Cours 7. CLIMATISATION

1. FONCTIONS

L'évolution de la conception architecturale des bâtiments commerciaux et administratifs se traduit par :

— une protection contre les nuisances extérieures (bruit, pollution atmosphérique) en supprimant la possibilité d'ouverture des baies et des fenêtres,

— un désir de tirer le plus grand profit possible de la lumière naturelle (surface du vitrage atteignant jusqu'à 50 % de la surface des façades),

— une utilisation comme zones de travail de zones «aveugles» qui exigent en permanence un éclairage artificiel intense.

Cette évolution :— empêche tout échange naturel entre l'atmosphère des bureaux et leur

environnement,— augmente les apports calorifiques: solaires pour les zones périphériques

du bâtiment, dus à l'éclairage artificiel pour les zones centrales, jusqu'à 60 W par m2, et justifie la mise en œuvre d'une CLIMATISATION.

La climatisation d'un local consiste à y maintenir constants :— la température,— le degré hygrométrique,— la pureté de l'air, quelles que soient les variations extérieures de l'atmosphère.

Le système de climatisation doit assurer en fonction :— des conditions climatiques (température, hygrométrie),— du taux d'occupation du local,

un apport de calories, production de chaleur, ou une absorption de calories (frigories), production du froid pour satisfaire au mieux les conditions d'ambiance et de confort compatibles avec les conditions de travail.

2. INSTALLATIONS ET ÉQUIPEMENTS

2.1. Conditionneur autonome individuelIl se présente sous une forme compacte ;— l'été, il assure le refroidissement du local,— l'hiver, son réchauffage par convection. II procure une ambiance confortable dans les locaux de 25 à 30m2.

2.2. Pompe à chaleur.Le fonctionnement d'une pompe à chaleur est réversible :— production de chaleur,— production de froid,comme l'impose le cahier des charges d'une installation de climatisation.

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2.3. Centrale de conditionnement d'air.Les puissantes installations de climatisation sont réalisées avec des unités

de conditionnement d'air regroupées dans une même centrale où est préparé l'ensemble des fluides qui interviennent dans le conditionnement de l'air.

Ces caissons de préparation se présentent sous des formes différentes et regroupent les organes qui ont une action :

— sur l'air : ventilateur, extracteur, volets doseurs,— sur la source chaude : batterie électrique, condenseur de pompe à

chaleur,— sur la source froide : air extérieur, évaporateur d'une machine

frigorifique ou d'une pompe à chaleur,— sur le degré hygrométrique : humidificateur.

Les compresseurs frigorifiques utilisés dans ces unités sont :— des compresseurs à pistons pour des puissances n'excédant pas

400000/500000 fg/h ce qui correspond à des moteurs de puissance P de 100 kW environ,

— des compresseurs centrifuges ou à vis pour les puissances supérieures.

3. RÉGULATION DE LA TEMPÉRATURE

La régulation est l'action qui a pour but d'amener une grandeur physique, normalement liée à d'autres grandeurs physiques susceptibles de perturbations, à une valeur prédéterminée et de l'y maintenir.

La grandeur physique régulée est la température ambiante d'un local.

Fig.1.

La courbe ci-dessus traduit la variation de la température d'un local et met en évidence trois caractéristiques :

(1) — montée en température de 0, température initiale, à 1

température désirée: cette partie traduit globalement la rapidité du système, ou

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son INERTIE directement liée à sa puissance calorifique et a la qualité de l'isolation thermique du local.

(2) — évolution de la température instantanée en régime établi, c'est-à-dire la stabilité du système ou sa PRÉCISION À COURT TERME.

(3) — évolution de la température moyenne mensuelle sur une année, soit la PRÉCISION À LONG TERME.

4. RÉGLAGE DE LA TEMPÉRATURE DANS LES PROCÉDÉS DE CHAUFFAGE DIRECT

4.1. Régulation en boucle fermée.Dans le chauffage direct, l'énergie électrique est consommée au moment

où le besoin en chauffage se fait sentir. La régulation est du type BOUCLE FERMÉE.

,m Fig. 2. Principe d'une régulation type boucle fermée

Les régulateurs utilisés sont des THERMOSTATS qui :— alimentent la source de chaleur lorsque la température mesurée est

inférieure à la température désirée,— coupent l'alimentation lorsqu'il y a égalité entre les deux températures.

Ils agissent par «TOUT OU RIEN».

4.2. Thermostats électromagnétiques.Ils comprennent :— un élément sensible aux variations de température basé sur :

la dilatation de deux métaux différents : BILAME,la dilatation d'un liquide dans un BULBE;

— un ensemble de contacts électriques provoquant la mise sous ou hors tension de la source de chaleur,

— un bouton d'affichage de la température désirée.

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Fig. 3.

4.3. Thermostats électroniques.Dans ce type de thermostat, l'élément sensible aux variations de la

température est :— une thermistance, dont la résistance varie avec la température,— ou un couple thermoélectrique.Dans le cas d'une thermistance, le détecteur d'écart est un montage type

pont de mesure.

Fig. 4. Principe d'une régulation par thermostat électronique

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5. CONTRÔLE DU CONDITIONNEMENT DE L'AIR Exemple :

Fig. 5. Exemple d’un système de climatisation par caisson centralisé

L'air neuf, éventuellement mélangé avec une partie d'air rejeté, est préchauffé, humidifié, refroidi ou chauffé dans le caisson centralisé.

Après conditionnement, un ventilateur de soufflage le refoule vers les locaux à chauffer où une batterie électrique ajuste sa température en fonction de la sonde T.

L'air repris dans les différents locaux est rejeté totalement ou partiellement vers l'extérieur par un ventilateur de reprise.

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