Fiche de Projet [PDF]

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Fiche de projet

NFICHE DE PRESENTATION DE PROJET

CONCEPTION D’INSTALLATIONS ELECTRIQUES D’UN IMMEUBLE SELON LES NORMES D’UN BATIMENT VERT : CAS D’UNE ECOLE A BANGUI (REPUBLIQUE CENTRAFRICAINE)

PRESENTE PAR

: NGAZE-GOMTE Rocharlain Cédrick

INSTITUTION

: FORMATEC

NATURE DU PROJET

: Diplôme de Master Professionnel

SPECIALITE

: Génie Electrique

Tel : 91009520

DIRECTEUR DE MEMOIRE : Dr. PINDRA Nadjime, docteur en Mathématiques CO-DIRECTEUR DE MEMOIRE : Dr. LAWSON BODY Tétévi, docteur en Sciences Technologiques (moteurs thermiques) 1. PROBLEMATIQUE Le secteur de l’habitat représente un enjeu clé en termes de consommation d’énergie, de santé et de production de déchets, bien que l’on y pense moins souvent que les émissions polluantes des industries et des véhicules. ‘’Nous n’héritons pas de la terre de nos ancêtres, nous l’empruntons à nos enfants’’. Cette formule d’Antoine de St Exupéry résume de façon saisissante la responsabilité de chacun de nous de promouvoir un développement durable, surtout que les effets du changement climatique s’accélèrent dramatiquement. Comme nous le savons parfaitement, certains gaz à effet de serre dont le CO2 est le plus important, piègent la chaleur dans l’atmosphère. La combustion des fossiles augmente la teneur du CO2 provoquant un dérèglement climatique qui commence à impacter les écosystèmes marins et terrestres à savoir la sécheresse, la pollution, la montée des océans, les inondations, et les fontes des glaciers. Les scientifiques estiment que

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sans modification des comportements, l’effet de serre pourrait supprimer toute vie sur terre d’ici quelques siècles. Vu toutes ces prévisions catastrophiques, il est urgent d’agir car nous sommes sans doute une des dernières générations capables d’éviter des dommages irréparables. Ainsi la modulation des performances énergétiques d’un bâtiment est une impérative. C’est dans cette optique que ce projet va traiter du bâtiment vert, purement écologique dont les paramètres doivent respecter l’environnement, d’où notre thème de mémoire de fin d’étude : « Conception d’installations électriques d’un immeuble selon les normes d’un bâtiment vert : cas d’une école à Bangui (Centrafrique) ». L’objectif principal de ce projet est d’introduire des techniques intelligentes aux installations traditionnelles de sorte à pouvoir assurer les besoins des résidents en s’appuyant sur

l’importance de la protection de l’environnement. Ceci afin de

répondre aux exigences du cahier de charge qui recommande que son bâtiment respecte le développement durable en profitant le maximum possible des énergies renouvelables et en diminuant le plus possible les émissions des gaz à effet de serre (GES). Pour atteindre notre objectif, il sera question de faire une conception qui aura pour base le contrôle et la gestion des équipements énergivores en énergie fossile. Ainsi les émissions des gaz à effet de serre seront le critère de mesure continuelle et respecté le plus possible, pour aboutir enfin de compte à la réalisation d’un immeuble typique du point de vue dégagement réduit de gaz nocifs participant à un dérèglement climatique et à une augmentation de la pollution atmosphérique provoquant ainsi un effet de serre. Pour se faire nous organiserons notre travail en trois chapitres. Les revues bibliographiques seront traitées au premier chapitre. EIles vont parler des généralités sur les bâtiments verts en présentant les différents paramètres à prendre en compte pour la conception d’un bâtiment vert. Le cadre de l’étude et la méthodologie du travail feront l’objet du chapitre deux. Cette partie nous permettra de présenter notre ouvrage, faire une évaluation du besoin en énergie de ce dernier afin de dimensionner les

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différents équipements à installer. Nous présenterons au troisième chapitre les résultats de nos dimensionnements et le choix

des équipements performants à basse

consommation énergétique, en vue d’analyser et d’évaluer le coût du projet. 2. TRAVAUX ANTERIEURS 2.1.

UN SYSTEME AVANCE DE GESTION D’ENERGIE DANS LE BATIMENT POUR COORDONNER LA PRODUCTION ET LA CONSOMMATION (DUYLONG ;2011)

a) Objectifs L’objectif des travaux de Duy-Long H. consistait à maîtriser l’énergie nécessaire qu’il faut pour les bâtiments, appliquer la notion du système domotique à tous les bâtiments, de trouver une solution pour une optimisation de la gestion des flux énergétiques et l’optimisation du démarrage et de l’arrêt des équipements dans les bâtiments. b) Méthodologie Ainsi, pour parvenir à ses objectifs, il a montré qu’il y avait des analogies intéressantes entre les systèmes de production de biens et les systèmes de gestion de l’énergie dans le bâtiment. Il a formulé précisément le problème de la gestion de l’énergie, déterminé également les points forts de la consommation énergétique dans les bâtiments et il a montré la différence entre une source permanente et une source intermédiaire. c) Résultats Cette étude a permis de mettre un système de domotique pour la gestion d’énergie électrique dans les bâtiments. Il a montré également que les différents services à savoir les services interruptibles et modifiables n’ont pas la même consommation. Pour la gestion des flux énergétiques, il a trouvé une solution pour la gestion des flux de chaleur qui sont à l’origine des consommations énormes de l’électricité. Il a proposé l’utilisation des interrupteurs crépusculaires pour la gestion des éclairages. Pour le confort dans le bâtiment, il a proposé une régulation thermostatique.

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2.2.

ETUDE DE L’EFFICACITE ENERGETIQUE DU BATIMENT PRINCIPAL DE L’ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’INGENIEURS (HOEGAN K.M. ; 2013)

a) Objectifs Les travaux HOEGAN avaient pour objectif de réduire la consommation énergétique du bâtiment en général, en proposant un système d’amélioration.

b) Méthodologie Pour se faire, il a d’abord recensé les différents équipements électriques du bâtiment avec leur puissance et leur durée d’utilisation, ensuite il a calculé la consommation énergétique du bâtiment et enfin a fait des propositions pour la réduction de cette consommation. c) Résultats A l’issue de cette étude, HOEGAN est parvenu à trouver différentes manières d’économiser de l’énergie dans le bâtiment, grâce aux analyses des différents secteurs de consommation. Ce qui lui a permis d’évaluer le gisement d’économie d’énergie réalisable. Il est parvenu à faire passer la consommation moyenne annuelle de 76 427 kWh à 55 811 kWh soit une réduction de 27%. Ainsi, sur l’étiquette énergétique, le bâtiment passe de la classe D à la classe C et sur l’étiquette des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES), il passe de la classe E à la classe D. Ces améliorations sont souvent techniquement simples, mais nécessitent parfois des équipements qui, sans être pour autant complexes, ne sont pas présents sur le marché, faute d’une demande suffisante.

2.3.

ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UNE SOURCE D’ENERGIE ELECTRIQUE D’APPOINT POUR L’ALIMENTATION D’UN BATIMENT : CAS DU BLOC ADMINISTRATIF DE FORMATEC (KONDO D. ; 2016)

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a) Objectifs L’objectif de cette étude est de proposer une source d’énergie capable de suppléer les besoins énergétiques du bloc administratif de FORMATEC en cas de délestage sur le réseau de la CEET. b) Méthodologie Pour atteindre l’objectif visé, KONDO a dans un premier temps présenté l’installation électrique du bloc administratif de FORMATEC. Dans un second temps il a recensé les équipements utilisés et calculé la consommation énergétique journalière du bloc administratif. c) Résultats De cette étude, KONDO a opté pour le générateur photovoltaïque à un coût de 23 997 285 FCFA pour relayer le réseau de la CEET en cas de délestage, puis qu’elle est une énergie renouvelable, inépuisable, abondante

sur la planète terre. Il a également

montré que les coûts d’entretien et d’exploitation annuels après l’installation d’une centrale photovoltaïque coûtent 3 fois moins chère (360 000 FCFA) que celui du groupe électrogène (1 323 200 FCFA) et elle ne libère aucun gaz à effet de serre. 2.4.

ETUDE ET REALISATION D’UN SYSTEME DE GESTION DES INSTALLATIONS ELECTRIQUES DOMESTIQUES A L’AIDE D’UN MICROCONTROLEUR : CAS DE L’IFTS (ABLY T. C ; 2016)

a) Objectif D’après ABLY, en prenant en compte l’utilisation de l’énergie électrique au sein des foyers, ménages et des services, surtout dans le cas de l’IFTS, Il est constaté le plus souvent qu’en l’absence de l’occupant, les récepteurs (les lumières, les ventilateurs, et téléviseurs ainsi que les climatiseurs) continuent de fonctionner

pendant la durée

d’absence, ce qui équivaut à une consommation inutile d’énergie qui constitue une perte pour le client. L’objectif des travaux de ABLY est donc de créer un système de gestion des équipements électriques de l’IFTS qui permettra de les gérer d’une manière automatique. Fiche de projet MP – NGAZE G. R. C

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b) Méthodologie Pour atteindre cet objectif, ABLY a d’abord relevé les différents équipements électriques de l’établissement, ensuite a fait le bilan de puissance afin de concevoir le système de gestion des charges électriques. c) Résultats Aux termes de cette étude, ABLY est parvenu à la conception du système de gestion des équipements électriques en installant un microcontrôleur et des détecteurs de présence dans tout l’établissement, et également à l’estimation du coût de réalisation du projet équivalant à une somme de 1.738.620 FCFA. 2.5.

ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UN GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE POUR L’ALIMENTATION D’UN BATIMENT : CAS DU BLOC PEDAGOGIQUE DE FORMATEC (FOLIGAN E. A. K ; 2017)

a) Objectif L’objectif des travaux de FOLIGAN E. A. K. était de dimensionner un générateur photovoltaïque pour l’alimentation du bloc pédagogique de FORMATEC. b) Méthodologie Pour atteindre cet objectif, FOLIGAN E. A. K. a recherché les différents modes de dimensionnement des systèmes photovoltaïques à travers une documentation. Après cette documentation, il a analysé les besoins énergétiques du bloc pédagogique de FORMATEC, ce qui lui a permis de dimensionner un générateur photovoltaïque pour ce bloc. Il a terminé par une étude financière du projet. c) Résultats Aux termes de cette étude, FOLIGAN E. A. K. a opté pour un générateur formé des panneaux solaires d’une puissance nominale de 250 WC chacun et destinés à alimenter

les appareils électriques qui consomment quotidiennement une énergie

électrique de 122 753,012 Wh par jour. Pour couvrir ce besoin énergétique, il a opté

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pour l’utilisation de 189 modules combinés entre eux en série et en parallèle. Il a déterminé une tension nominale de fonctionnement du générateur qui est de 48 V avec une capacité de stockage de 24 V / 200 Ah. Par conséquent, il a déterminé 192 batteries de 24 V / 200 Ah, 8 régulateurs de 48 V / 140 A et 6 onduleurs de 5 kW à un coût de 146 853 555 FCA pour tout le projet. 3. METHODOLOGIE Dans le cadre de notre travail, nous allons d’abord rechercher par une documentation, les différents paramètres à prendre en compte pour concevoir un bâtiment vert. Après cette documentation, nous allons rechercher les différents plans architecturaux de l’immeuble afin d’établir le plan électrique en définissant les raccordements et les différents endroits où seront installés les équipements, les luminaires, les climatiseurs, les machines, de façon à respecter les différentes exigences liées à la conception d’un bâtiment vert. Ensuite une évaluation du besoin énergétique de l’ouvrage sera faite pour voir quel type de réseau nous allons utiliser. Puis enfin nous ferons une étude financière du projet pour boucler notre travail. 3.1.

Recherche documentaire

Pour réaliser notre projet, nous aurons besoin des documents suivants :  Les caractéristiques d’un bâtiment vert ;  Les plans architecturaux de l’immeuble;  La description des équipements (éclairage, bureautique, climatisation, etc.)

3.2.

Evaluation des besoins énergétiques

Dans cette partie nous allons présenter l’ouvrage et analyser ses besoins en énergie. a) Présentation de l’école Nous aurons à situer l’ouvrage dans la ville de Bangui et donner une brève description de ce dernier et les différents blocs qui le constituent. Ceci de façon à pouvoir prendre

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en compte les spécificités de conception et les différents éléments de l’environnement immédiat capable d’influencer la conception de l’ouvrage. b) Bilan énergétique Notre travail consiste à recenser tous les équipements nécessaires à la réalisation de notre projet conformément au cahier de charge élaboré par le client. Après le recensement nous allons évaluer le bilan énergétique proprement dit de notre école. Ce bilan sera fait par des calculs à base des puissances relevées sur les équipements lors du recensement. c) Choix des matériels Après l’évaluation des besoins énergétiques de l’école, nous passerons ensuite au choix des équipements à installer. Ce choix sera fait conformément aux critères de conception d’un bâtiment vert comme l’aurait voulu le client, à savoir le respect de l’environnement et du développement durable. 4. PLAN DE REDACTION Le plan de rédaction de notre mémoire se présente comme suit : INTRODUCTION 1.

REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

1.1.

GENERALITES SUR LES BATIMENTS VERTS

1.1.1.

Définition et concept du bâtiment vert

1.1.2.

Critères de conception d’un bâtiment vert

1.2.

GENERALITES SUR LES SYSTEMES ELECTRIQUES

1.2.1.

Définition d’une installation électrique

1.2.2.

Critères de conception

1.2.3.

Les normes

2.

CADRE DE L’ETUDE ET METHODOLOGIE DE TRAVAIL

2.1.

PRESENTATION DE L’ECOLE

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2.1.1.

Situation géographique de l’école

2.1.2.

Présentation générale de l’école

2.1.2.1.

Présentation du bloc ELMINA

2.1.2.2.

Présentation du bloc CHRISTELIN

2.1.2.3.

Présentation du bloc BRAYAN

2.2.

SYSTEMES ELECTRIQUES

2.2.1.

Tension du réseau

2.2.2.

Réseau principal de distribution

2.2.3.

Tableau principal de distribution

2.2.4.

Tableau secondaire de distribution

2.2.5.

Tableau de motorisation

2.2.6.

Démarreurs

2.2.7.

Bancs de capacité

2.2.8.

Gestion technique du bâtiment

2.3.

ECLAIRAGE CONTROLE

2.3.1.

Description du système d’éclairage

2.3.2.

Paramètres de l’éclairage

2.3.3.

Niveau d’éclairage

2.4.

PUISSANCES ET CHARGES

2.4.1.

Puissance installée

2.4.2.

Installation électrique de l’école

2.4.3.

Estimation de la demande maximale en KVA

2.4.3.1.

Calcul de la puissance installée

2.4.3.2.

Calcule de la puissance utilisée

2.4.3.3.

Calcul de la puissance appelée

2.4.4.

Origine des harmoniques et compensation du réactif

2.4.5.

Le niveau de compensation

2.4.6.

Mesure de l’économie en énergie

2.4.7.

Estimation de la puissance de génération de secours

2.5.

ALIMENTATION EN EAU

2.5.1.

Estimation du besoin en eau

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2.5.2.

Caractéristiques des pompes centrifuges utilisées

2.5.3.

Réglage du débit

2.5.4.

Dimensionnement des pompes

2.5.4.1.

Calcul de la puissance électrique des pompes

2.5.4.2.

Modulation de la puissance électrique

2.5.5.

Collecte de l’eau de pluie

2.5.6.

Traitement des eaux usées

2.5.7.

Estimation du volume d’égouts

2.5.8.

Nouvelle technologie pour économiser de l’eau

2.5.9.

Taux de réduction de la consommation et économie en eau

2.6.

EAU CHAUDE SANITAIRE

2.6.1.

Estimation du besoin en eau chaude

2.6.2.

Panneaux solaires

2.6.3.

Mode d’installation

2.6.4.

Dimensionnement des capteurs solaires

2.6.5.

Réduction du taux de CO2 émis

2.7.

VENTILATION FORCEE

2.7.1.

Description du système de ventilation

2.7.2.

Dimensionnement du système de ventilation

2.7.3.

Installation du système

2.7.4.

Mise en œuvre

2.7.5.

Calcul de la capacité de la AHU

2.7.6.

Contrôle du système de ventilation

2.7.7.

Epargne en électricité consommée grâce au contrôle

2.7.8.

Transfert énergétique du système de ventilation

2.7.9.

Réduction énergétique du système

2.8.

CLIMATISATION SOLAIRE

2.8.1.

Description d’un système de climatisation

2.8.2.

Paramètres à contrôler pour un confort thermique

2.8.3.

Les apports internes

2.8.4.

Groupe de base des systèmes de production frigorifique

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2.8.5.

Groupe de production frigorifique à sorption

2.8.6.

Systèmes de production d’eau glacée, les capteurs solaires

2.8.7.

Calcul de la capacité de refroidissement

2.8.8.

Taux de réduction de la capacité de refroidissement

2.8.9.

Installation du système de climatisation

2.8.10.

Dimensionnement du système

3.

RESULTATS, EVALUATION FINANCIERE DU PROJET ET DISCUSSION

3.1.

RESULTATS

3.1.1.

Installations électrique

3.1.1.1.

Eclairage

3.1.1.2.

Puissances et charges

3.1.1.3.

Groupes de secours

3.1.1.4.

Volume d’eau à produire

3.1.1.5.

Volume d’eau chaude

3.1.1.6.

Ventilation

3.1.1.7.

Climatisation

3.2.

EVALUATION FINANCIERE DU PROJET

3.2.1.

Devis des matériels utilisés

3.2.2.

Coût total du projet

3.3.

DISCUSSION

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS 5. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. ROGER C.; 2009 ; «Les calculs d’éclairage», Guide RefCad nR27. 2. HOUNDA W. ; 2011 ; «Installation électrique d’un complexe : cas de l’hôpital de l’amitié de Bangui» ; Mémoire de Licence ; IST-UB ; BANGUI ; Centrafrique. 3. DUY-LONG H. ; 2011 ; « un système avance de gestion d’énergie dans le bâtiment pour coordonner la production et la Consommation » ; thèse de doctorat ; université de Toulouse ; France.

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4. Ministère des mines et de l’énergie de Centrafrique, Direction générale de l’énergie; 2012 ; « Secteur énergétique de Centrafrique » ; Rapport énergétique ; Bangui ; Centrafrique. 5. Agence régionale pour la nature et la biodiversité en France ; 2013 ; « Piste pour une transition écologique pour le bâtiment». 6.

HOEGAN K. M. ; 2013 ; « Etude de l’efficacité énergétique du

bâtiment

Principal de l’Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs (ENSI) » ; Mémoire d’ingénieur ; ENSI-UL ; Lomé ; Togo. 7. Institut de l’énergie et de l’environnement de la Francophonie; 2015 ; «Efficacité énergétique de la climatisation en région tropicale Tome 1 et 2». 8. KONDO D. ; 2016 ; «Etude et dimensionnement d’une source d’énergie électrique d’appoint pour l’alimentation d’un bâtiment : cas du bloc administratif de FORMATEC» ; Mémoire de licence professionnelle ; FORMATEC ; Togo. 9. ABLY T.C ; 2016 ; «Etude et réalisation d’un système de gestion des installations électriques domestiques à l’aide d’un microcontrôleur : cas de l’IFTS» ; Mémoire de licence professionnelle ; IFTS ; Togo. 10. KPOGLI K. ; 2017 ; «Cours d’installation électrique» ; note de cours MP2-GE à FORMATEC ; Lomé ; Togo.

Faite à Lomé le,

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Le,

Le,

Le Directeur de mémoire

Le Co-directeur de mémoire

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Dr PINDRA Nadjime

Dr LAWSON BODY Tétévi

Le,

Le Responsable Scientifique

Ing. AMOUSSOU Komla

Le, Le Directeur Général

Dr. AMEY Kossi Bollagnini

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