Thomas VALADOU Année 2011

Mémoire d’entreprise

Stage technicien effectué à Trane BagneuxStage technicien en bureaux d’études effectué à la Bibliothèque nationale de France

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Etudiant en seconde année en BTS Fluides, Energétiques, Environnements option frigorifique, j’ai du effectuer deux stages lors de ma formation. J’avais effectué seulement un stage dans ma scolarité et c’était en troisième. Je l’avais fait à Thalès Electron Devices. Suite à ce premier stage j’ai décidé de m’orienter dans les filières industrielles, j’ai donc continué en BAC STI Electrotechnique, puis en BTS FEE.

J’ai effectué mon premier stage chez Trane, constructeur américain de groupes à eau glacée. Lors de ce stage, j’ai été avec les techniciens où j’ai pu accomplir des maintenances, des travaux sur des groupes à eau glacée, des rooftop.

J’ai fait mon second stage à la Bibliothèque nationale de France en bureaux d’étude. J’attendais beaucoup plus ce stage, puisque à l’avenir je souhaite intégrer un bureau d’étude mais seulement après quelques années en tant que technicien pour acquérir de l’expérience.

Dans ce mémoire, je développerai mes deux stages, dont une analyse économique de Trane.

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Rapport de stage

Stage découverte et ouvrier effectués chez Trane.Lycée Maximilien Perret.

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Remerciements

Les travaux qui vont être exposés ont été effectués sous la direction de Monsieur CLOTAIRE Karim, auquel je tiens à exprimer mes vifs remerciements pour l’aide et les compétences techniques qu’il a bien voulu m’apporter.

Je remercie également Monsieur MAURY Stéphane, chef de service à Trane Bagneux, ainsi que tous les techniciens de Trane Bagneux.

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Sommaire

I. Introduction................................................................................................................................7

II. Présentation de la société..........................................................................................................8

a) Présentation générale................................................................................................................8

b) Aspect économique..................................................................................................................10

c) Aspect social.............................................................................................................................11

d) Aspect financier........................................................................................................................12

e) Aspect technique......................................................................................................................16

III. Rôle et activités du stagiaire.....................................................................................................19

a) Position du stagiaire.................................................................................................................19

b) Principales opérations effectuées.............................................................................................20

IV. Etude technique.......................................................................................................................22

a) Introduction..............................................................................................................................22

b) Principales fonctions et caractéristiques techniques du RTXA209...........................................23

c) Intervention de l’entreprise et du stagiaire..............................................................................26

d) Bilan..........................................................................................................................................29

V. Conclusion................................................................................................................................30

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I. IntroductionAu cours de ma formation en BTS FEE, j’ai pu effectuer un stage d’un mois dans

l’entreprise Trane, qui est une société multinationale qui construit des groupes à eau glacée et entretient aussi ses groupes.

Lors de ce stage, mon rôle a été d’aider le technicien sur le chantier ainsi que d’appliquer mes connaissances théoriques sur le terrain.

Mon étude technique porte sur quatre groupes à eau glacée réversibles dans un bâtiment de bureaux à Massy Palaiseau (91). L’eau glacée a pour but de refroidir les bureaux en été. Cependant, les groupes réversibles peuvent aussi créer de l’eau chaude pour l’hiver.

Mon dossier est constitué de trois parties : une présentation de l’entreprise, mon rôle et mon activité principale effectuée durant un mois et enfin l’étude technique.

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II. Présentation de la société

a) Présentation générale

Trane a été fondé par James et Reuben Trane en 1913. Au début, la société se focalisait sur les systèmes de chauffage, puis Reuben Trane a inventé le premier ventilo-convecteur en 1925, ce qui donna la réputation de constructeur à la société.

Dès 1931, Trane développe son premier groupe réfrigérant, mais ce n’est quand 1938 qu’il voit le jour.

Trane s’établit en Europe juste après la seconde guerre Mondiale en 1958 et construit sa première usine de fabrication en Europe à Golbey en France en 1964. Dix ans après, Trane ouvre une nouvelle usine à quelques kilomètres de Golbey à Charmes, toujours en France.

En 1984, Trane est racheté par le géant américain Americain Standard Inc, fabriquant de matériel de plomberie. Puis en 1995, American Standard est introduit en bourse.

Trane se fait racheter encore une fois par Ingersoll (multinationale spécialisé dans la vente d’appareil de traitement d’air, d’outils).

Trane est leader en matière de services et de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), avec des ventes se chiffrant à plus de 6,8 milliards de dollars (soit 4,7 milliards d’euros).

J’ai effectué mon stage dans une succursale à Bagneux. Cette agence est ouverte depuis 1987.

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Carte de France des bureaux et usines Trane.

On remarque que les agences de ventes sont toutes à côté d’un grand axe autoroutier, ce qui permet des déplacements plus rapides lors de longues distances. Les usines sont placées près d’autoroute et sur la Moselle, ce qui permet de déplacer de grosses machines par bateau.

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Position de Bagneux en Ile-de-France.

Bagneux est plutôt bien situé en Ile-de-France, près de Paris. L’A6B et l’A86 sont proches et permettent un déplacement rapide vers l’est et l’ouest ainsi que vers le sud de la région.

b) Aspect économique

Les principaux clients de Trane sont les hôpitaux de Paris, Renault, Peugeot, SFR, France Télécom, Société Générale, Sanofi Aventis.

Les techniciens interviennent dans toute l’Ile-de-France. Cependant, il se peut que des techniciens soient envoyés dans toute la France, en raison de leurs compétences.

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c) Aspect social

Trane compte 26 000 employés dans le monde.

Voici un tableau récapitulatif des effectifs moyens en France :

Année Effectif moyen2004 1 4092005 1 3712006 1 3542007 1 3822008 1 3942009 1 315

La moyenne des effectifs en France est de 1 371 personnes, soit 5% de l’effectif mondial.

L’agence Trane Bagneux compte environ en moyenne 75 personnes.

Voici en détail la répartition des effectifs :

Technicien SAV48%

Planning SAV7%

Facturation5%

Commerciaux SAV7%

Technicien "Control"16%

Commerciaux "Con-trol"3%

Coordinateur de projet "Control"

3%

Chargé d'affaire "Control"

3%Chef de service

2%

Responsable technique3% Magasinnier

2%

Effectif de Trane Bagneux

La masse salariale de Trane Bagneux est de 3 076 460 euros.

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Le Comité d’Entreprise de Trane donne quelques avantages comme des réductions à la piscine de Golbey dans les Vosges. Ce qui n’est pas très intéressant pour les salariés des agences dans toute la France.

d) Aspect financier

2004 2005 2006 2007 2008 2009120,000,000

130,000,000

140,000,000

150,000,000

160,000,000

170,000,000

180,000,000

190,000,000Chiffres d'affaires Hors Taxes

Années

CA e

n eu

ros

On remarque que le chiffre d’affaire de 2004 à 2005 est réduit d’environ 27 millions d’euros. La venue de nouveaux concurrents dans le secteur peut expliquer cette baisse de chiffre d’affaire ou bien encore le non-renouvellement des contrats de maintenance. De 2005 à 2007, le chiffre d’affaire accroît. De 2007 à 2008, le CA reste constant mais en 2009, le total des ventes baisse fortement à cause de la crise que le monde a connue.

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2004 2005 20060

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pourcentages des ventes

Ventes à l'étrangerVentes en France

On peut voir que les pourcentages des ventes en France et à l’étranger restent constants. Les usines de Golbey et de Charmes fournissent des machines partout en Europe, mais leurs principales exportations restent en France.

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2004 2005 20060

1,000,000

2,000,000

3,000,000

4,000,000

5,000,000

6,000,000

Investissements réalisés

Investissements réalisésdont incorporelsdont corporels

en euros

Les investissements corporels correspondent aux éléments ayant un corps, tel que les véhicules, les fournitures de bureaux, ordinateurs, du mobilier, des outils, des machines.Tandis que les investissements incorporels représentent les éléments n’ayant pas de corps, tel que des brevets, des logiciels, liste de clients, droit au bail…

On remarque que les investissements sont principalement corporels. De 2004 à 2005, les investissements ont diminué étant donné que le chiffre d’affaire a baissé lui aussi. De 2005 à 2006, les investissements atteignent plus de 5 millions d’euros alors que le chiffre d’affaire est moins conséquent que 2004.

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2004 2005 2006 2007 2008 2009-1,000,000

0

1,000,000

2,000,000

3,000,000

4,000,000

5,000,000

6,000,000

7,000,000

8,000,000

9,000,000

Bénéfices

Résultats netsen euros

De 2004 à 2005, Trane perd presque 7 millions d’euros de bénéfices. En 2006, les bénéfices sont mêmes inférieurs à zéro. Cependant, en 2006 Trane a investi 5 millions d’euros pour se relancer. Depuis, les bénéfices sont repartis à la hausse mais restant tout de même assez bas par rapport à 2004.

Selon le contrat contracté avec Trane, les pièces changées peuvent être facturées ou non. Cependant, dans chaque contrat, le compresseur et l’assistance 7 jours sur 7 et 24 heures sur 24 sont assurés.

Voici les coûts d’une intervention :

Journée Hors Taxe Demie journée Hors Taxe

Un technicien qualifié, groupes à pistons, scroll

Paris 788,00 € 419,00 €

Province 764,00 € 408,00 €

Un technicien hautement qualifié, groupe centrifuge

Paris 940,00 € 510,00 €

Province 885,00 € 486,00 €

Il faut rajouter à ces prix 89,00 € de déplacement dans la région parisienne.

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e) Aspect technique

Les domaines d’activités de Trane sont la construction d’équipements frigorifiques (groupe à eau glacée, compresseur), la vente de services (maintenance), de pièces détachées et des formations. Le groupe fait aussi de la régulation par l’intermédiaire de son service « control ».

Les types de chantiers sont : De la maintenance des installations Trane (partie SAV) De la gestion technique de bâtiments (partie Control)

Les principales réalisations sont :

Dans le tertiaire : UNESCO à Paris Siège de Gaz de France à Saint-Denis Siège de Nestlé à Noisiel Siège d’American Express à Rueil Malmaison La Française des Jeux à Boulogne Tour Indosuez à La Défense TF1 à Boulogne France Télévision à Paris M6 à Ivry Radio France à Paris La Banque de France à Paris Le crédit Agricole à Paris Siège de la Société Générale à Val de Fontenay Siège du Crédit Agricole Indosuez à La Défense

Dans le secondaire : Coca Cola à Issy les Moulineaux Hewlett Packard les Ulis Thalès Vélizy Bic à Montevrain SFR à Bezons, Mitry Mory et Trappes 3M à St Ouen l’Aumone Renault à Rueil, Guyancourt et Lardy Peugeot à la Garenne Colombes L’agence Spatiale Européenne

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Dans la santé : Hôpital Robert Debré, Kremlin Bicêtre, de Meaux, Beclere, Louis Mourrier Institut Pasteur à Paris Laboratoire Servier à Croissy sur Seine Novartis à Rueil Malmaison Aventis à Romainville et Vitry Synthelabo à Rueil Malmaison, Chilly-Mazarin et Bagneux

Dans l’hôtellerie : Hôtel Mercure à Massy, Paris, Rungis, Sufresnes Hôtel Meridien Hôtel Prince de Galles à Paris Hôtel Trianon Palace à Versailles Hôtel Washington Plazza à Paris Hôtel Novotel à Bagnolet et Pont de Sèvre

Dans les loisirs, divertissements : Disney à Marne la Vallée Le Lido à Paris Le Stade de France à Saint-Denis

Dans la restauration : La Coupole à Paris Le Fouquet’s à Paris Mc Donald’s à Paris

La grande distribution : Les Galeries Lafayettes à Paris BHV à Paris Le centre commercial de Velizy 2 Le centre commercial Belle Epine à Thiais

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Moyen technique de conception : autoCAD.

Moyens techniques de réalisation : DFSD (logiciel de planification d’interventions), Mercury (site intranet de création et suivi des interventions, commandes internes et externes, traitement de la commande) et LeSharePoint (logiciel de partage de tous les documents relatifs aux interventions et rapports de techniciens)

Moyens logistiques : chaque technicien a un véhicule pour ses interventions, un téléphone portable pour répondre au planning, des outils pour réaliser les tâches à effectuer. Le magasin se trouve directement aux bureaux à Bagneux car Trane est un constructeur et ne se fournit pas ailleurs, sauf pour certains éléments comme les transducteurs, bouteille d’azote.

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III. Rôle et activités du stagiaire

a) Position du stagiaire

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Jorge Munoz

Thierry Le Moigne

Stéphane Maury

Vincent Boutier

Bruno Bonouvier

Planning SAV

Techniciens Leader

Techniciens

Stagiaire

b) Principales opérations effectuées

Mon rôle au sein de l’entreprise a été d’aider les techniciens dans leurs travaux les plus faciles : remplacer des transducteurs (capteurs de pression électronique), les relier électriquement sur l’automate ; changer un filtre à huile sur un compresseur à vis et le joint d’étanchéité et deux motoventilateurs sur un roof top ; câbler électriquement un moteur asynchrone ; nettoyer un condenseur ; tester l’acidité de l’huile du moteur.

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Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi

Semaine 1 Remplacement moteur

Câblage électrique du moteur

Férié Pont

Semaine 2 Réunion avec les techniciens, maintenance

Maintenance Maintenance Maintenance Maintenance

Semaine 3 Réunion avec les techniciens, stage d’initiation à l’agence

Stage d’initiation à l’agence

Stage d’initiation à l’agence

Maintenance Maintenance

Semaine 4 Réunion avec les techniciens, maintenance

Maintenance Maintenance Maintenance Maintenance

Semaine 5 Réunion avec les techniciens, maintenance

Maintenance Maintenance Maintenance Maintenance

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IV. Etude technique

a) Introduction

Mon étude technique portera sur un système réversible de chez Trane, le RTXA209. J’ai choisi cette machine parce qu’elle est réversible et j’ai effectué le plus de travaux sur ces machines.

Lors du contrôle annuel, Laurent Gimza (un technicien de chez Trane) a contrôlé les deux RTXA 209 du site Serience. Juste un circuit frigorifique sur quatre fonctionnait. Mais un circuit n’était plus étanche. Il fallait donc intervenir sur les circuits pour les remettre en fonctionnement et rendre le circuit qui fuyait étanche.

Le chantier a duré deux semaines et divers travaux ont été effectués. Sur le site, il y a deux RTXA 209. Il fallait remettre en état trois circuits en fonctionnement.

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b) Principales fonctions et caractéristiques techniques du RTXA209

Commençons par les principales fonctions du RTXA. Cette machine produit de l’eau glacée et aussi de l’eau chaude. Il y a un capteur de température extérieur qui permet à la machine de passer en mode chaud ou en mode froid.

Vue de la machine dans son ensemble

Sur chaque châssis, il y a deux compresseurs, donc deux groupes froids. Cependant, il n’y a qu’un seul évaporateur.

Sur le site, il y avait deux RTXA 209, pour produire de l’eau glacée ou chaude pour des bureaux.

Bâtiment où se trouvent les deux RTXA.

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Schéma du circuit frigorifique.

A Mode chaud circuit A 17 VanneB Mode froid circuit B 18 Pressostat différentiel d’huile1 Distributeur réfrigérant 19 Capteur de pression BP2 Ligne liquide 20 Ligne d’aspiration3 Clapet anti-retour 21 Sonde température d’aspiration4 Vanne d’arrêt liquide 22 Pressostat BP5 Vanne de chargement 23 Manomètre BP6 Sonde température sortie eau

évaporateur24 Sonde température entrée eau

évaporateur7 Soupape 25 Sortie eau8 Vanne d’inversion de liquide 26 Entrée eau9 Ligne d’huile 27 Echangeur air

10 Electrovanne de BY-PASS d’huile 28 Refroidisseur d’huile11 Vanne (option) 29 Sous-refroidisseur12 Ligne refoulement 30 Détendeur électronique13 Sonde température huile 31 Filtre deshydrateur 14 Manomètre HP 32 Echangeur eau15 Pressostat HP 33 Séparateur d’huile 16 Capteur de pression HP 34 Compresseur

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Voici les différentes caractéristiques de la machine :

Fluide frigorigène R22Charge en fluide 35 kgCharge en huile 10 LAlimentation compresseur 400V / 50HzDémarrage moteur Part WindingIntensité démarrage moteur 373 ANombre de ventilateurs 6Vitesse des ventilateurs 975 tours/minute

Mode froid :

Pour un fonctionnement à 35°C (température ambiante)Puissance frigorifique : 240,3 kWPuissance absorbée : 73,2 kWTempérature entrée eau dans l’évaporateur : 12°CTempérature sortie eau de l’évaporateur : 7°CDébit d’eau : 11,5 L/s ou 41400 L/h

Mode chaud :

Pour un fonctionnement à -5°C (température ambiante)Puissance calorifique : 184,7 kWPuissance absorbée : 71,7 kWTempérature entrée eau dans l’évaporateur : 41,2 °CTempérature sortie eau de l’évaporateur : 45 °CDébit d’eau : 11,5 L/s ou 41400 L/h

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c) Intervention de l’entreprise et du stagiaire

Voici un des documents donné au technicien pour connaître les différents travaux à effectuer pendant sa mission.

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Monsieur Karim Clotaire et moi-même sommes intervenus pendant deux semaines. Lors de la signature de la proposition commerciale, le planning commande donc les pièces qu’il faut pour effectuer l’intervention. Soit des transducteurs, des filtres à huile et leurs joints, des soupapes de sécurité …

Transducteur

Mon tuteur de stage a colmaté la fuite en brasant le raccord à la sortie du compresseur. J’ai remplacé le filtre à huile et le joint, remplacement et câblage des transducteurs de pression HP et BP sur trois installations et remplacement des soupapes de sécurité sur les trois circuits.

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Soupape de sécurité.

Carter d’huile où se trouve le filtre à huile.

J’ai aussi vidangé et chargé l’huile du compresseur sous surveillance de mon tuteur de stage. Nous avons poussé le circuit à l’azote pendant toute une nuit et tirer au vide l’installation. Le lendemain, nous avons contrôlé le vide dans l’installation, puis nous avons chargé l’installation en fluide frigorigène avec du R22 régénéré.

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d) Bilan

Nous avons remis en fonctionnement l’installation, testé le mode froid, le déclenchement des pressostats de sécurité, relevé les caractéristiques électrique du compresseur, contrôlé la température de l’eau en sortie de l’évaporateur.

Les deux machines ont été mises en service le 4 aout 2003. Cela fait donc presque 10 ans que les RTAX sont en fonctionnement, pourtant avec un bon entretien de la part du client et des maintenances de qualité, les deux machines peuvent encore tourner pendant quelques années.

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V. Conclusion

Mes attentes pendant ce stage étaient de découvrir le monde du travail, prendre contact avec des entreprises, commencer à travailler sur des installations frigorifiques et découvrir les différents outils.

J’appréhendais le stage d’ouvrier, car n’étant pas très manuel et les cours n’étant pas orientés sur de la pratique, j’avais peur de ne pas comprendre ce qu’il fallait faire sur le chantier.

Cependant, tout s’est bien passé grâce aux explications des techniciens avec qui j’étais. D’ailleurs, le travail d’équipe permet de résoudre tous les problèmes auxquels les techniciens sont confrontés et j’ai pu observer l’aide précieuse des responsables techniques (Bruno Bonouvrier et Vincent Bouttier).

Lors du stage d’initiation, toutes les informations n’étaient pas disponibles ou ne voulaient pas être dévoilées comme la ventilation du chiffre d’affaire, les salaires, pourcentage entre chaque activité (tertiaire, secondaire, primaire). Il a donc été difficile de se renseigner sur la totalité des informations économiques liées au site de Bagneux.

La relation client-technicien est bonne, vu que nous sommes souvent appelés par les techniciens d’entreprises multiservices présents sur les sites, qui n’ont pas de formation frigorifique, ils ne peuvent donc pas intervenir sur les machines.

En conclusion, le travail de technicien peut me correspondre. Toutefois, j’aimerais aussi découvrir le monde du travail dans les bureaux d’études lors de ma carrière.

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Rapport de stage

Stage de technicien en bureau d’étude effectué à la Bibliothèque nationale de France.

Stage de technicien en bureau d’étude effectué à la Bibliothèque nationale de France

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RemerciementsTout d’abord, je tiens à remercier M. BENHIDA Omar, professeur de Maximilien

Perret, mon tuteur de stage M. MATHE Serge et son collègue M. LE Thibaut, ainsi que tout le service climatisation et le Département des Moyens Techniques. Enfin les techniciens de la société Johnson Controls, en charge de la maintenance des installations frigorifiques à la Bibliothèque nationale de France.

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Sommaire

I. Introduction..............................................................................................................................36

II. Présentation de la Bibliothèque nationale de France...............................................................37

a) Présentation générale..............................................................................................................37

b) Aspect juridique........................................................................................................................38

III. Etude technique.......................................................................................................................39

a) Présentation du problème technique.......................................................................................39

b) Solution technique proposée...................................................................................................39

c) Choix de la technologie du compresseur..................................................................................39

d) Présentation de l’offre des fabricants.......................................................................................40

e) Evaluation du gain énergétique................................................................................................40

f) Processus de démarrage des compresseurs.............................................................................42

g) Etude technique.......................................................................................................................45

1. Gain énergétique par rapport aux COP réels........................................................................45

2. Par rapport aux COP ESEER...................................................................................................47

h) Bilan..........................................................................................................................................49

IV. Conclusion................................................................................................................................50

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I. Introduction

Au cours de notre deuxième année de BTS FEE, je devais effectuer un autre stage mais cette fois ci en bureau d’étude. Ayant été visités les installations frigorifiques en 1 ère

année, j’ai postulé au service climatisation de la Bibliothèque nationale de France.

Lors de ce stage, mon rôle a été d’évaluer les économies énergétiques si la BnF remplaçait un compresseur centrifuge. L’étude a duré environ trois semaines. De plus, j’ai eu la chance de voir un remplacement de compresseur à vis.

Mon dossier est constitué de deux parties : une se portant sur la présentation de la Bibliothèque nationale de France et un autre sur l’étude technique à savoir les économies énergétiques.

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II. Présentation de la Bibliothèque nationale de France

a) Présentation générale

La bibliothèque nationale de France (BnF) est aussi appelée bibliothèque François MITTERRAND. Elle est située dans le XIIIème arrondissement de Paris dans le quartier Tolbiac Rive gauche. La BnF « remplace » la librairie de Charles V. C’est en 1988, le jour de fête nationale que le président de la république française François MITTERRAND a annoncé « la construction et l’aménagement de l’une des plus grandes et la plus moderne bibliothèque du monde [qui] devra couvrir tous les champs de la connaissance, être à la disposition de tous, utiliser les technologies les plus modernes de transmission de donnée, pouvoir être consultée à distance et entrer en relation avec d’autres bibliothèques européennes ».

Le projet de cette bibliothèque est de séquencer les ouvrages donc un thème principal par tour :

Tour des Lois Tour des Nombres Tour des Lettres Tour des Temps

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Les travaux commencent en 1991 et se finissent en 1995. Une durée de quatre ans a été nécessaire, mais l’accès au public ne se fait pas avant 1996. Le président de la République à cette époque Jacques CHIRAC, inaugurera cette arche du savoir.

La bibliothèque nationale de France est composée de sept lieux :

Site de Tolbiac (bibliothèque François MITTERRAND) Site Richelieu Site de l’Arsenal Bibliothèque-musée de l’Opéra La maison Jean Vilar Le centre technique de Bussy-Saint-Georges Le centre technique de Sablé-sur-Sarthe

b) Aspect juridique

La BnF est un EPA (Etablissement Public à caractère Administratif). Un EPA est une personne morale de droit public disposant d’une certaine autonomie administrative et financière sous le contrôle de l’état ou d’une collectivité territoriale.

Les particularités d’un EPA sont :

Son personnel, auquel s’appliquent les règles de la fonction publique, est composé notamment d’agents des corps de l’Etat.

Il est obligatoirement doté d’un comptable public responsable personnellement et pécuniairement des opérations qu’il effectue, et sous le contrôle de l’inspection générale des Finances et éventuellement des corps de contrôle compétents.

Les prévisions de recettes et de dépenses sont présentées sous la forme d’un budget qui doit être approuvé par les autorités de tutelle.

Les dotations budgétaires présentent, en ce qui concerne les dépenses, un caractère limitatif.

Le financement est généralement assuré sur fonds publics (subventions, conventions…).

Le contrôle financier est un contrôle exercé par des contrôleurs financiers.

a)

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III. Etude technique

a) Présentation du problème technique

La Bibliothèque nationale de France est un haut lieu de la culture et du savoir en France. Cependant, comme tout grand bâtiment tertiaire, la BnF se doit de proposer un confort pour ses occupants (visiteurs et personnels) en climatisant ses locaux. Jusqu’à présent, elle utilisait quatre groupes frigorifiques, deux groupes à vis (un d’une puissance frigorifique de 2,2 MW et un autre de 2,5 MW) et deux groupes centrifuges identiques (d’une puissance frigorifique de 5,2 MW).

Au cours de l’exploitation des installations frigorifiques, le service technique de la BnF a constaté que les groupes centrifuges sont surdimensionnés et inutilisables. Le compresseur centrifuge produit une puissance frigorifique de 5,2 MW alors que 3 MW de froid suffisent. Par ailleurs, ils sont fabriqués sur mesure en 1993 et les pièces détachées deviennent de plus en plus difficiles à obtenir.

Le service climatisation m’a demandé de proposer une solution permettant de réaliser un gain économique si l’on remplaçait le compresseur centrifuge par un autre compresseur.

b) Solution technique proposée

Etant donné que ces groupes centrifuges sont surdimensionnés et donc peu utilisables, nous avons convenu de choisir un compresseur de plus petite puissance. Cette solution permettra au nouveau compresseur de mieux répondre au besoin énergétique de la BnF. Il nous reste à choisir la technologie du compresseur, de comparer les offres des fabricants et d’évaluer le gain énergétique.

c) Choix de la technologie du compresseurLa bibliothèque voudrait un nouveau compresseur pouvant fournir 3 MW de froid.

D’ores et déjà notre choix est réduit, puisque seuls les compresseurs à vis et centrifuges peuvent fournir une telle puissance. Les compresseurs à pistons et les scrolls ne sont pas assez puissants. La BnF s’est donc orienté vers un compresseur centrifuge car l’effet frigorifique d’un centrifuge est plus élevé qu’un compresseur à vis. De plus, le prix d’un centrifuge est moindre qu’un compresseur à vis.

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d) Présentation de l’offre des fabricants

Sachant que la BnF avait fait un devis par Johnson Controls, j’ai contacté leur concurrent Trane. J’ai demandé un devis pour un groupe centrifuge neuf de 3000 kW. Le devis de Johnson Controls se chiffre à 300 000 euros. La société Trane a fait une offre à 186 576 euros.

Le devis de Trane ne comporte pas la main d’œuvre pour l’installation du groupe, ni l’intervention des manutentionnaires. De plus, Trane préconise de changer le transformateur électrique en amont du groupe pour garantir les performances de la machine. Nous avons pris rendez-vous avec le commercial de Trane le lundi 12 décembre 2011 pour lui montrer l’installation actuelle et le parcours qu’emprunterait les manutentionnaires pour placer le groupe dans la salle des machines. Le technicien frigoriste en bureau d’étude de la BnF a envoyé les différentes informations complémentaires (hauteur sous le plafond, charge maximale supportée par le monte-charge, taille de la porte d’entrée de la salle des machines, etc).

e) Evaluation du gain énergétique

Pour réaliser cette étude, j’ai pu accéder à tous les documents disponibles tels que :

Données de la GTC (Gestion Technique Centralisée) :

Extraction de la production frigorifique à chaque heure de la journée entre Juin 2010 et Novembre 2011.

Audit énergétique de H3C :

Connaître les formules du COP pour le compresseur à vis et les compresseurs centrifuges.

Pour le compresseur à vis de 2500 kW :

COP = 8,7 x 10^-4 x Puissance frigorifique + 2,4

Pour les compresseurs centrifuges de 5200 kW :

COP < 1500 kW = 2,71 x10^-3 x Puissance frigorifique + 1,46 x 10^-2

COP > 1500 kW = 1,09 x 10^-3 x Puissance frigorifique + 0,826

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Devis de Johnson Controls Industries :

Connaître les valeurs du COP du nouveau compresseur centrifuge 3000 kW.

% LOAD P0 en kW % POWER Pabs en kW EEFT (°C) ELFT (°C) CEFT (°C) CLFT (°C) COP

100 3000 100 558 9,04 5 31 25,01 5,37690 2700 89,6 500 8,63 5 31 34,61 5,480 2400 79,7 445 8,23 5 31 34,21 5,39370 2100 70,6 394 7,82 5 31 33,81 5,3360 1800 62,2 347 7,42 5 31 33,42 5,18750 1500 54,1 302 4,02 5 31 33,03 4,96740 1200 44,4 248 6,61 5 31 32,62 4,83930 900 36,2 202 6,21 5 31 32,23 4,45520 600 27,6 154 5,81 5 31 31,84 3,89615 451,1 22,9 128 5,61 5 31 31,64 3,524

Le devis de Johnson Controls Industries se chiffre à 300 000 euros.

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Vis 2 200 kW Vis 2 500 kW

Centrifuge 5 200 kW

Sans récupération de chaleur

Vis 2 200 kW Vis 2 500 kWCentrifuge 3 000 kW

Sans récupération de chaleur

f) Processus de démarrage des compresseurs

Pour démarrer ces quatre groupes, la BnF a programmé un ordre pour ces compresseurs que voici :

A l’avenir, elle souhaiterait avoir cet ordre de priorité :

Avec récupération de chaleur

Avec récupération de chaleur

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Compresseur à vis du groupe 2200 kW

Groupe à vis de 2500 kW

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Groupe centrifuge de 5200 kW

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g) Etude technique

1. Gain énergétique par rapport aux COP réels

Tout d’abord, sur le devis de Jonhson Controls l’entrée de l’eau dans le condenseur est à 31°C. Cependant, à la BnF l’arrivée de l’eau se fait à 28°C. Nous avons dû recalculer le nouveau COP en fonction de cette donnée.

Nous avons contacté Johnson Controls pour avoir un nouveau tableau des donnés à 28°C, mais nous n’avons pas eu de réponse. Du coup, nous avons dû employer une empirique. Le fluide dans l’installation est du R134a, nous avons regardé les pressions à 31°C et à 28°C.

Ce qui nous donne :

Température Pression31°C 9,2 bars28°C 8,4 bars

J’ai donc ensuite divisé 8,4 par 9,2, ce qui me donnait un ratio de 0,913043478. J’ai ensuite divisé l’ancien COP à 31°C par ce ratio.

En voici le résultat :

P abs à 31°C COP à 31°C 8,4/9,2 COP à 28°C P frigo P abs à 28°C %

558 5,376 0,913043478 5,888 3000 510 100500 5,4 0,913043478 5,914 2700 457 90445 5,393 0,913043478 5,907 2400 406 80394 5,33 0,913043478 5,838 2100 360 70347 5,187 0,913043478 5,681 1800 317 60302 4,967 0,913043478 5,440 1500 276 50248 4,839 0,913043478 5,300 1200 226 40202 4,455 0,913043478 4,879 900 184 30154 3,896 0,913043478 4,267 600 141 20128 3,524 0,913043478 3,860 451,1 117 15

J’ai pu ensuite commencer l’étude. J’ai tout d’abord créé des paliers de puissance, de 10 % à 100 % du compresseur 3000 kW. Grâce aux valeurs de la GTC, j’ai pu extraire le nombre d’heure de fonctionnement en fonction des paliers de puissances. J’ai comparé ensuite la consommation électrique par mois des différents groupes par rapport à des COP réels. C’est-à-dire qu’à 2640 kW, le centrifuge 3 MW consommerait 12000 kWh, tandis que le compresseur à vis consommerait 16500 kWh, au mois de juin 2010. J’ai ensuite multiplié la consommation par le prix de l’électricité au kWh.

Mon travail peut se résumer en un tableau des coûts en électricité des groupes.

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Puissance frigorifique de 2640 à 4700 kW Puissance frigorifique de 4700 à 5200 kWPrix électricité TTC en € Centrifuge 3 MW Vis rejet 2,5 MW Centrifuge 5,2 MW Centrifuge 3 MW

Juin 2010 6 021,33 € 8 685,90 € 1 478,77 € 989,72 € Juillet 2010 7 582,15 € 10 791,05 € 1 829,26 € 1 223,13 € Août 2010 6 686,48 € 9 594,78 € 777,09 € 531,20 €

Septembre 2010 4 022,20 € 5 801,89 € - € - € Octobre 2010 2 242,71 € 3 249,41 € - € - €

Novembre 2010 708,85 € 1 032,89 € - € - € Décembre 2010 - € - € - € - €

Janvier 2011 12,62 € 17,45 € - € - € Février 2011 441,09 € 609,66 € - € - € Mars 2011 2 169,24 € 3 180,98 € 113,19 € 72,13 € Avril 2011 5 175,83 € 7 319,86 € 1 598,95 € 1 059,07 € Mai 2011 7 577,88 € 10 836,74 € 1 427,95 € 935,39 € Juin 2011 7 572,18 € 10 943,09 € 1 403,74 € 926,07 €

Juillet 2011 8 450,43 € 12 106,51 € 1 473,40 € 970,94 € Août 2011 8 246,05 € 11 863,97 € 2 227,02 € 1 512,26 €

Septembre 2011 7 786,21 € 11 319,68 € 932,87 € 613,99 € Octobre 2011 4 388,10 € 6 401,63 € 320,44 € 210,54 €

Novembre 2011 1 115,36 € 1 643,51 € - € - €

Prix total en € sur 17 mois 80 199 € 115 399 € 13 583 € 9 044 € Totaux 12 mois 46 619 € 66 962 € 8 244 € 5 476 €

Entre le centrifuge 3 MW et le vis 2,5 MW Entre le centrifuge 3 MW et le centrifuge 5,2 MWEconomies sur 12 mois 20 343,37 € 2 768,38 €

Economies totales 23 111,75 €

Retour sur investissement 13 ans Si investissement de 300 000 euros

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2. Par rapport aux COP ESEER

J’ai ensuite fait une comparaison avec les COP ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio). Le COP ESEER est un coefficient de performance prenant compte de la charge du compresseur à 20%, 50%, 75% et 100%. Le COP ESEER est donc plus juste que le COP dit normal, car le groupe frigorifique régulera sa puissance en fonction de la demande.

Des études ont donc donné cette formule :

ESEER = 0.03 x COP à100% + 0.33 x COP à75% + 0.41 x COP à50% + 0.3 x COP à20%

COP Centrifuge 3 MW Vis 2,5 MW Centrifuge 5,2 MW

20% 4,27 3,10 2,83

50% 5,44 3,59 3,66

75% 5,87 4,13 5,08

100% 5,89 4,58 6,49

Dans notre cas, nous avons :

COP ESEER centrifuge 3 MW = 5,63COP ESEER vis 2,5 MW en rejet = 3,90COP ESEER centrifuge 5,2 MW = 4,22

On remarque que le COP ESEER du centrifuge à 3MW est plus élevé, ce compresseur va donc consommer moins d’électricité que les autres compresseurs.

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Puissance frigorifique de 2640 à 4700 kW Puissance frigorifique de 4700 à 5200 kWPrix électricité TTC en € Centrifuge 3MW Vis rejet 2,5 MW Centrifuge 3 MW Centrifuge 5,2 MW

Juin 2010 6 661,41 € 9 602,42 € 1 087,69 € 1 449,60 €

Juillet 2010 8 406,80 € 12 118,39 € 1 345,81 € 1 793,60 € Août 2010 7 313,72 € 10 542,71 € 568,47 € 757,62 €

Septembre 2010 4 426,30 € 6 380,50 € - € - € Octobre 2010 2 418,09 € 3 485,67 € - € - €

Novembre 2010 769,41 € 1 109,10 € - € - € Décembre 2010 - € - € - € - €

Janvier 2011 11,52 € 16,61 € - € - € Février 2011 402,55 € 580,28 € - € - € Mars 2011 2 510,26 € 3 618,54 € 84,27 € 112,30 € Avril 2011 5 651,96 € 8 147,30 € 1 179,18 € 1 571,53 € Mai 2011 8 365,02 € 12 058,16 € 1 055,98 € 1 407,34 € Juin 2011 8 544,88 € 12 317,44 € 1 036,25 € 1 381,04 €

Juillet 2011 9 288,21 € 13 388,95 € 1 087,98 € 1 449,99 € Août 2011 9 143,63 € 13 180,54 € 1 631,97 € 2 174,98 €

Septembre 2011 8 813,14 € 12 704,14 € 689,05 € 918,32 € Octobre 2011 4 891,15 € 7 050,59 € 236,80 € 315,59 €

Novembre 2011 1 285,74 € 1 853,39 € - € - €

Totaux sur 12 mois 51 531,83 € 74 283,08 € 6 075,63 € 8 097,18 €

Entre le centrifuge 3 MW et la vis 2,5 MWEntre le centrifuge 3 MW et le centrifuge

5,2 MWEconomies sur 12 mois 22 751,25 € 2 021,55 €

Economies totales 24 772,80 €

Retour sur investissement 12 ans Si investissement de 300 000 €

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D’après ces deux études, la bibliothèque nationale de France économisera environ 25 000 euros par an d’électricité. Sachant que la facture électrique sur un an se chiffre à 3 200 000 euros, l’économie réalisée serait de 0,78 %.

h) Bilan

La BnF et le lycée Maximilien Perret sont partenaires et chaque année deux élèves vont à la BnF pour réaliser une étude. Quand mon professeur m’a présenté le sujet de l’étude, j’étais déconcerté, je me demandais comment j’allais pouvoir faire le travail. Mais en arrivant à la bibliothèque, Serge MATHE et Thibaut LE m’ont bien expliqué en quoi consistait l’étude. Tandis que les étudiants de ma classe dimensionnaient une installation, je calculais les économies d’énergies d’un groupe par rapport à un autre.

Je pense que ce travail deviendra de plus en plus important dans les années à venir, puisqu’avec l’augmentation constante du prix des énergies, les grosses entreprises ou lieux public feront de plus en plus attention à leurs factures électriques, gaz, eau. Elles préfèreront investir d’avantage dans une machine plus onéreuse mais qui consomme moins.

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IV. Conclusion

Après mon stage ouvrier effectué chez Trane, je voulais découvrir le monde des bureaux d’études, que j’ai découvert à la Bibliothèque nationale de France. Il peut sembler étrange que la BnF ait un bureau d’étude mais il fait partie du département des moyens techniques. Les personnes le composant sont électriciens, énergéticiens, plombiers, frigoristes.

Lors de ce stage, j’ai rencontré quelques difficultés notamment sur l’utilisation du logiciel Excel. J’ai dû passer par une autoformation en regardant certaines astuces sur Internet pour faciliter mon travail, j’ai pu aussi compter sur l’aide de Thibaut LE.

Comparé à Trane où l’entraide était vraiment développé, à la BnF étant donné que les compétences ne sont pas les mêmes, les personnes composant le département des moyens techniques ne s’aident pas beaucoup entre eux, même s’il règne une bonne ambiance.

J’ai pu aussi suivre un changement de compresseur à vis pendant ma période de stage. Cela était très intéressant car j’ai pu voir les méthodes mis en œuvre pour déplacer un compresseur de 4 tonnes.

Les relations avec les techniciens de chez Johnson Controls sont bonnes car le personnel de la BnF leur fait confiance pour entretenir leurs matériels.

Cependant, je suis déçu de n’avoir pas fait un stage dans une entreprise de dimensionnement d’installation. J’aurais voulu répondre à un problème technique en apportant une solution concrète.

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Enfin pour conclure, je dirais que ces deux stages m’ont beaucoup apporté. Lors du stage chez Trane, les techniciens me faisaient confiance pour effectuer des tâches manuelles alors que je ne connaissais pas le métier de frigoriste.

Tandis qu’à la BnF j’ai acquis de l’autonomie pour réaliser mon étude, même si je pouvais compter sur MATHE Serge et LE Thibault.

Depuis quelques années, je me demandais comment fonctionnait un bâtiment, un centre commercial, une bibliothèque au niveau de la climatisation, de l’éclairage, de la plomberie … C’est pour ça que j’ai rejoint le BTS Fluides Energétiques Environnements, car il répond à mes interrogations.

L’an prochain, je souhaiterais faire l’IFFI (Institut français du froid industriel et du génie climatique) pour pouvoir approfondir davantage mes connaissances.

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