les serveurs à bonne température sans recourir exclusivement à des systèmes CVC énergivores. Il peut couvrir dans le meilleur des cas quasiment 100% des besoins annuels de refroidissement dans les régions tempérées.
Bâtiments situés en climat tempéré à froid
Dans des zones géographiques comme la Suisse, l’Allemagne ou le nord de la France, les conditions climatiques sont particulièrement propices au free cooling. Bureaux, hôpitaux, bâtiments scolaires ou administratifs peuvent en bénéficier sur plusieurs mois de l’année.
Intégration dans des bâtiments existants et neufs
Dans les bâtiments neufs, le free cooling peut être intégré dès la conception, via l’orientation, la structure thermique du bâtiment et la sélection de matériaux adaptés. Il faut prévoir l’orientation, l’inertie thermique et les équipements CVC compatibles.
Dans l’existant, un rétrofit est possible en installant des équipements de ventilation mécanique contrôlée, des échangeurs, des systèmes de régulation thermique ou en améliorant l’étanchéité et l’isolation.
Conditions Optimales pour une Efficacité Maximale
Écart des températures nécessaire (5 à 10 °C)
Pour qu’un système de free cooling indirect puisse fonctionner, un écart entre la température de l’environnement et celle du besoin (la température de départ du circuit de refroidissement alimentant les émetteurs) d’au moins 5 °C est nécessaire pour que le free cooling soit intéressant..
Importance de la ventilation et de la circulation d’air
Une bonne conception des flux d’air est indispensable : extraction de l’air chaud, entrée contrôlée de l’air frais, circulation homogène dans les pièces. Cela passe souvent par :
des ventilateurs à basse consommation,
des bouches de diffusion bien positionnées,
une gestion automatisée selon les conditions climatiques.
Conseils pour une maintenance efficace
Nettoyage régulier des filtres à air ;
Contrôle des capteurs de température ;
Vérification de l’étanchéité des conduits ;
Surveillance des échangeurs pour éviter les pertes de performance.
Exergo : une Solution Innovante avec des Réseaux Thermiques au CO₂
Présentation d’Exergo et de sa technologie
ExerGo développe des réseaux thermiques de nouvelle génération utilisant le CO₂ comme fluide caloporteur.
Cette technologie innovante qui allie performance, flexibilité et durabilité présente plusieurs avantages :
3x plus compact que les réseaux de chaleurs traditionnels grâce aux propriétés du CO2Infrastructure plus légère et facile à déployer dans les centres urbains dense
100 % naturel : réseau non polluant préservant la source et les usagers
économique : jusqu’à 25% d’économie par rapport à un réseau à l’eau
Grâce à la compacité et à la réduction des coûts de déploiement, la technologie du réseau CO2 permet d’aller chercher des sources de refroidissement plus éloignées de façon économique.
Réduction de l’empreinte carbone : en cherchant l’énergie dans des sources d’énergie renouvelable et de récupération pour développer un système efficace, l’impact en termes de décarbonation est optimisé
Sécurité et fiabilité : le CO₂ est non toxique et non inflammable, le système est certifié assurant une exploitation sûre des installations
En intégrant ces réseaux thermiques innovants, les collectivités peuvent répondre aux exigences du Fonds vert tout en bénéficiant d’une solution durable et performante pour accélérer la transition écologique.
Pour en savoir plus, découvrez notre page dédiée aux solutions innovantes d’ExerGo sur les réseaux thermiques au CO₂.
Avantages des réseaux thermiques CO₂ dans le contexte du free cooling
Températures de fonctionnement idéales pour le free cooling (réseau à basse température) ;
Exploitation directe de la fraîcheur extérieure via échangeurs connectés au réseau CO₂ ;
Interconnexion entre bâtiments : les rejets thermiques d’un bâtiment peuvent être récupérés par le réseau est revalorisés sous forme de chaleur utile dans un autre bâtiment qui en a la nécessité.
Réduction massive de la consommation électrique liée au refroidissement.
Pourquoi choisir Exergo pour optimiser votre refroidissement naturel ?
Une technologie éprouvée, déployée dans plusieurs projets pilotes en Suisse et en Europe ;
Une solution adaptée aux projets neufs ou en rénovation pour atteindre les objectifs de neutralité carbone ;
Un accompagnement sur-mesure pour l’intégration dans vos bâtiments ;
Une solution compatible avec vos objectifs ESG et vos contraintes réglementaires (SNBS, RE2020, etc.) ;
Un levier pour anticiper les interdictions futures sur les gaz HFC.
Conclusion : Le Free Cooling, une Solution Durable et Économique
Le free cooling est bien plus qu’une tendance : c’est une réponse concrète à la nécessité de décarboner le secteur du bâtiment. En combinant des technologies simples, naturelles et robustes, il permet de réduire durablement les consommations énergétiques tout en garantissant un confort optimal.
Intégré à une technologie avancée comme celle d’Exergo, il devient un levier opérationnel, durable et rentable pour optimiser le confort tout en réduisant la consommation énergétique.
FAQ : Questions Fréquentes sur le Free Cooling
Le free cooling est-il adapté à tous les climats ?
Non. Il est particulièrement efficace dans les régions tempérées à froides, où l’air extérieur est fréquemment plus froid que l’air intérieur. En climat chaud et humide, le gain est plus limité. Dans le cadre d’une utilisation du free-cooling avec un réseau CO2, pour autant que la source de refroidissement environnementale est suffisamment plus froide que les besoins de refroidissement à satisfaire, alors la disponibilité du free-cooling est indépendante de la température de l’air extérieure.
Peut-on intégrer un système de free cooling dans un bâtiment déjà construit ?
Oui, la rénovation énergétique permet d’intégrer le free cooling via des systèmes de ventilation mécanique ou des échangeurs ajoutés aux systèmes CVC existants.
Le free cooling nécessite-t-il beaucoup d’entretien ?
Non. Il nécessite peu d’entretien, principalement la vérification des filtres, des capteurs et des systèmes de ventilation. Cela en fait une solution robuste et économique sur le long terme. De plus les opérations de maintenance qui s’appliquent au free cooling s’appliquent aussi aux systèmes de climatisation classiques.
Quelle économie énergétique espérer avec le free cooling ?
Selon le type de bâtiment,la région et la nature de la source environmentale utilisée pour le refroidissement, les économies peuvent aller de 30 à 95 % sur la consommation énergétique liée au refroidissement.
En quoi le réseau thermique CO₂ d’Exergo peut-il être complémentaire au free cooling ?
Parce qu’il fonctionne à basse température, le réseau CO₂ d’Exergo permet d’intégrer le free cooling directement dans la boucle énergétique du bâtiment, sans besoin de systèmes redondants. Il maximise l’usage du refroidissement naturel tout en apportant une flexibilité inégalée tout en optimisant les échanges thermiques entre bâtiments. Le réseau CO2 d’Exergo par sa conception permet à la fois de faire de la récupération des rejets de chaleur et d’assurer qu’une part importante des besoins de refroidissement soit assurée par du free cooling. La chaleur rejetée dans le réseau par les installations de refroidissements peut être valorisée où que ce soit au sein du réseau pour autant qu’il y en ait le besoin à cet instant, la part non valorisée est évacuée vers la source de refroidissement environnementale par free cooling si celle-ci est assez froide.