UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE --------------------oooOooo-------------------- DEPARTEMENT : GENIE MECANIQUE ET PRODUCTIQUE DEPARTEMENT : GENIE ELECTRIQUE FILIERE GENIE INDUSTRIEL Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Licence ès-Sciences et Techniques en GENIE INDUSTRIEL Présenté et soutenu par : RANAIVO Sitraka Harimalatiana Directeur de Mémoire : Monsieur RANAIVOSON Andriambala H. Maître de Conférences PROMOTION 2009 Date de soutenance : 03 MARS 2010 « PROJET DE CLIMATISATION PAR SYSTEME A VOLUME DE REFRIGERANT VARIABLE (VRV) DES SALLES DE BUREAU ET DES APPARTEMENTS DE L’IMMEUBLE ARO AMPEFILOHA »
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
--------------------oooOooo--------------------
DEPARTEMENT : GENIE MECANIQUE ET PRODUCTIQUE
DEPARTEMENT : GENIE ELECTRIQUE
FILIERE GENIE INDUSTRIEL
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Licence ès-Sciences
et Techniques en GENIE INDUSTRIEL
Présenté et soutenu par : RANAIVO Sitraka Harimalatiana
Directeur de Mémoire : Monsieur RANAIVOSON Andriambala H.
Maître de Conférences
PROMOTION 2009
Date de soutenance : 03 MARS 2010
« PROJET DE CLIMATISATION PAR SYSTEME A
VOLUME DE REFRIGERANT VARIABLE (VRV) DES
SALLES DE BUREAU ET DES APPARTEMENTS DE
L’IMMEUBLE ARO AMPEFILOHA »
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
--------------------oooOooo--------------------
DEPARTEMENT : GENIE MECANIQUE ET PRODUCTIQUE
DEPARTEMENT : GENIE ELECTRIQUE
FILIERE GENIE INDUSTRIEL
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Licence ès-Sciences et
Techniques en GENIE INDUSTRIEL
Présenté et soutenu par : RANAIVO Sitraka Harimalatiana
Président du Jury : Monsieur JOELIHARITAHAKA Rabeatoandro
Enseignant-chercheur à l’ESPA
Directeur de mémoire : Monsieur RANAIVOSON Andriambala H.
Maître de Conférences à l’ESPA
Examinateurs : Madame RATSIMBAZAFY Lantoharisoa
Maître de Conférences à l’ESPA
Monsieur ANDRIAMANALINA William Alphonse
Enseignant-chercheur à l’ESPA
Monsieur RAKOTONIRIANA René
Maître de Conférences à l’ESPA
« PROJET DE CLIMATISATION PAR SYSTEME A
VOLUME DE REFRIGERANT VARIABLE (VRV) DES
SALLES DE BUREAU ET DES APPARTEMENTS DE
L’IMMEUBLE ARO AMPEFILOHA »
« Ne crains rien, car je suis avec toi ;
Ne promène pas des regards inquiets, car je suis ton Dieu ;
Je te fortifie, Je viens à ton secours, Je te soutiens de ma droite triomphante».
Esaïe 41,10.
REMERCIEMENTS
Tout d’abord, je ne saurai poursuivre ce travail sans louer Le Seigneur, Notre Dieu, puisque grâce à Sa bonté,
Sa bénédiction et Son Amour inconditionnel, je me suis sentie accompagnée et soutenue tout au long de
mes années d’études.
Ensuite, je ne ferai pas de discours digne des grands orateurs, et quand bien même les mots me paraissant
bien dérisoires lorsque vient le moment d’être reconnaissante envers ceux qui, avec sollicitude, patience et
dévouement, vous ont guidé et aidé, du fond du cœur, je tiens à dire merci et bien plus encore à chacune
des personnes nommées ci-après :
Au Directeur de l’ESPA, Monsieur RAMANANTSIZEHENA Pascal, qui nous a autorisé la soutenance de ce
mémoire ;
Au Président du Jury, Monsieur JOELIHARITAHAKA Rabeatoandro, de nous faire l’immense honneur de
présider ce mémoire ;
Au Chef de Département GENIE MECANIQUE ET PRODUCTIQUE, qui n’est autre que le Président de ce
Jury, et à Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon, Chef de Département GENIE ELECTRIQUE de la Filière
GENIE INDUSTRIEL pour le dévouement de ces personnes envers ladite filière ;
A mon Directeur de Mémoire, Monsieur RANAIVOSON Andriambala H. pour ses conseils pratiques, son
aide précieuse et la pertinence de ses interventions. Comme il se devait, il a su me remettre sur la bonne
voie à chaque fois qu’il le fallait ;
Aux examinateurs : Madame RATSIMBAZAFY Lantoharisoa, Maître de Conférences à l’ESPA
Monsieur ANDRIAMANALINA William A., Enseignant-chercheur à l’ESPA
Monsieur RAKOTONIRIANA René, Maître de Conférences à l’ESPA
pour avoir consacré du temps à la correction de cet ouvrage malgré les lourdes et nombreuses tâches qu’ils
doivent assumer ;
A tout le personnel des Assurances ARO qui nous a offert leur étroite collaboration. Notamment à
Monsieur RAZANAKOLONA Bera, Directeur Général de ARO, Monsieur RALAMBOMIADANA Rolando du
Département Patrimoine et Monsieur RAZAFIMAHEFA Fortunat du Service Gestion des Travaux et
Equipements.
A tous les enseignants de la Filière GENIE INDUSTRIEL et tous ceux de L’ECOLE SUPERIEURE
POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO qui n’ont pas lésiné sur notre formation, leur détermination afin de
nous transmettre et nous partager leur connaissance est inestimable.
Et puis à tous ceux qui, de près et/ou de loin, ont apporté leur pierre à l’édifice que ce document représente.
Rien de tout ceci n’aurait été possible si ma petite famille, ma source d’inspiration, mes parents, notre
« Tatie », bref toute ma famille et tous mes amis (particulièrement à deux d’entre eux qui se reconnaîtront)
n’avaient pas été là pour m’encourager et me soutenir moralement, affectueusement et financièrement
durant la réalisation de cet ouvrage comme tout au long de ces trois dernières années malgré mes humeurs
changeantes et mon caractère quelque peu difficile des fois.
Enfin, cet ouvrage est un hommage aux efforts et sacrifices faits par les étudiants et leurs familles lors de la
réalisation de ces mémoires. Je le dédie à la mémoire de ma Grand-mère maternelle qui nous a quittés au
cours de la deuxième année de Licence.
Merci Grand-mère d’avoir cru en moi et de nous avoir inculquées à tous les valeurs de l’enseignement.
b coefficient réducteur pour les locaux non chauffés
Dp déperditions thermiques [W]
e épaisseur du mur [m]
f facteur de correction
gr facteur de réduction
h coefficient de convection [W/m2.K]
i numéro du mur
I intensité du rayonnement solaire [W/m2]
J Joule
j numéro de l'étage
K coefficient de transmission thermique [W/m2.K]
Ku coefficient d'utilisation [%]
nécl nombre d'éclairages [lampes]
nocc nombre d'occupants [personnes]
P puissance de la lampe [W]
Q, q quantité de chaleur
QL charge thermique latente [W]
qp flux [W/m2]
QS charge thermique sensible [W]
Qv quantité de chaleur du vitrage [W]
qv débit d'air extérieur de renouvellement [m3/h]
S surface [m2]
T température [°C]
V volume net chauffé [m3]
W travail
x distance [m]
αv coefficient d'absorption du vitrage
Δt durée [h]
ΔT, Δθ différence de température [K]
LISTE DES SYMBOLES
IV
θe température extérieure [°C]
θi température intérieure [°C]
λ conductivité thermique [W/m.°C]
Φ, 𝜑 flux de chaleur [W]
ω teneur en eau [geau/kgair sec]
LISTE DES TABLEAUX
V
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Nature des différentes parois des locaux à climatiser .................................................................................................... 20 Tableau 2 : Dimensions des locaux et des bureaux .................................................................................................................................. 20 Tableau 3 : Dimensions des diverses pièces des appartements .......................................................................................................... 21 Tableau 4 : Eclairage dans les bureaux ....................................................................................................................................................... 21 Tableau 5 : Eclairage dans les appartements à un niveau ................................................................................................................... 21 Tableau 6 :Eclairage dans les appartements DUPLEX ........................................................................................................................... 22 Tableau 7: Données météorologiques ........................................................................................................................................................... 26 Tableau 8 : Apports thermiques des bureaux Bj1 .................................................................................................................................... 30 Tableau 9 : Apports thermiques des Bureaux Bj2 .................................................................................................................................... 31 Tableau 10 : Apports thermiqes des bureaux Aj1 .................................................................................................................................... 31 Tableau 11 : Apports thermiques des bureaux Aj2 .................................................................................................................................. 31 Tableau 12 : Apports thermiques des bureaux Bj3 .................................................................................................................................. 32 Tableau 13: Apports thermiques des bureaux Bj4 ................................................................................................................................... 32 Tableau 14 : Apports thermiques des bureaux Aj3 .................................................................................................................................. 32 Tableau 15 : Apports thermiques des bureaux Aj4 .................................................................................................................................. 33 Tableau 16 : Apports thermiques des appartements de la façade Sud-Est .................................................................................... 33 Tableau 17 : Apports thermiques des appartements de la façaade Nord-Ouest ......................................................................... 34 Tableau 18 : Récapitulation des apports thermiques des bureaux pour l’ étage j ...................................................................... 34 Tableau 19 : Récapitulation des apports thermiques pour les appartements .............................................................................. 34 Tableau 20 : Déperditions thermiques des bureaux Bj1........................................................................................................................ 36 Tableau 21 : Déperditions thermiques des bureaux Bj2........................................................................................................................ 36 Tableau 22 : Déperditions thermiques des bureaux Aj1 ........................................................................................................................ 36 Tableau 23 : Déperditions thermiques des bureaux (façade Sud-Est) ............................................................................................. 37 Tableau 24 : Déperditions des bureaux Bj3 ................................................................................................................................................ 37 Tableau 25 : Déperditions des bureaux Bj4 ................................................................................................................................................ 37 Tableau 26 : Déperditions thermiques des bureaux Aj3 ........................................................................................................................ 38 Tableau 27 : Déperditions thermiques des bureaux Aj4 ........................................................................................................................ 38 Tableau 28 : Déperditions thermiques des appartements du Sud-Est ............................................................................................ 38 Tableau 29 : Déperditions thermiques des appartements du Nord-Ouest ..................................................................................... 39 Tableau 30 : Déperditions thermiques totales des bureaux de l’étage j ......................................................................................... 39 Tableau 31 : Déperditions thermiques totales des appartements ..................................................................................................... 39 Tableau 32 : Emplacement des U.E. et puissances frigorifiques correspondantes...................................................................... 46 Tableau 33 : Paramètres de sortie ................................................................................................................................................................. 48 Tableau 34 : COP, débit massique et autres ............................................................................................................................................... 49 Tableau 35 : Références et destination des unités extérieures ........................................................................................................... 56 Tableau 36 : Références et destination des unités intérieures ............................................................................................................ 56 Tableau 37 : Consommation en électricité par étage de l’immeuble ARO ..................................................................................... 57 Tableau 38 : Débits extraits en mètres-cubes par heure par type de pièce ................................................................................... 60 Tableau 39 : Débits de renouvellement d’air pour un appartement à un niveau........................................................................ 60 Tableau 40 : Débits de renouvellement d’air pour un Duplex ............................................................................................................. 61 Tableau 41 : Débit de renouvellement d’air par étage des bureaux ................................................................................................. 61 Tableau 42 : Caractéristiques des vitrages ................................................................................................................................................. 76 Tableau 43 : Chaleur dégagée par les occupants ..................................................................................................................................... 77 Tableau 44 : Chaleur dégagée par les appareils et autres machines électriques ........................................................................ 77 Tableau 45 : Caractéristiques des unités murales ................................................................................................................................... 78 Tableau 46 : Caractéristiques des unités cassettes.................................................................................................................................. 79 Tableau 47 : Caractéristiques des unités extérieures ............................................................................................................................. 80 Tableau 48 : Récapitulation pour la climatisation des bureaux ........................................................................................................ 81 Tableau 49 : Caractéristiques des FF définitifs ......................................................................................................................................... 82 Tableau 50 : Nombre de personnes occupant les bureaux .................................................................................................................. 83 Tableau 51 : Nombre de locataires dans un appartement ................................................................................................................... 83
LISTE DES ILLUSTRATIONS
VI
LISTE DES ILLUSTRATIONS
Figure 1 : Transferts de chaleur sur un vitrage ____________________________________________________________________________ 8 Figure 2 : Diagramme enthalpique du R 410A ___________________________________________________________________________ 11 Figure 3 : Les centrales DAC et DAV ______________________________________________________________________________________ 14 Figure 4 : Découpe du climatiseur ________________________________________________________________________________________ 15 Figure 5 : Image par satellite de l’immeuble ARO ________________________________________________________________________ 25 Figure 6 : Courbes de températures d’un système INVERTER ___________________________________________________________ 42 Figure 7 : Mode chaud et froid simultanés et équilibrés _________________________________________________________________ 44 Figure 8 : Mode chaud et froid simultanés et déséquilibrés _____________________________________________________________ 45 Figure 9 : Mode « tout froid» ______________________________________________________________________________________________ 45 Figure 10 : Plan adopté par étage J _______________________________________________________________________________________ 47 Figure 11 : Diagramme enthalpique du cycle frigorifique de l’installation _____________________________________________ 50 Figure 12 : Constitution de l’U.E. __________________________________________________________________________________________ 52 Figure 13 : Mise en évidence du compresseur SCROLL et des deux couples du MCC à réluctance _____________________ 53 Figure 14 : Quelques types d’unités intérieures __________________________________________________________________________ 54 Figure 15 : Mécanisme de la VMC _________________________________________________________________________________________ 58 Figure 16 : Méthode d’extraction et de renouvellemen d’air pour un bâtiment d’habitation collective _______________ 59 Figure 17 : Schéma de représentation de la tuyauterie et du caisson de ventilation(gaine) __________________________ 62 Figure 18 : Les conditions de base requises par SITRAKA_CLIM pour le calcul de la consommation en eau de l’humidificateur____________________________________________________________________________________________________________ 63 Figure 19 : Paramètres pour la détermination de la consommation en eau ___________________________________________ 64 Figure 20 : L’unité murale FXAQ-MV _____________________________________________________________________________________ 78 Figure 21 :L’unité cassette FXZQ-MV _____________________________________________________________________________________ 79 Figure 22 :Unité extérieure REYQ8-16P __________________________________________________________________________________ 81 Figure 23 : Unité extérieure REYQ18P9 et REYQ22P8 ___________________________________________________________________ 81
GLOSSAIRE
VII
GLOSSAIRE
Adiabatique : qualifie le fonctionnement d'un système sans échange de chaleur avec son environnement
(le milieu extérieur).
Air conditionné : air auquel une température et un degré d’humidité déterminés ont été affectés.
Azéotropique : se dit d'un fluide frigorigène qui change d'état à température rigoureusement constante.
Par opposition à « fluide zéotropique », dont la température varie pendant le changement de phase.
Calorie : unité de calcul pour la mesure de la quantité de chaleur nécessaire élevant la température d’un
gramme d’eau de 15 à 16°C sous pression atmosphérique normale.
Capacité calorifique : quantité de chaleur qu'il faudrait fournir à un corps pour élever sa température de
1 K.
Chaleur latente : chaleur faisant changer l’état physique d’un corps sans en modifier sa température.
Chaleur sensible : chaleur que l’on perçoit et qu’on est en mesure d’en évaluer la modification par nos
sens (refroidissement ou réchauffement).
Condensats : eau issue de la condensation de l'air chaud et humide sur une surface froide. L’évaporateur
provoque la condensation de l'air qui y circule, les condenses produits par l'évaporateur doivent être canalisés
et évacués.
COP : coefficient de performance.
Le COPfroid est le rapport entre la puissance frigorifique fournie et la puissance électrique absorbée par le
compresseur tandis que le COPchaud est le rapport entre l’énergie thermique délivrée au condenseur et
l’énergie électrique demandée par le compresseur.
Cycles courts : temps de marche et d'arrêt trop brefs (< 10 mn) du compresseur.
Diagramme de MOLLIER : diagramme permettant de décrire le cycle thermodynamique d'une machine
frigorifique.
Enthalpie : grandeur dont la variation engendre l'absorption ou la génération de chaleur et est exprimée
en Joules par kilogrammes (J/kg).
Fluide frigorigène ou réfrigérant : Fluide utilisé dans les installations frigorifiques et les pompes à
chaleur. II est capable de passer de l'état liquide à gazeux et vice et versa sous des pressions généralement
supérieures à la pression atmosphérique. Lors de ces changements d'état (appelé aussi phases) il absorbe
ou cède une grande quantité de chaleur.
Hygrométrie : détermine le degré d’humidité dans l’air atmosphérique.
Pertes de charge : énergie à fournir sous forme de pression pour vaincre les frottements lorsqu'un fluide
(liquide ou gazeux) circule dans une canalisation ou divers éléments (filtre, échangeur, vanne, etc.).
GLOSSAIRE
VIII
Réfrigération : abaissement programmé de la température d’un milieu (production de froid).
Régime laminaire : les filets du fluide sont parallèles à la paroi.
Régime turbulent : existence de fluide tourbillonnant surtout au niveau de la paroi.
Source de chaleur : système thermodynamique capable de fournir ou de recevoir de la chaleur en restant
à une température constante.
Dite chaude pour un milieu où l'on restitue des calories à haute température et froide si l’on y puise des
calories à basse température.
Température de Base : température moyenne maximale (ou minimale) d'un lieu dépendant de la situation
géographique et servant aux calculs des apports calorifiques (ou des déperditions maximales) des
habitations.
Transformation monotherme : transformation dans laquelle un système évoluant n’échange de chaleur
qu’avec une seule source (ditherme : avec deux sources de chaleur).
Ventilo-convecteurs : appareils de chauffage ou de climatisation constitués d'un échangeur à air ventilé.
Le tube qui circule au milieu des ailettes véhicule soit de l'eau soit du fluide frigorigène.
VRV : volume de réfrigérant variable. Le système à volume de réfrigérant variable est un système de
climatisation dans lequel la quantité (le volume) de réfrigérant alimentant les unités intérieures varie en
fonction du besoin desdites unités.
IX
TABLE DES MATIERES
LISTE DES ABREVIATIONS ET DES ACRONYMES ______________________________________________________ I
LISTE DES SYMBOLES ___________________________________________________________________________________ III
LISTE DES TABLEAUX ____________________________________________________________________________________ V
LISTE DES ILLUSTRATIONS _____________________________________________________________________________ VI
GLOSSAIRE _______________________________________________________________________________________________ VII
TABLE DES MATIERES ___________________________________________________________________________________ IX
CHAPITRE I : RAPPEL DE THERMODYNAMIQUE APPLIQUEE A L’ETUDE _______________________ 4 I.1. BASE DE LA THERMODYNAMIQUE ________________________________________________________________ 4 I.2. LE TRANSFERT THERMIQUE __________________________________________________________________________ 5
I.2.1. La conduction ___________________________________________________________________________________________________ 5 I.2.1.1. Cas du mur _________________________________________________________________________________________________ 6
a. Mur simple _______________________________________________________________________________________________ 6 b. Mur multicouche ________________________________________________________________________________________ 6 c. Mur composé d’une association de parois (mur composite) ________________________________________ 6
I.2.1.2. Cas d’un cylindre creux ____________________________________________________________________________________ 6 a. Cylindre creux homogène ______________________________________________________________________________ 6 b. Cylindre creux hétérogène _____________________________________________________________________________ 6
a. Plaque verticale isotherme _____________________________________________________________________________ 7 b. Les corrélations empiriques ____________________________________________________________________________ 7
I.2.2.2. Convection forcée __________________________________________________________________________________________ 7 a. Plaque plane _____________________________________________________________________________________________ 8 b. Conduite _________________________________________________________________________________________________ 8
I.2.3. Le rayonnement ________________________________________________________________________________________________ 8 I.3. LA TECHNOLOGIE DU FROID _________________________________________________________________________ 8
I.3.1. Production de froid et fluide frigorigène _____________________________________________________________________ 9 I.3.1.1. Classement des FF _________________________________________________________________________________________ 9
a. Les substances inorganiques pures ____________________________________________________________________ 9 b. Les substances organiques _____________________________________________________________________________ 9 c. Autres produits _________________________________________________________________________________________ 10
I.3.1.2. Autres critères pour le choix des FF à utiliser __________________________________________________________ 10 a. Le GWP __________________________________________________________________________________________________ 10 b. L’ODP ____________________________________________________________________________________________________ 10
I.3.2. Les composants du circuit frigorifique ______________________________________________________________________ 10 I.3.2.1. L’évaporateur _____________________________________________________________________________________________ 10 I.3.2.2. Le compresseur ___________________________________________________________________________________________ 10 I.3.2.3. Le condenseur ____________________________________________________________________________________________ 11 I.3.2.4. Les organes d’alimentation ______________________________________________________________________________ 11
I.3.3. Le diagramme de MOLLIER ___________________________________________________________________________________ 11 CHAPITRE II : NOTIONS GENERALES SUR LA CLIMATISATION ___________________________________ 12
II.1. DEFINITION ___________________________________________________________________________________________ 12 II.2. OBJECTIFS DE LA CLIMATISATION ________________________________________________________________ 12 II.3. LES DIFFERENTS SYSTEMES DE CLIMATISATION _______________________________________________ 12
II.3.1. Les installations « tout air » _________________________________________________________________________________ 13 II.3.1.1. Système à un seul conduit et à débit d’air constant (DAC) ___________________________________________ 13 II.3.1.2. Système à un seul conduit et à débit d’air variable (DAV) ____________________________________________ 13
a. Les centrales de traitement d’air unizone ____________________________________________________________ 13 b. Les centrales de traitement d’air « à détente directe » ______________________________________________ 13
II.3.1.3. Système à deux conduits ________________________________________________________________________________ 14 1I.3.2. Les installations mixtes « air/eau » ________________________________________________________________________ 14
II.3.2.1. Systèmes à éjecto-convecteurs _________________________________________________________________________ 14
X
II.3.2.2. Systèmes à ventilo-convecteurs ________________________________________________________________________ 15 II.4. LES CLIMATISEURS __________________________________________________________________________________ 15
II.4.1. Découpe d’un climatiseur ____________________________________________________________________________________ 15 II.4.2. Les divers types de climatiseurs _____________________________________________________________________________ 15
II.4.2.1. Les climatiseurs individuels ____________________________________________________________________________ 15 a. Climatiseur monobloc _________________________________________________________________________________ 15 b. Climatiseur à éléments séparés (Split System) ______________________________________________________ 16
II.4.2.2. Les armoires de climatisation __________________________________________________________________________ 16 II.4.2.3. Les climatisations centralisées (multi split system) __________________________________________________ 16
a. Climatisation centrale à eau glacée ___________________________________________________________________ 16 b. Système à Volume de Réfrigérant Variable ou VRV _________________________________________________ 16
CHAPITRE III : PRESENTATION DU PROJET _________________________________________________________ 18 III.1. INTERETS DE L’ETUDE _____________________________________________________________________________ 18
III.2. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDES _________________________________________________________ 19 III.2.1. Localisation __________________________________________________________________________________________________ 19 III.2.2. Données relatives aux locaux à climatiser ________________________________________________________________ 20
CHAPITRE I : LE BILAN THERMIQUE __________________________________________________________________ 25 I.1. PREREQUIS D’UN BILAN THERMIQUE _____________________________________________________________ 25
I.1.1. Données climatiques et géographiques de base ____________________________________________________________ 25 I.1.2. Conditions de mesure pour le calcul des apports __________________________________________________________ 26 I.1.3. Règles de dimensionnement (Climatisation et chauffage) _________________________________________________ 26
I.1.3.1. Pour la climatisation _____________________________________________________________________________________ 26 I.1.3.1. Pour le chauffage _________________________________________________________________________________________ 26
I.1.4. Hypothèses de calculs ________________________________________________________________________________________ 27 I.2. LES APPORTS THERMIQUES ________________________________________________________________________ 27
I.2.1. Les apports internes __________________________________________________________________________________________ 27 I.2.1.1. Apports dus aux personnes occupant le local __________________________________________________________ 27 I.2.1.2. Apports dus à l’éclairage ________________________________________________________________________________ 28 I.2.1.3. Apports dus aux machines et / ou appareillages électriques _________________________________________ 28
I.2.2. Les apports externes _________________________________________________________________________________________ 29 I.2.2.1. Apports calorifiques par rayonnement solaire sur les vitrages ______________________________________ 29 I.2.2.2. Apports calorifiques par rayonnement solaire à travers les parois __________________________________ 29 I.2.2.3. Apports par transmission dus aux parois extérieures et les vitrages ________________________________ 29
a. Apports par transmission dus aux vitrages __________________________________________________________ 29 b. Apports par transmission dus aux parois ____________________________________________________________ 29
I.2.2.4. Apports dus au renouvellement d’air ___________________________________________________________________ 30 I.3. RESULTAT DU CALCUL DES APPORTS _____________________________________________________________ 30
I.3.1. Apports thermiques des bureaux ____________________________________________________________________________ 30 I.3.1.1. Façade SE _________________________________________________________________________________________________ 30 I.3.1.2. Façade NO ________________________________________________________________________________________________ 32
I.3.2. Apports thermiques des appartements du quatrième étage et DUPLEX _________________________________ 33 I.3.2.1. Façade SE _________________________________________________________________________________________________ 33 I.3.2.2. Façade NO ________________________________________________________________________________________________ 34
I.3.3. Récapitulation des apports thermiques totaux _____________________________________________________________ 34 I.4. LES DEPERDITIONS THERMIQUES _________________________________________________________________ 35
I.4.1. Apports internes et externes _________________________________________________________________________________ 35 I.4.2. Les différentes déperditions _________________________________________________________________________________ 35
I.4.2.1. Déperditions par les parois donnant directement sur l’extérieur ____________________________________ 35 I.4.2.2. Déperditions par les parois donnant sur les locaux non chauffés ____________________________________ 35 I.4.2.3. Déperditions par renouvellement d’air ________________________________________________________________ 35
I.5. CALCUL DES DEPERDITIONS ________________________________________________________________________ 36 I.5.1. Déperditions thermiques des bureaux ______________________________________________________________________ 36
I.5.1.1. Façade SE _________________________________________________________________________________________________ 36 I.5.1.2. Façade NO ________________________________________________________________________________________________ 37
I.5.2. Déperditions thermiques des appartements et du DUPLEX _______________________________________________ 38 I.5.2.1. Façade SE _________________________________________________________________________________________________ 38
XI
I.5.2.2. Façade NO ________________________________________________________________________________________________ 39 I.5.3. Récapitulation des déperditions thermiques totales _______________________________________________________ 39
CHAPITRE II : TYPES POSSIBLES DE VRV A INSTALLER __________________________________________ 41 II.1. TECHNOLOGIE INVERTER __________________________________________________________________________ 41 II.2. VRV EN FROID SEUL _________________________________________________________________________________ 42 II.3. VRV II __________________________________________________________________________________________________ 43 II.4. VRV III _________________________________________________________________________________________________ 43
II.4.1. Principe général de fonctionnement _______________________________________________________________________ 43 II.4.2. Les divers fonctionnements _________________________________________________________________________________ 43
II.4.2.1. Chaud et froid équilibrés _______________________________________________________________________________ 43 II.4.2.2. Chaud et froid déséquilibrés ___________________________________________________________________________ 44 II.4.2.3. Mode « tout froid » ou « tout chaud » __________________________________________________________________ 45
CHAPITRE III : CLIMATISATION PAR SYSTEME VRV III : DIMENSIONNEMENTS, CHOIX ET SELECTION DES COMPOSANTS ________________________________________________________________________ 46
III.1. CHOIX DE LA DISPOSITION DES MODULES ______________________________________________________ 46 III.2. PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION __________________________________ 47
III.2.1. Valeurs des paramètres de base ___________________________________________________________________________ 48 III.2.2. Exploitation du cycle frigorifique __________________________________________________________________________ 50
III.3. COMPOSANTS DE L’INSTALLATION ______________________________________________________________ 51 III.3.1. Les unités extérieures ______________________________________________________________________________________ 51
a. Châssis et habillage ____________________________________________________________________________________ 52 b. Le compresseur ________________________________________________________________________________________ 53 c. L’échangeur de chaleur _______________________________________________________________________________ 53 d. Le ventilateur ___________________________________________________________________________________________ 53 e. Circuit de réfrigérant et système de récupération d’huile __________________________________________ 54
III.3.2. Les unités intérieures _______________________________________________________________________________________ 54 III.3.2.1 Principe __________________________________________________________________________________________________ 54 III.3.2.2. Les caractéristiques techniques des U.I. ______________________________________________________________ 55
III.3.3. Le circuit frigorifique [2] ____________________________________________________________________________________ 55 III.3.4. Le circuit électrique _________________________________________________________________________________________ 55 III.3.5. Régulation et sécurité _______________________________________________________________________________________ 56
III.4. NOMBRE D’UNITES A INSTALLER ________________________________________________________________ 56 III.4.1. Unités extérieures ___________________________________________________________________________________________ 56 III.4.2. Unités intérieures ____________________________________________________________________________________________ 56
III.5. CONSOMMATION EN ELECTRICITE DE L’INSTALLATION _____________________________________ 57 CHAPITRE IV : SYSTEME DE VENTILATION ET D’HUMIDIFICATION ____________________________ 58
IV.1. GENERALITES ________________________________________________________________________________________ 58 IV.1.1. Définition _____________________________________________________________________________________________________ 58 IV.1.2. Finalités de la ventilation ___________________________________________________________________________________ 59
IV.2. LES COMPOSANTS ___________________________________________________________________________________ 59 IV.3. DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME DE RENOUVELLEMENT D’AIR ___________________________ 60
IV.3.1. Les étapes de calcul __________________________________________________________________________________________ 60 IV.3.2. Principe _______________________________________________________________________________________________________ 60
IV.4. L’HUMIDIFICATEUR ________________________________________________________________________________ 62 IV.4.1. Influences de l’humidité relative ___________________________________________________________________________ 62 IV.4.2. Dimensionnement de l’humidificateur _____________________________________________________________________ 62
IV.4.2.1. Le débit d’humidification ______________________________________________________________________________ 62 IV.4.3. Consommation en eau de l’humidificateur ________________________________________________________________ 63 IV.4.4. Aperçu du progiciel « SITRAKA_CLIM » ___________________________________________________________________ 63
IV.4.4.1. Conditions à considérer pour le calcul ________________________________________________________________ 63 IV.4.4.2. Interface du progiciel __________________________________________________________________________________ 63
CHAPITRE V : ETUDE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ______________________________________ 65 V.1. NOTIONS SUR L’EIE __________________________________________________________________________________ 65
V.1.1. Quelques définitions relatives à l’EIE _______________________________________________________________________ 65 V.1.1.1. L’environnement ________________________________________________________________________________________ 65
XII
V.1.1.2. L’impact environnemental ______________________________________________________________________________ 65 V.1.1.3. La pollution ______________________________________________________________________________________________ 65
V.2. EIE DU PROJET DE CLIMATISATION _______________________________________________________________ 66 V.2.1. Présentation et objectif du projet ___________________________________________________________________________ 66 V.2.2. L’EIE ___________________________________________________________________________________________________________ 66
V.2.2.1. Les impacts négatifs _____________________________________________________________________________________ 66 a. Pollutions sonores _____________________________________________________________________________________ 66 b. Pollution atmosphérique ______________________________________________________________________________ 66 c. Les rejets sur l’extérieur et évacuation des condensats _____________________________________________ 67
V.2.2.2. Les impacts positifs _____________________________________________________________________________________ 67 V.2.2.3. Les mesures d’atténuation, de suppression et/ou de compensation prises ________________________ 67
CHAPITRE III : CLIMATISATION PAR SYSTEME VRV III : DIMENSIONNEMENTS, CHOIX ET SELECTION DES
COMPOSANTS
III.1. CHOIX DE LA DISPOSITION DES MODULES
Plusieurs dispositions des modules sont possibles (dans ce premier volet, on ne tient en compte que
de l’emplacement des U.E.) mais il faut tenir compte de certains critères avant de se fixer sur le choix adéquat.
Celles parmi lesquelles on déterminera le nôtre sont récapitulées ci-dessous avec les puissances à installer
correspondantes.
Tableau 32 : Emplacement des U.E. et puissances frigorifiques correspondantes MODULES PUISSANCE A INSTALLER
1er cas Une seule U.E. pour l’ensemble 24 bureaux + 8 appartements 718,44 [kW]
2ème cas Une seule U.E. pour les 24 bureaux et une autre pour les 8 appartements
599,31 [kW] pour les bureaux 119,13 [kW] pour les appartements
3ème cas
Une U.E. par étage pour les bureaux et idem pour les appartements
599,31 [kW] pour les bureaux 119,13 [kW] pour les appartements
4ème cas
Une U.E. pour la façade SE et une autre pour la NO pour les bureaux comme pour les appartements
SE : 142,11 [kW] pour les bureaux 64,134 [kW] pour les appartements
NO : 57,652 [kW] pour les bureaux 54,99 [kW] pour les appartements
5ème cas
Une U.E. pour deux bureaux face à face (ex : Bj1 et BJ2, Aj3 et Aj4), ce qui fait un total de 4 U.E par étage pour les bureaux et appartements
Bj1 et Bj2 : 67,83 [kW], B41 et B42 : 31,624 [kW]
Bj3 et Bj4 : 25,22 [kW], B43 et B44 : 26,46 [kW]
Aj1 et Aj2 : 74,27 [kW], A41 et A42 : 32,51 [kW]
Aj3 et Aj4 : 31,69 [kW], A43 et A44 : 28,528 [kW]
6ème cas Une U.E. pour deux bureaux en parallèle (ex : Bj1 et Bj4), pareil
pour les appartements
Bj1 et Bj4 : 49,82 [kW], B41 et B44 : 25,907 [kW]
Bj2 et Bj3 : 43,909 [kW], B42 et B43 : 32,177 [kW]
Aj1 et Aj4 : 43,638 [kW], A41 et A42 : 34,127 [kW]
Aj2 et Aj3 : 62,326 [kW], A42 et A43 : 26,911 [kW]
7ème cas Une U.E. pour deux bureaux en
parallèle (ex : Bj1 et Bj4), mais une U.E. par appartement
Idem que pour le cas n°6 en ce qui concerne les bureaux et les valeurs des puissances à installer dans les appartements sont disponibles dans le tableau 6
E T U D E D U P R O J E T D E C L I M A T I S A T I O N P A R S Y S T E M E V R V P a g e | 47