Rooftop DOAS : définition, fonctionnement et comparaison des options

Qu’est-ce qu’un rooftop DOAS ? Définition et caractéristiques clés

Un rooftop DOAS est un système HVAC monobloc installé sur le toit, qui traite jusqu’à 100 % d’air extérieur avant son introduction dans le bâtiment, indépendamment des équipements assurant le chauffage et le refroidissement au quotidien. Contrairement à un rooftop conventionnel, qui mélange un peu d’air neuf à un flux d’air recirculé, un système dédié à l’air extérieur (DOAS) prélève l’air extérieur, le filtre, le traite et en élimine l’humidité excessive avant de l’envoyer aux équipements terminaux du bâtiment.

Dans les installations HVAC traditionnelles — avec des climatiseurs monoblocs et des systèmes de refroidissement que la plupart des bâtiments exploitent déjà — la ventilation est souvent traitée comme un ajout secondaire à la régulation du confort. Un DOAS dispose d’un circuit dédié à l’air extérieur : il assure la ventilation comme une fonction à part entière, au lieu de la considérer comme un effet secondaire des autres fonctions de chauffage et de refroidissement du bâtiment. Cette distinction est particulièrement importante pour le confort intérieur et la qualité globale de l’environnement intérieur dans les bâtiments commerciaux, où les besoins de ventilation liés à l’occupation dépassent les capacités pour lesquelles un climatiseur standard a été dimensionné.

C’est précisément l’intérêt de cette séparation. La ventilation et le refroidissement de confort sont deux fonctions distinctes, avec des modes de défaillance différents : si le système de ventilation est sous-dimensionné, la qualité de l’air intérieur se dégrade ; si un système conventionnel ne déshumidifie que lorsqu’il fonctionne pour réguler la température, les locaux deviennent moites et propices aux moisissures, un problème fréquent en climat humide. La gamme KA-DOAS de Koven Air — conçue comme un rooftop monobloc à 100 % d’air extérieur et proposée dans une plage de puissance de 10 à 80 tons — illustre cette approche découplée. Consultez la gamme complète des modèles KA-DOAS et leurs caractéristiques pour en savoir plus sur les produits. Ce guide porte sur la catégorie d’équipements elle-même : sa définition, son fonctionnement, sa comparaison avec les systèmes RTU, ERV et CTA, ainsi que son dimensionnement et son évaluation. Les équipements DOAS commerciaux sont évalués selon la norme AHRI 920, au moyen de la même procédure d’essai du DOE présentée plus loin dans ce guide. Chez les fabricants qui publient des gammes complètes, leur puissance frigorifique va généralement de 3 à 80 tons et leur débit d’air de 500 à plus de 20 000 CFM.

Mis à jour en juillet 2026.

Fonctionnement d’un rooftop DOAS

Si l’une de ces étapes est omise, le problème apparaît rapidement : l’air humide qui contourne la batterie provoque de la condensation sur les conduits puis, à terme, des moisissures derrière les dalles de plafond ; un filtre colmaté prive la batterie de débit d’air, et l’unité ne peut atteindre son point de rosée nominal, quel que soit le réglage de la régulation. Dans un rooftop DOAS, l’air circule selon une séquence précise, chaque étape visant à prévenir un mode de défaillance particulier. L’air extérieur est aspiré par une hotte de prise d’air, puis passe dans un système de filtration — généralement de MERV 8 à MERV 14, parfois associé à une ionisation bipolaire dans les configurations exigeant une qualité d’air élevée — qui élimine les particules avant qu’elles n’atteignent les composants en aval. L’air filtré traverse ensuite une batterie de chauffage ou de refroidissement — à détente directe (entraînée par compresseur) ou à eau glacée, selon l’unité — pour amener la température et l’humidité dans la plage souhaitée. Une étape de déshumidification élimine ensuite séparément la charge latente (humidité) et la charge sensible (température). Enfin, les ventilateurs de soufflage envoient l’air traité dans le réseau de conduits du bâtiment ou directement vers les unités terminales. Contrairement à une batterie de rooftop RTU conventionnel, dimensionnée en fonction des conditions d’air mélangé auxquelles elle est exposée, la batterie d’un DOAS est dimensionnée selon l’enthalpie de l’air extérieur dans les conditions les plus défavorables du site. Ce choix nécessite une surface d’échange plus importante au départ, mais évite les variations d’humidité à charge partielle auxquelles les systèmes à air mélangé sont sujets.

La plupart des unités DOAS commerciales ajoutent un composant qui contribue fortement à réduire les coûts énergétiques : une roue de récupération d’énergie ou un échangeur à plaques qui récupère la chaleur et l’humidité de l’air extrait avant son rejet, puis les utilise pour prétraiter l’air extérieur entrant. Selon les recommandations de l’ASHRAE sur la récupération d’énergie air-air, l’efficacité annoncée de cet échange se situe généralement entre 45 et 65 % dans les installations standard. Les données des fabricants pour les dispositifs de récupération à roue indiquent une efficacité totale proche de 70 à 80 % dans des conditions favorables de débits équilibrés. Les échangeurs à plaques qui ne transfèrent que la chaleur sensible, sans humidité, affichent généralement des valeurs plus faibles, autour de 70 à 75 % en chaleur sensible uniquement. En mode refroidissement, les données publiées sur les produits DOAS commerciaux — la gamme Horizon de Trane, par exemple — indiquent un point de rosée de l’air soufflé d’environ 43°F à pleine charge comme à charge partielle. Cette valeur est nettement plus basse, et donc plus efficace contre les moisissures et la condensation, que celle qu’un rooftop RTU destiné uniquement au confort est conçu pour maintenir. La méthode de mesure employée pour obtenir ces valeurs compte également : les performances des unités DX-DOAS sont mesurées selon une procédure d’essai du département de l’Énergie des États-Unis pour les systèmes dédiés à l’air extérieur à détente directe, ce qui permet de comparer équitablement les points de rosée et les niveaux d’efficacité annoncés par les différents fabricants.

DOAS monobloc, split ou intérieur : les différentes configurations

Les équipements DOAS se déclinent en trois grandes configurations physiques. Le choix dépend généralement de l’accès au toit, de l’espace disponible dans le local technique et de la configuration des conduits prévue pour le projet. En pratique, la rénovation d’une école dont la toiture est soumise à des contraintes structurelles est un cas typique de système split, tandis qu’un immeuble de bureaux neuf offrant un passage libre jusqu’à la costière se prête plus facilement à l’installation d’un rooftop monobloc.

Quelle que soit la configuration du DOAS, les fonctions de ses composants restent les mêmes : une roue de récupération d’énergie ou un échangeur à plaques (en option sur la plupart des unités de plus de 1 000 cfm), une batterie froide à détente directe ou à eau glacée, un étage de chauffage électrique, à eau chaude ou au gaz, un système de filtration et une régulation autonome ou intégrée à un système DDC. Cette dernière permet de synchroniser la programmation de la ventilation avec l’occupation et le système de gestion technique du bâtiment. Les fabricants continuent d’améliorer précisément cette régulation à modes multiples : un récent brevet américain portant sur un système dédié à l’air extérieur à plusieurs modes de fonctionnement illustre les efforts d’ingénierie visant à adapter une seule armoire à davantage de configurations. La plupart des unités DOAS préconfigurées sont livrées avec une régulation paramétrable, ce qui permet d’adapter ces équipements HVAC économes en énergie à différents besoins de ventilation, sans devoir reconstruire une séquence de régulation sur mesure pour chaque projet.

DOAS, RTU, ERV et CTA : guide comparatif de ces 4 acronymes

Dans le langage courant, ces quatre termes sont souvent employés indifféremment. Résultat : on installe parfois sur un toit des équipements sur- ou sous-dimensionnés. Un cahier des charges qui demande « une CTA » alors que le projet nécessite le traitement de 100 % d’air extérieur peut orienter complètement un appel d’offres dans la mauvaise direction. Le problème n’est souvent détecté qu’à la mise en service. Chaque catégorie répond à un besoin différent, même si les équipements se ressemblent de loin. Lorsqu’il examine un dossier technique, un ingénieur en génie climatique vérifie d’abord le pourcentage d’air extérieur, car ce seul chiffre suffit à écarter immédiatement trois des quatre catégories.

Si vous avez déterminé que votre bâtiment nécessite le traitement de 100 % d’air extérieur et souhaitez comparer plusieurs équipements avec la gamme de produits Koven, consultez notre matrice de décision KA-DOAS. Elle compare un DOAS, un RTU, un ERV et une unité d’apport d’air neuf, et fournit des caractéristiques détaillées pour chaque modèle afin de vous aider à faire votre sélection. La procédure d’essai DX-DOAS mentionnée plus haut (procédure d’essai du DOE pour les DOAS à détente directe) permet justement de comparer équitablement ces quatre catégories d’équipements.

Applications des rooftops DOAS

Un DOAS peut être utile à tout bâtiment dont les besoins de ventilation diffèrent sensiblement de la charge de refroidissement de confort :

• ✔Écoles et universités (occupations variables et exigences de débit de ventilation).
• ✔Hôpitaux et établissements de santé : la maîtrise des relations de pression et de l’humidité relève de la sécurité des patients, pas du confort
• ✔Supermarchés et commerces alimentaires : le contrôle de l’humidité protège les meubles frigorifiques contre la condensation
• ✔Salles de sport et centres de remise en forme : la forte densité d’occupants entraîne un débit de ventilation en CFM bien supérieur à la fraction d’air extérieur d’un RTU standard
• ✔Laboratoires et locaux de production où l’air extrait par les procédés doit être compensé par de l’air traité
• ✔Bureaux et bâtiments commerciaux à usage mixte : leur adoption progresse à mesure que les exigences relatives aux débits de ventilation se renforcent depuis la pandémie

Les débits de ventilation associés à ces catégories d’occupation s’appuient sur la même analyse de la norme énergétique du DOE que celle mentionnée ci-dessous dans la section consacrée aux normes. Dans les bâtiments commerciaux comme industriels, le DOAS a d’abord pour fonction de répondre aux besoins de ventilation de chaque bâtiment, quels que soient les équipements terminaux utilisés. C’est pourquoi les propriétaires de ces catégories de bâtiments continuent de le spécifier, même lorsque les codes locaux du bâtiment n’imposent pas strictement un système dédié.

Au-delà des bâtiments commerciaux classiques, certaines applications à environnement contrôlé — culture de champignons, stockage des céréales et autres installations liées à l’agriculture — font également appel à des équipements traitant 100 % d’air extérieur. Dans ces cas, l’humidité et le renouvellement d’air sont des variables de production, pas seulement de confort. Les données de cas sur la rénovation d’un DOAS à l’échelle d’un campus par Koven détaillent davantage une installation de ce type dans un bâtiment commercial.

Dimensionner un rooftop DOAS : CFM, puissance et tableau de pré-dimensionnement

Le dimensionnement d’un DOAS commence par la procédure de calcul du débit de ventilation de l’ASHRAE 62.1, et non par un ratio approximatif fondé sur la surface au sol, parfois utilisé pour estimer le refroidissement de confort. Cette procédure combine une composante liée au nombre de personnes et une composante liée à la surface : débit d’air extérieur = (Rp × Pz) + (Ra × Az), où Rp est le débit d’air extérieur par personne, Pz la population prévue de la zone, Ra le débit d’air extérieur par unité de surface et Az la surface au sol de la zone. Selon les tableaux des catégories d’occupation de la norme 62.1, les valeurs Rp et Ra varient en fonction du type d’espace : un bureau et une salle de sport n’utilisent pas les mêmes valeurs. Avant de finaliser le dimensionnement, vérifiez aussi la procédure d’essai du DOE qui normalise les performances DX-DOAS (energy.gov), car la capacité nominale de l’unité doit être évaluée dans les mêmes conditions d’essai que celles supposées dans le calcul de la charge de pointe du projet. Le fonctionnement par étagement VAV (volume d’air variable) peut aussi réduire les besoins moyens de refroidissement côté ventilation, mais la valeur de charge de pointe doit toujours être respectée. Le traitement séparé de l’air extérieur et de l’air recirculé ne bénéficie d’aucune marge simplement parce qu’un caisson VAV en aval peut moduler le débit.

Données techniques : gamme de modèles KA-DOAS de Koven Air, fiche technique publiée. Consultez la gamme complète des caractéristiques des produits KA-DOAS pour connaître la pression statique externe (ESP), le type de récupération d’énergie et les options de filtration de chaque modèle.

Avantages et limites d’un rooftop DOAS

« L’étude a révélé que les systèmes permettaient de réaliser régulièrement des économies d’énergie à long terme, amélioraient le confort des occupants et recevaient des retours positifs de la part des exploitants des bâtiments. »

— Yoder, Piazza, Pratoomratana et Sandahl, Réévaluation sur site d’un système dédié à l’air neuf à très haut rendement, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL-34419, 2024)

Cette limite mérite qu’on s’y attarde, car cette idée reçue est à l’origine des problèmes sur site les plus coûteux : un système dédié à l’air neuf n’est pas un rooftop plus grand et plus performant qui se contenterait d’utiliser davantage d’air neuf. Il répond volontairement à un besoin plus ciblé — la qualité de l’air de ventilation et l’humidité — afin de le traiter en profondeur. Négliger les équipements terminaux dans la conception sous prétexte que « le système dédié à l’air neuf s’occupe de l’air » est une erreur fréquente et coûteuse, qu’il faut corriger après l’installation.

Fabricants de systèmes dédiés à l’air neuf et critères de comparaison

Le marché des systèmes dédiés à l’air neuf commerciaux compte de grands fabricants de matériel HVAC — Trane avec sa gamme Horizon, AAON, Daikin, Greenheck et YORK publient tous des gammes dédiées — ainsi que des spécialistes proposant des lignes conçues spécifiquement pour cette application, comme la série KA-DOAS de Koven Air. La notoriété d’un modèle ne garantit pas qu’il soit adapté : dans les discussions d’ingénierie sur le sujet (r/MEPEngineering), les ingénieurs HVAC en activité sont assez partagés sur leurs préférences de marque selon les applications, et au moins une discussion signalait des délais de livraison problématiques dans la réalité pour une gamme réputée. Cela rappelle que les spécifications publiées et les délais réels ne vont pas toujours de pair. Une marque plus connue et plus importante n’est pas automatiquement la mieux adaptée à une plage de CFM ou à un budget donné.

La gamme de spécifications de Koven Air, de KA-DOAS-010 à KA-DOAS-080, présente dans un même tableau comparatif les CFM, la puissance, l’ESP et le type de récupération d’énergie pour toute la plage de 10-80 ton. Ce tableau est pratique pour établir précisément cette liste de critères et la confronter aux données réelles d’un projet. Tous les modèles de la gamme sont conformes à la même référence d’ingénierie en matière de récupération d’énergie mentionnée plus haut dans ce guide, ce qui permet de comparer toute la gamme sur une base homogène. Les prix des systèmes dédiés à l’air neuf et l’analyse fabricant par fabricant méritent des guides à part plutôt qu’un paragraphe expédié ici.

Normes et codes qui orientent la conception des systèmes dédiés à l’air neuf

Trois organismes de normalisation reviennent régulièrement dans les spécifications des systèmes dédiés à l’air neuf :

• ✔ASHRAE 62.1 (Ventilation pour une qualité acceptable de l’air intérieur) — définit la méthode de calcul des débits d’air neuf requis. La mise à jour de 2025 a renforcé les exigences en matière de régulation de l’humidité et ajouté des exigences concernant les commandes de ventilation d’urgence. Une conception fondée sur une version antérieure pourrait donc déjà être dépassée.
• ✔ASHRAE 90.1 (Norme énergétique pour les bâtiments) — définit les paramètres d’efficacité énergétique auxquels un système dédié à l’air neuf doit satisfaire. La version actuelle prolonge la tendance de l’ASHRAE vers des bâtiments commerciaux prêts pour le zéro émission nette, et l’analyse des économies du U.S. Department of Energy documente précisément l’évolution de la référence énergétique sous l’effet de cette tendance.
• ✔Norme AHRI 920 (Évaluation des performances des unités à détente directe dédiées à l’air neuf) — fournit la référence normalisée pour évaluer et comparer les équipements DX-DOAS sur une base homogène. Elle remplace l’ancienne pratique qui consistait à comparer leurs performances selon les mêmes critères que ceux des rooftops DX, lesquels ne sont pas conçus pour fonctionner avec 100 % d’air neuf. L’avis du DOE sur la procédure d’essai sous-jacente explique précisément comment cette évaluation est mesurée en laboratoire.

Si une fiche technique indique « conforme à AHRI 920 » sans préciser de valeur de point de rosée ou d’efficacité, il est utile de poser une question complémentaire : les valeurs doivent être publiées de cette manière pour pouvoir être comparées directement entre fabricants. Les équipements évalués qui maintiennent un point de rosée constant tendent également à améliorer l’efficacité énergétique à long terme, car la batterie n’a pas à travailler excessivement pour déshumidifier un air qui l’a déjà été trop intensément. Dans cet environnement chargé en condensats, une enveloppe résistante à la corrosion permet de conserver la précision de ces valeurs pendant toute la durée de vie de l’unité, et pas seulement le jour de l’essai.

Perspectives du secteur des systèmes dédiés à l’air neuf : les évolutions en cours

La statistique la plus révélatrice dans les tendances de recherche que j’observe actuellement autour des systèmes dédiés à l’air neuf ne concerne pas la demande pour une application en particulier, mais l’évolution vers des décisions d’achat reposant davantage sur la recherche. Les recherches informatives telles que « qu’est-ce qu’un système dédié à l’air neuf ? » ont augmenté d’environ 50 % sur un an, et les recherches portant sur le fonctionnement, comme « comment fonctionne un système dédié à l’air neuf ? », ont progressé d’environ 100 % (à partir d’un faible niveau de départ), tandis que les recherches correspondant à une intention d’achat sont restées stables. Cela concorde avec l’effet persistant de ces mises à jour réglementaires (l’édition 2025 de l’ASHRAE 62.1 a été révisée pour renforcer les paramètres de régulation de l’humidité, et la qualité de l’air intérieur est restée un enjeu de conformité en 2020 au lieu de disparaître ; ces deux évolutions incitent les primo-acheteurs à se renseigner avant de demander un devis).

Selon les rapports d’études de marché du secteur, le marché mondial des systèmes dédiés à l’air neuf représentait plusieurs milliards de dollars en 2025-2026, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) moyen à élevé à un chiffre prévu jusqu’au début des années 2030. Ces données donnent une indication générale, mais doivent être interprétées comme des ordres de grandeur plutôt que comme des prévisions précises, car les méthodologies de recherche varient. Pour les prescripteurs, la tendance à venir la plus concrète concerne les normes : à mesure que les exigences relatives aux débits de ventilation et à la régulation de l’humidité se renforcent à chaque révision, les équipements évalués selon AHRI 920 et accompagnés de données sur le point de rosée à charge partielle disposeront d’un avantage clair en matière de conformité. Spécifier un équipement selon une édition obsolète d’une norme est un mode de défaillance coûteux qui se manifeste lentement : le projet passe la revue de conception, mais échoue lors de la mise en service ou d’un audit ultérieur de conformité aux codes. C’est précisément le risque que des fabricants comme Koven Air cherchent à éviter en maintenant à jour l’évaluation AHRI 920 et les données sur le point de rosée de la gamme KA-DOAS, au lieu de s’appuyer sur une certification obtenue des années plus tôt. Les avantages à long terme pour les acheteurs qui spécifient correctement dès le départ sont bien documentés : la même étude de terrain du PNNL citée plus haut a suivi les gains énergétiques et de confort pendant sept ans, et non dans le cadre d’une simple évaluation ponctuelle après l’installation.

Foire aux questions

Relu par l’équipe technique de Koven Air Environment Technology Co.,Ltd.