CONCEPTION ET ETUDE DU SYSTEME D’ISOLATION, DE …

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



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


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


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 :


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.


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.


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].


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 :


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


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


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.


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


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


de la qualité

(température,

humidité, pureté)

non non oui oui


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


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


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


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.


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 »


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


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


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 »


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


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


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.


AVANA Gaston 27

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.


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.


AVANA Gaston 31

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


Te

Système 2 : insufflation mécanique et extraction naturelle


25 °C


Te


AVANA Gaston 32

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


AVANA Gaston 33

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


AVANA Gaston 34

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 :


AVANA Gaston 35

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.


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.


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


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]


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]


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)


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

QQ

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]


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


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.


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 :


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


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


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.


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.


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]



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.


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


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


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]


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)


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)


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.



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


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


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


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


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.


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.


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.


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


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).


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


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 :


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.


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.


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


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.


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.


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


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


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


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)



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


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


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)



Zone 1 : Salle d’emballage

Zone 2 : Mezzanine

Zone 3 : Four

79


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


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


AVANA Gaston 81

SYSTÈME 2




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




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 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.


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


Coût d'investissement pour Ti=25°C

SYSTÈME 1 SYSTÈME 2


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


Coût d'investissement pour Ti=Te

SYSTÈME 1 SYSTÈME 2


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.


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.


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.


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

[1] HOLLAERT, Laurie

"Analyse de la rentabilité financière et des avantages liés à l’isolation thermique :

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

"COURS INSTALLATIONS THERMIQUES INDUSTRIELLES" Université

d'Antananarivo, 2013, 2-12.

[5] "ISOLATION FRIGORIFIQUE" pg 166-191.

[6] RANAIVOSON ANDRIAMBALA

"TECHNOLOGIE DU FROID", Université d'Antananarivo, 2010, pg 11-127.

[7] Yves JANNOT

"TRANSFERTS THERMIQUES", Ecole des Mines Nancy, 2012, pg 9-15.

[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,

pg 6-9.

[11] ALDES

"La ventilation dans le tertiaire" GUIDE DE CONCEPTION & SOLUTIONS

TECHNIQUES, pg 4-5.

[12] "Principes généraux de ventilation" Institut National de Recherche et de Sécurité

(INRS)", 2015, pg 10-26.

AVANA Gaston 89

[13] J. Malchaire

"Ventilation Industrielle" Unité Hygiène et Physiologie du Travail, pg 1-7.

[14] ANDRIAMANANARIVO Rovaniaina Vahandanitra

"Etudes et conception des équipements techniques d’un hôtel de classe 4 étoiles avec

174 chambres", UNIVERSITE D’ANTANANARIVO, 2008, pg 10-70.

[15] Roger Cadiergues

"L’AIR ET L’AÉRAULIQUE", pg 3-5.

[16] J. -P. NDOUTOUM

"EFFICACITE ENERGETIQUE DE LA CLIMATISATION EN REGION

TROPICALE". Institut de l'Energie et de l'Environnement de la Francophonie IEPF,

pg 1-37.

[17] Jacques OUEDRAOGO

"Conception du système de climatisation de l’hôtel du parc de Ziniaré" Institut

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

"Calcul des pertes de pression et dimensionnement des conduits de ventilation", CSTC

- Centre Scientifique et Technique de la Construction, pg 3-11.

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

https://www.thermexcel.com/french/ressourc/calcul_perte_charge.htm

https://www.energieplus-lesite.be/?id=10242

http://www.socialenergie.be/fr/logement/logement-aux-normes/normes-relatives-a-lisolation-thermique/

http://www.socialenergie.be/fr/logement/logement-aux-normes/normes-relatives-a-lisolation-thermique/

https://www.futura-sciences.com/maison/dossiers/maison-climatisation-fraicheur-demande-880/page/5/

https://www.futura-sciences.com/maison/dossiers/maison-climatisation-fraicheur-demande-880/page/5/

https://www.climamaison.com/lexique/climatisation.htm

https://www.isolationtoiture-expert.be/sortes-isolation-toiture

https://www.toutsurlisolation.com/Choisir-son-isolant/Les-isolants/Isolants-en-laine-minerale/Laine-de-verre

https://www.toutsurlisolation.com/Choisir-son-isolant/Les-isolants/Isolants-en-laine-minerale/Laine-de-verre

https://www.isover.ch/fr/produits/isotherm-035

https://www.futura-sciences.com/maison/definitions/maison-transformateur-securite-10945/

https://www.futura-sciences.com/maison/definitions/maison-transformateur-securite-10945/

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



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



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


Avec lame d’air de 10mm Châssis en bois 3


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 : [email protected]

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

mailto:[email protected]

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