Soutenance mémoire
Les deux modes de production du froid
Les différents principes de production du froid évoqués ci-dessus se réalisent selon deux modes : en circuit ouvert ou en circuit fermé.
Réfrigération en circuit ouvert : Dans ce type de réfrigération, le produit à refroidir est mis en contact thermique direct ou indirect avec le fluide frigorigène qui est ensuite évacué vers l’air libre sans être recyclé. Les exemples les plus courants sont :
– L’azote liquide qui, en se vaporisant (voire en se réchauffant) absorbe la chaleur d’un corps avant d’être rejetée à l’extérieur ;
– La glace qui, grâce à sa chaleur de fusion, maintient la température d’une chambre frigorifique, l’eau produite étant ensuite rejetée.
Ce mode de réfrigération suppose un fluide non toxique et relativement peu coûteux. Son avantage réside dans la simplicité du fonctionnement, le faible investissement et la souplesse de fonctionnement. Par contre les coûts de fonctionnement sont généralement élevés.
Réfrigération en circuit fermé : Dans ce type de réfrigération, le produit à refroidir ne peut pas être mis en contact direct avec le fluide frigorigène. Celui-ci circule dans un circuit fermé qui constitue la machine frigorifique proprement dite. C’est le cas des machines à compression à l’intérieur desquelles le fluide frigorigène est successivement comprimé, condensé, détendu et vaporisé.
Le produit peut être refroidi :
– En contact avec les parois de l’évaporateur ;
– Par l’intermédiaire d’un fluide secondaire (fluide frigoporteur) qui assure le transport du « froid » entre l’évaporateur de la machine frigorifique et le produit à refroidir.
Ce fluide peut être de l’air, c’est le cas dans les vitrines frigorifiques (qui assurent le maintien en température des produits alimentaires exposés) ; il peut être sous phase liquide comme c’est le cas dans de nombreux procédés industriels dans lesquels l’équipement à refroidir ne peut accepter directement le fluide frigorigène ; pour des températures inférieures à 0°C, le fluide intermédiaire peut être une saumure (solution aqueuse de sels), un mélange d’eau et de glycol voire d’alcool ou une huile. On désigne ce fluide intermédiaire par le terme fluide frigoporteur. L’avantage des procédés en circuit fermé est l’absence de pertes de fluide. Par contre, ils nécessitent des investissements relativement élevés et offrent une moindre souplesse de fonctionnement. Ils constituent le procédé le plus répandu.
Dissolution d’un sel dans de l’eau ou la glace
Certains corps solides, tout particulièrement les sels, mis en solution dans de l’eau ou dans une phase liquide provoque une réaction chimique fortement endothermique qui induit un abaissement important de la température. C’est le cas des corps suivants :
– Le chlorure de calcium en solution (2,5 en masse de chlorure pour 1 H2O) provoque une réduction de 34°C de la température (dans un milieu sans échange avec l’ambiance) ;
– Le nitrate d’ammonium en solution (1 Nitrate pour 1 H20) provoque une chute de température de 25°C ;
– Le sulfate de soude en solution dans l’acide chlorhydrique (1 Sulfate pour 1 HCl) provoque une chute de 28°C.
Des températures plus basses peuvent être atteintes lorsque l’on mélange des sels avec une phase solide comme la glace ; lors de ce mélange, la température de fusion est fortement abaissée et ainsi la chaleur de fusion de la glace sert au refroidissement du mélange. Ce principe de production du froid reste très peu utilisé principalement du fait de son irréversibilité. Toutefois, certains dispositifs de sécurité, pour le refroidissement de pièces ou d’ambiance, sont basés sur ce principe.
Les climatiseurs monobloc
Les climatiseurs monobloc sont constitués, comme leur nom l’indique, d’un seul élément. Ce sont des appareils qui ne nécessitent pas d’unité extérieure. Il existe deux types de climatiseur monobloc :
• Les climatiseurs monobloc à eau : Dans ce type de climatiseur, le condenseur est refroidi par de l’eau. Un climatiseur monobloc consomme environ 50 l/h d’eau à 15 °C. Il permet de traiter n’importe quel local sans nécessité de liaison avec l’extérieur.
• Les climatiseurs monobloc à air : Le condenseur est refroidi par l’air extérieur prélevé et rejeté au travers d’une paroi extérieure. Le climatiseur doit donc être installé sur un mur donnant sur l’extérieur. Il existe des modèles pouvant être installés au mur ou au plafond. Ils peuvent être équipés d’une batterie chaude à eau ou électrique.
CAHIER DE CHARGE POUR LE CALCUL D’UN BILAN THERMIQUE
Avant de commencer le calcul du bilan thermique, il est nécessaire de connaître tous les facteurs qui pourront affecter son évaluation. Des relevés précis, détaillés, complets sont à la base même du bilan. C’est à partir de la connaissance de ces éléments que l’on pourra déterminer l’installation la plus économique et la plus rassurante, compte tenu des résultats à obtenir. La prise en compte de ces différents paramètres permet d’éviter l’utilisation des coefficients de sécurité lors de l’évaluation des bilans qui sont à l’origine du surdimensionnement des équipements de climatisation. Voici les principaux éléments à prendre en considération :
– L’orientation du local : situation des locaux à conditionner par rapport aux :
– Points cardinaux, géographiques (latitude, longitude), climatiques,
– Immeubles voisins produisant de l’ombre ;
– Les plans d’architecture, les détails montrant la structure interne de l’immeuble, les croquis à main levée font partie d’un bon relevé ;
– Les dimensions du local : longueur, largeur, hauteur sous plafond ;
– Les matériaux de construction : natures et couleurs des matériaux, épaisseur des murs, des toits, des plafonds, du plancher et des cloisons, et de leur emplacement ;
– Les conditions extérieures au local : locaux adjacents conditionnés ou non, température des locaux non conditionnés, plancher sur sol ou sur vide sanitaire, ensoleillement maximum du local, condition extérieure de base ;
– Les conditions à maintenir à l’intérieur du local (température et humidité relative) ;
– La destination des locaux : bureau, hôpital, boutique, magasin, atelier… ;
– Les fenêtres : dimensions et emplacements, encadrement bois ou métal, type de vitrage, type de store, dimension des auvents et saillies ;
– Les portes : emplacement, type, dimension, fréquence des ouvertures ;
– Les occupants : activités et nombres, durée d’occupation du local ;
– L’éclairage : type, puissance et durée d’allumage ;
– Et l’emplacement de l’équipement et du réseau de distribution (tracé des canalisations d’eau et des gaines d’air).
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Table des matières
Liste des tableaux
Liste des figures
Liste des annexes
Liste des abréviations
Introduction
Partie I : Contexte Général
Chapitre I : La thermodynamique appliquée à la production du froid
I.1 Système thermodynamique
I.2 Principe de la thermodynamique
I.3 Transfert thermique
I.4 Production du froid
I.5 Fluide frigorigène
Chapitre II : Système de climatisation
II.1 Généralités
II.2 Mode de fonctionnement d’un climatiseur
II.3 Différents systèmes de climatisation
II.4 Différents types de climatiseur
Chapitre III : Notion sur les systèmes de chauffage d’une piscine
III.1 Généralités
III.2 Differents types de chauffage
Partie II : Etudes des installations et Elaboration du cahier de charge pour appel d’offre
Chapitre IV : Présentation du bâtiment
Chapitre V : BILAN THERMIQUE
V.1 Pour la climatisation
V.2 Pour la piscine
Chapitre VI : Cahier de clause technique
VI.1 Généralités
VI.2 Spécificités techniques
VI.3 Maintenance de l’installation
VI.4 Exemple de cadre de bordereau estimatif du projet
VI.5 Evaluation approximatif du budget des matériels
Conclusion
Bibliographie
Annexes
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