Rapport de Stage Fin D'etudes Climatisation [PDF]

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DEDICACES C’est avec profonde gratitude et sincères mots, Que nous dédions ce modeste travail de fin d’étude à Nos chers parents, qui ont sacrifié leur vie pour Notre réussite et nous ont éclairé le chemin par Leurs conseils judicieux. Nous n’espérons qu’un jour, Nous pourrons leur rendre un peu de ce qu’ils ont Fait pour nous, que dieu leur prête bonheur et longue vie. Nous dédions aussi ce travail à nos frères et Sœurs, nos familles, nos amis, Tous nos professeurs qui nous ont enseigné Et tous ceux qui nous sont chers.

Jamal & Bilel

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Jamal & Bilel Ben Salem

REMERCIEMENTS

Nous tenons en tout premier lieu à exprimer notre profonde gratitude et nos sincères remerciements à : Notre encadrant et cher professeur Mme. SOUHA MAZOUZ pour la qualité de son encadrement et pour nous avoir guidés durant toute la période du stage malgré ces nombreuses préoccupations. Notre tuteur de stage M. MEKKI TRIMECH pour les directives qu’il nous a fournies pendant la durée du stage. Nous remercions également le personnel du bureau d’étude pour leur coopération leur encouragement continu, et leur gentillesse, surtout ceux qui ont fait tout leur possible dans le but de nous faciliter la tâche durant ces trois mois de stage, et on vise par -là: M. SOUIDI EKRAM M. HOUSSEM SFAR Toutes nos expressions de reconnaissance et de gratitude sont présentées à tous les professeurs et au cadre administratif de l’institut supérieur des sciences appliqués et de technologie de Sousse Finalement, nous exprimons nos vifs et sincères remerciements à toute personne ayant participé de près ou de loin au bon déroulement de ce stage et à la réalisation de ce modeste travail.

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SOMMAIRE Dédicaces ...................................................................................................................................... i Remerciements ............................................................................................................................ ii Sommaire.................................................................................................................................... iii Liste des Figures ..........................................................................................................................v Liste des Tableaux ..................................................................................................................... vii Introduction Générale ..................................................................................................................8 CHAPITRE 1:

Entreprise D’accueil .......................................................................................10

1.1

Introduction : .................................................................................................................. 10

1.2

Présentation de l’entreprise :......................................................................................... 10

1.3

Secteur d’activité de l’entreprise : ................................................................................. 11

1.4

Conclusion ....................................................................................................................... 11

CHAPITRE 2:

Le Stage .........................................................................................................12

2.1

Introduction .................................................................................................................... 12

2.2

Différentes étapes du stage ........................................................................................... 12

2.3

Mission du stage ............................................................................................................. 13

2.4

Bilan et suggestions ....................................................................................................... 13

2.5

Conclusion ....................................................................................................................... 14

CHAPITRE 3:

Tâche Réalisée ...............................................................................................15

3.1

Introduction .................................................................................................................... 15

3.2

Les différentes systèmes de la climatisation [1] [2] ..................................................... 15

3.2.1

Systèmes à détente directe ........................................................................................ 15

3.2.2

Systèmes tout air ....................................................................................................... 16

3.2.3

Systèmes tout eau ...................................................................................................... 20

3.2.4

Systèmes mixtes : les éjecto-convecteurs : ............................................................... 21

3.2.5

Pompe à chaleur sur boucle d’eau ............................................................................. 22

3.3

Etude thermique de local à climatiser .......................................................................... 23

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3.3.1

Bilan thermique [3] [4] .............................................................................................. 23

3.3.2

Application ................................................................................................................. 30

3.4

Etude et choix du système de climatisation ................................................................. 37

3.4.1

Choix du système de climatisation ........................................................................... 37

3.4.2

Généralités sur le ROOFTOP.................................................................................... 38

3.4.3

Dimensionnement des réseaux aérauliques [1] [6] .................................................. 45

3.5

Etude financière et énergétique du projet .................................................................... 73

3.5.1

Cout d’investissement : .............................................................................................. 73

3.5.2

Cout énergétique : Consommation : .......................................................................... 74

3.6

Conclusion ....................................................................................................................... 74

Conclusions et Perspectives........................................................................................................75 Bibliographie ..............................................................................................................................76 Annexes ......................................................................................................................................77

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LISTE DES FIGURES Figure 1 le signe de POLYENERGIE ................................................................ 10 Figure 2 : Climatiseur à éléments sépares ........................................................ 16 Figure 3 : Système tout air a débit constant ..................................................... 17 Figure 4: Système a débit d'air variable ............................................................ 18 Figure 5 : Système tout air a deux conduits ...................................................... 19 Figure 6 : Schéma de principe d'un ventilo-convecteur..................................... 20 Figure 7 : Schéma de principe d'un éjecto-convecteur ...................................... 21 Figure 8: Schéma de principe d’une pompe à chaleur sur boucle d'eau ........... 22 Figure 9 :Composition du plancher .................................................................... 32 Figure 10 :Composition du plafond .................................................................... 32 Figure 11 :Résultats MERCUS .......................................................................... 33 Figure 12 : Résultats HAP.................................................................................. 34 Figure 13 : Résultats EXCEL ............................................................................. 36 Figure 14 : Pourcentage des apports .................................................................. 36 Figure 15 : ROOFTOP ........................................................................................ 37 Figure 16 : Les composantes d'un ROOFTOP ................................................... 38 Figure 17 : Mode mélange air NEUF/REPRISE ............................................... 41 Figure 18 : Mode Free COOLING ...................................................................... 41 Figure 19 : Mode air repris avec extraction et introduction d'air neuf............. 42 Figure 20 : Model ROOFTOP SPACE PF de Marque CIAT ............................. 43 Figure 21 : Configuration du ROOFTOP MS10 ................................................ 44 Figure 22 : Vitesses d'air recommandé au niveau de zone de confort .............. 45 Figure 23 : Zone d'occupation ............................................................................. 46 Figure 24 : Effet COANDA ................................................................................. 47 Figure 25 : La portée du diffuseur ..................................................................... 47 Figure 26 : Diffusion par mélange avec grilles murales ................................... 48 Figure 27 : Diffusion plafonnière avec diffuseurs non linéaires ....................... 49 Figure 28 : Diffusion plafonnière avec diffuseurs linéaires .............................. 49 Figure 29 : Forme de jet tourbillonnaire............................................................ 51 Stage de Fin d’Etudes

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Figure 30 : Diffusion par déplacement............................................................... 51 Figure 31 : Diffuseurs DAU 45 et DAU 40 ........................................................ 52 Figure 32 : Grilles de reprise LAC 45 ET GAC 88 ............................................ 53 Figure 33 : Coefficient de perte charge singulières d'élargissements .............. 54 Figure 34 : Raccord terminale pour le DAP45 ................................................... 54 Figure 35 : Raccord terminale pour le DAP40 ................................................... 54 Figure 36 : Raccord terminale pour les grilles................................................... 55 Figure 37 : Flexible ............................................................................................. 57 Figure 38 : Réglette de calcul ............................................................................. 60 Figure 39 : Ventilateur Centrifuge .................................................................... 61 Figure 40 : Les extracteurs................................................................................. 61 Figure 41 :Gaine de soufflage coté exterieur ..................................................... 62 Figure 42 : Schéma unifilaire de circuit ............................................................ 63 Figure 43 : Schéma 2D de circuit de soufflage................................................... 65 Figure 44 : Schéma unifilaire de circuit DAU 40 .............................................. 67 Figure 45 : Circuit de soufflage avec les DAU 40 .............................................. 68 Figure 46 : Réseaux de reprise cotée extérieur.................................................. 69 Figure 47 : Schéma unifilaire de reprise............................................................ 70 Figure 48 : les gaines de reprise ......................................................................... 71 Figure 49 : Schéma unifilaire de réseau d'extraction........................................ 71 Figure 50 : les gaines d'extraction...................................................................... 72

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LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Les conditions thermiques de base [Voir annexe 8] ....................... 31 Tableau 2 : Comparaison des différentes resultats ........................................... 36 Tableau 3 : Compartiment de Production frigorifique ...................................... 39 Tableau 4 :Compartiment de traitement d'air .................................................. 40 Tableau 5 : Caractéristiques du ROOFTOP Choisi ........................................... 44 Tableau 6 : Diffusion avec les gaines textiles .................................................... 50 Tableau 7 : Les carectéristiques des bouches de soufflage DAU ...................... 52 Tableau 8 : Les caractéristiques des grilles ....................................................... 53 Tableau 9 : les vitesses recommandées pour les réseaux de gaines ................. 56 Tableau 10 :Perte charge de la coté exterieur ................................................... 63 Tableau 11 : Dimensionnement des conduites de soufflage avec DAU 45 ....... 64 Tableau 12 : les longueurs des conduites à installer avec les DAU 40 ............. 64 Tableau 13 : Perte charge de soufflage Avec DAU 45 ....................................... 66 Tableau 14 Dimensionnement des conduites de soufflage avec DAU 40 ......... 67 Tableau 15 : perte charge de côté extérieur ....................................................... 69 Tableau 16 : Dimensionnement des conduites de reprise ................................. 70

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Climatisation centrale d’amphithéâtre FMDM

Introduction Générale

INTRODUCTION GENERALE Le domaine de la climatisation est très étendu et il est de jour en jour en évolution grâce au développement technologique, la créativité et surtout la recherche scientifique dans le secteur thermique domotique. Les changements climatiques dus à l’élévation de la température du globe, exigent des frigoristes de développer des bâtiments plus intelligents où l’environnement intérieur des locaux est plus adaptable et confortable quel que soit les conditions climatiques externes. Pour avoir ce confort, il faut en tenir compte lors de la conception des installations de climatisation et cela dès le début de la conception de l’ouvrage pour obtenir la solution la plus économique. C’est dans ce contexte que s’inscrit notre stage de fin d'études, effectué dans le bureau d’étude poly énergie, et qui porte sur la climatisation de l’amphithéâtre de la faculté de médecine dentaire de Monastir. La réalisation de ce travail comporte plusieurs volets :  Etude bibliographique (les notions).  Étude thermique.

 Étude aéraulique.  Étude financière.

L’exactitude de ces études est primordiale, non seulement pour le coût de l’installation, mais aussi pour son exploitation. Ce rapport est organisé en 3 chapitres : Dans le premier chapitre nous présentons l’entreprise d’accueil où nous avons effectué le stage. Dans le second chapitre, nous citons les différentes étapes suivi durant le stage afin d’introduire nos taches et missions réalisées. Le dernier chapitre comporte 4 parties :  la première partie est dédiée à la présentation des différents systèmes de climatisation. Stage de Fin d’Etudes

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Climatisation centrale d’amphithéâtre FMDM

Introduction Générale

 Dans la seconde partie, une étude bibliographique et autre Estimative sur le bilan thermique de l’amphithéâtre de FMDM est effectuée. L’estimation des apports est basée sur les données climatiques et techniques afin de déterminer avec exactitude la puissance de climatisation.

 La 3eme partie est consacrée au dimensionnement et le choix du système de climatisation adéquat. Ensuite, selon la puissance frigorifique et le débit de soufflage, nous déterminons les positions des diffuseurs afin de tracer les réseaux aéraulique suivant différentes propositions.

 On termine dans une quatrième partie par une estimation du coût du matériel installé et le coût énergétique de l’installation.

 Enfin nous achèverons notre travail par une conclusion.

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Chapitre 1 : Entreprise d’accueil

CHAPITRE 1: ENTREPRISE D’ACCUEIL 1.1 Introduction : Dans ce chapitre, nous allons présenter l’entreprise POLYENERGIE en décrivant son secteur d’activité.

1.2 Présentation de l’entreprise :

Figure 1 le signe de POLYENERGIE

Elle a été fondée et dirigée par M.MEKKI TRIMECHE : ingénieur conseil diplômé de l’ENIM depuis 2004. Il a travaillé pour 4 ans dans un cabinet d’études avec d’autres ingénieurs. En 2008 il a lancé son bureau d’étude personnel POLY-ENERGIE Nom : POLY-ENERGIE Référence : 520B/2014/1788 Adresse : APP 5 IMM MAKHLOUF AV DE L'ENVIRENNEMENT Région : MONASTIR Code postal : 5000 Téléphone : 73906306 E-mail : [email protected] Effectif de personnel : 1 ingénieur et 2 technicien

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Chapitre 1 : Entreprise d’accueil

1.3 Secteur d’activité de l’entreprise : Poly énergie est un bureau d’études spécialisé en étude et pilotage des systèmes énergétiques-fluidiques dans les différents secteurs tel que : -

Climatisation

-

Ventilation

-

Circuit hydraulique

-

Circuit de distribution gaz de ville

-

Traitement des eaux

-

Piscine

-

Chauffage

-

Sanitaire

-

Solaire thermique

-

Acoustique

1.4 Conclusion Nous avons présenté dans ce chapitre, le bureau d’étude POLYENERGIE. Dans le chapitre suivant, nous présenterons, les différentes tâches effectuées et étapes réalisées durant la période du stage.

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Chapitre 2 : Le Stage

CHAPITRE 2: LE STAGE 2.1 Introduction Dans ce deuxième chapitre nous allons citez les différentes étapes et les missions effectuées dans le but de réaliser notre tâche.

2.2 Différentes étapes du stage Au cours de notre stage nous avons suivi les étapes suivantes : -

1ère étape : recherche bibliographique.

-

2ème étape : Connaissance pratique sur les méthodes de travail.

-

3ème étape : Choix d'outils nécessaires pour effectuer la phase du calcul (Annexes, Règlementation).

-

4ème étape : Essayer des exercices d'entrainement de CAO sous AUTOCAD et revoir des anciens projets de l’entreprise

-

5ème étape : Collecte d'informations à partir du plan Architectural (les dimensions).

-

6ème étape : Découvrir le logiciel du calcul de bilan thermique ' MERCUS Développé par ' MONSIEUR TRIMECH MEKKI ‘.

-

7ème étape : Développement de feuille de calcul sous Excel et calcul du bilan thermique par ces 2 méthodes.

-

8ème étape : Découvrir le logiciel de calcul du bilan thermique HAP de carrier avec calcul de ce dernier par cette méthode.

-

9ème étape : Choix de système de climatisation, choix des diffuseurs et des gaines.

-

10ème étape : Traçage de réseaux sous AUTOCAD (1er solution bouches rectangulaires).

-

11ème étape : Traçage de réseaux sous AUTOCAD (2éme solution bouches circulaires).

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-

Chapitre 2 : Le Stage

12ème : Calcul de perte de charge totale, dimensionnement de ventilateur et estimation du coût du projet.

-

13ème : Rédaction du rapport de stage.

A part ces étapes, le remplissage du journal de stage est effectué de façon hebdomadaire.

2.3 Mission du stage Les missions effectuées tout au long du stage sont les suivantes : -

Une étude thermique de l’amphithéâtre est effectuée pour déterminer la puissance de climatisation à installer par trois outils : MERCUS, HAP 4.9 de CARRIER et Feuille de calcul EXCEL.

-

Choix du système de climatisation.

-

Dimensionnement du réseau de distribution aéraulique.

-

Traçage de 2 propositions de réseaux aéraulique différents sous AUTOCAD.

-

Calcul des chutes de pression dû au conduites et les déviations de parcours aéraulique.

-

Choix des ventilateurs.

-

Estimation des coûts.

2.4 Bilan et suggestions Ce stage nous a permis d’améliorer notre utilisation de plusieurs logiciels importants dans ce domaine tel que le HAP ainsi que l’AUTOCAD etc. Durant notre stage nous avons rencontré quelques difficultés mais La participation et le travail sur des projets compliqués nous a permis également de mettre en œuvre nos compétences et nos connaissances que nous avons pu acquérir tout au long de notre formation universitaire. Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 2 : Le Stage

2.5 Conclusion Dans ce chapitre on a présenté les différentes étapes réalisées durant notre stage avec une description des principales missions effectuées. Dans le chapitre suivant, on va développer la tâche qui nous a été accordée dans le stage.

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Chapitre 3: Tache Réalisée

CHAPITRE 3: TACHE REALISEE 3.1 Introduction Ce chapitre est structuré en quatre parties. Dans la première partie, nous procédons à une présentation des différents systèmes de climatisation. La deuxième partie est réservée au calcul du bilan thermique de l’amphithéâtre à climatiser. La troisième partie est dédiée à l’étude et le choix du système de climatisation adéquat. Finalement, une estimation financière et énergétique du projet a été réalisée.

3.2 Les différentes systèmes de la climatisation [1] [2] Les systèmes de climatisation employés actuellement peuvent être classés suivant les catégories ci-dessous :  Systèmes à détente directe  Systèmes tout air

 Systèmes tout eau  Autres systèmes

3.2.1 Systèmes à détente directe 3.2.1.1 le principe de fonctionnement : Ces systèmes à détente directe permettent de rafraichir l’air à l’aide d’un évaporateur placé dans le local à climatiser (possibilités de réversibilité sur certains modèles).

3.2.1.2 les différentes types : -

Climatiseur mobile.

-

Climatiseur de fenêtre (Windows).

-

Climatiseur monobloc.

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-

Chapitre 3: Tache Réalisée

Climatiseur à éléments séparés (figure 2).

Figure 2 : Climatiseur à éléments sépares

3.2.1.3 les domaines d’application Les systèmes à détente directe sont destinés au rafraichissement des petits locaux avec des puissances frigorifiques de l’ordre de 2 à 10 kW.

3.2.2 Systèmes tout air 3.2.2.1 Principe de fonctionnement : Ces systèmes tout air sont basés sur le principe d’un traitement d’air centralisé (température et humidité) et une distribution d’air par gaines vers les locaux à climatiser. Ces systèmes tout air fonctionnent selon l’un des trois principes suivants : -

A débit constant.

-

A débit variable.

-

A deux conduits.

3.2.2.2 Les différents types :  Systèmes à débit d’air constant : Dans ces systèmes à débit d’air constant, on rencontre les centrales de traitement d’air uni-zone. Dans la centrale ci-après dans Figure 3, le traitement d’air se décompose en : -

Mélange d’air neuf (extérieur) et d’air recyclé (intérieur).

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-

Filtration.

-

Température et hygrométrie.

-

Soufflage et reprise d’air.

Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 3 : Système tout air a débit constant

 Systèmes à débit d’air variable : Le principe des systèmes à débit d’air soufflé variable est d’adapter le débit de soufflage aux charges variables des locaux à climatiser. Les variations de débit dans les différentes zones sont obtenues grâce à des terminaux à débit d’air variable commandés par des sondes de température ambiante (Voir Figure 4). Le réglage du débit du ventilateur de la centrale de traitement d’air se fait par : -

Un angle variable d’inclinaison des pales pour les ventilateurs hélicoïdes

-

Une dérivation d’air (petits puissances jusqu’à 10 kW) ou une variation de vitesse (puissances supérieures à 10 kW) pour les ventilateurs centrifuges.

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 4: Système a débit d'air variable

 Systèmes à deux conduits : Le principe de ces systèmes est de distribuer à grande vitesse de l’air chaud et de l’air froid dans 2 conduits distincts et de les mélanger dans une boite de mélange au niveau de chaque local (Voir Figure5). Chaque boite de mélange est asservie à un thermostat d’ambiance permettant de prendre en compte les variations de charge des locaux à climatiser. La centrale de traitement d’air assure : -

Le mélange d’air neuf (extérieur) et d’air recyclé (intérieur)

-

La filtration

-

L’humidification

-

Le chauffage et le refroidissement en parallèle

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 5 : Système tout air a deux conduits

3.2.2.3 Les domaines d’application : Dans les locaux à forte occupation intermittente : -

les salles recevant du public (cinémas, salles de spectacles),

-

les amphithéâtres et les auditoriums,

Pour des applications spécifiques : -

Les halls de stockage pour des produits alimentaires ou les matières premières,

-

Les ateliers de haute technologie (salles blanches),

-

Les locaux techniques (salles serveurs...)

-

Les piscines,

-

Les hôpitaux et blocs opératoires,

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.2.3 Systèmes tout eau Ces systèmes préparent, transportent via un réseau au sein du bâtiment et distribuent l’eau glacée aux batteries froides des émetteurs situés dans les pièces afin de refroidir l’air localement. Parmi ces émetteurs on trouve principalement les ventilo-convecteurs (figure 6).

Figure 6 : Schéma de principe d'un ventilo-convecteur

3.2.3.1 Principe de fonctionnement Le groupe refroidisseur de liquide produit de l’eau glacée qui est ensuite transportée vers les pièces afin de climatiser l’air. A la différence de la catégorie précédente, un système de renouvellement d’air est indispensable pour satisfaire les conditions d’hygiène. Ces appareils terminaux assurent le refroidissement, chauffage et la filtration locale, ils sont généralement montés en allège sous les baies vitrées ou plafonnier. On trouve différentes types des ventilo-convecteurs : -

2 tubes : Une seule batterie peut être alimentée en eau chaude ou eau glacée.

-

2 tubes et 2 fils : Une batterie alimenté en eau glacée avec une batterie électrique pour le chauffage.

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Chapitre 3: Tache Réalisée

-

4 tubes : Comporte 2 batteries l’une froide et l’autre chaude.

-

3 tubes : Comporte 2 batteries l’une froide et l’autre chaude avec un retour commun.

3.2.3.2 Les domaines d’application Généralement pour des installations comportant de grands ensembles tertiaires ou résidentiels.

3.2.4 Systèmes mixtes : les éjecto-convecteurs : Les éjecto-convecteurs sont des appareils terminaux raccordés hydrauliquement et aérauliquement (voir figure 4).

3.2.4.1 Principe de fonctionnement L’air inducteur est admis dans l’éjecto-convecteur à partir de buses. Ces buses soufflent l’air verticalement à grande vitesse. En fonction du principe d’induction, ces jets d’air créent un vide relatif, ce qui a pour conséquence de créer une dépression en amont du filtre à air : l’air du local est aspiré (induit) pour résulte un mélange d’air inducteur et d’air induit.

Figure 7 : Schéma de principe d'un éjecto-convecteur

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.2.4.2 Avantages et Inconvénients :  Avantages -

Absence de ventilateur.

-

Apport d’air neuf assuré.

-

Réseaux aéraulique assuré.

-

Cout d’investissement élevé

-

Chaque appareil étant raccordé hydrauliquement et aérauliquement

 Inconvénients

3.2.4.3 Les domaines d’application : Les domaines d’applications sont les mêmes que pour les ventilo-convecteurs.

3.2.5 Pompe à chaleur sur boucle d’eau C’est un intermédiaire entre les systèmes tout-eau et à détente directe.

3.2.5.1 Principe de fonctionnement Les pompes à chaleur (PAC) réversibles réparties sur la boucle d’eau prélèvent ou rejettent de la chaleur vers cette dernière en fonction des besoins du local qu’elles desservent. La température de l’eau dans la boucle doit être régulée par chauffage ou refroidissement. Un système de renouvellement d’air est également indispensable pour satisfaire les conditions d’hygiène.(Voir figure8)

Figure 8: Schéma de principe d’une pompe à chaleur sur boucle d'eau

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.2.5.2 Avantages et Inconvénients :  Avantages -

Installation rapide, souple

-

Économies d'énergie en demi-saison

-

Système plus performent

-

Maintenance complexe et d’un coût élevé

-

Mise en œuvre compliquée

-

Au niveau esthétique des échangeurs extérieurs

 Inconvénients

3.2.5.3 Les domaines d’application -

Des centres commerciaux, des immeubles de bureaux (Tours par exemple), des résidences hôtelières.

-

Bâtiments équipés d'une boucle d’eau

-

Cinémas, théâtres

3.3 Etude thermique de local à climatiser 3.3.1 Bilan thermique [3] [4] 3.3.1.1 Notion Le bilan thermique est le calcul qui permet de déterminer la puissance frigorifique ou calorifique à installer dans un local pour y maintenir des conditions de températures désirées. Le bilan thermique comporte les charges externes qui viennent de l’extérieur et les charges internes provenant de l’intérieur du local. Dans le présent rapport on ne va traiter que la climatisation estivale donc la production du froid seul.

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.3.1.2 Caractéristiques des locaux : Il est indispensable, pour déterminer avec exactitude le bilan thermique de connaitre avec précision les facteurs intervenant dans le calcul du bilan. Les informations précises, détaillées et complètes, sont à la base de calcul du bilan. Les plans d’architecture, les détails montrant la structure interne de l’immeuble et parfois même des endroits critiques des photographies, font partie d’un bon relevé. On tiendra compte également des points suivant : -

Orientation du bâtiment.

-

Dimension des locaux (longueur, largeur, hauteur, épaisseur des mures, type des mures, cloisons, planchers, et leur emplacement).

-

Destination des locaux (bureau, hôpital, magasin, atelier…).

-

Autres conditions extérieures (couleur des murs et du toit, locaux adjacents

conditionnées

ou

non,

température

des

locaux

non

conditionnées, planchers …). C’est à partir de la connaissance de ces éléments et si le bilan a été étudié avec soin, que l’on pourra déterminer l’installation la plus économique et la plus efficace, compte tenu des résultats à obtenir.

3.3.1.3 Méthode de calcul des apports estivaux La détermination du matériel nécessaire pour une installation est évidement basé sur le bilan thermique. Celui-ci tient compte selon les conditions de base fixées aussi bien des apports externes que des apports internes, ceux-ci correspond au maximum d’enthalpie de l’air extérieur, Ensoleillement maximum (absence de brume) et gains internes normaux. 3.3.1.3.1 Charges externes Les charges dues à l’environnement extérieur sont dues aux influences des facteurs climatiques sur l’intérieur du local. D’autre part, la détermination de l’inertie des parois extérieures et intérieures des locaux et du bâtiment est délicate.

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Les facteurs climatiques participant aux charges des locaux à climatiser sont : -

Les charges dues à l’ensoleillement

-

Les charges dues aux échanges thermiques par las parois

-

Les charges dues aux infiltrations d’air extérieur 

Apport de chaleur par transmission à travers les parois en régime permanant :

Les échanges thermiques par transmissions surfaciques s’expriment par la formule suivante :

QStr = Ks. S. (Te –Ti)

[W]

Avec : -

S = surface de la paroi ou de la fenêtre [m2]

-

Te = température extérieure [0C]

-

Ti = température intérieure [0C]

-

Ks = le coefficient global de transmission (W/m²°C)

Or le coefficient global de transmission d’une paroi en fonction des échanges dus à la conduction de la chaleur à travers la paroi, à la convection de l’air sur la surface externe ainsi qu’au rayonnement des surfaces environnantes.

=

Avec : -

+ ∑

+

: Le coefficient de transmission surfacique (W/m²°C) ℎ : Le coefficient d’échange convectif à la surface intérieur (W/m²°C)

ℎ : Le coefficient d’échange convectif à la surface extérieur (W/m²°C) : Épaisseur de la couche n (m)

ƛ : Le coefficient de la couche n (W/m°C)

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

Chapitre 3: Tache Réalisée

Apports par rayonnement solaire :

L’apport par rayonnement solaire est variable dans le temps. Le moment où se produit l’apport maximum est souvent difficile à appréhender car il dépend : -

de l'orientation du local

-

du nombre et de l'orientation des surfaces vitrées

-

des caractéristiques des parois notamment de leur inertie.

Il est donc nécessaire, de déterminer d’abord le mois, le jour et l’heure à laquelle cet apport est maximal. Le calcul manuel heure par heure étant fastidieux, on va adopter une méthode simplifiée décrite dans l’annexe (Annexe 3). -

Sur les vitrages :

La quantité de chaleur traversant le vitrage :

QSRv = α. g. S. Rv

[W]

Avec : -

α = coefficient d’absorption du vitrage

-

g = facteur de réduction est fonction de mode de protection de la fenêtre contre le rayonnement solaire.

-

S = surface vitrée [m2]

-

Rv = intensité du rayonnement solaire sur les vitrages [W/m2] -

A travers les parois :

La quantité de chaleur traversant le mur :

QSRm = α. F. S. Rm

[W]

Avec : -

α = coefficient d’absorption de la paroi recevant le rayonnement dépend de la couleur et de la nature du mur

-

S = surface des parois [m2]

-

F = facteur de rayonnement solaire

-

Rm = rayonnement solaire absorbé sur la surface du mur en [W/m2]

Stage de Fin d’Etudes

26

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

Chapitre 3: Tache Réalisée

Apports par renouvellement d’air et infiltration :

Il faut toujours prévoir un débit de renouvellement d’air neuf et d’infiltration pour diluer les odeurs produites dans les locaux et maintenir un niveau acceptable de la qualité de l’air à l’intérieur du bâtiment. Il s’agit dans ce cas d’une quantité d’air neuf souhaitable et nécessaire. Par ailleurs, la pression du vent sur les façades d’un bâtiment provoque des entrées d’air par les défauts d’étanchéité de celui-ci (menuiseries, volets roulants, passages de fils, etc.). Il en résulte un renouvellement d’air dit « parasite » qui vient s’ajouter au renouvellement d’air spécifique lié à la ventilation – mécanique ou naturelle – du logement.

L’air neuf agit sur le bilan thermique de deux façons : -Gains sensibles par renouvellement d’air :

QSr = 0.34 .qv . (Te –Ti) [W] Avec : qv = débit d’air extérieur en (m3/h) Te = température de l’air extérieur en °C TI= température de l’air intérieur en °C. -Gains latents par renouvellement d’air : L’air neuf augmente l’humidité dans le local, en particulier pendent l’été, l’air extérieure doit être humidifié. Soit :

QLr = 0.84 .qv . (re –ri)[W] re = teneur en eau de l’air extérieur g/Kg air-sec ri = teneur en eau de l’air intérieur g/Kg air-sec Si la ventilation est naturelle, on peut considérer que le renouvellement d’air est égal à un volume de la pièce par heure (1vol/h). Si la ventilation est mécanique, on relèvera les valeurs dans l’annexe (Annexe 4).

Stage de Fin d’Etudes

27

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.3.1.3.2 Charges internes : Les charges dues à l’environnement intérieur sont essentiellement constituées par le dégagement ou gain de chaleur et humidité à l’intérieur des locaux à climatiser. Leur importance dépend de l’utilisation à laquelle les locaux sont destinés. Les gains intérieurs (enthalpie, humidité) ont essentiellement pour origine : -

les occupants

-

l’éclairage

-

les machines électriques 

Apport de chaleur par les occupants :

L’homme peut être assimilé à un générateur thermique dont une partie de l’énergie produite est utilisé pour maintenir la température intérieure du corps constante, l’autre partie est dissipée dans le milieu ambiant sous forme de chaleur. L’évacuation de cette chaleur se fait d’une façon continue et essentiellement par rayonnement par (42% du total d’échanges), par évaporation (32%) et par convection (26%). La quantité totale de chaleur évacuée dans le local, est fonction : -

De La température sèche de l’air du local

-

Du degré hygrométrie

-

De l’activité de l’individu (métabolisme)

Ces apports dépendant du niveau d’activités de l’occupation. On distingue deux sortes de gains générés par les occupants : -Gains sensible occupants :

QSoc = n. CSoc

[W]

-Gains latents occupants :

QLoc = n. CLoc

Stage de Fin d’Etudes

28

[W]

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Avec : -

n = nombre d’occupants

-

CSoc = chaleur sensible des occupants [W]

-

CLoc = chaleur latente des occupants [W]

Csoc et Cloc sont déterminé à l’aide du tableau dans l’annexe. 

Apport de chaleur par l’éclairage :

En raison du fonctionnement de l’éclairage à l’intérieur des locaux à climatiser. On

considère

que

toute

l’énergie

électrique

consommée

se

transforme

intégralement en chaleur sensible. Cette chaleur est dissipée par effet joule transmise à l’ambiance, par convection et par rayonnement. Les proportions de chaleur émises par convection et rayonnement dépendent essentiellement de type d’ampoules ou de lumière utilisée. Deux types des lumières sont généralement installés dans les locaux : -

les lumières à incandescence.

-

les lumières à fluorescence.

On calcule les apports réels dus à l’éclairage par la relation suivante :

=

Avec -

∶

∶

∗

Ou

=

∗

Apport réel à l’éclairage [W]. Puissance surfacique installée de l’éclairage [W/m²](Annexe 6).

-

S : Surface de local [m²].

-

W : puissance électrique réellement installée pour l’éclairage en W.

Me : Coefficient de correction sans dimension qui dépend de type de l’éclairage (fluorescence égale à 1.25 ; incandescence égale à 1) 

Apport de chaleur par les machines :

Tout appareil électrique dégage au cours de son fonctionnement de la chaleur. Stage de Fin d’Etudes

29

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Chapitre 3: Tache Réalisée

L’expression donnant cet apport est la suivante :

QSm = ∑ ni.Ps

[W]

Qlm = ∑ ni. Pl

[W]

Avec : -

n i : nombre des machines ‘ i ’.

-

Pl : gain par chaleur sensible de la machine en [W] (Annexe7).

-

Ps : gain par chaleur latente de la machine en [W] (Annexe7).

3.3.1.3.3 Les charges thermiques totales 

Charges sensibles totales :

Ce sont les apports de chaleur sensible dans le local, dus à la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur ; on a :

Qs = QStr + QSRm + QSRv + QSr + QSoc + QSec+ QSm 

Charges latentes totales :

Ce sont les apports de chaleur latente dus à la différence de quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air extérieur et intérieur.

QL = QLr + QLoc+ QLm 3.3.2 Application 3.3.2.1 Présentation du projet : Notre local à climatiser est un amphithéâtre de la faculté de médecine dentaire situé à Monastir. (Voir annexe1).

3.3.2.2 Conditions de base : Le site géographique du local est : Altitude longitude : 35.77 °Monastir. Ce qui correspond à la région climatique ce qui correspond aux conditions extérieures indiquées au tableau 1.

Stage de Fin d’Etudes

30

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 1 : Les conditions thermiques de base [Voir annexe 8]

Caractéristiques

Ts (°C)

HR%

r (g/kg as)

Conditions Extérieures (ETE)

37°

62%

24.5

Conditions Intérieures

26°

50%

9.98

Température de non

30°

climatisation

3.3.2.3 Les coefficients de transmissions surfaciques : 

Les parois

Les coefficients de transmissions surfaciques des parois sont : -

Mur extérieur double cloison de 35 cm sans isolation thermique K=1,08 W/m²°C.

-

Mur extérieur double cloison de 30 cm sans isolation thermique K=1,22 W/m²°C.

-

Mur intérieur de 20 cm K=1,73 W/m²°C.

(Voir Annexe 2). 

Les toits

Le plancher est composé de (Voir figure 10) : .

-

Carrelage 1 cm,

-

Une dalle en béton 5 cm,

-

Hourdis + chape en béton cellulaire : R=0.17

-

Enduit ciment :

-

Enduit en plâtre :

K = 2.13 W/m²K Stage de Fin d’Etudes

=

ƛ

=

ƛ

.

. .

=

=

.

.

. . 31

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 9 :Composition du plancher

Le plafond est composé d’une enduit en ciment 2cm et d’un hourdis + chape en béton cellulaire et d’une étanchéité 1cm et d’une ferme pente en béton 16cm (voir figure 11) .

-

Etanchéité :

-

Ferme pente en béton :

-

Hourdis + chape en béton cellulaire : R=1.3

-

Enduit en ciment :

-

Résistance d’échanges superficiels :

ƛ

=

.

ƛ

=

=

ƛ

.

.

. .

+

=0.22

K = 1,7 W/m²K



Figure 10 :Composition du plafond

Les portes

Elles sont toutes intérieures simples en métal avec 67% de vitre ce qui correspond à k= 4.8 W/m²°C. (Voir Annexe 9). Stage de Fin d’Etudes

32

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

Chapitre 3: Tache Réalisée

Les vitrages

- Les fenêtres extérieures sont battantes simples vitrage avec fermeture de perméabilité moyenne et stores intérieurs entièrement baissés. (Voir Annexe 9). k=3.45 w/m²k - Les vitrages intérieurs sont sans protection et de même coefficients d’échange thermique k.

3.3.2.4 Les outils de calcul : Le calcul du bilan thermique a été effectué de trois manières différentes. La première en utilisant le logiciel Excel, la seconde le logiciel « MERCUS » développé par notre encadreur et la troisième le logiciel « HAP ». 3.3.2.4.1 Logiciel de calcul bilan thermique ‘MERCUS ‘ MITSUBICHI : Ce logiciel a était développé par notre encadreur entreprise monsieur MEKKI TRIMECHE comme projet de fin d’étude. Cet outil est caractérisé par une simple interface et une utilisation facile. La figure 11 montre une capture d’écran du résultat du calcul de la puissance obtenue et qui est de 126 kW.

Figure 11 :Résultats MERCUS

Stage de Fin d’Etudes

33

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.3.2.4.2 logiciel HAP de CARRIER : Le 2éme software utilisé est HAP : (Hourly Analysis Program) produit par la compagnie ‘CARRIER’ qui est un fabricant de systèmes de climatisation bien connu dans le domaine HVAC. Ce software, qui est très utilisé par les ingénieurs pour effectuer le calcul des charges de climatisation. Il permet de déterminer heure par heure et sur toute l’année les bilans frigorifiques de chaque local permettant ainsi de déduire les heures de pointe et la puissance totale à installer. Les résultats obtenus sont indiqués sur la figure 12. La puissance totale trouvée est de 119,6 kW.

Figure 12 : Résultats HAP

3.3.2.4.3 Feuille de calcul sous Excel : La figure 13 représente la feuille de calcul réalisée sous Excel. La puissance totale trouvée est de 126 kW.

Stage de Fin d’Etudes

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Stage de Fin d’Etudes

Chapitre 3: Tache Réalisée

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 13 : Résultats EXCEL

3.3.2.4.4 Comparaison des résultats : Tableau 2 : Comparaison des différentes resultats

Outil

MERCUS

HAP 4.9

FEUILLE EXCEL

Puissance totale (KW)

126.512

119.6

126.55

Figure 14 : Pourcentage des apports

Stage de Fin d’Etudes

36

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Chapitre 3: Tache Réalisée

D‘après la figure 14 la grande partie des apports thermiques est due au renouvellement d’air et le dégagement de chaleur par les occupants. Donc les seuls facteurs possibles qu’on peut contrôler sont les apports dues au Transmission (Par l’isolation des parois) et les apports par rayonnement (utilisation d’un double ou triple vitrage, Protection solaire des vitres : toile...).

3.4 Etude et choix du système de climatisation 3.4.1 Choix du système de climatisation La grande surface et le volume important du local nécessite un système de climatisation qui doit être capable de maintenir une ambiance sous des conditions de confort adéquat. Pour atteindre ce but, l’installation doit avoir une capacité ou puissance suffisante de climatisation, avoir une autonomie de fonctionnement et une gestion automatique. Le choix d’un système de climatisation peut être influencé par trois facteurs : -

La puissance frigorifique qui doit être supérieure ou égale aux apports totaux estivaux.

-

Les caractéristiques du de local à climatiser : mode d’utilisation, volume.

-

L’implantation et la forme de l’appareil ; ce critère concerne les unités intérieures comme extérieures.

Le système de climatisation le plus efficace dans notre cas est le roof top « Système-tout-air. (Figure 15).

Figure 15 : ROOFTOP

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.4.2 Généralités sur le ROOFTOP 3.4.2.1 Définition C’est une unité de climatisation qui couvre les besoins de refroidissement, de chauffage, en air neuf et elle est aussi capable de filtrer l’air et ventiler les locaux. Elle est autonome dans la mesure où la production frigorifique (ou calorifique) est incorporée dans la même unité. Elle se présente sous forme MONOBLOC et peut être implantée en toiture (figure 16).

Figure 16 : Les composantes d'un ROOFTOP

3.4.2.2 Principe Le ROOFTOP comporte 2 compartiments indépendants : -La production frigorifique (ou calorifique) par inversion de cycle dont la composition est indiquée par le tableau 3.

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 3 : Compartiment de Production frigorifique

Composante Moto compresseur

Type Hermétique/ Scroll

Caractéristiques

Nbre Eléments

Capacité Suivant les besoins frigorifiques

1 ou 2... (GROUPE MOTO COMP)

Assure la circulation Déterminer de l’air sur la BC par le constructeur

1 ou 2... (GROUPE MOTO VENTI)

Produit le travail de compression

Moto ventilateur

Hélicoïde

Batterie de condensation BC

Echangeur à tube à ailette

Pouvant fonctionner comme évaporateur

Déterminer par le constructeur

1(thermo-frigo pompe)

Vanne inversion de cycle

Vanne 4 voies

Assure l’inversion de cycle

Déterminer Par le constructeur

Une vanne par un circuit frigorifique

Armoire électrique

Matériels électronique Puissance

Assure l’automatisation et la régulation de système

Déterminer Par le constructeur

Déterminer Par le Constructeur

Autres Eléments

Filtres liquides, Tuyauteries, Détendeur...E tc.

Détente, Filtration, Distribution…

Déterminer Par le constructeur

Déterminer Par le Constructeur

-Traitement d’air (Contrôle de Température, humidité et la pureté d’air) dont la composition est indiquée par le tableau 4 :

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 4 :Compartiment de traitement d'air

Composante Caisson de mélange

Type

Air neuf /air repris

Filtres

Batterie froid

A détente directe

Batterie de chauffage BC ou échangeur à gaz Moto ventilateur

-Electrique -Eau chaud -gaz

Moto ventilateur

Hélicoïde

Autres éléments

Sondes, élément de sécurité etc.

Centrifuge

Caractéristiques

Motorisable

Nbre Elément

Capacité

Déterminer Par le constructeur Filtration légère Déterminer pour l’air neuf Par le Filtration poussée constructeur pour l’air repris Pouvant La puissance de fonctionner comme climatisation BC par inversion de cycle Déterminer Chauffage additionnel pour Par le atteint le point de constructeur soufflage Soufflage verticale Vitesse correspondant au Débit de soufflage Extraction Vitesse correspondant au débit air neuf Consigne Déterminer Sécurité etc. Par le constructeur

Généralement un seul Généralement deux une pour l’air neuf et l’autre pour l’air repris 1 seul

1 seul

1 seul

1 seul

Déterminer Par le Constructeur

Ces 2 compartiments regroupent des équipements capables d’introduire, filtrer, refroidir, chauffer, déshumidifier et souffler l’air. Celui-ci sera ensuite diffusé dans les locaux desservis grâce à des réseaux de conduits, de matière, formes et section adaptées, avec des diffuseurs choisis en fonction des critères de confort recherchés (bouches à induction, à déplacement, gaines textiles, etc.). La diffusion d’air sera traitée dans la suite de ce rapport.

Stage de Fin d’Etudes

40

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.4.2.3 Les modes de fonctionnement de ROOFTOP 3.4.2.3.1 Mode Mélange air NEUF/REPRISE Dans cette configuration l’air repris est mélangé avec l’air neuf introduit dans le caisson motorisable qui contrôle les proportions en air dans le mélange comme indiqué par la figure 17. Le caisson de mélange est réglé pour un fonctionnement en recyclage partiel avec un minimum d’air neuf et en mode économique.

Figure 17 : Mode mélange air NEUF/REPRISE

REMARQUE : Dans ce cas l’extraction se fait au niveau du local avec des ventilateurs séparés du circuit aéraulique. 3.4.2.3.2 Mode Free COOLING En intersaison la température extérieure est inférieure à celle de soufflage donc pour des raisons économiques il y a le choix d’utiliser le pouvoir de refroidissement de l’air neuf (Figure 18).

Figure 18 : Mode Free COOLING

Stage de Fin d’Etudes

41

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Chapitre 3: Tache Réalisée

REMARQUE : Si la demande de climatisation est plus élevée que l’offre de refroidissement en free COOLING alors les unités de production frigorifique (les compresseurs) fonctionnent selon la demande de régulation. 3.4.2.3.3 Mode air repris avec extraction et introduction d’air neuf :

Figure 19 : Mode air repris avec extraction et introduction d'air neuf

Dans ce cas un ventilateur additionnel s’ajoute au niveau de la reprise qui assure l’extraction de l’air. REMARQUE : À la phase d’installation, la prise d’air Neuf devra être disposé de telle sorte que l’air aspiré ne provienne pas d’une extraction voisine et aussi pour qu’il ne chauffe pas au contact du toit.

3.4.2.4 L’entretien : L’entretien de l’unité de climatisation est simplifié, il suffit : -

D’effectuer une visite semestrielle pour vérifier le bon fonctionnement mécanique, contrôler les moto-ventilateurs, poulies, courroies, volets d’air, Etc.

-

De changer les filtres en fonction de leur taux d’encrassement.

3.4.2.5 Application : Choix du modèle du Roof top : Le choix d’un roof top peut être influencé selon plusieurs critères : Stage de Fin d’Etudes

42

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-

Chapitre 3: Tache Réalisée

Critère thermique : La puissance frigorifique correspond à l’apport estival (Pour notre cas : supérieure à 126.55 KW).

-

Critère technique : Masse, dimensions de l’unité extérieure et la disponibilité des pièces de rechange.

-

Critère esthétique : Niveau sonore et vibration.

-

Critère environnementale : le type de fluide frigorigène manipulé dans le compartiment production frigorifique.

-

Critère marketing : le constructeur le moins disant.

Enfin d’après les critères précédents on a choisis la marque CIAT :

Figure 20 : Model ROOFTOP SPACE PF de Marque CIAT

Ce modèle est caractérisé par les avantages suivants : -

Fluide frigorigène R410a de ODP et GWP faibles.

-

Compresseur SCROLL (Rendement élevé par rapport aux autres types).

-

Unité silencieuse donc meilleur confort acoustique.

-

Possibilité de fonctionnement en mode FREE-COOLING.

Les caractéristiques du roof-top choisi sont donné au tableau ci-dessous (ou voir Annexe 10) :

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 5 : Caractéristiques du ROOFTOP Choisi

MARQUE

CIAT

MODEL

SPACE PF 540 MS10

PUISSANCE FRIGORIFIQUE

127.5 KW

PUISSANCE CALORIFIQUE

128.5 KW

DEBIT

20400 m3/h

REFRIGERANT

R410a

TYPE COMPRESSEUR/NBRE

SCROLL/2

CONSOMMATION

132.8*400 W

POIDS/NR

1879 kg/

La configuration choisie du roof-top est la MS10, illustrée par la figure 21.

Figure 21 : Configuration du ROOFTOP MS10

Stage de Fin d’Etudes

44

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.4.3 Dimensionnement des réseaux aérauliques [1] [6] 3.4.3.1 Les éléments de diffusion Le système de diffusion représente la partie terminale et visible d’une installation de génie climatique. La diffusion d’air conditionne la réussite ou non de l’installation. En effet, elle influence la perception de l’occupant sur son confort et sa sensation de chaud ou de froid. Avant de commencer il faut citer quelques notions concernant la diffusion. 3.4.3.1.1 Notions générale : 

Caractériser le confort

Le confort au niveau de diffusion est caractérisé par l’absence de stratification de température et des courants d’air au niveau de zone d’occupation et la meilleure qualité d’air intérieur. La vitesse de l’air recommandé est indiquée au tableau LOCAL

VITESSE

Locaux d’hébergement Hôpitaux Locaux d’enseignement

0.15 m/s

Locaux de réunion Bureaux Salle de spectacle Locaux commerciaux

0.17 m/s

Atelier Locaux sportifs, Grands Magasins Bâtiments du transport

0.25 m/s

Locaux industriels

Figure 22 : Vitesses d'air recommandé au niveau de zone de confort

Stage de Fin d’Etudes

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

Chapitre 3: Tache Réalisée

La zone d’occupation

C’est la zone du local dans laquelle la diffusion d’air doit être confortable. C’est dans cette zone que vit ou travaille l’occupant.

Figure 23 : Zone d'occupation 

L’induction

L’induction par diffusion est le résultat du mélange de l'air de la pièce et de l'appareil de ventilation. Il dépend de la forme de la grille et de la forme géométrique de la pièce. L'induction est caractérisée par sa portée, son mélange et la vitesse à l'entrée de grille. 

Effet COANDA

Lorsque le flux d’air est soufflé est proche d’une paroi parallèle à la direction de ce flux d’air, le flux d’air primaire se mélange avec l’air du local uniquement du côté opposé à la paroi. En effet, cette surface empêche un apport d’air secondaire et il apparaît une légère dépression. Cette dépression «aspire» le jet d’air et provoque l’adhérence du jet d’air sur la surface. C’est ce qu’on appelle “l’effet C” (voir figure 24).

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 24 : Effet COANDA 

La portée du diffuseur

Elle correspond à la distance mesurée entre l’unité terminale de diffusion et un point du local où le jet d’air atteint une vitesse terminale Vt prédéterminée. La valeur de cette vitesse Vt influence la valeur de la vitesse maximum (Vz) rencontrée dans la zone d’occupation du local. La portée dépend de la forme du jet d’air (radiale, conique, plate), de la configuration du local, de l’emplacement du diffuseur et des conditions de température.

Figure 25 : La portée du diffuseur

Stage de Fin d’Etudes

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

Chapitre 3: Tache Réalisée

Diffusion par mélange

-Avec grilles murales : En rafraîchissement, il faut éviter que la veine d’air chute prématurément dans la zone d’occupation et génère de l’inconfort, par des vitesses d’air trop importantes et une différence de température entre la veine d’air et l’air ambiant trop importante.

Figure 26 : Diffusion par mélange avec grilles murales

Il est très important de placer les UTD (unité terminale de diffusion) de manière à obtenir l’effet COANDA, il est nécessaire que la distance entre le jet d’air et le plafond soit faible, de l’ordre de 0,3 m. -Avec diffuseurs non linéaires (diffusion plafonnière) : Les diffuseurs plafonniers génèrent une veine radiale qui s’accroche facilement au plafond (effet COANDA) et ils sont particulièrement adaptés à des besoins importants en rafraîchissement. Les diffuseurs plafonniers ont un taux d’induction élevé, donc le mélange entre l’air soufflé et l’air ambiant est très bon et le confort obtenu dans la zone occupée acceptable.

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 27 : Diffusion plafonnière avec diffuseurs non linéaires

-Avec diffuseurs linéaires (diffusion plafonnière) : Les diffuseurs linéaires ont un taux d’induction plus élevé que les grilles murales et permettent donc d’avoir des capacités de rafraîchissement plus importantes. Il faut sélectionner une portée égale à la longueur du local + 1 à 2 m. Lorsque le diffuseur linéaire est situé proche d’une paroi extérieure vitrée, il est possible de diriger une fente vers la vitre pour combattre le courant de convection créé par la charge thermique extérieure.

Figure 28 : Diffusion plafonnière avec diffuseurs linéaires

-Avec gaines textiles : Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 6 : Diffusion avec les gaines textiles

A fontes

A induction

Description

Schéma

Type

Poreuse

Elles sont fabriquées avec du tissu poreux. La perméabilité du tissu est définie d’après le débit et la longueur. Les gaines poreuses diffusent l’air à très faible vitesse. Elles sont donc utilisées uniquement pour le rafraîchissement et elles permettent d’obtenir une diffusion d’air homogène dans tout le local.

Elles sont fabriquées avec du tissu étanche. Des fentes latérales, sur toute la longueur, permettent de diffuser l’air. Elles sont utilisées pour le rafraîchissement et le chauffage dans des locaux de faible hauteur (< 5 m). La largeur des fentes et l’angle permettent de maîtriser la portée et la vitesse résiduelle.

Des perforations sur le tissu étanche créent le phénomène d’induction. L’air soufflé à haute vitesse induit une partie de l’air ambiant, entraînant ainsi une bonne homogénéisation des températures. Le risque de stratification est évité. Elles sont utilisées pour le rafraîchissement et le chauffage dans des locaux de grande hauteur, avec de fort ∆T.

-Diffusion tourbillonnaire : La diffusion par flux tourbillonnaire peut être appliquée à tous types de locaux mais elle est particulièrement utilisée dans le Chauffage de locaux de grande hauteur et au rafraîchissement de locaux tertiaires avec des ∆T importants ou des obstacles dans la veine d’air.

Stage de Fin d’Etudes

50

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 29 : Forme de jet tourbillonnaire

-Diffusion par déplacement d’air : Le système de diffusion par déplacement d’air repose sur la loi suivante (simple) : “l’air chaud, plus léger que l’air froid (ou ambiant) a tendance à s’élever”. L’air frais (ou rafraîchi) est diffusé à hauteur du sol, dans la zone d’occupation. Au contact de sources chaudes (personnes, machines), il se réchauffe et monte en partie haute du local. La diffusion d’air est effectuée directement dans la zone à traiter à une faible vitesse (0,2 à 0,4 m/s) et à une température légèrement inférieure à la température dans la zone d’occupation.

Figure 30 : Diffusion par déplacement 3.4.3.1.2 Application : Choix d’éléments de diffusion (Voir Annexe 11): Stage de Fin d’Etudes

51

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Chapitre 3: Tache Réalisée

La marque des diffuseurs la plus utilisée en Tunisie est «

».

Les éléments de soufflage :

OU Figure 31 : Diffuseurs DAU 45 et DAU 40

En soufflage le niveau sonore de diffuseur ne doit pas dépasser 35 dB. Pour déterminer le nombre des éléments nécessaire à installer il suffit d’appliquer la formule suivante : N éléments = débit soufflage/débit unitaire de diffuseur On a considéré 2 types de configurations possibles pour le réseau de soufflage. La 1er configuration a été faites avec les diffuseurs circulaires DAU 45 et l’autre avec les diffuseurs carrés DAU 40. Le nombre de bouches ainsi que leurs différentes caractéristiques sont donnés au tableau 7. Tableau 7 : Les carectéristiques des bouches de soufflage DAU

Model

Débit Unitaire

Nombre

Diamètre

Perte charge

NR (dB)/

(m3/h)

d’éléments

Raccord

(Pa)

Portée (m)

(mm) DAU 45

1500

14

400

4.9

28/4.9

DAU 40

1200

17

450*450

8

34/2.5

Stage de Fin d’Etudes

52

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Les éléments de reprise et d’extraction :

Ou Figure 32 : Grilles de reprise LAC 45 ET GAC 88

En Reprise ou l’extraction le niveau sonore de bouche de reprise ne doit pas dépassé 25 dB. Pour déterminer le nombre des éléments nécessaire à installer il suffit d’appliquer la formule suivante : N éléments = débit de reprise/débit unitaire = (débit soufflage-débit air neuf)/débit unitaire Les différents modèles de bouches de reprise et d’extraction qu’on peut utiliser sont donnés au tableau. Tableau 8 : Les caractéristiques des grilles

Model

Débit

Nombre

Diamètre

Perte

Unitaire

d’éléments

Raccord

charge

Mm

(Pa)

(m3/h)

NR (dB)/ Portée(m)

GAC 88

1000

16

600*300

5

22/1.8

LAU 45

1000

16

600*300

4

21/6.2

LAC 40

1000

16

800*200

6

24/7.8

Stage de Fin d’Etudes

53

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Nous allons travailler avec les grilles de modèle GAC 88 qui présente les avantages suivants : -

Faible puissance acoustique par rapport au lac 40.

-

Faible portée pour le but d’éviter les risques de court-circuiter l’air.

-

Le model le moins cher. Les éléments de raccordement final :

Chaque diffuseur ou grille est raccordée par une Plénum de raccordement latéral en tôle d’acier galvanisé. REMARQUE : À la phase de calcul de perte charge on peut considérer les pertes de charge au niveau de ces raccords comme pertes singulières dus par les élargissements :

Figure 33 : Coefficient de perte charge singulières d'élargissements

Comme exemple : -Raccordement terminale pour le DAP 45 :

Figure 34 : Raccord terminale pour le DAP45

Dans les dimensions (raccord/diffus) (315/400) => 315/400=0.78 =>(ξ)=0.2 -Raccordement terminale pour le DAP 40 :

Figure 35 : Raccord terminale pour le DAP40

Dans les dimensions (raccord/diffus) (450*450/315) => 315/450=0.7 =>(ξ)=0.15 Stage de Fin d’Etudes

54

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Chapitre 3: Tache Réalisée

-Raccordement terminale pour les grilles :

Figure 36 : Raccord terminale pour les grilles

Dans les dimensions (raccord/diffus) (600*300/315) => 315/450=0.7 =>(ξ)=0.15

3.4.3.2 Les éléments de distribution : Le système de conduit d’air (ou Les éléments de distribution) s’effectue pour le retour de l’air d’alimentation, la ventilation et le rejet d’air. 3.4.3.2.1 Notion générale : 

les types des gaines :

Ils se présentent sous 2 formes : -

Rectangulaires : elles sont moins encombrantes et plus esthétiques.

-

Circulaires : elles présentent moins de pertes de charge et leur prix est généralement plus compétitif. 

les critères de choix :

-Faible conductivité thermique (calorifugées) -Faibles pertes de charge -Résistantes contre la corrosion -forte résistance mécanique -Etanchéité aux assemblages -Faible transmission acoustique -Non inflammable. -Matériaux de construction : tôle d’acier ou d’aluminium.

Stage de Fin d’Etudes

55

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

Chapitre 3: Tache Réalisée

Classement :

Les réseaux de gaines de soufflage et de reprise sont classes en fonction de : -Vitesse d’air : l’air peut être véhiculé dans des réseaux de gaines soit conventionnels ou à faible vitesse soit à grande vitesse .la ligne de démarcation Entre ces deux systèmes n’est pas très bien établie. Pourtant, les valeurs proposées pourront suivre les recommandations suivantes :

Tableau 9 : les vitesses recommandées pour les réseaux de gaines

Unités m/s

Ecole, Théâtres, Bureaux, Edifices publics

Résidences

Entrée d’air neuf extérieur

Bâtiments industriels (usines, …)

3,0 à 4,0

3,5 à 4,5

5,0 à 6,0

Filtre

1,3

1,5

2,0

Batterie chaude

2,3

2,5

3,0

Batterie froide

2,3

2,5

3,0

Laveur d’air

2,55

2,55

2,55

Sortie de ventilateur

4,0 à 5,0

6,0 à 10,0

8,0 à 12,0

Gaine principale

3,5 à 4,0

5,0 à 6,0

6,0 à 9,0

Gaine secondaire

2,5 à 3,5

3,5 à 4,0

4,0 à 6,0

Colonne montanteDérivation

2,0 à 2,5

3,0 à 3,5

3,0 à 4,0

Sortie des bouches

0,5 à 2,0

2,0 à 2,5

2,0 à, 4,0

Source : Manuel AICVF – Etude de la Distribution de l’Air

-Pression : Haute, Moyenne et Basse pression. -Genre de gaine : Gaine principale ou dérivation. 

Les conduites Terminales et les éléments de raccordement :

Les flexibles : Utilisée avant l’élément de diffusion, dans les avantages suivants :

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

-

Facilité et rapidité de mise en œuvre.

-

Faible encombrement du produit conditionné.

-

Conformité

règlement

de

sécurité

contre

l’incendie

relatif

aux

Établissements Recevant du Public. En phase d’installation il est recommandé de réaliser un raccordement simple et étanche utilisant la bande aluminium et il faut éviter les coudes pour limites les bruits et les pertes charge.

Figure 37 : Flexible

Les Accessoires : -

Les raccordements

-

Les colliers de serrage métalliques

-

Bande d’aluminium

-

Les systèmes et les bandes de suspension.

3.4.3.2.2 Traçage des circuits aérauliques L’emplacement de ce réseau est déterminé par l’emplacement des diffuseurs dans le local. L’espace réservé pour les gaines de soufflage et de reprise, ainsi que leur aspect, sont souvent des critères déterminants du tracé du réseau de distribution et imposent parfois le type de l’installation. 

Méthode de Dimensionnement des conduites (VITESSE CONSTANTE) :

On commence, généralement par choisir une vitesse dans le tronçon raccordé au ventilateur .On pourra se baser sur les valeurs de la table ci-dessus et sur le niveau de bruit admissible .la vitesse ayant été choisie et le débit d’air étant connu, on Stage de Fin d’Etudes

57

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Chapitre 3: Tache Réalisée

détermine la perte de charge linéaire correspondante d’après la courbe indiqué dans l’ANNEXE 12. On conserve alors cette perte de charge linéaire pour l’ensemble du réseau .Pour chaque tronçon, connaissant maintenant la perte de charge et le débit, on en déduira le diamètre circulaire équivalent, puis les dimensions de la gaine rectangulaire. 

Diamètres Equivalente :

Pour pouvoir utiliser un seul abaque quelle que soit la forme de gaine, on utilise le diamètre équivalent il en existe 2 : -Diamètre équivalente pour une même vitesse appelé aussi diamètre hydraulique (noté Dh) :

D =

2 ( + )

Avec : a et b les dimensions de gaine rectangulaire C’est le diamètre d’un conduit circulaire qui crée la même perte de charge que le conduit rectangulaire pour la même vitesse d’air -Diamètre équivalente pour un même débit (noté Déq) :

é

= 1.265[

+

]

.

C’est le diamètre d’un conduit circulaire qui crée la même perte de charge que le conduit rectangulaire pour un même débit d’air. 

La perte charge :

La perte de charge du réseau qui doit être compensée par le ventilateur est égale à celle du tronçon présentant la plus grande longueur équivalente (linéaires) compte tenu de toutes les transformations de direction et de section (Singulière).

Avec ∆

=Perte charge totale

∆

=∆

+∆

∆ = Perte charge linéaire

Stage de Fin d’Etudes

58

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Chapitre 3: Tache Réalisée

∆ = Perte charge singulière

Pertes de charge régulière ou linéaires :

Elles sont dues à la perte d’énergie nécessaire pour vaincre les forces de frottement internes (viscosité et turbulence). L’expérience montre que la perte charge dans une conduite de diamètre D est proportionnelle à longueur de conduite, inversement proportionnel au diamètre de la conduite, proportionnelle au carré de la vitesse du fluide dans la conduite et proportionnelle à un coefficient de perte charge régulière (ou linéaire) qui sans dimension. On définit la formule suivante qu’elle s’appelle FORMULE DE Darcy WEISBACH :

∆

=

2

Avec : ∆ =perte charge linéaire(Pa) L=longueur de conduite (m)

= Rugosité relative de conduite D=Diamètre de conduite (m²) ρ=Masse volumique d’air (Kg/m3) V=Vitesse d’air (m/s) REMARQUE : en pratique les pertes charges linéaires soit déterminé par des abaques spécialisée soit par les règles à calculer selon la longueur de conduite.

∆

= R’ ∗ L

Avec : R’= Résistance de conduite (Pa/m) L=Longueur de conduite (m)

Pertes charge singulières :

Elles sont dues à la perturbation de l’écoulement normal, décollement des parois et formation de tourbillons aux accidentes de parcours (rétrécissements, évasements, coudes, clapets, etc.) .La sortie de l’air d’un conduit vers un grand Stage de Fin d’Etudes

59

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Chapitre 3: Tache Réalisée

espace engendre également une perte de pression singulière les pertes de charge sont déterminée expérimentalement. On définit la formule suivante :

∆

=

Avec : ∆ =Perte charge Singulière (Pa)

2

ξ =coefficient de perte charge Singulière ρ =Masse volumique (Kg/m3)

V =Vitesse d’air (m/s) REMARQUE : en pratique le calcul des pertes charges singulières s’effectue comme suit : Chaque singularité présente un coefficient spécifique (ξ) ce dernière est multiplié par la pression dynamique soit en attribuent à chaque singularité une longueur équivalente que l’on ajoutera à la longueur droite. Dans le bureau d’étude où on a effectué le stage, on a également une réglette (figure38) qui permet de choisir les diamètres des gaines.



Figure 38 : Réglette de calcul Les ventilateurs :

La meilleure solution pour récupérer les pertes charges est de bien dimensionner les ventilateurs de l’unité de climatisation. Le dimensionnement Stage de Fin d’Etudes

60

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Chapitre 3: Tache Réalisée

d’élément de ventilation définit le débit à fournir par le ventilateur et la perte de charge du réseau que celui-ci doit vaincre. La sélection des ventilateurs est effectuée par les courbes en fonction du débit d’air, la pression totale à récupérer (les pertes), le niveau du bruit admissible et le rendement qui doit être la meilleure possible. Pour le refoulement (Soufflage) et l’aspiration (Reprise) :

Les ventilateurs centrifuges sont les plus applicables dans les unités de de traitement d’air.

Figure 39 : Ventilateur Centrifuge Pour l’extraction :

Les ventilateurs les plus utilise sont de cette configuration :

Figure 40 : Les extracteurs

3.4.3.2.3 Application : Avant de commencer le dimensionnement il faut savoir que : -

lorsque la conduite est de grande section, la vitesse et les pertes de charge sont réduits (économie d’énergie et limitation du bruit).

-

lorsque la conduite est de faible section le coût de matériel et l’encombrement sont réduits.

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Pour trouver la meilleure solution dans le but d’obtenir le réseau de longueur la plus réduite et par conséquent réduire les pertes de charge linéaires, ainsi que les singularités, nous allons essayer de tracer 2 circuits selon 2 propositions comme suit : -

1er proposition Bouches circulaires DAU 45 France-AIR.

-

2ème proposition Bouches Carrée DAU 40 France-AIR.

Le débit à la sortie de ROOFTOP est de 20400 m3/h le diamètre des conduites est calculé par la relation vitesse-débit-diamètre ou déterminé directement par les abaques. (VOIR ANNEXE 12) 

Réseau de soufflage :

 Soufflage coté extérieur SCE :

Figure 41 :Gaine de soufflage coté exterieur

Le tableau suivant présente la perte charge de la coté extérieur.

Stage de Fin d’Etudes

62

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 10 :Perte charge de la coté exterieur

Tronçon Vitesse débit unitaire diam circulaire abaque diam circulaire théorique Largeur hauteur longueur Coef P Charge régulière Pression Dynamique Type Singularité Coef Singularité P Reguliere P Singuliere Total SCE

m/s m3/h

sce 5 20400

mm

1250

mm

1257,401306

mm mm m

2290 617 0,435

Pa/m

0,2

Pa

15

Pa Pa Pa

Réduction 0,1 0,087 1,5 1,587

 Soufflage coté intérieur :

 1er proposition DAU 45 (Bouches circulaires) :

Figure 42 : Schéma unifilaire de circuit

Une fois on obtient les dimensionnements des conduits, on les insère sur le plan AUTOCAD. Stage de Fin d’Etudes

63

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 11 : Dimensionnement des conduites de soufflage avec DAU 45

m3/h

diam circulaire abaque mm

diam circulaire théorique mm

5

1500

315

330,37

300

300

2*A1

5

1500

315

330,37

300

300

2*A2

5

3000

450

461,74

600

300

2*A3

5

1500

315

330,37

300

300

B

5

7500

710

732,47

900

500

2*B1

5

1500

315

330,37

300

300

2*B2

5

3000

450

461,74

600

300

2*B3

5

1500

315

330,37

300

300

C

5

13500

1000

1077,41

1400

700

2*C1

5

1500

315

330,37

300

300

C2

5

3000

450

461,74

600

300

C3

5

4500

560

555,99

900

300

2*C4

5

1500

315

330,37

300

300

C5

5

1500

315

330,37

300

300

C6

5

3000

450

461,74

600

300

D

5

21000

1250

1230,17

1400

900

Tronçon

Vitesse

débit unitaire

m/s A

Largeur Hauteur rectangulaire rectangulaire mm mm

Le tableau suivant présente les longueurs des conduits à installer de réseaux de soufflage en fonction de leurs diamètres.

Tableau 12 : les longueurs des conduites à installer avec les DAU 40

Stage de Fin d’Etudes

Diamètre (mm)

Longueur(m)

315

15.6

450

5.8

650

0.3

710

3.06

64

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Puisqu’on a basé nos calculs sur la méthode de vitesse permise, alors la perte de charge de l’installation est égale à la plus grande perte de charge entre la sortie d’air de l’unité et chaque diffuseur.

Figure 43 : Schéma 2D de circuit de soufflage

REMARQUE : la pression dynamique est de 15 Pa en soufflage Pour le soufflage la vitesse d’air est de 5 m/s : Pd =

=1,2*52*0.5=15 Pa

Dans l’installation on a utilisé des coudes, tees, réducteurs, …. La valeur de pertes singulières provoquée (notée dzêta ξ) sera données par les tableaux de «l’Ashrae » (voir annexe 11)

Stage de Fin d’Etudes

65

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Tableau 13 : Perte charge de soufflage Avec DAU 45

La perte charge totale dans les réseaux de soufflage est : Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

PSt=PERTEde parcours vers la bouche 8 + PERTESCE +perte Flex raccord+ perte diffuseur =69.86+1.587+ (1.8*1+0.2*15) +4.9=79.56 Pa Finalement on constate que le ventilateur de soufflage doit être dépassé 80 Pa.  2ème proposition DAU 40 (Bouches Carrée) :

Figure 44 : Schéma unifilaire de circuit DAU 40

Le tableau suivant présente le dimensionnement des conduits à installer de réseaux de soufflage. Tableau 14 Dimensionnement des conduites de soufflage avec DAU 40

Tronçon A 2*A1 2*A2 2*A3 B 2*B1 2*B2 2*B3 2*B4 2*B5 C 2*C1 2*C2 2*C3 2*C4 2*C5 D

Vitesse

débit unitaire

m/s 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

m3/h 1200 1200 2400 1200 6000 1200 2400 3600 1200 1200 13200 1200 2400 3600 1200 1200 20400

Stage de Fin d’Etudes

diam circulaire abaque mm 315 315 400 315 630 315 400 500 315 315 900 315 400 500 315 315 1120 67

diam circulaire théorique mm 330,4 330,4 403,0 330,4 556,0 330,4 403,0 511,9 330,4 330,4 898,3 330,4 403,0 511,9 330,4 330,4 1193,9

Largeur

hauteur

mm 300 300 450 300 900 300 450 750 300 300 1400 300 450 750 300 300 1400

mm 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 500 300 300 300 300 300 850

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 45 : Circuit de soufflage avec les DAU 40

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

REMARQUE : SCE c.à.d. soufflage coté extérieur. 

Réseau de reprise :  Réseaux de reprise cotée extérieur (RCE et PRCE) :

REMARQUE : PRCE c.à.d. coté extérieur Principale de reprise.

Figure 46 : Réseaux de reprise cotée extérieur

Tableau 15 : perte charge de côté extérieur

Tronçon Vitesse débit unitaire diam circulaire abaque diam circulaire théorique Largeur Hauteur Longueur Coef P Charge régulière Pression Dynamique

m/s m3/h

RCE 4 16000

mm

1250

mm

1257

mm mm m

2290 617 0.435

Pa/m

0,2

Pa

9.6

Type Singularité Coef Singularité P Reguliere P Singuliere Total Stage de Fin d’Etudes

PRCE 4 8000 900 840 900 500 2.93 0.19 9.6

Retres+bifur+coude

2 coudes 90°

1.95 0.087 18.72 18.8

1.4 0.55 13.44 14

Pa Pa Pa 69

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Chapitre 3: Tache Réalisée

PERTERCEPRCE =18.8+14=32.8 Pa  Réseaux de reprise intérieur (1-2-3-4-5-6-7-P):

Figure 47 : Schéma unifilaire de reprise

Tableau 16 : Dimensionnement des conduites de reprise Tronçon Vitesse

2*1 2*2 2*3 2*4 2*5 2*6 2*7 P

Stage de Fin d’Etudes

m/s 4 4 4 4 4 4 4 4

diam débit circulaire unitaire abaque m3/h mm 1000 315 2000 450 3000 500 4000 630 1000 315 1000 315 1000 315 8000

70

diam circulaire Largeur théorique mm mm 291,4369493 500 423,767146 500 593,5912777 650 626,7307075 650 291,4369493 500 291,4369493 500 291,4369493 500 840,0743131 650

hauteur mm 150 300 450 500 150 150 150 900

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 48 : les gaines de reprise La grille la plus éloignée est « 1 » : Dans le parcours « 1234P » on a : -Vitesse =4m/s Coeff perte linéaire

Perte linéaire

Total linéaire

m3/h M

Pa/m

Pa

Pa

1000 2000 3000 4000 8000

0,7 0,45 0,35 0,3 0,19

1,05 0,675 0,525 0,45 0,114

Bou Parcours Débit che (tronçons)

1

grille-->unité 1 2 3 4 P

L

1,5 1,5 1,5 1,5 0,6

Type de singularité

Elargissement dérivation 90°

Perte Caracte val charge Totale ristique eur singuliè re

22,5° 90°

Pa

Pa

19,2

22

0,6 1,4

2,814

PERTE1234P + PERTERCEPRCE +perte flexible+ perte de grille=22 +32+ (1*1.8) +5 =60.8 Pa  Perte charge totale de reprise est égale à 60.8 Pa. 

Réseau d’extraction :

Figure 49 : Schéma unifilaire de réseau d'extraction

Stage de Fin d’Etudes

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Chapitre 3: Tache Réalisée

Figure 50 : les gaines d'extraction

Le débit d’extraction est égale au débit d’air neuf introduit au niveau d’unité de climatisation externe. Qvext=4428 m3/h on prenant on compte que le débit d’extraction est de 5000m3/h.. 

Choix des ventilateurs :

Le ventilateur doit être choisit de façon que sa pression disponible dépasse les pertes de charges totales du circuit. -Pour le soufflage : Le ventilateur de soufflage du roof top choisi est de pression statique égale à 123 Pa => supérieure aux pertes charge de circuit de soufflage. - Pour l’extraction (Annexe 13): Une tourelle 6 pôles VEGA 400 CIAT d’un débit d’air de 2000 m3/h et une pression statique de 100 Pa. Une tourelle 4 pôles VEGA 400 CIAT d’un débit d’air de 3000 m3/h et une pression statique de 200 Pa.

Stage de Fin d’Etudes

72

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.5 Etude financière et énergétique du projet 3.5.1 Cout d’investissement : Tout projet impose une facture financière Cette étude est consacré à l’investissement de l’installation, tous les prix sont estimer en euro et en hors taxes. Cette étude prend les catalogues des constructeurs comme source des tarifs. Les tarifs mise en compte au cœur de ce titre sont disponibles dans les pages annexes de ce rapport. ELEMENT Unité

QUANTITE de 1

PRIX UNITAIRE €

PRIX TOTALE €

15000

15000

climatisation DAU 45 + plenum

14

242+133

5250

GAC 88+plenum

21

80.5+109

3979.5

Flexibles

35 m (1m pour un 123/10m

430.5

diffus) Les gaines

25m

253.5/3m

2112.5

1

300

300

1

350

350

Hors

taxes

27422

(valeurs estimatif) Ventilateur EXTRCTION 2000 Ventilateur EXTRACTION 3000 Totale

Stage de Fin d’Etudes

73

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Chapitre 3: Tache Réalisée

3.5.2 Cout énergétique : Consommation : Aux conditions normales et pour l’objectif de climatisation notre installation fonctionne de avril a 15 juillet et de premier septembre jusqu’à la fin d’octobre. On note que la durée de fonctionnement est de 154 jour/ans. Or le temps d’occupation de l’amphi est de 8h par jour alors cette installation consomme environ 53000.8 KWh/an d’électricité : -

(154*8*42.4) =52.23 MWh/ans Par l’unité de climatisation « ROOFTOP »

-

(154*8*0.62) =0.764 MWh/ans Par les ventilateurs d’extractions.

Le kWh d’électricité est de 0.156 d => la facture en électricité est de 8268 dinar par an

3.6 Conclusion Dans ce chapitre, on a commencé dans une première étape par une présentation des systèmes de climatisation, dans une seconde étape on a définit la notion du bilan thermique afin d’estimer les puissances frigorifiques nécessaires pour le confort. Dans la 3eme étape, on a représenté et sélectionné le système de climatisation à installer. Une fois l’unité de climatisation sélectionnée, le débit d’air a été déterminé par le catalogue du constructeur. Par la suite à partir de ce débit, l’espace disponible sous plafond et le mode d’utilisation du local on a tracé 2 réseaux de distribution différents dans le but de vérifier la fiabilité du ventilateur de soufflage avec les pertes charges réelles calculées. On a terminé ce chapitre par une étude financière et énergétique du projet.

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Conclusions et Perspectives

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES L’objectif de notre travail a été d’obtenir une installation la plus performante non seulement à l’échelle technique mais également aux échelles environnementale, économique et financière. Le rapport présent a été décomposé en 3 parties :

 Présentation de l’entreprise d’accueil  Description du stage effectué

 Description de la tache réalisée Cette dernière porte sur les études thermiques, aéraulique et financière de l’installation. Suite à ces études réalisées nous avons choisi les équipements nécessaires à installer. Ce travail a été pour nous une expérience enrichissante, car il nous a permis d’enrichir nos connaissances et d’améliorer notre bagage technique dans le domaine Energétique. Nous avons pu découvrir le déroulement des études thermiques et fluidiques précisément les bilans thermique de climatisation et les réseaux aérauliques. Ce qui nous a permis également de mettre en œuvre nos compétences et nos connaissances que nous avons pu acquérir tout au long de notre formation universitaire. Ce stage nous a permis, outre la mise en application pratique des techniques de climatisation, le développement de solutions, d’acquérir une vision étendue du travail qu’il sera réalisé sur chantier. Mais ce qui est plus important c’est que nous avons appris, grâce à cette tache la méthodologie de recherche fructueuse avec un esprit critique. Malgré les divers problèmes rencontrés lors de la réalisation de notre Tâche, nous avons réussi à résoudre la majorité d’eux.

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Bibliographie

BIBLIOGRAPHIE [1] P. Dal Zotto, J.M.Larre, A Merlette, L.Picau “Mémotech génie énergétique”, El Educalivre, Septembre 2000. [2] Jean Desmans, “AIDE Mémoire génie Climatique”, Dunod, 2009. [3] M.MAZZOUZ SOUHA, “Bilan thermique”, éléments de cours, Département Energétique, Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Sousse, 2016. [4] M.TRIMECHE MEKKI., “Climatisation d’une villa par les systèmes VRV”, Mémoire de PFE, Département de Génie Energétique, Ecole Nationale d’ingénieurs de Monastir, 2004. [5] René Prigent,Mathieu Auclerc, “Régulation et automatisme des systèmes frigorifiques”, Dunod, 2010. [6] France Air, “Guide Climatisation”, France-AIR, 2014.

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Annexes

ANNEXES ANNEXES 1 : Plan architecturel

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Annexes

ANNEXE 2 Coefficients de transfert surfaciques et convectif des murs

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Annexes

ANNEXE 3 : les annexes des charges solaires ANNEXE 3.1 : détermination de l’heur de charge maximale

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Annexes

ANNEXE 3.2 Coefficient Minorateur F en fonction de coefficient de transfert K

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Annexes

ANNEXE 3.3 Facteur de réduction « g » pour les fenêtres protèges

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Annexes

ANNEXE 3.4 Coefficient d’absorption « A » pour murs, toits et fenêtres

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Annexes

Annexe 4 : Débit normale des locaux aux pollutions non spécifiques

DESIGNATION DES LOCAUX

:

*Locaux d'enseignement : + classes, salles d’études, laboratoire (à l'exclusion ceux à pollution spécifique): - maternelles, primaires et secondaire du 1er cycle - secondaire du 2éme cycle et universitaire + ateliers * Locaux d'hébergement : + chambres collective (plus de trois personnes), dortoir cellules, salles de repos *Bureaux et locaux assimilés : + tels que locaux d’accueil, bibliothèque, bureaux de poste, banque *Locaux des réunions

+ tels que salles des réunions, de spectacles, de culte, clubs, foyers *Locaux de vente : + tels que boutiques, supermarché *Locaux de restauration : + cafés, bars, restaurants, cantines, salles à manger *Locaux à usage sportif : + par sportif : - dans une piscine - dans les autres locaux + par spectateur :

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Débit minimal d'air neuf en mètre cube/heure et par occupant Locaux Locaux sans avec interdiction interdiction de fumer de fumer

15 18 18

densité d'occupation [personne /m²]

0,67 25 25 0,25

18

18

25

25

0,1

0,31 18

30

22

30

22

30

22 25 18

30 30

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0,08 0,5

0

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Annexes

ANNEXE 5. Dégagement de chaleur par les occupants

ANNEXE 6. Apports de chaleur par éclairage

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Annexes

ANNEXE 7 : Apports de chaleur par Appareillage

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Annexes

ANNEXE 8 : les conditions climatiques de gouvernorat de Monastir

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Annexes

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Annexes

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Annexes

3.45

2.45 2.40 2.35 2.25 2.00

Coefficient k en w⁄m

Coefficient k en w⁄m Vitrage simple 6 8 10 12 Double fenêtre

°c

3.50

2.45 2.40 2.35 2.25 2.05

°c

Vitrage simple 6

2.40

8

2.35

10

2.30

12 Double fenêtre

2.20

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Portes fenêtres battantes avec soubassement ou coulissantes

Double vitrage

Vitrage simple 6 8 10 12 Double fenêtre

°c

Double vitrage

Coefficient k en w⁄m

Double vitrage

Portes fenêtres battantes avec soubassement

Fenêtres battantes

Annexe 9 : les fenêtres et les portes courantes

3.30

1.95

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Nature de la menuiserie

Portes simples en bois

Portes simples en métal

Portes en menuiserie

verre

sans

Annexes

Types de portes Portes opaques : Pleines Pleines avec montants de 45 mm alvéolées Portes équipées de vitrage simple : Proportion de vitrage inférieur à 30% Proportion de vitrage comprise entre 30 et 60 % Portes équipées de vitrage double à lame d'air de 6 mm quelle que soit la proportion de vitrage Portes opaques Portes équipées de vitrage simple quelle que soit la proportion de vitrage Portes équipées de vitrage double : Proportion de vitrage inférieur à 30% Proportion de vitrage comprise entre 30 et 70% Portes en vitrage simple

Eléments souples battants

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Porte donnant sur l'extérieur

Porte donnant sur un local non chauffé

3.54

3

3.3

-

-

-

4

-

4.5

-

3.3

-

5.8

4.5

5.8

-

5.5

-

4.8

-

5.8

4.5

5.8

4.5

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Annexes

Annexe 10 : Roof top choisi

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Annexes

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Annexes

Annexe 11 : les catalogues des diffuseurs et conduites

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Annexes

Annexe 12 : les abaques des pertes charge

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Annexes

,

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Annexes

Annexe 13 : Tourelle d’extraction

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