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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
MENTION : SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX
Mémoire de Fin d’Etudes en vue de l’obtention du
Diplôme de MASTER et Titre INGENIEUR en Science et Ingénierie des Matériaux
Présenté par : AVANA Gaston
Soutenu le Lundi 03 Décembre 2018
PROMOTION 2017
CONCEPTION ET ETUDE DU
SYSTEME D’ISOLATION, DE
VENTILATION ET DE CLIMATISATION
D’UNE USINE DE BISCUITERIE
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
MENTION: SCIENCE ET INGENIERIE DES MATERIAUX
Mémoire de Fin d’Etudes en vue de l’obtention du
Diplôme de MASTER et Titre INGENIEUR en Science et Ingénierie des Matériaux
Présenté par : AVANA Gaston
Soutenu le Lundi 03 Décembre 2018
Président : - Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric
Directeur de
mémoire : - Docteur RANAIVOSON ANDRIAMBALA Hariniaina,
Directeur de mémoire
professionnel :
- Monsieur RAHARISON Rialy Jean Luc, Chef du Département Plomberie et
Climatisation de la Société CIMELTA
Examinateurs : - Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro
- Docteur RANARIVELO Michel
- Doctorant BINGUIRA Djack Kelly
CONCEPTION ET ETUDE DU
SYSTEME D’ISOLATION, DE
VENTILATION ET DE CLIMATISATION
D’UNE USINE DE BISCUITERIE
TENY FISAORANA
Ambonin’ny zava-drehetra dia tsy nahavita ity asa fikarohana ity aho raha tsy teo
ny fitiavana sy ny famindrampon’Andriamanitra. Noho izany dia atolotro Azy ny
fisaorana sy fankasitrahana tamin’ny nanomezany ahy hery, tanjaka sy fahasalamana ary
ireo soa maro tsy voatanisa nomeny ahy.
Fankasitrahana manokana no atolotro ireto olona manaraka ireto noho ny
fanampiany tamin’ny fanatontosana ity asa fikarohana ity :
Professeur ANDRIANAHARISON Yvon, Talen’ny Sekoly Ambony
Pôliteknika eto d’Antananarivo ;
Docteur RANDRIANARIVELO Frédéric, Tompon’andraikitry ny Sampana
« Science et Ingénierie des Matériaux », izay nanome ahy ny fahazoan-dalana
hampiraty ity asa fikarohana ity;
Docteur RANAIVOSON ANDRIAMBALA Hariniaina, Mpanoro lalana ity
asa fikarohana ity ary na dia maro aza ny andraikitra sahaniny, dia tsy nitsahatra
nahafoy fotoana nanampy sy nanolo-kevitra ahy teo amin’ny lafiny teknika,
pedagojika ary ireo anatra samihafa.
Andriamatoa RAHARISON Rialy Jean Luc, Tompon’andraikitry ny
Departemanta « Climatisation et Plomberie » ny orinasa CIMELTA sy
Andriamatoa RAKOTOARISOA Ny Andry, Tompon’andraikitry ny
« Projets Industriels et Infrastructures » ny orinasa JB, izy ireo izay nitarika sy
nanampy ny asa fikarohana nataoko ho amin’ny sehatra matianina.
Tolorako fisaorana manokana ihany koa ireto mpampianatra manaraka ireto izay
nanaiky ny hitsara izao asa izao :
- Docteur RAKOTOSAONA Rianasoambolanoro, Mpampianatra Mpikaroka eto
amin’ny Sekoly Ambony Pôliteknika ;
- Docteur RANARIVELO Michel, Mpampianatra Mpikaroka eto amin’ny Sekoly
Ambony Pôliteknika ;
- Doctorant BINGUIRA Djack Kelly.
Atolotro ihany koa ny fankasitrahana feno ho an’ny fivondronamben’ny
mpampianatra eto amin’ny Sekoly Ambony Pôliteknika indrindra fa ireo mpampianatra
sy tompon’andraikitra ao amin’ny Sampana « Science et Ingénierie des Matériaux ».
Fisaorana sy fankasitrahana manokona no atolotro ny raiko, ny iray tam-po amiko
ary ny fianakaviana rehetra tsy nitsahatra nankahery sy nanampy ahy ara-bola na ara-
pitaovana.
Farany, tsy ho haiko ny tsy hisaotra ireo namako fa indrindra i Sarah sy ireo
rehetra nandray anjara na alavitra na akaikiky tamin’ny fanatsarana ity asa fikarohana
ity. Misaotra!
i
SOMMAIRE
NOTATIONS
ABREVIATIONS
ACRONYMES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : ISOLANT THERMIQUE
CHAPITRE II : VENTILATION MECANIQUE CONTROLEE ET
CLIMATISATION
PARTIE II : METHODOLOGIES, RESULTATS ET DISCUSSIONS
CHAPITRE III : APPROCHE DU SUJET
CHAPITRE IV : PRESENTATION DU BATIMENT ET CAHIER DE
CHARGE
CHAPITRE V : PROJET D’INSTALLATION DE LA VENTILATION
MECANIQUE CONTROLEE
CHAPITRE VI : RESULTATS ET DISCUSSIONS DE L’ETUDE
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXES
TABLE DES MATIERES
ii
NOTATIONS
Symbole Signification Unité
S Aire de la surface de contact [m2]
Qs Apport sensible total [W]
𝑪𝑳𝒐𝒄𝒄 Chaleur latente des occupants [W]
𝑪𝑺𝒆𝒍𝒄 Chaleur sensible des lampes [W]
𝑪𝑺𝒎𝒂𝒄𝒉 Chaleur sensible des machines [W]
𝑪𝑺𝒐𝒄𝒄 Chaleur sensible des occupants [W]
Cp Chaleur spécifique [J.kg-1. °C]
α Coefficient d’absorption de la paroi recevant le
rayonnement [m2]
α Coefficient d’absorption du vitrage -
h Coefficient d’échange par convection [W m-2 °C-1]
Cu Coefficient d’utilisation -
Coefficient de frottement de Darcy [kg/m3]
j Coefficient de perte de pression singulière -
K Coefficient de transmission thermique de la paroi ou du
vitrage [W/m2.K]
Conductivité thermique [W/m.K]
Conductivité thermique du milieu [W m -1 °C -1]
Constante de Stefan-Boltzmann, σ = 5,67.10−8 [W m−2 K−4]
qv Débit d’air [m3/h]
Q Débit d’air de ventilation [L/s]
D Diamètre intérieur du conduit [m]
Différence de température [K]
Ej Energie journalière [kWh/j]
e Epaisseur [m2]
p Facteur d’émission de la surface -
F Facteur de rayonnement solaire -
g Facteur de réduction en fonction du mode de protection de
la fenêtre contre le rayonnement solaire -
iii
Flux de chaleur transmis [W]
Flux thermique [W/m2]
HR Humidité relative [%]
vR Intensité de rayonnement solaire sur les vitrages [W/m2]
L Longueur du conduit [m]
Masse volumique [kg.m-3]
nocc Nombre d’occupants -
Re Nombre de Reynolds qui permet de caractériser
l’écoulement -
nelc Nombre des lampes -
nmach Nombre des machines -
fP Perte de charge linéaire [Pa]
jP Pertes de charges singulières [Pa]
P Pression différentielle totale du ventilateur [kPa]
dp Pression dynamique du fluide [Pa]
sp Pression statique ou pression effective du fluide [Pa]
tP Pression totale ou énergie volumique du fluide. [Pa]
Pa Puissance absorbée [kW]
P Puissance électrique de l’éclairage [W]
P Puissance totale du ventilateur [kW]
r Rayon [m]
mR Rayonnement solaire absorbé sur la surface de la paroi [W/m2]
R Résistance thermique [W/m2.K]
eh
1 Résistance thermique superficielle externe [W/m².K];
ih
1 Résistance thermique superficielle interne [W/m².K];
Rugosité absolue de la paroi interne du conduit [m]
S Section [m²]
iv
n
j j
je
1
Somme des résistances thermiques des différentes couches
des matériaux constituant la paroi [W/m².K];
S Surface de la section de passage du flux de chaleur [m2]
T Température [°C]
𝜭𝒆 Température extérieure de base [°C]
𝜭𝒊 Température intérieure de base [°C]
t Temps [h]
𝒆 Teneur en eau de l’air extérieur [g/kg]
𝒊 Teneur en eau de l’air intérieur [g/kg]
x Variable d’espace dans la direction de la propagation du
flux [m]
dr Variation de rayon [m]
Viscosité cinématique de l’air [m²/s]
V Vitesse de l’air [m/s]
v
ABREVIATIONS
Ar : Ariary
CL : Chaleur latente
CS : Chaleur sensible
E : Est
HR : Humidité relative
J : Jour
N : Nord
NE : Nord-Est
NO : Nord-Ouest
N : Nuit
N : Ouest
pu : Prix unitaire
S : Sud
SE : Sud-Est
SO : Sud-Ouest
Te : Température extérieure
Ti : Température intérieure
VMC : Ventilation Mécanique Controlée
VRV : Volume de Refrigerant Variable
vi
ACRONYMES
DD : Directeur de Division
DRH : Directeur des Ressources Humaines
DU : Directeur d'Usine
DG : Directeur Général
DI : Directeur Industriel
MPI : Manager Projet Industriel
MQ : Manager Qualité
MT : Manager Technique
RAC : Responsable Amélioration Continue
RPSPC : Responsable de Production Snack et Plumpy-choco
RI : Responsable Investissement
RLI : Responsable Logistique Industrielle
RMI : Responsable Maintenance Industrielle
RM 1 : Responsable Maintenance niveau 1
RM 2 : Responsable Maintenance niveau 2
RM 3 : Responsable Maintenance niveau 3
RPII : Responsable Projet Industriel et Infrastructure
RRD : Responsable Recherche et Developpement
RSM : Responsable Système Maintenance
RUPB : Responsable Unité de Production Biscuiterie
RUPC : Responsable Unité de Production Confiserie
vii
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Bilan thermique élémentaire sur un mur simple ................................................... 8
Figure 2 : Flux et températures dans un mur multicouche .................................................... 8
Figure 3 : Transfert thermique dans un cylindre creux ......................................................... 9
Figure 4 : Schéma de transferts dans un cylindre creux multicouches .................................. 9
Figure 5 : Répartition d’un flux incident de rayonnement sur un solide ............................. 10
Figure 6 : Principe d’une installation de soufflage d’air ..................................................... 14
Figure 7 : Principe d’une installation d’extraction d’air ..................................................... 14
Figure 8 : VMC simple flux ................................................................................................ 15
Figure 9 : VMC double flux ................................................................................................ 15
Figure 10 : Ventilateurs axiaux ou hélicoïdes ..................................................................... 15
Figure 11 : Ventilateurs radiaux ou centrifuges .................................................................. 16
Figure 12 : Climatiseur « window » .................................................................................... 17
Figure 13 : Climatiseur Mono-split ..................................................................................... 18
Figure 14 : Climatiseur Multi-split ...................................................................................... 18
Figure 15 : Climatiseur roof-top .......................................................................................... 19
Figure 16 : Système de climatisation VRV ......................................................................... 19
Figure 17 : Climatisation à « eau glacée » .......................................................................... 20
Figure 18 : Climatisation « tout-air » .................................................................................. 20
Figure 19 : Climatisation « air-eau » ................................................................................... 21
Figure 20 : Organigramme de la Société ............................................................................. 25
Figure 21 : Zone de confort et type de climat [16] .............................................................. 44
Figure 22 : Courbe de variation du coefficient de transmission K = f (e) ........................... 52
Figure 23 : Courbe de variation des apports transmis Qtr = f (e, dT) ................................. 53
Figure 24 : Courbe de variation de température T = f (e) ................................................... 54
Figure 25 : Unités intérieures du groupe frigorifique .......................................................... 60
Figure 26 : Unités extérieures du groupe frigorifique ......................................................... 61
Figure 27 : Gaine spiralé en tôle d’acier galvanisé ............................................................. 62
Figure 28 : Gaine textile TEXI-JET .................................................................................... 62
Figure 29 : Caisson de soufflage faible débit ...................................................................... 65
Figure 30 : Caisson de soufflage grand débit ...................................................................... 65
Figure 31 : Extracteur hélicoïdal ......................................................................................... 66
Figure 32 : Coupure de proximité IPC ................................................................................ 68
Figure 33 : Pressostat différentiel type MTY ...................................................................... 68
viii
Figure 34 : Grille de soufflage ............................................................................................. 69
Figure 35 : Clapet anti retour ............................................................................................... 69
Figure 36 : Thermostat d’ambiance de type CA1................................................................ 70
Figure 37 : Transformateur de sécurité type SATD1 .......................................................... 70
Figure 38 : Comparaison des coûts d’investissement pour Ti=25°C .................................. 82
Figure 39 : Comparaison des coûts d’investissement pour Ti=Te ...................................... 83
ix
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Caractéristiques de quelques matériaux isolants ................................................ 5
Tableau 2 : Avantages et inconvénients des deux types d’isolation...................................... 6
Tableau 3 : Les différents systèmes de ventilation .............................................................. 13
Tableau 4 : Situation géographique de la Société................................................................ 27
Tableau 5 : Données météorologiques 2017 ....................................................................... 27
Tableau 6 : Répartition des études ....................................................................................... 31
Tableau 7 : Dimensions du local du PROJET I ................................................................... 32
Tableau 8 : Dimensions du local du PROJET II ................................................................. 33
Tableau 9 : Caractéristiques des matériaux de construction................................................ 33
Tableau 10 : Nombre d’occupants, d’éclairages et des machines ....................................... 34
Tableau 11 : Débit minimal d'air neuf à introduire par occupant ........................................ 35
Tableau 12 : Rugosité absolue des différents conduits........................................................ 43
Tableau 13 : Masse volumique et viscosité cinématique de l’air sous la pression
atmosphérique normale de 101325 Pa (Calcul selon la norme ISO 5801) .......................... 43
Tableau 14 : Vitesse maximum de déplacement d’air recommandée ................................. 45
Tableau 15 : Vitesse de soufflage dans les locaux .............................................................. 45
Tableau 16 : Vitesse d’air des bouches de reprise ............................................................... 46
Tableau 17 : Caractéristiques techniques de l’isolant thermique ........................................ 47
Tableau 18 : Catalogue de choix du matériau isolant .......................................................... 48
Tableau 19 : Conditions extérieures de base ....................................................................... 48
Tableau 20 : Conditions intérieures de base ........................................................................ 48
Tableau 21 : Surfaces et caractéristique de la toiture .......................................................... 49
Tableau 22: Résultats des apports thermiques transmis par l’isolation de la toiture de
l’étude globale en fonction des variantes de températures et d’épaisseurs ......................... 49
Tableau 23 : Résultats des apports thermiques transmis par l’isolation de la toiture de
l’étude par zone en fonction des variantes de températures et d’épaisseurs ....................... 45
Tableau 24 : Résultat du bilan thermique de l’étude globale pour Ti = 25°C ..................... 51
Tableau 25 : Résultat du bilan thermique de l’étude globale pour Ti = Te ......................... 52
Tableau 26 : Résultat du bilan thermique de l’étude par zone pour Ti = 25°C ................... 53
Tableau 27 : Résultat du bilan thermique de l’étude par zone pour Ti=Te ......................... 54
Tableau 28 : Caractéristiques des unités intérieures de climatisation ................................. 60
Tableau 29 : Caractéristiques des unités extérieures de climatisation................................. 61
Tableau 30 : Résultat des débits et des unités nécessaires pour Ti = 25°C ......................... 63
x
Tableau 31 : Pertes de charge dans pour Ti = 25°C ............................................................ 64
Tableau 32 : Résultat des débits et des unités nécessaires pour Ti = Te ............................. 64
Tableau 33 : Pertes de charge pour Ti = Te ......................................................................... 65
Tableau 34 : Caractéristiques des caissons de soufflage ..................................................... 66
Tableau 35 : Choix des unités de soufflage ......................................................................... 67
Tableau 36 : Choix des unités d’extraction ......................................................................... 67
Tableau 37 : Caractéristiques techniques des filtres ............................................................ 68
Tableau 38 : Choix des accessoires de soufflage pour la VMC .......................................... 69
Tableau 39 : Choix des accessoires d‘extraction pour la VMC .......................................... 70
Tableau 40 : Choix des équipements de régulation pour la VMC....................................... 71
Tableau 41 : Répartition des coûts d’investissement pour l’isolation ................................. 72
Tableau 42 : Coût d’investissement de l’étude pour Ti = 25°C .......................................... 70
Tableau 43 : Coût d’investissement de l’étude pour Ti = Te .............................................. 71
Tableau 44 : Répartition des coûts énergétiques pour la climatisation ............................... 80
Tableau 45 : Répartition des coûts énergétiques de l’étude pour Ti=25°C ......................... 80
Tableau 46 : Répartition des coûts énergétiques de l’étude pour Ti=Te ............................. 81
Tableau 47 : Comparaison des différents systèmes étudiés ................................................ 84
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 1
INTRODUCTION
Du point de vue mondial, la thermique du bâtiment fait partie des notions
fondamentales mises en jeu pour le confort physiologique de chaque individu. Elle est liée
avec le réchauffement climatique, le problème de structure des bâtiments qui conduit les
chercheurs à exploiter de nouvelles technologies pour résoudre l’inconfort. Certes, il dépend
non seulement des apports solaires mais aussi de l’habillement, du métabolisme, de l’activité
physique ainsi que les environnements de chaque être humain. De plus, certains paramètres
comme l’humidité, la température, la vitesse de déplacement d’air, les bruits jouent un rôle
incontournable sur le confort des Hommes.
Actuellement, des techniques et des technologies sont mises en place pour l’inconfort
chaud ou froid. Elles consistent à réduire les apports de chaleur externes et internes d’un
milieu. Elles conduisent à la rénovation de l’existant et se réalisent en fonction du besoin
ainsi que de la nature du milieu environnant. Toutefois, il est indispensable de faire un
diagnostic et une étude de faisabilité sur les structures du local.
Dans cette étude, l’objectif consiste à proposer des options de prise de décision pour
réduire les excès de température et d’avoir un environnement de travail sain et sécurisé dans
une plateforme de biscuiterie. Cet ouvrage est basé sur des normes et des diverses
réglementations pour les zones industrielles. Des techniques spécifiques comme l’isolant
thermique, la climatisation et la ventilation mécanique contrôlée sont utilisées pour atteindre
cet objectif. En conciliant ces techniques, une évolution du confort thermique important
pourrait être obtenue.
Pour y procéder, des analyses de la situation in situ ont été faites pour acquérir les
données et les paramètres nécessaires. Divers calculs thermiques et aérauliques sont
effectués pour dimensionner la climatisation, les isolants et les systèmes de ventilation. Des
évaluations économiques, énergétiques et environnementales sont présentées pour clore ce
projet de fin d’études.
Pour mieux cerner cette étude, deux grandes parties constituent cet ouvrage :
- La première se focalise sur le contexte général, composé de la description du projet,
les thermiques du bâtiment ainsi que les technologies de ventilation et de
climatisation.
- La deuxième partie présente la méthodologie de l’étude, les résultats obtenus, les
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 2
discussions ainsi que le coût du projet et l’évaluation du coût énergétique.
Dans le terme de ce travail, nous apporterons des perspectives et une brève
conclusion.
PARTIE I :
ETUDES
BIBLIOGRAPHIQUES
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 4
CHAPITRE I : ISOLANT THERMIQUE
Afin de garantir une bonne condition thermique dans un bâtiment, il est primordial
de réduire les échanges thermiques avec l’ambiance extérieure. Le cas de notre étude
consiste à limiter les apports solaires à travers les toitures.
II.1. Définition générale [1] [2]
Un matériau, produit ou système est généralement considéré comme isolant
thermique lorsqu’il ait une conductivité thermique inférieure ou égale à 0,060 W/m.°C
(0,051 kcal/h.m.°C). Il est destiné à réduire les échanges thermiques à travers la paroi sur,
ou dans laquelle il est placé.
1W = 0,860 kcal/h
1cal = 4,186 Joules
II.2. Caractéristiques principales de l’isolation thermique [1] [3]
Deux paramètres thermo-physiques interviennent dans le traitement de problème
thermique et énergétique du bâtiment en rapport avec les matériaux isolants :
II.2.1. Conductivité thermique ()
Le coefficient de conductivité thermique () caractérise la capacité d’un matériau
à transmettre la chaleur par conduction. Il représente la quantité de chaleur transférée par
unité de surface et par unité de temps sous un gradient de température.
]°K .[W.m 1-1-
T
e
(2-1)
Où : Flux thermique [W/m2]
e : Epaisseur de la surface considérée [m2]
T : Température [K]
II.2.2. Résistance thermique (R)
La résistance thermique (R) se définie par l’aptitude d’un matériau à résister au
froid et à la chaleur. C’est le rapport de l’épaisseur (e) d’un matériau à sa conductivité
thermique (). Elle caractérise la performance d’isolation d’un matériau.
]/[ 2KmWe
R
(2-2)
Le tableau 1 suivant représente quelques matériaux isolants avec ses
caractéristiques comme la masse volumique, la chaleur spécifique massique et la
conductivité thermique :
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 5
Tableau 1 : Caractéristiques de quelques matériaux isolants [4]
[kg.m-3]
Cp
[J.kg-1. °C]
[W.m-1. °C-1]
Balsa 140 0,054
Coton 80 1300 0,06
Laine de roche
20 880 0,047
55 880 0,038
135 880 0,041
Laine de verre
8 875 0,051
10 880 0,045
15 880 0,041
40 880 0,035
Liège expansé 120 2100 0,044
Polyuréthane
32 1300 0,03
50 1360 0,035
85 1300 0,045
PVC 32 1300 0,031
40 1300 0,041
Polystyrène expansé
12 1300 0,047
14 1300 0,043
18 1300 0,041
Styrofoam 30 0,032
II.2.3. Technique d’isolation [3]
En général, il existe deux façons d’isoler un bâtiment : l’isolation de l’intérieur et
l’isolation de l’extérieur. Quelques avantages et inconvénients de ces deux types
d’isolation seront présentés dans le tableau 2.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 6
Tableau 2 : Avantages et inconvénients des deux types d’isolation
Isolation de l’intérieur Isolation de l’extérieur
- Maitriser par tous les intervenants du
bâtiment ;
- Loin d’être la plus courante ;
- Plus elle est performant, plus les ponts
thermiques s’accroit ;
- Faible inertie thermique.
- Permet de renforcer la protection des
murs contre les intempéries ;
- Permet de supprimer la majorité des
ponts thermiques ;
- Limite les risques de condensation ;
- Facile à réaliser ;
- Ne modifie pas l’espace utilisable.
II.3. Les pare-vapeurs [5]
II.3.1. Définition et fonction
Le pare-vapeur est une membrane d’étanchéité permettant de limiter la
transmission de vapeur d’eau dans la paroi surtout sur les matériaux d’isolation afin de les
protéger tout en améliorant l’étanchéité à l’air de l’enveloppe.
Le pare-vapeur se pose avec l’isolant du côté intérieur du local chauffé entre
l’isolant et le revêtement intérieur de finition en rampant de toitures, murs, plafonds et
planchers.
II.3.2. Type de matériau pour pare-vapeur
Pour constituer un écran pare-vapeur, trois types de matériaux sont couramment
utilisés tels que :
- Les matériaux en feuille
Ils se présentent avec de faibles épaisseurs et peuvent être souple ou rigide.
- Les matériaux d’enduction
Ce sont des enduits appliqués en une ou plusieurs couches sur les murs, sols ou
plafonds devant recevoir l’isolation. On distingue les enduits colloïdaux en suspension
aqueuse, les enduits bitumineux ou plastiques à solvant volatil et les émulsions bitume-
élastomères.
- Les matériaux feuille et enduit
Ce dernier présente la combinaison des deux premiers types de matériaux utilisés.
On spécifie les feutres bitumineux, les complexes bitume-aluminium.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 7
II.3.3. Nature du matériau
Cette donnée représente une importance majeure pour l’identification du matériau.
Pour les pare-vapeurs en feuille, on distingue généralement :
- Les matériaux de nature métallique qui s’agit toujours de l’aluminium
- Les matériaux de nature plastique, souvent en polyéthylène
- Les matériaux de nature composite comme le complexe bitume-aluminium.
Pour les matériaux d’enduction, la nature est indiquée de façon plus ou moins explicite :
- Le produit de base : produits asphaltiques, polymères ou élastomères, chargés ou
non par des fibres.
- Le mode de dispersion de ce produit :
Solution : matériaux « solvanté »
Emulsion : pour des produits asphaltiques dans l’eau.
II.4. Transfert thermique [6] [7] [8]
Le transfert thermique se définie comme l’échange de chaleur d’un milieu chaud
vers un milieu froid sous forme microscopique. Cet échange d’énergie peut se présenter en
trois modes :
- la conduction
- la convection
- le rayonnement
II.4.1. Conduction
Le transfert de chaleur par conduction se trouve dans un milieu matériel soit un seul
et même corps soit entre deux corps en contact. Le milieu peut être solide, liquide ou gaz
et ce phénomène se produit sous l’influence d’une différence de température par suite d’une
interaction moléculaire.
Ce mode de transfert de chaleur repose sur l’hypothèse de Joseph Fourier : la
densité de flux est proportionnelle au gradient de température.
x
TS
(2-3)
Avec : Flux de chaleur transmis par conduction [W]
: Conductivité thermique du milieu [W m -1 °C -1]
S : Surface de la section de passage du flux de chaleur [m2]
T : Température [°C]
x : Variable d’espace dans la direction de la propagation du flux [m].
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 8
Conduction à travers d’un mur simple
Dans ce cas, les faces extrêmes du mur sont exposées à des températures T1 et T2.
Le mur a une épaisseur (e), de conductivité thermique (λ) et de grandes dimensions
transversales :
Figure 1 : Bilan thermique élémentaire sur un mur simple
Selon la Loi de Fourier, on obtient une expression du flux thermique ()
correspondante pendant un temps t :
)( 21 TTe
S
(2-4)
Conduction à travers d’un mur multicouche
Le mur est constitué de plusieurs couches de matériaux de nature et d’épaisseur
différentes avec des conductivités A, B et C. On ne connait que les températures Tf1 et
Tf2 des fluides en contact avec les deux faces du mur de surface latérale S.
Figure 2 : Flux et températures dans un mur multicouche
Dans ce cas, lorsque le transfert est en régime permanent, il y a conservation du
flux de chaleur lors de la traversée du mur et s’écrit :
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 9
ShS
e
S
e
S
e
Sh
TT
C
C
B
B
A
A
ff
21
21
11
(2-5)
Conduction à travers d’un cylindre creux long
On considère un cylindre creux de conductivité thermique λ, de rayon intérieur r,
de rayon extérieur r + dr, de longueur L, les températures des faces internes et externes
étant respectivement T1 et T2. Le gradient longitudinal de température est supposé
négligeable devant le gradient radial.
Figure 3 : Transfert thermique dans un cylindre creux
D’après le bilan thermique du système constitué par la partie de cylindre comprise
entre les rayons r et r + dr, on obtient la relation suivante :
r
drr
TTL
ln
)(2 21
(2-6)
Conduction à travers d’un cylindre creux multicouches
Dans ce cas, le tube est composé de divers matériaux de nature différente. Les
températures des fluides en contact avec les faces internes et externes du cylindre sont
respectivement Tf1 et Tf2 ; h1 et h2 représentent les coefficients de transfert de chaleur par
convection sur les extrémités du mur.
Figure 4 : Schéma de transferts dans un cylindre creux multicouches
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 10
Comme dans un mur multicouche, la densité de flux thermique () traversant un
cylindre creux multicouche se conserve et s’écrit :
LrhL
r
r
L
r
r
Lrh
TT
BA
ff
32
2
3
1
2
11
21
2
1
2
ln
2
ln
2
1
(2-7)
II.4.2. Convection
Ce mode de transfert de chaleur s’effectue entre une paroi et un fluide en
déplacement. L’énergie étant transmise par le mouvement naturel (laminaire) ou
mouvement forcé (turbulent) qui règne au cœur du fluide.
Quel que soit le type d’écoulement du fluide, le flux thermique de conduction () à
travers la couche laminaire est régi par la loi de Newton tels que :
)( fp TTSh (2-8)
Avec h : Coefficient d’échange par convection [W m-2 °C-1]
S : Aire de la surface de contact [m2]
Tp - Tf : Différence de température de la paroi et du fluide [°C]
II.4.3. Rayonnement
Le rayonnement constitue une émission d’énergie sous forme d’ondes
électromagnétiques. Son mécanisme se présente par la transmission d’énergie d’un corps à
haute température vers un autre à basse température et ne nécessite aucun milieu matériel
entre l’émetteur d’énergie et le récepteur qui la capte. Le rayonnement thermique se
propage de manière rectiligne à la vitesse de la lumière et se situe entre 0,1 et 100μm.
Figure 5 : Répartition d’un flux incident de rayonnement sur un solide
La relation suivante exprime le rayonnement thermique échangé entre deux corps :
Solide
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 11
)( 4
2
4
1 TTSp (2-9)
Avec : flux de chaleur par rayonnement [W]
: Constante de Stefan-Boltzmann, σ = 5,67.10−8 [W m−2 K−4]
p : Facteur d’émission de la surface
S : Aire de la surface [m²]
𝑇14 : Température de la surface [K]
𝑇24 : Température du milieu environnant la surface [K]
II.5. Les facteurs déterminants les choix des isolants et des
épaisseurs [5]
Suite à la connaissance des théories sur la formule de transmission thermique, des
divers matériaux isolants et des types de construction, ce paragraphe précise les différents
facteurs nécessaires pour le choix des isolants et son épaisseur :
- La température ;
- La conductivité de la paroi isolante ;
- Le prix de l’isolant ;
- Le temps d’utilisation ;
- La disponibilité commerciale ;
- Les conditions de mise en œuvre ;
- Les efforts mécaniques ;
- Les agressions chimiques ou climatiques ;
- Le comportement en cas d’incendie.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 12
CHAPITRE II : VENTILATION MECANIQUE
CONTROLEE ET CLIMATISATION
En termes de conditionnement d’air, le système de renouvellement d’air peut se
réaliser de façon simple comme la ventilation mécanique ou naturelle. En d’autre cas, il
peut s’effectuer en utilisant des systèmes avec traitement d’air comme le système
individuel (windows, split système) ou le système centralisé (roof-top, climatisation « tout
air ou eau »).
II.1. VENTILATION MECANIQUE CONTROLEE (VMC)
III.1.1. Définition de la ventilation [9]
La ventilation se définie par une technique d'assainissement de l'air basée sur la
dissolution des polluants libérés dans l'air par le personnel, l’éclairage et les équipements
par un apport d'air neuf. Les systèmes de ventilation peuvent se faire de façon naturelle ou
mécanique.
III.1.2. Objectif de la ventilation [10] [11]
Les installations de ventilation sont conçues de manière à :
- Assurer l’hygiène de l’air dans les lieux de travail et locaux publics ;
- Préserver le confort des occupants ;
- Conserver le bâtiment ;
- Sécuriser les personnes vis-à-vis des concentrations en poussières ou en gaz
toxiques ;
- Contribuer à l’économie d’énergie.
III.1.3. Les différents systèmes de ventilation [12] [13]
Les différents types de ventilation sont résumés dans le tableau 3 qui suive en y
mentionnant ses avantages et ses inconvénients :
Source d'air propre
Distribution dans le local à ventiler
Rejet d'air vicié
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 13
Tableau 3 : Les différents systèmes de ventilation
Caractéristiques
principales
Système de ventilation
Ventilation
naturelle
Ventilation
mixte : entrée
naturelle, sortie
mécanique
Ventilation mixte :
entrée mécanique,
sortie naturelle
Ventilation
mécanique
Domaine
d’application
Utilisation des
forces convectives
existantes, ateliers
hauts et étroits
Utilisation courante
pour des bâtiments
relativement bas
Utilisation des forces
convectives existantes
Utilisation
générale
Possibilité de contrôle
de la distribution
spatiale de l’air
introduit
non non oui oui
Possibilité de contrôle
de la qualité
(température,
humidité, pureté)
non non oui oui
Possibilité de contrôle
de la pression à
l’intérieur du bâtiment
(surpression ou
dépression)
non non
Effet thermique : oui
(dépression surpression)
Sans effet thermique :
non (surpression)
oui
(dépression
ou
surpression)
Possibilité de
récupération de
chaleur sur l’air extrait
non oui non oui
Indépendance vis-à-
vis du vent :
- Des entrées d’air
- Des sorties d’air
Non
Non
Non
Oui
Oui
Non
Oui
Oui
Problèmes particuliers
Existence de
courants d’air
Existence de
courants d’air -
Solution
onéreuse
pour les
gros débits
d’air
Dans un système de ventilation, il est préferable d’utiliser une introduction et une
sortie d’air mécaniques. Dans le cas d’ateliers hauts et étroits avec une source de chaleur
très importante, il convient mieux de pratiquer une sortie d’air naturelle.
III.1.4. Différents types d’installations de ventilation [9]
III.1.4.1. Soufflage d’air
L’air extérieur sera aspiré par un ventilateur et conduit dans le local à conditionner
soit directement ou soit par des gaines. Au cours de cette opération, l’air peut être filtré
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 14
et/ou conditionné. Dans ce cas, il existe une surpression dans le local et que l’air
excédentaire sort par le biais des ouvertures spéciales, portes ou fenêtres.
Figure 6 : Principe d’une installation de soufflage d’air
III.1.4.2. Extraction d’air
Ce système consiste à aspirer l’air d’un local avec un ventilateur et de le rejeter à
l’extérieur. L’apport d’air neuf se réalise naturellement ou mécaniquement. Cette
installation est utilisée pour évacuer les odeurs, l’humidité, les gaz, les vapeurs ou les
températures élevées. Les locaux peuvent être des cuisines, des salles de bains, des toilettes,
des vestiaires, des locaux de trasformateurs ou d’accumulateurs, etc.
Figure 7 : Principe d’une installation d’extraction d’air
III.1.5. Type de ventilation mécanique contrôlée [14] [15]
Généralement, dans une étude de système de ventilation il existe deux types de
ventilation mécanique contrôlée ou VMC :
- La V.M.C simple flux
- La V.M.C double flux
III.1.5.1. V.M.C simple flux
Cette technique consiste à renouveler l’air d’un local en le mettant en légère
dépression. Un groupe moto-ventilateur (extracteur) constitue cette VMC reliée ou pas par
un réseau de gaines à des bouches d’extraction calibrées pour un débit d’air donné. L’air
vicié sera extrait et le renouvellement d’air se réalise directement dans les locaux par des
entrées d’air comme les portes, les fenêtres non totalement étanches et par l’aspiration de
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 15
l’air des pièces voisines (bureau, lieu de travail, hall,…). Le deuxième système simple flux
représente la VMC en surpression.
Figure 8 : VMC simple flux
III.1.5.2. V.M.C double flux
Ce système permette de maintenir la pièce en légère surpression. Il assure la
filtration et l’extraction de l’air pollué et simultanément, l’insufflation de l’air neuf. Il est
constitué par un groupe extracteur d’air, un groupe d’insufflation et un échangeur
récupérateur permettant de préchauffer l’air insufflé par l’air vicié extrait.
Figure 9 : VMC double flux
III.1.6. Catégorie des Ventilateurs [12] [8]
Deux grandes catégories de ventilateurs peuvent se trouver dans une installation de
ventilation telles que :
III.1.6.1. Les ventilateurs axiaux ou hélicoïdes
Figure 10 : Ventilateurs
axiaux ou hélicoïdes
- L’air entre et sort parallèlement à l’axe de rotation de la
roue;
- Peuvent produire des débits très importants mais des
pressions faibles ( inférieure à 250 Pa en général)
- Utilisés dans le circuit de faible longueur ou à insérer
dans une parois.
- Faible perte de charge ;
- Plus bruyants, faible rendement, moins encombrants et
moins chers
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 16
III.1.6.2. Les ventilateurs radiaux ou centrifuges
Figure 11 : Ventilateurs
radiaux ou centrifuges
- L’air est aspiré parallèlement à l’axe de rotation d’une
roue à aube incliné ;
- Permettent d’obtenir des débits moyens et des pressions
jusqu’à 25000 Pa et plus;
- Utilisés au transport de l’air dans des réseaux longs et
ramifiés.
- plus silencieux, rendement élevé
III.1.7. Critère de choix du système [9] [12]
La connaissance des divers paramètres suivants conduit au choix du système de
ventilation compatible à ce projet. Ces critères sont :
- La destination du local : locaux à pollution non spécifique ou locaux à pollution
spécifique ;
- Le confort des occupants lié aux divers paramètres comme : Vitesse, hygrométrie,
température, bruit, vibration ;
- Les matériaux d’installations ;
- Le débit d’air nécessaire ;
- La facilité de mise en œuvre : installation et maintenance ;
- Le coût de l’installation : coût d’investissement, coût énergétique.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 17
II.2. CLIMATISATION
Cette opération consiste à créer et à maintenir dans un local des conditions
déterminées de température, d'humidité, de vitesse et de pureté de l'air. Son objectif est de
satisfaire le confort thermique des occupants avec usage des équipements qui existent dans
un milieu considéré.
III.1.8. Principe de fonctionnement
Un système de climatisation comporte généralement des unités intérieures et
extérieures. Deux principes peuvent se produire lors de l’utilisation de ce système.
Premièrement, l’unité intérieure absorbe l’apport calorifique à l’intérieur d’un bâtiment et
l’évacue ensuite vers l’extérieur afin d’obtenir un rafraichissement du milieu. Dans le
deuxième principe, le processus sera inversé et c’est le cas du chauffage thermique.
III.1.9. Les différents systèmes de climatisation [14] [16] [6] [17]
Un conditionnement d’air dans un local peut être réalisé selon deux systèmes de
climatisation tels que :
- Les climatiseurs individuels ;
- Les climatiseurs centralisés.
III.1.9.1. Les climatiseurs individuels
Ce système est basé sur la vaporisation d’un fluide frigorigène qui traite l'air en
passant directement dans l'évaporateur du climatiseur. On distingue :
a. Les climatiseurs monoblocs
Ces appareils sont conçus en un seul bloc par mise en caisson du condenseur et de
l’évaporateur. Les climatiseurs de type Window ou fenêtre sont installés en allège ou en
hauteur et qui sont utilisés pour des locaux individuels.
Figure 12 : Climatiseur « window »
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 18
b. Les mono-split
Ces unités de climatisation très évolutives sont composées de deux parties : un
caisson intérieur qui contribue au traitement d’air et du groupe extérieur de condensation.
Un circuit frigorifuge composé de deux tubes assure la liaison frigorifique entre les deux
systèmes. Ce type de climatisation sera représenté par la figure 14 qui est composé d’un
caisson intérieur et d’une unité extérieure ;
Parmi l’évolution du split-system, il y a un système dit INVERTER. Ce dernier
permet de réguler la puissance de la machine. La vitesse de rotation du compresseur varie
en fonction du besoin en froid et optimise l’économie énergétique.
D’autre part, toutes ces gammes peuvent être en froid seul, réversible ou à
résistance.
Figure 13 : Climatiseur Mono-split
III.1.9.2. Les systèmes centralisé à détente directe
Le refroidissement de l’air se fait directement par échange entre le fluide
frigorigène et l’air à refroidir :
a. Multi-split
C’est un système qui possède le même mode de fonctionnement au mono-split. Par
contre, il est constitué d’un groupe extérieur commun raccordé à plusieurs unités
intérieures.
Figure 14 : Climatiseur Multi-split
Unité extérieure
Unités intérieures
Unité extérieure
Unité intérieure
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 19
b. Roof-top
Les climatiseurs roof-top sont généralement placés en toiture. Ils servent souvent à
conditionner l’air des grandes surfaces. Les unités extérieures assurent le conditionnement
de l’air et le distribue ensuite par l’intermédiaire des réseaux de gaines de soufflage.
Figure 15 : Climatiseur roof-top
c. VRV ou Volume de Réfrigérant Variable [18] [19]
La technologie VRV vise à contrôler la condition physiologique d’un local par
production de froid et de chaud. Elle est constituée d’une unité extérieure simple ou
modulaire raccordée à un ou plusieurs évaporateurs par des conduites frigorifiques.
La technologie de climatisation VRV offre trois modes de fonctionnement :
- Fonctionnement seul : uniquement du froid
- Fonctionnement réversible : froid ou chaleur
- Fonctionnement à récupération d´énergie : froid et chaleur simultanément
Figure 16 : Système de climatisation VRV
III.1.9.3. Les systèmes centralisés à fluide primaire
Cette technologie repose sur l’utilisation des fluides primaires comme de l’air ou
de l’eau froide dans le but de compenser les apports de chaleur de l’environnement, des
équipements et des occupants de façon qu’il y ait l’équilibre du bilan chaud-froid et que la
température de consigne soit maintenue. Dans ce cas, il y a :
a) La climatisation à eau glacée
Le fluide est préparé par des équipements groupés en central nommés circuit
primaire. Ce dernier est constitué par des groupes frigorifiques, des conduits d’eau
Unité extérieure Unités intérieures
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 20
glacée, des pompes primaires et des accessoires telles que les vannes, les manomètres,
les thermostats, etc. L’eau froide sera ensuite distribuée par le circuit secondaire
comportant les appareils terminaux avec l’intermédiaire d’un réseau de tuyauteries.
Figure 17 : Climatisation à « eau glacée »
b) La climatisation « tout air »
Ce système de conditionnement a pour objet de préparer, de distribuer et d’extraire
de l’air froid et neuf. Il fonctionne à débit d’air constant ou variable et distribue l’air dans
les locaux au moyen des gaines de distribution d’air. La climatisation « tout air » comporte
principalement un module de réglage, une zone de mélange, une zone de filtration, une
zone de refroidissement et une zone de ventilation.
Figure 18 : Climatisation « tout-air »
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 21
c) La climatisation « air-eau »
Ce type de climatisation utilise simultanément les deux fluides primaires. Le
système centralisé comporte une centrale d’air et une centrale d’eau glacée. Les fluides
sont pulsés et distribués aux appareils terminaux situés dans les locaux par l’intermédiaire
des réseaux aérauliques et hydrauliques. Comparé aux deux autres systèmes cités
précédemment, ce dernier offre une très grande souplesse de fonctionnement et un niveau
de confort élevé.
1- Gaine d’extraction
2- Gaine de pulsion
3- Réseaux hydrauliques
4- Batterie de préchauffage
5- Humidificateur
6- Batterie de refroidissement
7- Batterie de postchaffage
8- Filtre
9- 10- Ventilo-convecteur
Figure 19 : Climatisation « air-eau »
1
2
3
4 5 6 7 8
9
9
10
PARTIE II :
METHODOLOGIES,
RESULTATS ET
DISCUSSIONS
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 25
CHAPITRE III : APPROCHE DU SUJET
III.1. Présentation de la Société
La Société présente un des plus importants distributeurs de produits alimentaires et
de produits d’hygiène à Madagascar. Il dispose d’un savoir-faire reconnu sur l’ensemble
de la chaine de valeur : de l’importation de produits finis ou semis finis, de la fabrication
locale, d’une logistique pointue, d’un vaste réseau de distribution couvrant l’ensemble du
territoire malagasy et enfin, d’une forte capacité à développer des marques.
Figure 20 : Organigramme de la Société
III.2. Produit de l’usine
La plateforme à traiter dans ce projet est une usine de production agroalimentaire
de biscuits de différents types. Les produits sont traités et emballés dans cet atelier. Elle
nécessite une bonne qualité d’air afin de préserver un environnement adéquat.
III.3. Description du projet
La Société est implantée à Amboditsiry Antananarivo. Plusieurs bâtiments la
constituent et on se focalise sur la plateforme biscuiterie qui se divise en trois zones : le
bureau du personnel administratif, la zone de pétrissage, de laminage et de cuisson, la zone
d’emballage.
Le bâtiment comporte des machines de pétrissage, des fours de cuisson et des
machines d’emballage. Pendant la période d’été, le bâtiment se trouve à une température
de 37 dégrée Celsius en moyenne.
Ce problème conduit à l’élaboration de cette présente étude afin de proposer des
solutions possibles pour l’amélioration du confort des occupants, ceci en assurant une
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 26
économie d’énergie tout en étant moins onéreux. En outre, ce travail présente un outil de
prise de décision pour la société.
Isolation, Ventilation et Climatisation
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CHAPITRE IV : PRESENTATION DU BATIMENT ET
CAHIER DE CHARGE
III.4. Situation géographique
Pour commencer l’étude de ce projet de conditionnement d’air, il est primordial de
collecter toutes les informations concernant la situation géographique et climatique relative
au lieu d’implantation du projet et qui seront présentés dans les tableaux 4 et 5.
Tableau 4 : Situation géographique de la Société
Situation des lieux
Pays Madagascar
Ville de Antananarivo
Commune Amboditsiry
Altitude 1460 [m]
III.5. Conditions environnementaux
Tableau 5 : Données météorologiques 2017
Mois T° MIN T° MAX
Vitesse
moyenne du
vent [km/h]
Direction
du vent HR [%]
Janvier 16,9 27,3 6 SE/S 80,2
Février 17,8 27,9 6 SE/S 81,7
Mars 17,7 26,6 6 SE/S 80,1
Avril 15,9 24,7 5 SE/S 77,9
Mai 14,1 23,2 5 SE/S 77,4
Juin 12,7 21,2 6 SE 76,7
Juillet 10,9 20,8 6 SE 76,9
Août 12,3 20,8 7 SE 75,4
Septembre 13,7 24,7 7 SE/S 71,2
Octobre 15,9 26,8 7 SE/S 70,6
Novembre 16,6 26,8 6 E 72,8
Décembre 17,0 26,8 6 E 73,0
Source : Météo Madagascar
III.6. Description de l’étude et capacité du bâtiment
IV.3.1. Description générale de la méthodologie de l’étude
Au cours de ce travail, la première étude se focalise sur la climatisation tandis que
la deuxième constitue la VMC. Cette dernière sera divisée en deux grands projets afin
d’avoir le maximum de résultats pour résoudre les problèmes de confort thermique. Chaque
projet contient des systèmes et des options.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 28
IV.3.1.1. Description des projets
a. Projet I :
Le premier projet constitue l’étude globale du bâtiment. Le local est composé de
trois zones telles que la zone de pétrissage, la zone d’emballage et la zone de cuisson et de
laminage. (cf. le plan global)
- Globale 1 : Toiture de la mezzanine isolée
- Globale 2 : Toute toiture isolée
b. Projet II :
Dans cette étude, le local est divisé en trois zones bien distinctes suivant l’existant
(cf. plan de zonage). Chaque zone comporte des occupants, des éclairages et des
équipements :
- Zone 1 : salle d’emballage
- Zone 2 : mezzanine
- Zone 3 : four de cuisson
Les deux projets seront présentés dans les plans suivant constituant le plan global
et le plan par zone.
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IV.3.1.2. Les différents systèmes
a) Système 1 : insufflation et extraction mécanique
L’étude dans le système 1 consiste à la conception d’un système de ventilation
mécanique à double flux. L’insufflation de l’air neuf et l’extraction de l’air vicié se fait de
façon mécanique par le biais d’un système de ventilation contrôlée.
b) Système 2 : insufflation mécanique et extraction naturelle
Le système 2 comporte l’étude d’un système de ventilation à simple flux. Il permet
d’insuffler l’air mécaniquement tandis que l’extraction se réalise de façon naturelle. La
création d’une surpression dans le local facilite l’évacuation d’air vicié. Le choix de ce
système se réalise au cours de l’étude en se basant sur la partie théorique et pratique.
IV.3.1.3. Les options de l’étude
Afin d’atteindre l’objectif visé dans ce travail, deux options ont été prises en charge:
a. Option 1 : température de consigne 25 °C
La première option concerne l’hypothèse selon la règlementation du confort
thermique des individus dans un local donné afin de respecter les exigences techniques.
b. Option 2 : température de consigne = température moyenne extérieure
Cette option conduit à la réalité de la conception car la température de l’air soufflé
ressemble à celle de l’extérieure. En effet, les autres paramètres comme le refroidissement,
l’hygrométrie de l’air ne sont pas contrôlés dans cette étude.
Le tableau 6 ci-dessous résume la répartition des études :
Tableau 6 : Répartition des études
PROJE I : Etude globale PROJET II : Etude par zonage
Globale 1 :
toiture mezzanine isolée
Globale 2 :
toute toiture isolée
Zone 1 :
salle d’emballage
Zone 2 :
mezzanine
Zone 3 :
four
Système 1 : insufflation et extraction mécanique
option 1 : température de consigne
25 °C
option 2 : température de consigne
Te
Système 2 : insufflation mécanique et extraction naturelle
option 1 : température de consigne
25 °C
option 2 : température de consigne
Te
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IV.3.2. Dimensions et caractéristiques des matériaux de construction
Les dimensions du bâtiment ainsi que les caractéristiques techniques des matériaux
de construction sont présentées dans les tableaux ci-dessous.
IV.3.2.1. Dimensions du local
Vu que le projet se divise en deux grandes parties, il existe deux dimensions à
considérer et seront illustrés dans les tableaux 7 et 8.
Tableau 7 : Dimensions du local du PROJET I
Orientation Longueur [m] hauteur [m]
Surface brute
[m2]
Partie
mezzanine
Mur NE 22,00 8,00 176,00
Mur NO 30,00 8,00 240,00
Mur SE 30,00 8,00 240,00
Fenêtre 3,00 0,80 2,40
Salle
d’emballage
Mur NO 112,00 5,00 560,00
Mur SE 112,00 7,50 840,00
Mur SO 14,00 6,25 87,50
Porte 4,00 3,00 12,00 Fenêtre 3,00 1,75 5,25
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Tableau 8 : Dimensions du local du PROJET II
Orientation Longueur [m] hauteur [m] Surface brute
[m2]
ZONE 1
Mur NE 22,00 3,00 66,00
Mur NO 15,00 3,00 45,00
Mur NO' 15,00 5,06 75,90
Mur SE 30,00 5,06 151,80
Mur SO 17,00 7,13 121,16
Mur SO' 5,00 3,00 15,00
Plancher - - 406,00
ZONE 2
Mur NO 69,73 5,00 348,65
Mur SE 69,73 7,50 522,98
Mur SO 14,00 6,25 87,50
Mur NE 14,00 6,25 87,50
ZONE 3
Partie mezzanine
Mur NE 22,00 5,00
180,16 17,00 4,13
Mur NO 30,00 7,53 225,90
Mur SE 30,00 5,00
203,45 15,00 3,56
Mur SO 5,00 8,00 40,00
Plancher - - 406,00
Partie grande salle
Mur NO 42,76 5,00 213,80
Mur SE 42,76 7,50 320,70
Mur SO 14,00 6,25 87,50
IV.3.2.2. Caractéristiques des matériaux de construction
Les paramètres récapitulés dans le tableau 9 représentent une importance majeure
pour l’étude du projet surtout au bilan thermique.
Tableau 9 : Caractéristiques des matériaux de construction
Designation Nature des
matériaux Couleur
Conductivité
thermique
[W/m.K]
Partie
mezzanine
Mur Brique compressé rouge 1,00
Armature toiture Acier galvanisé gris 70,00
Dale Béton armé gris 0,09
Partie
grande salle
Mur Brique de terre cuite rouge 1,15
Enduit Mortier de ciment blanc 0,87
Plancher sur sol Béton gris 1,50
Vitrage Simple en verre transparent 5,80
Porte Métallique gris 70,00
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L’annexe 1 constitue les propriétés thermophysiques des matériaux de construction.
IV.3.2.3. Occupants, éclairages et machines
La prise en charge du nombre des personnels, des éclairages et des machines
présents dans le local interfère sur le dimensionnement du système de conditionnement
d’air de ce projet.
Tableau 10 : Nombre d’occupants, d’éclairages et des machines
GLOBALE PAR ZONE
ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
Occupants 200 170 10 20
Eclairages 234 56 54 124
Machines 23 14 3 6
III.7. Cahier de charge
IV.3.3. Définition des besoins
L’objectif de cet ouvrage consiste à améliorer le confort thermique des occupants
dans la plateforme d’une biscuiterie. Les solutions envisagées pour répondre à ces besoins
se basent sur des règlementations et des normes concernant l’isolation thermique du
bâtiment, la climatisation et la ventilation industrielle.
IV.3.4. Exigences techniques : règlementations et normes
IV.3.4.1. Règlementations
Code de travail
Article R232-5
Dans les locaux fermés où le personnel est appelé à séjourner, l’air doit être
renouvelé de façon à :
- Maintenir un état de pureté de l'atmosphère propre à préserver la santé des
travailleurs ;
- Eviter les élévations exagérées de température, les odeurs désagréables et les
condensations.
Article R232-5-3
Dans les locaux à pollution non spécifique :
- Lorsque l'aération est assurée par des dispositifs de ventilation, le débit minimal
d'air neuf à introduire par occupant est fixé dans le tableau 11 ci-après :
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Tableau 11 : Débit minimal d'air neuf à introduire par occupant [16]
Désignation des locaux Débit minimal d’air neuf à introduire
(m3/h/occupant)
Bureau, locaux sans travail physique 25
Locaux de restauration, locaux de
vente, locaux de réunion 30
Atelier et locaux avec travail physique
léger 45
Autres ateliers et locaux 60
Remarque : seul l’air neuf est pris en compte dans cette règlementation.
Article R232-5-6
Pour chaque local à pollution spécifique, la ventilation doit être réalisée et son débit
déterminé en fonction de la nature et de la quantité des polluants ainsi que, le cas échéant,
de la quantité de chaleur à évacuer, sans que le débit minimal d'air neuf puisse être inférieur
aux valeurs fixées à l'article R. 232-5-3.
Article R232-5-5
Les installations de ventilation sont conçues de manière à :
- Assurer le renouvellement de l’air en tous points des locaux ;
- Ne pas provoquer, dans les zones de travail, de gêne résultant notamment de la
vitesse, de la température et de l’humidité de l’air, des bruits et des vibrations ;
- Ne pas entraîner une augmentation significative des niveaux sonores résultant des
activités envisagées dans les locaux.
IV.3.4.2. Normes
En plus de la réglementation, des normes en matière d’aération et d’assainissement
des locaux de travail doivent être respectées lors de la conception d’un système de
conditionnement d’air. Celle-ci est principalement destinée aux locaux de travail à
pollution spécifique fixant des valeurs de référence, définissant et décrivant des méthodes
de contrôle par exemple.
Normes sur la qualité de l’air des lieux de travail et sur l’atmosphère des lieux de
travail. L’ensemble de ces normes relatives à la surveillance des atmosphères des
lieux de travail a été élaboré par la commission AFNOR X 43 C. Elles ont été
réunies, ainsi que les textes réglementaires qui s’y réfèrent, dans un recueil publié
par l’AFNOR. Ce recueil s’intitule : « Air des lieux de travail », volumes 1, 2 et 3.
Normes pour les ambiances thermiques modérées. La norme ISO 7730 et la norme
française X35-203 indiquent des valeurs acceptables.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 36
Normes pour les méthodes de mesure et les ambiances chaudes. On peut se référer
aux normes ISO 7726 et 7243 et aux normes françaises X 35-201, X 35-202 et X
35-204.
NF P 75-411 5.93 Travaux de bâtiment. Isolation thermique des circuits
frigorifiques. Parties 1 et 2 (DTU 67.1) X 10-020 12.76 Isolation thermique.
Vocabulaire.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 37
CHAPITRE V : PROJET D’INSTALLATION DE LA
VENTILATION MECANIQUE CONTROLEE
III.8. Méthodologie de calcul et choix en isolation
L’étude de l’isolation thermique de ce projet contribue à l’amélioration du confort
du local en réduisant les apports calorifiques apportés par la toiture. De ce fait, pour
procéder, des variantes d’épaisseurs et des différences de température sont prises en compte
pour l’étude de l’isolation de la toiture.
V.1.1. Coefficient de transmission thermique (K)
e
n
j j
j
i h
e
h
K11
1
1
en [W/m2 K] (5-1)
Avec
ih
1
: Résistance thermique superficielle interne [W/m².K];
n
j j
je
1
: Somme des résistances thermiques des différentes couches des
matériaux constituant la paroi [W/m².K];
eh
1
: Résistance thermique superficielle externe [W/m².K];
Quelques coefficients de transmission thermique se trouvent dans l’annexe 2 de l’ouvrage.
V.1.2. Résistance thermique (R)
n
j j
jeR
1 en [m2 K/W] (5-2)
V.1.3. Charge thermique par transmission (Q)
En connaissant la valeur du coefficient de transmission (K), la relation suivante
permet d’obtenir la charge thermique par transmission (Q) à travers les parois :
tSKQ en [W] (5-3)
Avec S : Surface de la paroi considérée [m²];
t : Différence de température entre les deux côtés de la paroi
considérée [K];
III.9. Bilan thermique [16]
V.2.1. Méthode de calcul des apports calorifiques
La méthode utilisée dans ce projet de fin d’étude est l’« EFFICACITE
ENERGETIQUE DE LA CLIMATISATION EN REGION TROPICALE ». Elle
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 38
permet de déterminer les apports thermiques internes et externes d’un bâtiment et d’évaluer
la puissance frigorifique, le débit d’air nécessaire pour un système de ventilation. Dans le
cas où les toitures sont isolées dans un bilan thermique, seulement une épaisseur a été
considérée.
Apports externes
V.2.1.1.1. Apport de chaleur par transmission à travers les parois
extérieures (mur, toit, plafond et plancher) et les vitrages
SKQStr (5-4)
V.2.1.1.2. Apport de chaleur par rayonnement solaire à travers les
parois opaques
mSRm RSFQ (5-5)
V.2.1.1.3. Apport de chaleur par rayonnement solaire sur les
vitrages
vSRv RSgQ (5-6)
Avec : α : coefficient d’absorption du vitrage (Annexe 4)
g : facteur de réduction en fonction du mode de protection de la fenêtre
contre le rayonnement solaire (Annexe 5)
vR : intensité de rayonnement solaire sur les vitrages [W/m2]
Avec K : coefficient de transmission thermique de la paroi ou du vitrage
[W/m2.K]
S : surface de la paroi ou de la fenêtre considérée [m2]
𝛳 : différence de température entre les deux faces de la paroi [°C]
(Annexe 3)
Avec α : coefficient d’absorption de la paroi recevant le rayonnement [m2]
(Annexe 4)
F : facteur de rayonnement solaire (Annexe 6)
mR : rayonnement solaire absorbé sur la surface de la paroi [W/m2]
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 39
V.2.1.1.4. Apport de chaleur par renouvellement d’air et
infiltration
Le mouvement d’air contribue aux sources de chaleurs sensibles et latentes dans
un local:
- Gains sensibles par renouvellement d’air :
33,0 ievSr qQ (5-7)
- Gains latents par renouvellement d’air :
84,0 ievLr qQ (5-8)
Avec : qv : débit d’air extérieur de renouvellement [m3/h]
𝛳𝑒 : température extérieure de base [°C]
𝛳𝑖 : température intérieure de base [°C]
𝑒 : teneur en eau de l’air extérieur [g/kg] (Annexe 10)
𝑖 : teneur en eau de l’air intérieur [g/kg] (Annexe 10)
- 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 le tableau de l’annexe 8.
Apports internes
La détermination des gains internes comme l’apport par les occupants, les
éclairages et les machines sera employée au final pour l’évaluation de la puissance de
refroidissement.
V.2.1.2.1. Apport par les occupants
Les occupants génèrent deux sortes de gains de chaleur tels que :
- Gains sensibles occupants SoccQ :
24
tCnQ Socc
Socc
en [W] (5-9)
- Gains latents occupants LoccQ :
24
tCnQ Locc
Locc
en [W] (5-10)
Avec : nocc : nombre d’occupants
𝐶𝑆𝑜𝑐𝑐 : chaleur sensible des occupants [W] (Annexe 9)
𝐶𝐿𝑜𝑐𝑐 : chaleur latente des occupants [W] (Annexe 10)
t : temps d’occupation [h]
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 40
Les valeurs présentées dans l’annexe 8 pour la chaleur sensible ou latente devront
être minorées par les coefficients suivants :
- Pour les femmes : - 20%
- Pour les enfants : - 20 à 40%
- Pour un public mixte : - 10%
V.2.1.2.2. Apport par les éclairages
24
tCnQ Selcelc
Selc
en [W] (5-11)
- Lampe fluorescente : PCSelc 25,1
- Lampe incandescente : PCSelc
Avec : nelc : nombre de lampes
P : puissance électrique de l’éclairage [W]
𝐶𝑆𝑒𝑙𝑐 : chaleur sensible des lampes [W]
t : temps de fonctionnement [h]
1,25 : représente la chaleur dégagée par le ballast électromagnétique
V.2.1.2.3. Apport de chaleur par les machines et appareillages
CuCnQ SmachmachSmach en [W] (5-12)
Avec 24
tCu
Avec : nmach : nombre de machines
𝐶𝑆𝑚𝑎𝑐ℎ : chaleur sensible des machines [W]
Cu : coefficient d’utilisation
t : temps de fonctionnement [h]
Charges thermiques totales
La charge thermique totale (QT) est la somme des apports thermiques internes et
externes.
LST QQQ en [W] (5-13)
Avec
sMachsElcsOccsRvsRmstrS QQQQQQQ en [W] (5-14)
LrLOccL QQQ en [W] (5-15)
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 41
III.10. Méthode de calcul aéraulique [20] [14] [21]
V.3.1. Puissance du ventilateur
En connaissant le débit d’air et la pression de ventilation, la puissance électro-
motrice (P) pour déplacer l’air peut être calculée selon l’équation suivante :
75,01000
PQP (5-16)
Avec P : Puissance totale du ventilateur [kW];
Q : Débit d’air de ventilation [L/s];
P : Pression différentielle totale du ventilateur [kPa];
1000 : Facteur de conversion ;
0,75 : Coefficient de rendement typique ;
V.3.2. Débit d’air et section
Le débit d’air de ventilation (
Q ) se calcule par la formule suivante :
ie
s
TT
345,4 (5-17)
Avec Qs : Apport sensible total [W]
Te : Température de l’air extérieur [°C]
Ti : Température de l’air intérieur [°C]
4,345 : Chaleur spécifique de l’air
En connaissant le débit d’air, la section d’ouverture (S) pour l’extraction naturelle
peut être déduite de la formule suivante :
V
QSVSQ
(5-18)
Avec S : Section d’extraction naturelle [m²]
V : Vitesse de l’air [m/s]
V.3.3. Pression totale
En aéraulique la pression totale d’un fluide en écoulement peut être calculée par la
relation suivante :
dst ppP (5-19)
Avec sp : Pression statique ou pression effective du fluide [Pa]
dp : Pression dynamique du fluide [Pa]
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 42
tP : Pression totale ou énergie volumique du fluide [Pa]
La pression statique ( sp ) se définie comme la pression exercée par un fluide en
mouvement ou non, qui est perpendiculaire aux parois de l’enceinte ou du conduit.
La pression dynamique ( dp ) est une pression toujours positive exercée par le fluide
dans le sens de l’écoulement qui engendre des pertes de charge dans les gaines de
distribution. Elle est donnée par :
2
2
1VPd (5-20)
Avec : Masse volumique de l’air [kg/m3];
V : Vitesse moyenne de l’air dans la section considérée [m/s];
V.3.4. Pertes de charge
Pertes de charge linéaire
Ces pertes sont provoquées par la viscosité de l’air par frottement des molécules
entre elle le long de la paroi. La formule permettant de calculer la perte de charge linéaire
( fP ) est :
2
2V
D
LPf
(5-21)
VDRe (5-22)
- eR
64 Si l’écoulement de fluide est laminaire (5-23)
- 2
9,0Re
74,5
7,3log
25,0
D
Si l’écoulement du fluide est turbulent
(5-24)
Avec fP : perte de charge linéaire [Pa]
: coefficient de frottement de Darcy [kg/m3]
: rugosité absolue de la paroi interne du conduit [m] (tableau 12)
L : longueur du conduit [m]
D : diamètre intérieur du conduit [m]
: viscosité cinématique de l’air [m²/s] (tableau 13)
Re : nombre de Reynolds qui permet de caractériser l’écoulement
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AVANA Gaston 43
Tableau 12 : Rugosité absolue des différents conduits
Matériaux ou type de conduit Rugosité absolue
[mm] 10-5 [m]
Acier Inox, PVC, aluminium 0,03 3
Acier galvanisé à joint spiral 0,09 9
Acier galvanisé à joint longitudinal 0,15 15
Flexible en aluminium 0,5 50
Fibre de verre 0,9 90
Flexible en PVC armé ou en aluminium-polyester 3 300
Pertes de charge singulière
Les pertes de charge singulière ( jP ) sont causées par les changements de direction
ou de section. Elles sont obtenues par la relation suivante :
2
2VjPj
(5-25)
Avec j : coefficient de perte de pression singulière de l’élément considéré ;
jP : pertes de charge singulière [Pa]
Tableau 13 : Masse volumique et viscosité cinématique de l’air sous la pression
atmosphérique normale de 101325 Pa (Calcul selon la norme ISO 5801)
Air sec Air humide
Masse
volumique
[kg/m3]
Viscosité
cinématique
10-5 m²/s
Masse
volumique
[kg/m3]
Viscosité
cinématique
10-5 m²/s
-20 1,395 1,157 1,394 1,158
-10 1,342 1,239 1,341 1,239
0 1,293 1,323 1,291 1,325
10 1,247 1,410 1,244 1,413
20 1,204 1,500 1,199 1,506
30 1,165 1,592 1,155 1,605
40 1,127 1,687 1,112 1,711
50 1,093 1,785 1,067 1,827
60 1,060 1,885 1,020 1,958
70 1,029 1,989 0,969 2,111
80 1,000 2,095 0,911 2,297
90 0,972 2,203 0,845 2,535
100 0,946 2,315 0,767 2,854
NB : Si la valeur de calcul ne se trouve pas parmi les données, on fait une interpolation.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 44
III.11. Paramètres de choix du système
L’installation de ventilation nécessite une connaissance parfaite du poste de travail
ou du local à traiter ainsi que de la maîtrise des différentes techniques mises à disposition
pour que le concepteur envisage au mieux l’installation.
Il faut définir les éléments mis en jeu pour la conception du système de
ventilation comme :
Zone : industrielle
Type de locaux : locaux à pollution spécifique
Débit à insuffler : très important
Débit à extraire : très important
Ecart de température : très important
Implantation : mural
Zone de confort thermique
Le graphe suivant indique les conditions qui déterminent le bien-être thermique
dans un local :
Figure 21 : Zone de confort et type de climat [16]
Vitesse de déplacement d’air
En pratique, la valeur moyenne de la vitesse d’air dans la zone d’occupation sera
limitée dans le tableau 14 :
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 45
Tableau 14 : Vitesse maximum de déplacement d’air recommandée [12]
Type de locaux Vitesse [m/s]
Locaux d’hébergement
0,12
Hôpitaux
Locaux d’enseignement
Locaux de réunion et de spectacle
Bureaux et locaux assimilés
Locaux commerciaux 0,17
Ateliers
Locaux sportifs
0,25 Grands magasins
Locaux industriels
Vitesse de soufflage
Les données du tableau 15 indiquent les vitesses dans tous les circuits du système
de distribution d’air.
Tableau 15 : Vitesse de soufflage dans les locaux
Résidences Ecole – Théâtres –
Bureaux Edifices publics
Bâtiments industriels (usines, …)
Entrée d’air neuf
extérieur 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 montante-
Dérivation 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
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AVANA Gaston 46
Vitesse de reprise d’air
La vitesse de l’air chute très rapidement au moment de l’aspiration avec la distance
de l’ouverture. Au niveau du confort thermique, cette vitesse n’est pas critique sauf qu’elle
peut le rester au niveau du confort acoustique. Elles sont résumées dans le tableau 16 :
Tableau 16 : Vitesse d’air des bouches de reprise [16]
Position de la bouche de reprise Vitesses recommandées [m/s]
Au-dessus de la zone d’occupation 4,5
Dans la zone occupée loin des sièges 3,5 – 4,5
Dans la zone occupée près des sièges 2,5 – 3,5
Bouches de portes 1,5 – 2
Sous les portes 1 – 1,5
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 47
CHAPITRE VI : RESULTATS ET DISCUSSIONS DE
L’ETUDE
III.12. Impact de l’isolation thermique de la toiture
VI.1.1. Caractéristiques techniques de l’isolant
Le tableau 17 récapitule les différentes caractéristiques techniques de l’isolant
thermique utilisé. Ces paramètres représentent les spécificités du matériau choisi.
Tableau 17 : Caractéristiques techniques de l’isolant thermique
Propriétés Niveau Unités
Nom de l’isolant Laine de verre [-]
Famille Minérale [-]
Epaisseur 50 [mm]
Comportement Isotrope [-]
Masse volumique 25 à 30 [kg/m3]
Conductivité thermique 0,035 [W/m.K]
Résistance à la vapeur d’eau 7 [m².h.Pa/mg]
Résistance à l’écoulement de l’air 7 [kPa.s/m²]
Réaction au feu B-s1, d0 [-]
Avantages
Ce type d’isolant thermique présente certains avantages nécessaires lors du choix
du produit :
- Performances thermo-acoustiques élevées ;
- Gain de temps et confort de pose obtenus grâce à son faible poids ;
- Non cassant grâce aux rebordements ;
- Aspect fini du produit esthétique répondant à des critères esthétiques courants ;
- Forte tenue mécanique grâce aux rebordements longitudinaux.
Catalogue de choix
Notre isolation est basée sur la construction des bâtiments métalliques industriels
pour la toiture. Le matériau a été choisi dans le catalogue du constructeur ISOVER. C’est
un des leader mondial de l’isolation. ISOVER, marque du groupe Saint-Gobain, développe
des produits et solutions d’isolation thermique, acoustique et de protection au feu.
Le catalogue de choix sera présenté dans le tableau 18.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 48
Tableau 18 : Catalogue de choix du matériau isolant
VI.1.2. Conditions extérieures de base
La consultation des données météorologiques du tableau 19 permet d’obtenir les
conditions climatiques de base pour le calcul.
Tableau 19 : Conditions extérieures de base
Température extérieure de base 28,41[°C]
Humidité relative 81,67 [%]
VI.1.3. Conditions intérieures de base
Les conditions posées dans ce projet se basent sur la règlementation de confort et
l’hypothèse de l’étude. Le tableau 20 présente ces conditions de confort de l’étude.
Tableau 20 : Conditions intérieures de base
Température intérieure de base 25 [°C] ou Te
Humidité relative Environ 50 %
VI.1.4. Surfaces et caractéristique de la toiture
Le cahier de charge contient l’information nécessaire concernant la caractéristique
et la surface de la toiture. Ces données seront présentées dans le tableau 21 ci-dessous.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 49
Tableau 21 : Surfaces et caractéristique de la toiture
() du tôle d’acier galvanisé 70 [W/m.K]
Surface globale de la toiture 2278,51 [m²]
Surface de la toiture en mezzanine 668,64 [m²]
Surface de la toiture en ZONE 1 995,40 [m²]
Surface de la toiture en ZONE 2 412,10 [m²]
Surface de la toiture en ZONE 3 871,01 [m²]
VI.1.5. Résultat de la mise en place de l’isolation de la toiture
Les résultats apportés par la mise en place de l’isolation dans la toiture sont
récapitulés dans les tableaux 22 et 23 et se répartissent selon le projet :
a. Résultat de l’étude globale de l’isolation
Tableau 22: Résultats des apports thermiques transmis par l’isolation de la toiture
de l’étude globale en fonction des variantes de températures et d’épaisseurs
MEZZANINE GRANDE SALLE
T [°C] T [°C]
5 7 10 5 7 10
e*10-2
[m]
K
[W/m2.K] Qtransmi [W] Qtransmi [W]
5 0,68640 2294,76 3212,67 4589,53 5465,92 7652,29 10931,84
6 0,58138 1943,68 2721,15 3887,35 4629,66 6481,52 9259,32
7 0,50424 1685,76 2360,07 3371,52 4015,33 5621,47 8030,66
8 0,44517 1488,28 2083,59 2976,55 3544,94 4962,92 7089,88
9 0,39848 1332,21 1865,09 2664,42 3173,20 4442,49 6346,41
10 0,36066 1205,77 1688,08 2411,54 2872,03 4020,84 5744,06
Température de la
face intérieure de
l’isolant
Ti = Te-T [°C]
23,41 21,41 18,41 23,41 21,41 18,41
Les résultats apportés par la mise en place de l’isolation de la toiture dans le tableau
ci-dessous se présentent suivant l’épaisseur choisie. Le coefficient de transmission K varie
selon l’épaisseur de l’isolant. La charge thermique transmise évolue selon la différence de
température choisie ainsi que la dimension de l’isolation. Par exemple, pour une épaisseur
de l’isolant de 50mm avec une différence de température de 5°C, le coefficient K est égal
à 0,686 W/m2.K, l’apport transmis est de 2294,76 W telle que la température de la face
intérieure de l’isolant est de 23, 41°C.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 50
b. Résultat de l’étude par zone de l’isolation
Dans le cas de la mise en place de l’isolation de l’étude par zone présenté dans le
tableau 23, l’interprétation des résultats repose sur le même principe que celle de l’étude
globale.
Tableau 23 : Résultats des apports thermiques transmis par l’isolation de la toiture de l’étude par zone en fonction des variantes de
températures et d’épaisseurs
ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
T [°C] T [°C] T [°C]
5 7 10 5 7 10 5 7 10
e*10-2 [m] K
[W/m2.K] Qtransmi [W] Qtransmi [W] Qtransmi [W]
5 0,68640 3416,20 4782,68 6832,40 1414,32 1980,05 2828,64 2989,29 4185,01 5978,58
6 0,58138 2893,54 4050,95 5787,07 1197,94 1677,11 2395,87 2531,94 3544,72 5063,89
7 0,50424 2509,58 3513,42 5019,17 1038,98 1454,57 2077,96 2195,97 3074,36 4391,94
8 0,44517 2215,59 3101,82 4431,18 917,26 1284,17 1834,53 1938,72 2714,20 3877,43
9 0,39848 1983,25 2776,55 3966,51 821,08 1149,51 1642,15 1735,41 2429,58 3470,83
10 0,36066 1795,02 2513,03 3590,04 743,15 1040,40 1486,29 1570,70 2198,98 3141,41
Température de la face
intérieure de l’isolant
Ti = Te-T [°C]
23,41 21,41 18,41 23,41 21,41 18,41 23,41 21,41 18,41
51
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 52
c. Illustrations et discussions des résultats
Les différentes explications et illustrations suivantes montrent l’impact de la mise
en place de l’isolation de la toiture. Elles reposent sur la variation d’épaisseur, du
coefficient de transmission thermique (K), des apports transmis et des températures.
Variation du coefficient de transmission thermique (K)
La courbe représenté par la figure 22 ci-après illustre la variation du coefficient de
transmission (K) à travers un isolant d’épaisseur de 5 à 100 mm et une conductivité
thermique =0,038 W/m.K.
Figure 22 : Courbe de variation du coefficient de transmission K = f (e)
L’illustration montre que le coefficient K dépend de l’épaisseur de l’isolant pour
une conductivité thermique constante. L’exemple présente qu’à une épaisseur de 70 mm
d’isolant K est égale à 0,50424 W/m².K. En outre, lorsque l’épaisseur e augmente, le
coefficient de transmission K diminue simultanément. Dans ce cas, le système d’isolation
devient plus performant.
Variation des apports transmis
La représentation de la figure 23 suivante décrive le choix de la différence de
température à considérer lors de la mise en place du matériau d’isolation.
5; 0,68640
6; 0,58138
7; 0,50424
8; 0,44517
9; 0,39848
10; 0,360660,35000
0,37000
0,39000
0,41000
0,43000
0,45000
0,47000
0,49000
0,51000
0,53000
0,55000
0,57000
0,59000
0,61000
0,63000
0,65000
0,67000
0,69000
5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5
K=f(e)K [W/m².K]
e*10-2 [m]
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 53
Figure 23 : Courbe de variation des apports transmis Qtr = f (e, dT)
Au cours de l’étude, trois variantes de température ont été considérées afin de
prouver l’objectif de l’isolation de la toiture. Vu les résultats présentés, on constate qu’à
une épaisseur (e) donnée, l’apport transmis varie en fonction des différences de
température. Par exemple, si e = 80 mm on a Qtr à dT(5°C) = 2215,59 W, Qtr à dT(7°C) =
3101,82 W et Qtr à dT(10°C) = 4431,18 W. Le résultat des apports par transmission
interfère avec la température de consigne intérieure considérée.
Variation de température (T)
L’isolation a pour but de limiter la charge calorifique causée par l’ensoleillement.
La courbe de la figure 24 ci-dessous explique l’avantage obtenu par l’utilisation d’un
isolant d’épaisseur de 100 mm avec une température extérieure de 28, 41°C en moyenne.
2215,59
3101,82
4431,18
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
4500,00
5000,00
5500,00
6000,00
6500,00
7000,00
5 6 7 8 9 10 11
Qtr [W]
e*10-² [m]
dT= 10°C
dT= 7°C
dT= 5°C
Qtr = f (e, dT)
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 54
Figure 24 : Courbe de variation de température T = f (e)
A une épaisseur e = 0 mm d’isolant, la plupart des apports solaires sont transmis
dans le milieu considéré avec une toiture en acier c’est-à-dire que la température (Ti) dans
la face intérieure de la toiture est sensiblement égale à celle de l’extérieure (Te).
Par contre, en mettant une isolation d’épaisseur 50 mm, la température intérieure
de la face devient 23,4130 °C. Le gain en température dépend de la valeur de consigne du
local considéré mais dans ce cas 5°C a été limité par l’isolation.
Conclusion partielle
La bonne isolation des structures d’un bâtiment reste un élément très important pour
le conditionnement d’air. Sa considération contribue à l’amélioration du rendement du
système de ventilation et de climatisation qui est la suite de cette étude.
0,00 ; 28,41
1,00 ; 27,41
2,00 ; 26,41
3,00 ; 25,41
4,00 ; 24,41
5,00 ; 23,41
6,00 ; 22,41
7,00 ; 21,41
8,00 ; 20,41
9,00 ; 19,42
10,00 ; 18,42
17,0000
18,0000
19,0000
20,0000
21,0000
22,0000
23,0000
24,0000
25,0000
26,0000
27,0000
28,0000
29,0000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
T(i) [°C]
e*10-²[m]
T=f(e)
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 55
III.13. Résultat de la mise en place de la VMC
VI.2.1. Résultats des bilans thermiques
L’étude des bilans thermiques se repartie en deux périodes selon l’horaire de travail.
Ce dernier se divise en trois groupes d’heures :
- Groupe 1 (G1) : 6 heures à 14 heures.
- Groupe 2 (G2) : 14 heures à 22 heures.
- Groupe 3 (G3) : 22 heures à 6 heures.
La connaissance de cet horaire de travail permet de séparer l’étude du bilan
thermique jour et nuit :
- G1 + 0,5G2 : Période de 12 heures (6 heures à 18 heures) qui représente les apports
calorifiques journaliers.
- 0,5G2 + G3 : Période de 12 heures (18 heures à 6 heures) qui représente les apports
calorifiques pendant la nuit.
Les tableaux suivants récapitulent les résultats du bilan thermique de chaque étude
par les chaleurs sensibles et les chaleurs latentes tels que le tableau 24 représente les
résultats des bilans thermiques de l’étude globale pour Ti=25°C, le tableau 25 indique les
résultats des bilans thermiques de l’étude globale pour Ti=Te. Dans le cas de l’étude par
zone, les résultats pour Ti=25°C sont récapitulés dans le tableau 26 et pour Ti=Te les
résultats seront présentés dans le tableau 27.
Tableau 24 : Résultat du bilan thermique de l’étude globale pour Ti = 25°C
GLOBALE 1 GLOBALE 2
G1+0,5G2 0,5G2+G3 G1+0,5G2 0,5G2+G3
Apports externes
Apport sensible Cs/apport
latent Cl Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W]
Mur 22643,05 0,00 0,00 0,00 22643,05 0,00 0,00 0,00
Vitrage 8096,57 0,00 0,00 0,00 8278,64 0,00 0,00 0,00
Toiture 63725,00 0,00 0,00 0,00 7129,02 0,00 0,00 0,00
Renouvellement d'air 19773,43 84226,90 0,00 0,00 39546,86 168453,80 0,00 0,00
Total 1 114238,05 84226,90 0,00 0,00 77597,57 168453,80 0,00 0,00
Total des apports externes 198464,95 0,00 246051,37 0,00
Apports internes
Occupant 15930,00 22410,00 15930,00 22410,00 15930,00 22410,00 15930,00 22410,00
Éclairage 3615,00 0,00 5265,00 0,00 3615,00 0,00 3615,00 0,00
Machine 635500,00 0,00 635500,00 0,00 635500,00 0,00 635500,00 0,00
Total 2 655045,00 22410,00 656695,00 22410,00 655045,00 22410,00 655045,00 22410,00
Total des apports internes 677455,00 679105,00 677455,00 677455,00
TOTAL [W] 875919,95 679105,00 923506,37 677455,00
TOTAL[kW] 875,91995 679,10500 923,50637 677,45500
Globale 1 : Toiture de la mezzanine seule isolée pour l’étude globale
Globale 2 : Toute toiture est isolée pour l’étude globale
56
Tableau 25 : Résultat du bilan thermique de l’étude globale pour Ti = Te
GLOBALE 1 GLOBALE 2
G1+0,5G2 0,5G2+G3 G1+0,5G2 0,5G2+G3
Apports externes
Apport sensible Cs/apport
latent Cl Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W]
mur 6240,25 0,00 0,00 0,00 6240,25 0,00 0,00 0,00
vitrage 6146,44 0,00 0,00 0,00 6276,94 0,00 0,00 0,00
toiture 20163,91 0,00 0,00 0,00 2255,77 0,00 0,00 0,00
renouvellement d'air 0,00 84226,90 0,00 0,00 0,00 168453,80 0,00 0,00
Total 1 32550,60 84226,90 0,00 0,00 14772,96 168453,80 0,00 0,00
Total des apports externes 116777,50 0,00 183226,76 0,00
Apports internes
occupant 11261,70 27078,30 11261,70 27078,30 11261,70 27078,30 11261,70 27078,30
Éclairage 3615,00 0,00 5265,00 0,00 3615,00 0,00 5265,00 0,00
machine 635500,00 0,00 635500,00 0,00 635500,00 0,00 635500,00 0,00
Total 2 650376,70 27078,30 652026,70 27078,30 650376,70 27078,30 652026,70 27078,30
Total des apports internes 677455,00 679105,00 677455,00 679105,00
TOTAL [W] 794232,50 679105,00 860681,76 679105,00
TOTAL[kW] 794,23250 679,10500 860,68176 679,10500
57
Tableau 26 : Résultat du bilan thermique de l’étude par zone pour Ti = 25°C
ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
G1+0,5G2 0,5G2+G3 G1+0,5G2 0,5G2+G3 G1+0,5G2 0,5G2+G3
Apports externes
Apport sensible
Cs/apport latent Cl Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W]
mur 13814,48 0,00 2180,54 0,00 6732,88 0,00 4318,86 0,00 10654,68 0,00 0,00 0,00
Plancher 0,00 0,00 0,00 0,00 5332,46 0,00 5332,46 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
vitrage 7186,20 0,00 0,00 0,00 910,37 0,00 0,00 0,00 625,15 0,00 0,00 0,00
toiture 3138,14 0,00 0,00 0,00 1299,21 0,00 0,00 0,00 2745,98 0,00 0,00 0,00
renouvellement d'air 7459,85 31775,96 0,00 0,00 2511,76 10699,11 0,00 0,00 9720,15 41403,94 0,00 0,00
Total 1 31598,67 31775,96 2180,54 0,00 16786,68 10699,11 9651,32 0,00 23745,96 41403,94 0,00 0,00
Total des apports
externes 63374,63 2180,54 27485,79 9651,32 65149,90 0,00 65149,90
Apports internes
occupant 13540,50 19048,50 13540,50 19048,50 796,50 1120,50 796,50 1120,50 1593,00 2241,00 1593,00 2241,00
éclairage 420,00 0,00 1260,00 0,00 405,00 0,00 1215,00 0,00 2790,00 0,00 2790,00 0,00
machine 31500,00 0,00 31500,00 0,00 75500,00 0,00 75500,00 0,00 528500,00 0,00 528500,00 0,00
Total 2 45460,50 19048,50 46300,50 19048,50 76701,50 1120,50 77511,50 1120,50 532883,00 2241,00 532883,00 2241,00
Total des apports
internes 64509,00 65349,00 77822,00 78632,00 535124,00 535124,00
TOTAL [W] 127883,63 67529,54 105307,79 88283,32 600273,90 535124,00
TOTAL[kW] 127,88363 67,52954 105,30779 88,28332 600,27390 535,12400
Zone 1 : Salle d’emballage Zone 2 : Mezzanine Zone 3 : Four
58
Tableau 27 : Résultat du bilan thermique de l’étude par zone pour Ti=Te
ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
G1+0,5G2 0,5G2+G3 G1+0,5G2 0,5G2+G3 G1+0,5G2 0,5G2+G3
Apports externes
Apport sensible
Cs/apport latent Cl Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W] Cs [W] Cl [W]
mur 4673,83 0,00 2180,54 0,00 2788,96 0,00 2283,45 0,00 2387,96 0,00 0,00 0,00
Plancher 0,00 0,00 0,00 0,00 2819,37 0,00 2819,37 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
vitrage 5493,94 0,00 0,00 0,00 652,50 0,00 0,00 0,00 522,00 0,00 0,00 0,00
toiture 992,97 0,00 0,00 0,00 411,10 0,00 0,00 0,00 868,89 0,00 0,00 0,00
renouvellement
d'air 0,00 31775,96 0,00 0,00 0,00 10699,11 0,00 0,00 0,00 41403,94 0,00 0,00
Total 1 11160,74 31775,96 2180,54 0,00 6671,92 10699,11 5102,82 0,00 3778,85 41403,94 0,00 0,00
Total des apports
externes 42936,70 2180,54 17371,03 5102,82 45182,78 0,00
Apports internes
occupant 9572,45 23016,56 9572,45 23016,56 563,09 1353,92 563,09 1353,92 1126,17 2707,83 1126,17 2707,83
éclairage 420,00 0,00 1260,00 0,00 405,00 0,00 1215,00 0,00 2790,00 0,00 2790,00 0,00
machine 31500,00 0,00 31500,00 0,00 75500,00 0,00 75500,00 0,00 528500,00 0,00 528500,00 0,00
Total 2 41492,45 23016,56 42332,45 23016,56 76468,09 1353,92 77278,09 1353,92 532416,17 2707,83 532416,17 2707,83
Total des apports
internes 64509,00 65349,00 77822,00 78632,00 535124,00 535124,00
TOTAL [W] 107445,70 67529,54 95193,03 83734,82 580306,78 535124,00
TOTAL[kW] 107,44570 67,52954 95,19303 83,73482 580,30678 535,12400
59
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 60
Les résultats ci-dessus montrent que les bilans thermiques pour Ti=25°C restent
élevé par rapport aux bilans thermiques de l’étude pour Ti=Te.
VI.2.2. Choix du système de climatisation
Le choix du groupe frigorifique est basé sur la connaissance des puissances à
installer à partir du bilan thermique ainsi que le catalogue du constructeur. Dans ce projet
le constructeur WESTPOINT a été choisi.
Unité intérieure
Deux modèles d’unité intérieure sont employées pour la distribution et la reprise
d’air traité dans le local. Le tableau 28 ci-dessous représente ses caractéristiques.
Figure 25 : Unités intérieures du groupe frigorifique
Tableau 28 : Caractéristiques des unités intérieures de climatisation
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 61
Unité extérieure
Les choix des unités extérieures dépendent da la performance des unités intérieures.
Si l’unité intérieure choisie présente une capacité de 76 kBtu/h alors l’unité extérieure doit
être compatible avec ce choix. Le tableau 29 présente les caractéristiques de ces unités
extérieures.
Figure 26 : Unités extérieures du groupe frigorifique
Tableau 29 : Caractéristiques des unités extérieures de climatisation
Les réseaux aérauliques
Gaine spiralé
La distribution d’air ne peut pas se réaliser uniquement au niveau de l’unité
intérieure mais par le biais des conduits. Pour ce faire, le conduit d’air utilisé est en tôle
d’acier galvanisé. Il est utilisé pour le réseau principal et la reprise d’air.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 62
Figure 27 : Gaine spiralé en tôle d’acier galvanisé
Caractéristiques de la gaine
- Matériau : Acier galvanisé Z275
- Epaisseur : 0,5 à 1 mm
- Classement au feu : A1 par nature (ancien M0) selon l’arrêté du 21
novembre 2002
- Conformité NF EN 12237 : étanchéité et résistance des conduits circulaires
- Conformité NF EN 1506 : dimensions des conduits circulaires
Gaine textile
Etant une technique de distribution d’air à grande vitesse (7 à 15 m/s), cette
technologie se base sur la haute induction et offre une excellente efficacité de distribution
d’air (chauffage et climatisation) en maitrisant les vitesses résiduelles.
Figure 28 : Gaine textile TEXI-JET
Type de tissus
Les trois types de tissus cités ci-dessous caractérisent la nature des gaines textiles
utilisées.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 63
VI.2.3. Résultats des calculs aérauliques
Les calculs aérauliques nous conduisent aux différentes valeurs présentées dans les
tableaux 30 à 33 comportant les débits, les nombres d’unités ainsi que les pertes de charge:
a. Pour Ti = 25°C
Les débits d’insufflation et d’extraction ainsi que le nombre d’unités nécessaire
pour la ventilation mécanique contrôlée avec Ti=25°C sont détaillés dans le tableau 30.
Ces résultats se présentent suivant les deux systèmes de ventilation mécanique proposés et
suivant les répartitions des bilans thermiques jour et nuit.
Tableau 30 : Résultat des débits et des unités nécessaires pour Ti = 25°C
Localisation S1=S2 SYSTÈME 1 SYSTÈME 2
Qv souffler
[m3/h]
Qv extrait
[m3/h]
Nbr
insufl
Nbr
extract
Qv extrait
[m3/h]
Nbr
insufl
Section
[m²]
Globale 1 J 371 590,35 222 954,21 15 18 309 658,62 15 43,01
N 317 206,42 190 323,85 12 17 264 338,68 12 36,71
Globale 2 J 344 340,48 206 604,29 14 17 286 950,40 14 39,85
N 317 206,42 190 323,85 12 16 264 338,68 12 36,71
ZONE 1 J 37 222,25 22 333,35 2 2 31 018,54 2 4,31
N 23 418,02 14 050,81 2 1 19 515,02 2 2,71
ZONE 2 J 45 158,03 27 094,82 2 3 37 631,69 2 5,23
N 42 102,66 25 261,60 2 3 35 085,55 2 4,87
ZONE 3 J 268 871,06 161 322,63 11 13 224 059,21 11 31,12
N 257 400,94 154 440,56 10 12 214 500,78 10 29,79
Les débits d’insufflation restent la même dans les cas des deux systèmes utilisés.
Par contre, au niveau des extractions, les débits sont différents. En extraction mécanique,
le débit est un peu faible par rapport à celle des extractions naturelles. Les quantités des
équipements à implanter dépendent de ces débits.
Le tableau 31 ci-dessous illustre les pertes de charge au niveau du caisson de
soufflage de l’étude pour Te=25°C. Les données se présentent suivant les études globales
et les études par zone.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 64
Tableau 31 : Pertes de charge dans pour Ti = 25°C
zone Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
Débit [m3/h] 24772,68 24595,56 18611,12 22579,01 24869,52
Débit [m3/s] 6,8813 6,8321 5,1698 6,2719 6,9082
V [m/s] 6 6 6 6 6
Diamètre [m] 1,2084 1,2041 1,0474 1,1537 1,2108
Longueur [m] 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
[kg/m3] 1,177 1,177 1,177 1,177 1,177
*10-5 [m²/s] 1,56 1,56 1,56 1,56 1,56
e*10-4 [m] 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50
e/D*10-4 1,24 1,25 1,43 1,30 1,24
Re 466267,97 464598,12 404143,30 445145,07 467178,44
Re0,9 126407,3 125999,8 111142,9 121241,5 126629,4
*10-2 1,49 1,49 1,53 1,50 1,48
Ps*10-2 [Pa] 13,02 13,08 15,46 13,77 12,99
Pd [Pa] 21,18 21,18 21,18 21,18 21,18
Pt [Pa] 21,31 21,31 21,34 21,32 21,31
b. Pour Ti = Te
Les débits d’insufflation et d’extraction ainsi que le nombre d’unités nécessaire
pour la ventilation mécanique contrôlée avec Ti=Te sont détaillés dans le tableau 32. Ces
résultats se présentent suivant les deux systèmes de ventilation mécanique proposés et
suivant les répartitions des bilans jour et nuit.
Tableau 32 : Résultat des débits et des unités nécessaires pour Ti = Te
Localisation
S1=S2 Système 1 Système 2
Qv souffler
[m3/h]
Qv extrait
[m3/h]
Nbr
insufl
Nbr
extract
Qv extrait
[m3/h]
Nbr
insufl
Section
[m²]
Globale 1 J 241 064,35 144 638,61 10 12 200 886,96 10 27,90
N 230 156,84 138 094,11 9 11 191 797,37 9 26,64
Globale 2 J 234 789,08 140 873,45 9 11 195 657,56 9 27,17
N 230 156,84 138 094,11 8 10 191 797,37 8 26,64
ZONE 1 J 30 432,34 18 259,41 2 2 25 360,29 2 3,52
N 25 209,61 15 125,76 2 2 21 008,01 2 2,92
ZONE 2 J 20 438,32 12 262,99 1 2 17 031,93 1 2,37
N 20 251,71 12 151,02 1 2 16 876,42 1 2,34
ZONE 3 J 194 842,19 116 905,32 8 9 162 368,49 8 22,55
N 193 469,04 116 081,42 7 8 161 224,20 7 22,39
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 65
Dans le cas de l’étude pour Ti=Te, le tableau 33 ci-dessous illustre les pertes de
charge au niveau du caisson de soufflage de l’étude. Les données se présentent suivant les
études globales et les études par zone.
Tableau 33 : Pertes de charge pour Ti = Te
zone Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
Débit [m3/h] 24106,43 26087,68 6086,47 4087,66 24355,27
Débit [m3/s] 6,6962 7,2466 1,6907 1,1355 6,7654
V [m/s] 6 6 6 6 6
Diamètre [m] 1,1921 1,2401 0,5990 0,4909 1,1982
Longueur [m] 1 1 1 1 1
[kg/m3] 1,177 1,177 1,177 1,177 1,177
*10-5 [m²/s] 1,56 1,56 1,56 1,56 1,56
e*10-4 [m] 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50
e/D*10-4 1,26 1,21 2,50 3,06 1,25
Re 459955,25 478483,29 231116,94 189402,91 462323,10
Re0,9 124865,9 129383,9 67212,3 56188,6 125444,3
*10-2 1,49 1,48 1,72 1,79 1,49
Ps*10-2 [Pa] 26,47 25,25 60,75 77,41 26,31
Pd [Pa] 21,18 21,18 21,18 21,18 21,18
Pt [Pa] 21,45 21,43 21,79 21,96 21,44
VI.2.4. Choix des équipements de ventilation
Le confort, le rendement du système ainsi que la consommation énergétique
dépendent du choix des équipements. De ce fait, il est important d’exclure les erreurs de
choix afin d’avoir une satisfaction de résultat.
Caisson d’insufflation
Figure 29 : Caisson de soufflage faible
débit
Figure 30 : Caisson de soufflage grand
débit
Le choix d’un ventilateur dépend de deux paramètres qui varient en fonction de la
courbe de fonctionnement f (débit, pression).
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 66
Dans notre cas, le système de ventilation ne comporte pas des réseaux très
importants. Les pertes de charge restent très faibles dans toutes les insufflations et
extractions.
Les pertes de charge englobent la somme des pertes de charge linéique, les pertes
de charge singulière et les pertes de charge des équipements. Le tableau 34 présente les
caractéristiques techniques des caissons d’insufflation.
Tableau 34 : Caractéristiques des caissons de soufflage
Faible débit Grand débit
- Alimentation [V/Ph/Hz] 400/3/50 400/3/50
- Nombre de pôles 4 4
- Puissance moteur [W] 1100 1500
- Intensité maximale [A] 3,0 3,3
- Température ambiante maximale [°C] +40 -20 à +40
- Indice de protection IP44 / F IP55
Unité d’extraction
Les systèmes d’extraction choisis présentent un type axial, ils sont conçus pour des
installations à grands débits et de faible pression.
Figure 31 : Extracteur hélicoïdal
Caractéristiques de l’extracteur
Les caractéristiques techniques du système d’extraction sont illustrées par les
données suivantes :
- Alimentation [V/Ph/Hz] 400/3/50 400/3/50
- Nombre de pôles 4 4
- Puissance absorbée [W] 800 450
- Intensité maximale [A] 1,6 0,90
- Température ambiante maximale [°C] -30 à +60 -30 à +60
- Indice de protection IP 24 IP 24
- Niveau de bruit sur 3m rayonné [dB(A)] 78 72
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 67
Le tableau 35 représente le choix des unités de soufflage pour la ventilation et le
tableau 36 constitue le choix des unités d’extraction mécanique.
Tableau 35 : Choix des unités de soufflage
Local Débit Modèle
CAIROX Code
Quantités
25°C Te
Globale 1 24106,43 CTF 30/18 CT185082 15 10
Globale 2 26087,68 CTF 30/18 CT185082 14 9
Zone 1 18611,12 CTF 30/18 CT185082 2 2
Zone 2 22579,01 CTF 30/18 CT185082 2 1
Zone 3 24355,27 CTF 30/18 CT185082 11 8
Tableau 36 : Choix des unités d’extraction
Local Débit Modèle
CAIROX Code
Quantités
25°C Te
Globale 1 12053,22 APFV-L 630 4T I061031630440 18 12
Globale 2 12806,68 APFV-L 630 4T I061031630440 17 11
Zone 1 11166,67 APFV-L 630 4T I061031630440 2 2
Zone 2 4087,66 APFV-L 500 4T I061031630440 3 0
13547,41 APFV-L 630 4T I061031630440 0 2
Zone 3 12989,48 APFV-L 630 4T I061031630440 13 9
Accessoires de ventilation
a) Filtre
L’usage des filtres au niveau de l’insufflation d’air reste très important afin d’éviter
la pénétration des pollutions de l’air dans le local à conditionner.
Les filtres se classent en 4 catégories telles que :
- Près filtre (ex : type G3 ou G4)
- Filtre moyen et haute efficacité
- Filtre très haute efficacité
- Filtre spécifique (charbon actif et antibactérien)
Les caractéristiques des filtres utilisés au niveau des caissons d’insufflation sont
présentées dans le tableau 37 :
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 68
Tableau 37 : Caractéristiques techniques des filtres
Classement G3 G4
Nature Fibre synthétique Fibre synthétique
Matériaux Polypropylène Polypropylène
Efficacité gravimétrique 82% 90%
Vitesse d’air 1,5 m/s 1,5 m/s
Débit 5 400 m3/h 5 400 m3/h
Classement au feu M1 M1
Température maximale d’usage 100°C 100°C
Perte de charge initiale 22 Pa 35 Pa
Perte de charge finale 250 Pa 250 Pa
Usage Non réutilisable Non réutilisable
b) Coupure de proximité
Ce dispositif de coupure de puissance est destiné à l’isolement électrique du moteur
pour les interventions de maintenance.
Figure 32 : Coupure de proximité IPC
c) Pressostat différentiel
Cet élément constitue les installations de ventilation pour permettre la surveillance
des débits et des pressions d’air en fonction du réglage acceptable.
Figure 33 : Pressostat différentiel type MTY
d) Terminal
Ces unités sont employées en insufflation ou en extraction d’air. Le clapet anti
retour consiste à éviter le retour d’air au moment de l’arrêt du ventilateur.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 69
Figure 34 : Grille de soufflage Figure 35 : Clapet anti retour
Le choix des accessoires de soufflage pour la ventilation mécanique contrôlée sera
présenté dans le tableau 38.
Tableau 38 : Choix des accessoires de soufflage pour la VMC
Equipement Modèle Référence
Quantités
Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
25°C Te 25°C Te 25°C Te 25°C Te 25°C Te
Coupure de
proximité IPC 7,5 IPC10751 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Pressostat
d'air HUB 20-300 HUB0015 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Manchette de
raccordement
rectangulaire
MAR 30 MAR809010 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Visière pare-
pluie
grillagée
aspiration
SGAH 30 SAGH1030 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Pieds support PSU 30 PSU030 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Chaise
support CHS 12/12 CHS069 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Plot
antivibratile PLO'ISOL 30 AMC110021 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Filtre G F-CTF G4 30
LA830515
(*2) 15 10 14 9 2 2 2 1 10 8
Le choix des accessoires d’extractions pour la ventilation mécanique contrôlée
sera illustré dans le tableau 39.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 70
Tableau 39 : Choix des accessoires d‘extraction pour la VMC
Equipement Modèle Référence
Quantités
G 1 G2 Z1 Z2 Z3
25°C Te 25°C Te 25°C Te 25°C Te 25°C Te
Coupure de
proximité IPC 7,5 IPC10750 18 12 17 11 2 3 3 2 13 9
Clapet anti
retour
800*620 A08100G800620 9 5 8 5 2 3 3 2 6 5
1200*1220 A08100GC00C20 7 0 5 0 0 0 5 0 12 6
0,3*0,32 A08100GC300320 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Régulation
La régulation permet de commander automatiquement le mode de fonctionnement
du système de ventilation. Plusieurs composants la constituent pour assurer le mode
préconisé.
a) Thermostat d’ambiance
Ce dispositif est adopté pour gérer automatiquement les installations en fonction de
la température de consigne minimale et maximale. Il est généralement installé à l’intérieure
du local.
Figure 36 : Thermostat d’ambiance de type CA1
b) Transformateur de sécurité
Cet appareil est destiné pour l’isolement électrique incontournable qui peut apporter
un mécanisme de sécurité à un système. Le transformateur de sécurité permet d’assurer la
très basse tension de sécurité nécessaire.
Figure 37 : Transformateur de sécurité type SATD1
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 71
Le choix des équipements de régulation est illustré dans le tableau 40 ci-après :
Tableau 40 : Choix des équipements de régulation pour la VMC
Equipement Modèle Référence Quantités
Globale Zone
Thermostat
d'ambiance
CA1 PRD1290050 1 3
Transformateur de
sécurité
SATD1-24 I110501012440 1 3
III.14. Mode de fonctionnement de la VMC
SYSTEME 1
Le premier système de ventilation a été choisi parmi les différents types permettant
les installations de ventilation. Ce système fonctionne à double flux c.à.d. que le soufflage
et l’extraction de l’air se fait de façon mécanique. Des caissons de ventilation sont utilisés
pour la partie insufflation afin de délivrer les débits nécessaires pour renouveler l’air et
évacuer l’excès thermique. Les caissons sont équipés de filtre pour avoir une bonne qualité
d’air. Des ventilateurs hélicoïdes implantés servent à extraire l’air vicié du local. Des
clapets anti retour sont montés avec les extracteurs afin d’éviter le retour d’air pollué en
cas d’arrêt du ventilateur.
Les deux systèmes fonctionnent à une vitesse de 4 m/s pour le soufflage et de 4,5
m/s pour l’extraction pendant une durée estimative de 12h/24h. L’objectif est de prouver
l’effet des apports d’air neuf sur le local à conditionner avant de l’extraire.
Les nombres des systèmes d’insufflation et d’extraction journaliers se différencient
de ceux qui fonctionnent la nuit.
SYSTEME 2
La deuxième installation concerne un système qui consiste à créer de la surpression
dans le local par le biais des caissons de soufflages et des ouvertures pour l’extraction
naturelle de l’air. C’est un système de ventilation simple flux. Les caissons sont munis des
filtres pour traiter l’air. Les ouvertures sont réalisées avec des clapets anti retour comme
dans le système 1.
Le système fonctionne mécaniquement en insufflation pendant une durée
approximative de 12h/24h. L’extraction naturelle se produit lorsque la surpression causée
par le soufflage se présente dans le local.
REGULATION
Le contrôle de fonctionnement du système de ventilation dépend de la température
intérieure du local qui peut être global ou par zone dans ce projet.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 72
L’utilisation d’un thermostat d’ambiance permet de réguler le fonctionnement du
système. Ce dispositif contrôle la température d’un milieu. Dans cette étude, deux variantes
de températures ont été considérées.
Premièrement, la température de consigne est de 25°C le confort et de 28°C
l’inconfort. Lorsque le thermostat capte la température d’inconfort, le système de
ventilation se remet en marche automatiquement pour insuffler et extraire l’air
mécaniquement dans le cas du système 1. Le caisson d’insufflation redémarre pour le
système 2.
Le système s’arrête lorsque la température considérée sera atteinte.
La deuxième plage de température considérée se situe entre Te pour le confort et
30°C pour l’inconfort.
Son mode de fonctionnement est identique à la première variante de température.
III.15. Evaluation du coût d’investissement et du coût énergétique
VI.4.1. Coût d’investissement de l’isolation de la toiture
Le coût de l’isolation se base sur le prix global du marché selon le catalogue du
fournisseur ISOVER. Ces coûts nous seront utiles pour l’évaluation du coût
d’investissement de chaque étude. La répartition des coûts d’investissement de l’isolation
se présente dans le tableau 41 suivant les surfaces à isoler. Le prix unitaire est de 25 937,36
Ariary.
Tableau 41 : Répartition des coûts d’investissement pour l’isolation
Local Unité Surface Pu Ar/m² Montant HT (Ar)
Globale m² 2 278,51 25 937,36 3 734 979,84
Mezzanine m² 668,64 25 937,36 1 089 369,12
Zone 1 m² 995,40 25 937,36 1 634 053,68
Zone 2 m² 412,10 25 937,36 674 371,36
Zone 3 m² 871,01 25 937,36 1 426 554,80
VI.4.2. Coût d’investissement de la VMC et de la Climatisation
Cette partie de l’étude permet d’évaluer les moyens à mettre en œuvre pour la
réalisation du projet de ventilation mécanique contrôlée. L’étude sera effectuée sans tenir
compte du coût de la main d’œuvre pour la VMC. Cependant il sera établi lors de la phase
d’exécution du projet.
Cette estimation financière sera réalisée sur la base des prix standard au niveau du
marché selon le catalogue OUEST VENTIL.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 73
Nous procéderons à l’estimation financière comme suit :
- Coût de la climatisation
- Coût du projet de VMC pour Ti = 25°C
- Coût du projet de VMC pour Ti = Te
Coût de la climatisation
L’étude du système de climatisation du présent projet a été réalisée avec un bureau
d’étude dans un département de climatisation. Pour cette partie, le coût de la main d’œuvre
a été pris en charge. La récapitulation du devis estimatif pour la climatisation de l’atelier
biscuiterie sera présentée dans le tableau suivant :
Lot Désignation Unité Qté PU [Ar] Montant [Ar]
100 CLIMATISATION ATELIER
101 Climatisation gainable large SPLIT (unité
intérieure et extérieure) ens 1 405 882 935,64 405 882 935,64
102 Réseau de gaine en acier galvanisé
(soufflage et reprise) avec consommables et
supportages; Grille de reprise; Gaine textile
de soufflage; Calorifuge pour isolation
thermique et acoustique de gaines en acier
ens 1 505 432 673,93 505 432 673,93
103 Liaison frigorifique en cuivre isolé,
Condensat en PVC isolé, raccords en PVC,
supportages et consommables
ens 1 83 014 034,38 83 014 034,38
104 Alimentation et protection électrique des
unités intérieures et extérieures de
climatisation, supportage et consommables
- Protections et tableaux ens 1 34 985 637,96 34 985 637,96
-Câbles d'alimentation ens 1 31 903 720,21 31 903 720,21
-Divers accesoires et fixations ens 1 2 048 743,79 2 048 743,79
200 ISOLATION TOITURE USINE DE PRODUCITON
201 Fourniture et pose d'isolation thermo-
réfléchissante sous toiture m² 2472 73 273,20 181 131 350,40
202 Fourniture et pose de séparateur en plaque
de POLYCARBONATE transparente de
couleur bleue
m² 125,85 242 445,84 30 511 808,96
Concerne : Division de la zone four et de la
zone d'emballage, délimitation de la zone
de pétrissage à la mézzanine
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 74
Lot Désignation Unité Qté PU [Ar] Montant [Ar]
203 Fourniture et pose de Séparateur par Rideau
en Lanière m² 262 73 643,39 19 294 567,66
TOTAL HT 1 294 205 472,92
Le coût de l’installation concernant la climatisation avec une isolation de la toiture
est évalué à un milliard deux cent quatre-vingt-quatorze millions deux cent cinq mille
quatre cent soixante-douze Ariary ou 1 294 205 472 Ar.
Synoptiques de l’installation du système de climatisation
Les synoptiques suivants présentent les plans de mise en place des systèmes de
climatisation gaignable dans les trois zones de l’étude.
Les synoptiques présentés dans les plans suivants présentent la mise en place des systèmes
de climatisation gaignable comportant des unités intérieures et des unités extérieures :
- Dans le cas de la zone 1 qui représente la salle d’emballage, le milieu comporte 4
unités de climatisation.
- Dans la partie mezzanine présentée par la zone 2, le milieu comporte 2 unités de
climatisation.
- Dans la zone four, 2 unités de climatisation seront à installer.
UE : Représente les unités extérieures de climatisation
UI : Représente les unités intérieures de climatisation
Gaine circulaire en acier galvanisé
Gaine textile
Liaison frigorifique G/L
Coût du projet pour Ti=25°C
Tableau 42 : Coût d’investissement de l’étude pour Ti = 25°C
Composants du système Coût en Ariary
Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
Unité d'insufflation 136 352 934,88 127 262 739,22 18 180 391,32 18 180 391,32 90 901 956,59
Accessoires de soufflage 41 900 090,22 39 106 750,87 5 586 678,70 5 586 678,70 27 933 393,48
Unité d'extraction 1 68 196 894,41 64 408 178,05 7 577 432,71 11 366 149,07 49 253 312,63
Accessoires d'extraction 1 22 160 926,64 20 929 764,05 2 462 325,18 3 693 487,77 16 005 113,68
Unité d'extraction 2 13 417 794,91 9 584 139,22 7 577 432,71 2 232 375,88 23 001 934,12
Régulation 1 316 826,16 1 316 826,16 1 316 826,16 1 316 826,16 1 316 826,16
Isolant 1 089 369,12 3 734 979,84 1 634 053,68 674 371,36 1 426 554,80
S1 Total HT 271 017 041,42 256 759 238,19 36 757 707,75 40 817 904,38 186 837 157,34
S2 Total HT 194 077 015,29 181 005 435,31 34 295 382,57 27 990 643,41 144 580 665,15
S1 : Système 1 (insufflation et extraction mécanique)
S2 : Système 2 (insufflation mécanique et extraction naturelle)
Globale 1 : Toiture de la mezzanine seule isolée pour l’étude globale
Globale 2 : Toute toiture est isolée pour l’étude globale
Zone 1 : Salle d’emballage
Zone 2 : Mezzanine
Zone 3 : Four
78
Coût du projet pour Ti=Te
Tableau 43 : Coût d’investissement de l’étude pour Ti = Te
Composants du système Coût en Ariary
Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
Unité d'insufflation 90 901 956,59 81 811 760,93 18 180 391,32 9 090 195,66 72 721 565,27
Accessoires de soufflage 27 933 393,48 25 140 054,13 5 586 678,70 2 793 339,35 22 346 714,78
Unité d'extraction 1 45 464 596,27 41 675 879,92 7 577 432,71 5 335 005,47 34 098 447,20
Accessoires d'extraction 1 14 773 951,09 13 542 788,50 2 462 325,18 2 462 325,18 11 080 463,32
Unité d'extraction 2 0,00 0,00 0,00 0,00 11 500 967,06
Régulation 1 089 369,12 3 734 979,84 1 634 053,68 674 371,36 1 426 554,80
Isolant 1 361 797,92 4 669 021,44 2 042 696,88 843 017,76 1 783 306,80
S1 Total HTVA 181 480 092,71 167 222 289,48 36 757 707,75 21 672 063,18 142 990 571,54
S2 Total HTVA 121 241 545,35 112 003 621,06 26 717 949,86 13 874 732,53 109 312 628,08
S1 : Système 1 (insufflation et extraction mécanique)
S2 : Système 2 (insufflation mécanique et extraction naturelle)
Globale 1 : Toiture de la mezzanine seule isolée pour l’étude globale
Globale 2 : Toute toiture est isolée pour l’étude globale
Zone 1 : Salle d’emballage
Zone 2 : Mezzanine
Zone 3 : Four
79
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 80
VI.4.3. Estimation des coûts énergétiques
Les résultats des coûts énergétiques sont présentés dans les tableaux 44 à 46 et il est
à noter que l’étude de la consommation énergétique des différents systèmes est basée par le
prix tarifaire de la Société. De plus, la consommation journalière est différente de la
consommation pour la nuit. Ce coût est en moyenne de 338,33 Ar/kWh.
Temps de fonctionnement journalier : 6 heures
tnPE aj
Ej : Énergie journalière consommée [kWh/j]
Pa : Puissance totale absorbée [W]
n : Nombre d’unité utilisée
t : temps de fonctionnement de l’unité
Coût énergétique de la climatisation
La répartition des coûts énergétiques du système de climatisation sera illustrée dans
le tableau 44.
Tableau 44 : Répartition des coûts énergétiques pour la climatisation
ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
Coût journalier [Ar] 519 263,6 91 494,0 259 631,8
Coût mesuel [Ar] 15 707 725,1 2 767 693,5 7 853 862,6
total annuel [Ar] 125 661 800,9 22 141 548,0 62 830 900,4
Coût énergétique de la VMC pour Ti=25°C
Le coût énergétique du système de ventilation mécanique contrôlée pour Ti=25°C
sera récapitulé dans le tableau 45 suivant la répartition des systèmes et des études globales
ou par zones.
Tableau 45 : Répartition des coûts énergétiques de l’étude pour Ti=25°C
SYSTÈME 1
ETUDE GLOBALE ETUDE PAR ZONE
Globale 1 Globale 2 ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
Coût journalier [Ar] 116 224,8 111 987,6 12 567,2 13 724,1 88 747,8
Coût mesuel [Ar] 3 515 800,2 3 387 624,9 380 156,3 415 154,0 2 684 621,0
total annuel [Ar] 28 126 401,6 27 100 999,2 3 041 250,3 3 321 232,2 21 476 967,6
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 81
SYSTÈME 2
ETUDE GLOBALE ETUDE PAR ZONE
Globale 1 Globale 2 ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
Coût journalier [Ar] 67 608,0 66 186,0 10 557,0 10 557,0 54 207,0
Coût mesuel [Ar] 2 045 142,0 2 002 126,5 319 349,3 319 349,3 1 639 761,8
total annuel [Ar] 16 361 136,0 16 017 012,0 2 554 794,0 2 554 794,0 13 118 094,0
Coût énergétique de la VMC pour Ti=Te
Le coût énergétique du système de ventilation mécanique contrôlée pour Ti=Te
sera présenté dans le tableau 46 suivant la répartition des systèmes et des études globales
ou par zones.
Tableau 46 : Répartition des coûts énergétiques de l’étude pour Ti=Te
SYSTÈME 1
ETUDE GLOBALE ETUDE PAR ZONE
Globale 1 Globale 2 ZONE 1 ZONE 2 ZONE 3
Coût journalier [Ar] 80 654,1 72 560,4 14 150,7 8 445,6 61 651,5
Coût mesuel [Ar] 2 439 786,5 2 194 952,1 428 058,7 255 479,4 1 864 957,9
total annuel [Ar] 19 518 292,2 17 559 616,8 3 424 469,4 2 043 835,2 14 919 663,0
SYSTÈME 2
Coût journalier [Ar] 48 928,5 43 650,0 10 557,0 5 278,5 38 371,5
Coût mesuel [Ar] 1 480 087,1 1 320 412,5 319 349,3 159 674,6 1 160 737,9
total annuel [Ar] 11 840 697,0 10 563 300,0 2 554 794,0 1 277 397,0 9 285 903,0
VI.4.4. Discussion des résultats et des coûts d’investissement
Climatisation
Les résultats apportés par l’étude de la mise en place du système de climatisation au
sein de la plateforme biscuiterie pendant la période chaude respectent toutes les
réglementations relatives au confort des occupants. En climatisation, l’avantage repose sur
le contrôle de la température et de l’hygrométrie.
L’installation présente un coût très onéreux par rapport à celle de la ventilation
mécanique. Le dimensionnement des unités intérieures, des unités extérieures et des
différents composants de climatisation cause ce prix assez cher. De ce fait, il est préférable
de choisir la VMC pour répondre les besoins de la société en respectant le minimum de
confort pour les travailleurs.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 82
VMC pour Ti = 25°C
Figure 38 : Comparaison des coûts d’investissement pour Ti=25°C
En se référant sur le résultat du bilan thermique et aéraulique pour une température
de consigne Ti = 25°C, deux systèmes S1 et S2 ont été conçus et évalués selon le coût
d’investissement et le coût énergétique.
D’une façon générale, le résultat obtenu coïncide avec le besoin du client cependant
le coût de l’installation parait un peu onéreux.
En tant que technologie, le système 1 représente un avantage majeur par rapport au
système 2 sur l’extraction de l’air vicié. Par contre le système 2 reste le plus pratique du fait
que l’installation est peu nombreuse avec une basse consommation énergétique.
Du point de vue investissement, le coût du système 1 est onéreux à cause des nombres
de caisson de soufflage, des extracteurs et des différents accessoires de ventilation. Pour le
système 2, le coût sera abordable par la mise en place d’une surpression dans le local.
L’extraction mécanique sera remplacée par des ouvertures. Dans ce cas, le prix dépend
seulement des technologies d’insufflation et ses accessoires. L’histogramme ci-dessus
montre les différences entre les deux systèmes étudiés.
Au niveau de la structure du local, l’étude globale possède un volume très grand et
les effets des charges internes très intenses apportées par les fours qui sont la raison de son
coût d’investissement très élevé. Par contre, l’isolation de toutes les toitures apporte un gain
économique sur l’installation de la VMC par réduction des apports solaires. Il est
recommandé d’isoler la toiture pour la suite de l’étude.
0,00
50 000 000,00
100 000 000,00
150 000 000,00
200 000 000,00
250 000 000,00
300 000 000,00
Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
Coût d'investissement pour Ti=25°C
SYSTÈME 1 SYSTÈME 2
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 83
L’étude par zone conduit à limiter l’interaction des apports entre les trois grandes
parties de l’atelier. Par rapport à l’étude globale, le zonage permet d’étudier séparément les
systèmes et les coûts du projet. Dans la zone 1et 2, le prix est raisonnable, celle de la zone 3
reste un peu onéreux. Pourtant, cette technique de zonage facilite le choix du système à
mettre en œuvre avec un prix assez élevé. L’étude par zone aussi reste la plus abordable en
tant que confort des occupants.
VMC pout Ti = Te
Figure 39 : Comparaison des coûts d’investissement pour Ti=Te
En interprétant la figure 39, on a pu constater que dans le cas de l’étude avec une
température Ti=Te, le résultat de confort n’est pas satisfaisant car la température extérieure
du milieu reste hors de la zone limite du confort en période d’été. Par contre, cette option est
abordable en tant que coût d’investissement et coût énergétique par rapport à ceux de l’étude
pour Ti=25°C.
Pour les systèmes 1 et 2, la structure globale et zonée, l’évaluation de l’étude repose
sur le même principe à ceux des systèmes et structures précédemment.
VI.4.5. Discussion des coûts énergétiques
La consommation énergétique dépend des systèmes utilisés. En extraction
mécanique, le coût est très onéreux par rapport à l’extraction naturelle.
Les zones 1 et 2 possèdent un coût d’énergie moins coûteux par rapport à celle de la
zone 3. Pour l’étude globale, la consommation énergétique est très onéreuse. Il est préférable
de prévoir un système de ventilation mécanique à simple flux pour les zones 1 et 2. Pour la
troisième zone, la mise en place des extractions présentent une importance majeure pour
0,00
50 000 000,00
100 000 000,00
150 000 000,00
200 000 000,00
250 000 000,00
Globale 1 Globale 2 Zone 1 Zone 2 Zone 3
Coût d'investissement pour Ti=Te
SYSTÈME 1 SYSTÈME 2
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 84
l’évacuation des fuites de gaz non brûlé lors de la combustion. Ceci a pour objet d’avoir le
maximum de confort avec un coût énergétique abordable.
VI.4.6. Comparaison des différents systèmes étudiés
Le tableau ci-dessous présente les avantages et les inconvénients des différents
systèmes utilisés dans cette étude.
Tableau 47 : Comparaison des différents systèmes étudiés
Système Avantages Inconvénients
Climatisation
- Contrôle de la température et de
l’humidité
- Unité de distribution centralisée
- Installation onéreuse
- Consommation
énergétique élevée
- Polluant
VMC Double
flux
- Air neuf régulier
- Evacuation d’air vicié régulier
- Sans réseau de distribution gênant
- Surdimensionnement de
l’installation
- Humidité non contrôlée
- Bruyant
- Coût élevé
- Consommation
énergétique élevée
VMC Simple
flux
- Qualité d’air assuré par filtration
- Evacuation des particules en
suspension
- Coût moins cher
- Non encombrant
- Vitesse et pression
élevée
- Humidité non contrôlée
Isolant
thermique
- Premier moyen de confort
- Pas d’entretien annuel
- Ne consomme pas d’énergie
- Coût peu élevé
- Pose difficile au niveau
industriel
III.16. Impact environnemental de l’installation
Dans un nouveau projet à réaliser, il faut prendre en compte les influences du système
sur l’environnement afin de prendre une décision relative au choix de l’installation et de
préserver le développement durable. Ces impacts peuvent être négatifs ou positifs.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 85
VI.5.1. Définition de la pollution
Les substances utilisées peuvent produire des conséquences préjudiciables de nature
à mettre en danger la santé humaine, à nuire aux ressources biologiques et aux écosystèmes,
à influencer sur les changements climatiques, à détériorer les biens matériels, à provoquer
des nuisances olfactives excessives. (LAURE, 1996).
VI.5.2. Les différents types de pollution
Cinq familles de pollution peuvent exister au niveau de l’environnement et se classe
de façon suivant :
Les pollutions organiques
Les pollutions chimiques
Les pollutions par les matières en suspension
Les pollutions biologiques
Les autres pollutions : pollution thermique ou radioactive
VI.5.3. Impacts négatifs
Les impacts négatifs du système étudié dans cet ouvrage peuvent être récapitulés
comme suit :
- Pollution de l’air
- Pollution sonore
Pollution de l’air
L’utilisation d’un système de climatisation nécessite l’emploi du fluide frigorigène
comme le R410A. C’est un composé ayant une toxicité générale assez faible sur l’homme,
leur toxicité majeure se situe au niveau environnemental.
En cas de décomposition thermique, des vapeurs toxiques de fluor ou d’acide
fluorhydrique peuvent être émises avec les hydrocarbures halogénés. Il s’agit de gaz
généralement plus lourds que l’air et peuvent provoquer une asphyxie par anoxie : le taux
d’oxygène dans l’air est très faible. Le contact cutané avec le gaz liquéfié peut entraîner des
gelures sévères.
Pollution sonore
A partir de 65 dB (A) de niveau de sonore, il y a l’apparition des troubles de l’oreille
interne. Dans notre cas, seul les bruits causés par les extracteurs peuvent nuire le confort des
travailleurs, le caisson de soufflage ou la climatisation sont implantés à l’extérieure du local.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 86
VI.5.4. Impacts positifs
Les impacts positifs de l’installation qui interfèrent beaucoup sur les occupants sont
cités ci-dessous :
- L’isolation de la toiture assure la limite des excès de températures provoquées par
l’ensoleillement.
- Le système de ventilation mécanique permet d’évacuer les pollutions thermiques
qui existent sur l’environnement interne apportées par les machines. Le système de
soufflage assure l’apport d’air neuf ainsi que sa qualité introduit dans le local par
filtration.
- La climatisation gainable assure le contrôle de l’humidité et le refroidissement du
milieu.
- En été, le confort sera assuré avec une diminution de température à 25°C ou Te
selon le système utilisé.
VI.5.5. Mesures préventives
Vu les impacts négatifs qui peuvent se présenter au niveau de l’environnement, des
mesures ont été prises afin de prévenir, limiter et stopper ces effets.
- Pour préserver la couche d’ozone, le réchauffement climatique, il faut limiter
l’utilisation des fluides frigorigènes dans une installation de conditionnement d’air
par l’utilisation d’une ventilation mécanique contrôlée avec des fluides primaires
(air ou eau).
- Pour éviter les pollutions sonores, les occupants ou les techniciens doivent mettre
des équipements de protection individuelle (EPI) en cas d’exposition majeure.
- L’utilisation d’un système d’extraction naturelle contribue à limiter le niveau de
bruit dans une enceinte.
Isolation, Ventilation et Climatisation
AVANA Gaston 87
CONCLUSION GENERALE
Ce présent mémoire a pour objet d’apporter des solutions adéquates pour
l’amélioration du confort thermique de la plateforme biscuiterie de la Société. Le travail
repose sur l’étude et la conception d’un système d’isolation thermique, la climatisation et la
ventilation mécanique contrôlée.
Pour ce faire, un stage a été effectué au niveau de la Société pour relever des
informations susceptibles de nous être utiles pour les calculs. La première partie de l’ouvrage
apporte la description du projet, des connaissances techniques en isolation, des installations
de ventilation et des différents types de climatisation.
Les divers documents et informations consultés nous ont permis d’évaluer les bilans
thermiques ainsi que des calculs aérauliques nécessaires pour le choix du système à
implanter. Suivant un certain nombre d’étape chronologique, le travail a pu mener des
résultats qui sont exposés dans les différentes sections traitées. Ces résultats portent sur
l’étude globale et par zone, sur les deux variantes de températures, sur l’isolation de la
toiture, la climatisation et les systèmes standards de ventilation.
Par l’aide en documentation de la Société collaboratrice, il nous a permis de faire
l’inventaire technico-économique des équipements et des accessoires constituant le système.
En outre, l’évaluation des coûts énergétiques a été faite avec la base tarifaire de la Société
afin d’avoir une bonne approximation. Ces résultats techniques, économiques et
énergétiques définissent la base de prise de décision pour la Société.
La mise en place de ce système standard fonctionnel peut apporter une évolution de
confort des occupants de l’atelier avec une qualité d’air régulière. Les particules en
suspension seront limitées ainsi on peut envisager une augmentation de la performance
industrielle. Pourtant, La réalisation de ce projet nécessite un coût d’investissement et un
surplus sur la consommation énergétique de la société. De ce fait, on ne peut pas contrôler
tous les paramètres primordiaux liés au confort thermique des occupants.
Comme tout œuvre, ce travail ne peut être jugé comme terminé et des améliorations
comme l’utilisation des variateurs de vitesse, des registres motorisables et l’étude du temps
de fonctionnement réel du système pourraient apporter une perfection à ce travail. En outre,
cet ouvrage introduit une porte pour l’étude du système de commande de l’installation en
maîtrisant les variations de fonctionnement du système au cours du temps.
AVANA Gaston 88
BIBLIOGRAPHIE
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étude de cas adaptés au modèle belge", Université Libre de Bruxelles, 2013-2014 éd.,
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L’ENVELOPPE DU BÂTIMENT", Association internationale des poseurs d’isolant
et des métiers connexes, 2011, pg 3.
[3] Farida SAM
"Rehabilitation thermique d'un local dans une zone aride - cas de Ghardaia", Université
Mouloud Mammeri de Tizi Ouzou, 2012, pg 15-19.
[4] RANAIVOSON ANDRIAMBALA
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d'Antananarivo, 2013, 2-12.
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[6] RANAIVOSON ANDRIAMBALA
"TECHNOLOGIE DU FROID", Université d'Antananarivo, 2010, pg 11-127.
[7] Yves JANNOT
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[8] P. Dal Zotto, J. M. Larre, A. Merlet, L. Picau
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[9] Laure DENTINGER, Olivia FREYSZ, Caroline GENET
"Ventilation Générale des Locaux de Travail" Master Prévention des Risques et
Nuisances Technologiques, Marseille, 2015, pg 8-75.
[10] "Conception des lieux de Travail" Institut National de Recherche et de Sécurité, 2015,
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[11] ALDES
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TECHNIQUES, pg 4-5.
[12] "Principes généraux de ventilation" Institut National de Recherche et de Sécurité
(INRS)", 2015, pg 10-26.
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[13] J. Malchaire
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[14] ANDRIAMANANARIVO Rovaniaina Vahandanitra
"Etudes et conception des équipements techniques d’un hôtel de classe 4 étoiles avec
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[15] Roger Cadiergues
"L’AIR ET L’AÉRAULIQUE", pg 3-5.
[16] J. -P. NDOUTOUM
"EFFICACITE ENERGETIQUE DE LA CLIMATISATION EN REGION
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[17] Jacques OUEDRAOGO
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International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement, 2010, pg 10-13.
[18] W. Pierre-Yves
"Etude technico-économique d'un système DRV à récupération d'énergie", 2012, pg 7-
15.
[19] E. HOUNGNINOU
"Etude du système de climatisation Volume Réfrigérant Variable (VRV) pour le siège
de l’UEMOA à Ouagadougou", Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de
l'Environnement, 2009, pg 10-12.
[20] EXPERT HVAC CANADA, RANAIVOSON ANDRIAMBALA
"CHAUFFAGE, VENTILATION ET CONDITIONNEMENT D'AIR", TomeII :
Gestion de l'énergie, UNIVERSITE D'ANTANANARIVO, 2016, pg 15-70.
[21] Christophe Delmotte
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AVANA Gaston 90
WEBOGRAPHIE
[A] https://www.thermexcel.com/french/ressourc/calcul_perte_charge.htm
09 Juillet 2018
[B] https://www.energieplus-lesite.be/?id=10242
09 Juillet 2018
[C] http://www.socialenergie.be/fr/logement/logement-aux-normes/normes-relatives-a-
lisolation-thermique/
10 Août 2018
[D] https://www.futura-sciences.com/maison/dossiers/maison-climatisation-fraicheur-
demande-880/page/5/
17 Août 2018
[E] https://www.climamaison.com/lexique/climatisation.htm
17 Août 2018
[F] https://www.isolationtoiture-expert.be/sortes-isolation-toiture
24 Septembre 2018
[G] https://www.toutsurlisolation.com/Choisir-son-isolant/Les-isolants/Isolants-en-laine-
minerale/Laine-de-verre
15 Octobre 2018
[H] https://www.isover.ch/fr/produits/isotherm-035
15 Octobre 2018
[I] https://www.futura-sciences.com/maison/definitions/maison-transformateur-securite-
10945/
15 Octobre 2018
I
ANNEXES
Annexe 1 : Propriétés thermophysiques des matériaux locaux de construction [16]
Matériaux Conductivités
thermiques [W/m.K]
Masses volumiques
[kg/m3]
Chaleur
massique
[kJ/kg.K]
Cendre sèche 0,29 900 0,75
Charbon de bois 0,041 - 0,065 185 - 215
Coton 0,06 80 1,42
Cuir 0,174 1000
Ecorce d’arbre 0,066 342
Laine de bois (panneau) 0,09 400
Laine de mouton 0,038 - 0,049 135 - 136 1,26
Laine de roche 0,052 - 0,074 120 - 220 0,8 - 0,84
Papier 0,14
Sciure de bois 0,06 - 0,07 213 2,51
Soie naturelle 0,052 100
Amiante de ciment 0,4 1800 0,96
Béton de pouzzolane
naturel 0,25 - 0,6 1200 - 1700
Géobéton 0,7 - 0,8 1800 - 2310
Béton armé 1,5 - 2,04 2300 - 2400 1,09
Bitume 0,16 2050
Contre plaqué 0,14 600 2,72
Enduit à la chaux 0,87 1600 0,94
Enduit au ciment 0,87 2200 1,05
Copeaux de bois 0,081 140 2,51
Béton 0,9 - 1,7 2200 -2400 0,850 - 0,950
Pierre calcaire 1,05 - 2,2 1650 - 2580 0,92
Terre cuite 1,15 1800 - 2000 0,9
Mur brique pleine 0,85 1850
Mur brique creuse 0,4 1200 0,88
Parpaing plein 1,1 2100
Parpaing creux 0,67 1250 0,88
Enduit mortier 1,15 1800 - 2100 0,88
Enduit plâtre 0,45 1450 0,88
Bois naturel 0,12 - 0,044 300 - 750 0,9
Polystyrène expansé 0,036 - 0,044 09 à 35 1,200 - 1,880
Laine de verre 0,04 100 - 300 1,21
Carrelage 1,15 1800 0,7
Gravillons 1,5 1200 0,98
Pierre lourde 3,5 2800 0,92
II
Annexe 2 : Coefficients globaux de transmission thermique (K) des parois (murs –
planchers toitures –vitrages - terrasses – portes) en W/m²°C [16]
Types de parois Types d’enduits Epaisseurs [cm]
Parpaings creux
(agglomérés creux)
10 15 20
Aucun 2,80 2,65 2,43
Enduit extérieur et intérieur au béton 2,37 2,20 2,09
Plâtres ou carreaux 2,55 2,38 2,26
Lattes de bois 1,69 1,64 1,59
Panneaux isolants 1,30 1,24 1,18
Béton coulé
Aucun 1,75 1,41 1,18
Enduit extérieur et intérieur au béton 1,69 1,36 1,14
Plâtres ou carreaux 1,59 1,30 1,08
Lattes de bois 1,24 1,02 0,84
Panneaux isolants 1,02 0,90 0,79
11 22 33
Briquettes de terre
Aucun 3,25 2,20 1,62
Enduit extérieur et intérieur au béton 3,10 2,50 1,80
Plâtres ou carreaux 2,90 2,10 1,5
2,5 3,2 3,8 4,4
Portes en bois Châssis simple 3,94 3,36 3,00 2,90
Châssis double 1,97 1,86 1,94 1,74
Toitures
Tuiles – ardoises – Sans solivage 5,8
Fibrociment Avec solivage 4,06
Tôle galvanisée ondulée Sans solivage 9,28
Avec solivage 4,64
Vitrage simple Châssis en bois 5,0
Châssis métallique 5,8
Vitrage double
Avec lame d’air de 6mm Châssis en bois 3,3
Châssis métallique 4
Avec lame d’air de 8mm Châssis en bois 3,1
Châssis métallique 3,9
Avec lame d’air de 10mm Châssis en bois 3
Châssis métallique 3,8
III
Annexe 3 : Différence de température entre les différentes faces des parois [16]
Types de parois ][ C
Murs extérieurs ensoleillés ie
Murs en contacts avec des locaux non conditionnés Cie 3
Plafond sous comble ventilé Cie 3
Plafond sous comble non ventilé Cie 12
Plancher sur terre pleine iC 20
Mur en contact avec la cuisine Cie 18
Annexe 4 : Coefficients d’absorption « » [16]
Couleurs Nature de la surface
Surfaces très claires Pierre blanche-surface blanche, claire ou
crème, Ciment très clair 0,4
Surfaces foncées
Fibrociment-bois non peint-pierre brune,
Brique rougeciment foncé-staff rouge, vert ou
gri
0,7
Surfaces très foncées Toitures en ardoises foncées-cartons bitumés
très sombre 0,9
Verres (fenêtres ou
lanterneaux)
Vitrage simple 1
Vitrage double 0,9
Vitrage triple 0,8
Annexe 5 : Facteur de réduction « g » [16]
Fenêtres protégées Couleurs g
Stores extérieurs en toiles écru 0,28
Stores extérieurs en toiles Aluminium 0,22
Stores intérieurs entièrement baissés Aluminium 0,45
Stores intérieurs à moitié baissés Blanc ou crème 0,63
Persiennes entièrement baissés à
l’intérieur des fenêtres Aluminium 0,58
Persiennes entièrement baissés à
l’extérieur des fenêtres Aluminium 0,22
Annexe 6 : Facteur de rayonnement solaire [16]
k coefficient de transmission
thermique de la paroi considérée
[W/m².°C]
F coefficient du rayonnement
0 0
1 0,05
2 0,1
3 0,15
4 0,20
IV
Annexe 7 : Coefficient d’échanges thermiques superficiels [16]
Coefficient
d’échanges
thermiques
[W/m².K]
Parois en contact avec
l’extérieur
Parois en contact avec un
autre local, un comble ou
un vide sanitaire
Parois
vitrées
murs plafonds planchers murs plafonds planchers
he 16,7 20 20 9 20 5,9 16,7
hi 9 11,1 5,9 9 20 5,9 9
Annexe 8 : Débit de renouvellement d’air en cas de ventilation mécanique [16]
Désignation des
locaux
Débit minimum
d’air neuf sans
fumeur
[m3/h/personne]
Débit minimum
d’air neuf avec
fumeur
[m3/h/personne]
Densité
d‘occupation
[personne/m²]
Locaux
d’enseignement 15 - 18 25 0,67
Dortoirs, chambres
collectives 18 25 0,25
Bureaux et locaux
assimilés 18 25 0,10
Salles de réunion,
spectacle 18 30 0,31
Boutiques,
supermarchés 22 30 0,08
Cafés, bars,
restaurant… 22 30 0,50
Locaux à usage
sportif 18 30 0,80
Annexe 9 : Chaleur dégagée par les personnes [16]
Activités Application Température ambiante
[°C]
Emission
thermique
totale
[W]
25°C 26°C 27°C
CS CL CS CL CS CL
Assis au
repos Ecole, théâtre 65 37 62 40 60 42 102
Travail
léger
Bureau,
hôtel,
appartement
67
49 63 59 56 60 116
Debout,
marche
lente
Magasin,
boutique 68 63 63 68 57 74 131
Repas Restaurant 77 84 71 90 64 97 161
Travail
facile Atelier 80 140 72 148 67 153 220
V
Travaille
difficile Usine 149 277 142 284 136 290 426
Annexe 10 : Diagramme de l’air humide
TABLE DES MATIERES
NOTATIONS ................................................................................................ ii
ABREVIATIONS ........................................................................................... v
ACRONYMES .............................................................................................. vi
LISTE DES FIGURES ................................................................................. vii
LISTE DES TABLEAUX ................................................................................ ix
INTRODUCTION ......................................................................................... 1
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES ..................................................................... 1
CHAPITRE I : ISOLANT THERMIQUE .......................................................... 4
II.1. Définition générale ............................................................................................. 4
II.2. Caractéristiques principales de l’isolation thermique ......................................... 4
II.2.1. Conductivité thermique () ............................................................................. 4
II.2.2. Résistance thermique (R)................................................................................. 4
II.2.3. Technique d’isolation ...................................................................................... 5
II.3. Les pare-vapeurs ................................................................................................. 6
II.3.1. Définition et fonction ...................................................................................... 6
II.3.2. Type de matériau pour pare-vapeur ................................................................. 6
II.3.3. Nature du matériau .......................................................................................... 7
II.4. Transfert thermique ............................................................................................ 7
II.4.1. Conduction ...................................................................................................... 7
II.4.2. Convection ..................................................................................................... 10
II.4.3. Rayonnement ................................................................................................. 10
II.5. Les facteurs déterminants les choix des isolants et des épaisseurs ................... 11
CHAPITRE II : VENTILATION MECANIQUE CONTROLEE ET
CLIMATISATION .........................................................................12
II.1. VENTILATION MECANIQUE CONTROLEE (VMC) ................................. 12
III.1.1. Définition de la ventilation ........................................................................ 12
III.1.2. Objectif de la ventilation ............................................................................ 12
III.1.3. Les différents systèmes de ventilation ....................................................... 12
III.1.4. Différents types d’installations de ventilation ........................................... 13
III.1.5. Type de ventilation mécanique contrôlée .................................................. 14
III.1.6. Catégorie des Ventilateurs ......................................................................... 15
III.1.7. Critère de choix du système ....................................................................... 16
II.2. CLIMATISATION ........................................................................................... 17
III.1.8. Principe de fonctionnement ....................................................................... 17
III.1.9. Les différents systèmes de climatisation ................................................... 17
PARTIE II : METHODOLOGIES, RESULTATS ET DISCUSSIONS ................ 4
CHAPITRE III : APPROCHE DU SUJET .......................................................25
III.1. Présentation de la Société ................................................................................. 25
III.2. Produit de l’usine .............................................................................................. 25
III.3. Description du projet ........................................................................................ 25
CHAPITRE IV : PRESENTATION DU BATIMENT ET CAHIER DE CHARGE ..27
III.4. Situation géographique ..................................................................................... 27
III.5. Conditions environnementaux .......................................................................... 27
III.6. Description de l’étude et capacité du bâtiment ................................................. 27
IV.3.1. Description générale de la méthodologie de l’étude .................................. 27
IV.3.2. Dimensions et caractéristiques des matériaux de construction .................. 32
III.7. Cahier de charge ............................................................................................... 34
IV.3.3. Définition des besoins ................................................................................ 34
IV.3.4. Exigences techniques : règlementations et normes .................................... 34
CHAPITRE V : PROJET D’INSTALLATION DE LA VENTILATION
MECANIQUE CONTROLEE .........................................................37
III.8. Méthodologie de calcul et choix en isolation ................................................... 37
V.1.1. Coefficient de transmission thermique (K) ................................................... 37
V.1.2. Résistance thermique (R)............................................................................... 37
V.1.3. Charge thermique par transmission (Q)......................................................... 37
III.9. Bilan thermique ................................................................................................ 37
V.2.1. Méthode de calcul des apports calorifiques ................................................... 37
III.10. Méthode de calcul aéraulique ........................................................................... 41
V.3.1. Puissance du ventilateur ................................................................................ 41
V.3.2. Débit d’air et section...................................................................................... 41
V.3.3. Pression totale ................................................................................................ 41
V.3.4. Pertes de charge ............................................................................................. 42
III.11. Paramètres de choix du système ....................................................................... 44
CHAPITRE VI : RESULTATS ET DISCUSSIONS DE L’ETUDE ......................47
III.12. Impact de l’isolation thermique de la toiture .................................................... 47
VI.1.1. Caractéristiques techniques de l’isolant ..................................................... 47
VI.1.2. Conditions extérieures de base .................................................................. 48
VI.1.3. Conditions intérieures de base ................................................................... 48
VI.1.4. Surfaces et caractéristique de la toiture ..................................................... 48
VI.1.5. Résultat de la mise en place de l’isolation de la toiture ............................. 49
III.13. Résultat de la mise en place de la VMC ........................................................... 55
VI.2.1. Résultats des bilans thermiques ................................................................. 55
VI.2.2. Choix du système de climatisation ............................................................ 60
VI.2.3. Résultats des calculs aérauliques ............................................................... 63
VI.2.4. Choix des équipements de ventilation ....................................................... 65
III.14. Mode de fonctionnement de la VMC ............................................................... 71
III.15. Evaluation du coût d’investissement et du coût énergétique ............................ 72
VI.4.1. Coût d’investissement de l’isolation de la toiture ...................................... 72
VI.4.2. Coût d’investissement de la VMC et de la Climatisation .......................... 72
VI.4.3. Estimation des coûts énergétiques ............................................................. 80
VI.4.4. Discussion des résultats et des coûts d’investissement .............................. 81
VI.4.5. Discussion des coûts énergétiques ............................................................. 83
VI.4.6. Comparaison des différents systèmes étudiés ............................................ 84
III.16. Impact environnemental de l’installation ......................................................... 84
VI.5.1. Définition de la pollution ........................................................................... 85
VI.5.2. Les différents types de pollution ................................................................ 85
VI.5.3. Impacts négatifs ......................................................................................... 85
VI.5.4. Impacts positifs .......................................................................................... 86
VI.5.5. Mesures préventives .................................................................................. 86
CONCLUSION GENERALE ........................................................................87
BIBLIOGRAPHIE........................................................................................88
WEBOGRAPHIE .........................................................................................90
ANNEXES .................................................................................................... I
TABLE DES MATIERES ..............................................................I
Auteur : AVANA Gaston
Adresse : Lot 130QI/CRAA01 Alakamisy Ambohimaha
Fianarantsoa
Contact : + 261 34 17 980 91
E-mail : avanagaston01@gmail.com
Titre : ETUDE ET CONCEPTION DU SYSTEME D’ISOLATION, DE VENTILATION
ET DE CLIMATISATION D’UNE USINE DE BISCUITERIE
Nombre de pages : 90
Nombre de figures : 39
Nombre de tableaux : 47
RESUME
Ce mémoire se focalise sur la thermique des bâtiments industriels. L’objectif porte sur
l’étude de l’amélioration du confort physiologique des travailleurs au sein de la plateforme
biscuiterie de la Société ainsi que de proposer des solutions pour la prise de décision. Les
systèmes utilisés se basent sur l’isolation thermique, la climatisation et la ventilation
mécanique. Des données ont été collectées au niveau de la société. Des calculs fondamentaux
comme les bilans thermiques et les calculs aérauliques sont nécessaires pour parvenir à des
résultats quantitatifs. L’élaboration de deux variantes de températures, de système et d’option
apporte des spécifications pour les solutions. L’interprétation des divers résultats spécifie
l’importance de l’isolation de la toiture et l’implantation d’une ventilation par surpression pour
la salle d’emballage et la mezzanine de l’étude. La mise en place d’une ventilation mécanique
à double flux est recommandée pour la zone four. Pourtant, la climatisation demeure la plus
impeccable. En bref, la maîtrise du traitement d’air reste très importante dans des différents
secteurs.
Mots clés : Isolant, VMC, climatisation, régulation
ABSTRACT
This report focuses on the thermal of industrial buildings. The aims deals with the study
to improve the physiological comfort of the workers within the platform cookie factory of the
Enterprise and to suggest solutions for decision-making. The used systems are based on
thermal insulation, air-conditioning and mechanical ventilation. To get there, some data have
been collected within the Society. Some fundamental calculations as thermal balances and air
calculation are necessary to reach a quantitative results. Likewise, the enlargement of two
variants of temperatures, system and option brings any specifications for the results. The
interpretation of the different results specifies the value of roof insulating and the implantation
of a ventilation by overpressure for the package hall and mezzanine of the survey. The
implementation of a mechanical ventilation to double flow is recommended for the oven zone.
However, air-conditioning dwells the most impeccable. In brief, the control of air treatment
remains very important in various sectors.
Keywords : Insulate, VMC, air-conditioning, regulation
Directeur de mémoire : Docteur RANAIVOSON ANDRIAMBALA Hariniaina
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