Soutenance mémoire
INTRODUCTION
Actuellement, l’étude et les recherches d’amélioration de la technologie de climatisation ne cessent de prospérer, et même on peut dire qu’elle s’effleurisse vraiment bien dans le monde. L’avancement de la technologie et l’instabilité climatique ont poussé l’homme à modifier les conditions de son entourage pour la recherche du confort, dans un climat où on se sent toujours mieux, toujours à l’aise malgré les changements climatiques. A cet effet, dans le but de l’achèvement de l’étude poursuivie dans la filière Génie industriel, il nous a été proposé de traiter un sujet intitulé « INSTALLATION ET EXPLOITATION D’UN SYSTEME DE CONDITIONNEMENT D’AIR DANS LE LABORATOIRE FROID VONTOVORONA E.S.P.A ». Dans ce présent travail, on va projeter à installer un système de climatisation nommé COOLAIR dans le laboratoire froid en étudiant ses spécificités, ses caractéristiques tout en maîtrisant les différents fonctionnements. Pour mieux cerner le sujet, ce mémoire se subdivise en deux grandes parties :
Dans la première partie, on révisera les bases de la thermodynamique appliquée à la production du froid, les différents transferts thermiques liés à l’installation ainsi que des notions appliquées à la climatisation.
La deuxième partie se consacrera à l’étude du COOLAIR et ses caractéristiques, à l’étude de son implantation dans le laboratoire froid et ses modes de mise en marche, on y fournira également un manuel d’utilisation du conditionnement d’air et enfin une étude d’impact environnementale liée à l’installation du COOLAIR.
Condenseur
C’est un échangeur thermique entre le fluide frigorigène et le fluide de refroidissement (air, eau,…), ce qui permet de faire passer le réfrigérant de l’état gazeux à l’état liquide. On distingue deux grandes catégories de condenseur : le condenseur à air et le condenseur à eau ; mais le procédé de condensation de ces types de condenseurs reste le même : De cet exemple, le FF arrive au condenseur à pression 13 [bar] et température 65[°C] et le quitte à une température 29[°C]. Le fluide de refroidissement (l’air) augmente de température pendant le soufflage du condenseur 20[°C] à 25[°C]. Dans cette étape, la condensation se déroule en trois phases :
La désurchauffe (2-3) : la température diminue de 65 à 33[°C] et la pression reste constante à 13[bar] ;
La condensation (3-4) : transformation du fluide en liquide a la température 33 [°C] et pression 13[bar] ;
Le sous-refroidissement (4-5) : le fluide se refroidit de 33 à 29[°C], on a un sous refroidissement de 4 K
Caractéristiques d’un fluide parfait
Un fluide est dit parfait s’il présente les qualités suivantes :
Chaleur latente de vaporisation très élevée
Point d’ébullition, sous la pression atmosphérique, suffisamment bas compte tenu des conditions de fonctionnement désirées (température d’évaporation)
Faible rapport entre les pressions d’aspiration et de refoulement
Faible volume massique de la vapeur saturée (possibilité de réduire les dimensions du compresseur et de la tuyauterie à utiliser)
Température critique très élevée
Pas d’action sur le lubrifiant employé conjointement avec le fluide
Stabilité de la composition chimique dans les conditions de fonctionnement de la machine frigorifique
Pas d’action sur les éléments composants le circuit (métaux, joints)
Non explosif et non inflammable en mélange avec l’air
Aucun effet sur la santé
Sans action sur la denrée à conserver
Très faible odeur désagréable
Fuite facile à détecter ou à localiser visuellement
Pas d’affinité pour les constituants de l’atmosphère
N’a pas un coût élevé et son approvisionnement est facile
Pas d’action sur la couche d’ozone ODP = 0
Pas d’action sur le réchauffement planétaire GWP=0
Codification des fluides frigorigènes
La codification est numérique et se réfère à différents critères ; pour les corps purs on se réfère grâce à ses formules chimiques, et pour les mélanges azéotropes (série des R500) et les mélanges zéotropes (série des R400), ils sont classés par ordre d’apparition. Pour les séries de R10 à R50, R100, R200
Chiffre des unités : nombre d’atomes de fluor
Chiffre des dizaines : nombre d’atomes d’hydrogène plus 1
Chiffre des centaines : nombre d’atomes de carbone moins 1
La lettre minuscule en fin des numérotations indique une asymétrie plus (b) ou moins (a) grande de la moléculeR22 : 2 atomes de fluor ; 1 atome d’hydrogène ; 1 atome de carbone R134a : 4 atomes de fluor ; 2 atomes d’hydrogène ; 2 atomes de carbone ; a : molécule asymétrique Pour les mélanges azéotropes série des R500 : ils sont classés par ordre d’apparition : R500, R501, R502…… Pour les mélanges zéotropes série des R400 : ils sont classés suivant ses apparitions : R407, R408….Et dans le cas des mélanges de corps purs identiques mais dont les proportions sont différentes, en fin de leur numérotation on associe une lettre majuscule (A, B, C), comme R407A, R407B, R407C
Chauffage central (eau chaude)
Dans cette installation une pompe assure la circulation de l’eau ; l’eau part de la chaudière et arrive grâce aux tuyauteries ou conduites des appareils de chauffage dans chaque locaux, après l’émission de chaleur se pratique et enfin l’eau revient par les tuyauteries de retour. La vanne de sécurité : protège les tuyauteries quand l’eau serait en surchauffe. Pour la vase d’expansion : elle est utilisée pour l’absorption de l’augmentation de volume de l’eau quand il est chauffé car l’eau un fluide incompressible. Pour une température allant de 10°C à .90°C il s’accroit a un volume de 3,5%.
Taches à exécuter lors de la maintenance
Avant n’importe quelle opération de maintenance, il est nécessaire de réaliser les consignes suivantes:
Isoler les unités du circuit électrique en agissant sur l’interrupteur extérieur ;
Placer une indication de maintenance sur l’interrupteur extérieur. Par exemple écrire “Ne pas actionner -Maintenance en cours” ;
S’assurer que les éventuelles commandes de « on-off » à distance sont désactivées ;
Se munir des protections prescrites pour la prévention des accidents (casque, gants isolants, lunettes de protection, chaussures de sécurité, etc.…)
Si l’on doit effectuer des mesures ou des contrôles demandant le fonctionnement de l’appareil, il faut:
Fermer le tableau électrique dès que la mesure ou le contrôle est effectué
Pour les unités placées à l’extérieur, ne pas effectuer d’interventions dans des conditions atmosphériques dangereuses telles que pluie, neige, brouillard, etc.…
D’autre part, il faut toujours prendre les précautions suivantes:
Ne jamais évacuer ou abandonner dans la nature les fluides contenus dans le circuit frigorifique.
En cas de remplacement d’un compresseur, de l’évaporateur, des batteries de condensation ou de tout autre élément lourd, s’assurer que les organes de levage sont compatibles avec les poids à soulever
Dans les unités à air avec logement compresseur autonome, ne pas accéder au logement ventilateurs sans avoir préalablement isolé l’appareil en actionnant l’interrupteur.
Utiliser exclusivement des pièces de rechange d’origine.
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Table des matières
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES
LISTE DES SYMBOLES
INTRODUCTION
PARTIE I : CONTEXTE GENERAL
CHAPITRE I PRODUCTION DU FROID
I.1 Base de la thermodynamique appliquée au froid
I.1.1 Premier principe de la thermodynamique
I.1.2 Deuxième principe de la thermodynamique
I.2 Transfert thermique
I.2.1 Conduction
I.2.2 La convection
I.2.3 Le rayonnement
I.2.4 Intervention simultanée des trois modes de transfert
I.3 Les éléments constitutifs pour produire le froid
I.3.1 Compresseur
I.3.2 Condenseur
I.3.3 Détendeur
I.3.4 L’évaporateur
I.4 Fluides frigorigènes
I.4.1 Caractéristiques d’un fluide parfait
I.4.2 Les principaux fluides frigorigènes utilisés dans les systèmes de production de froid
I.4.3 Codification des fluides frigorigènes
I.4.4 Diagramme enthalpique
CHAPITRE II CLIMATISATION
II.1 Définition
II.2 Principes
II.3 Objectif de la climatisation
II.4 Différentes types de climatisation
II.4.1 Climatisation centralisée (à air, à eau glacée)
II.4.2 Climatisation à VRV (Volume de Réfrigérant Variable)
II.4.3 Pompe à chaleur
II.4.4 Climatisation à chaudière et froid
II.4.5 Climatisation informatique
II.4.6 Les climatiseurs individuels
II.4.7 Conditionnement d’air
CHAPITRE III HEATING VENTILATION AND AIR CONDITIONING
III.1 Définition
III.2 Technique de l’HVAC
III.2.1 Système de chauffage
III.2.2 Système de ventilation
III.2.3 Système de climatisation
III.2.4 Propriété de l’air
III.3 Structure et fonction de l’installation de l’HVAC
III.3.1 Chauffage central (eau chaude)
III.3.2 Ventilation
PARTIE II : ETUDE DE L’INSTALLATION ET APPLICATION
CHAPITRE I COOLAIR
I.1 Généralité
I.2 Caractéristiques
I.3 Les éléments constitutifs
I.3.1 Le compartiment supérieur
I.3.2 Le compartiment inferieur
I.4 Les apports thermiques
I.4.1 Données climatiques et géographiques indispensables
I.4.2 Hypothèse de calcul d’apport
I.4.3 Les apports internes
I.4.4 Les apports externes
I.4.5 Dimensionnement de la salle et les fenêtres vitrées
I.5 Application numérique
CHAPITRE II IMPLANTATION DE LA MACHINE
II.1 Caractéristiques du conduit d’air
II.2 Conduit d’aspiration
II.3 Conduit de diffusion d’air
II.4 Bouche d’aération
II.5 Conduit d’air repris
CHAPITRE III ETUDE DE MISE EN MARCHE
III.1 Principe
III.2 Branchement électrique de l’installation
III.3 Charge en fluide frigorigène
III.4 Matériels nécessaires
III.5 Schéma fluidique de l’installation
III.6 Schéma électrique de l’installation
III.7 Fonctionnement de la partie de commande
CHAPITRE IV MANUEL DE MAINTENANCE
IV.1 Maintenance
IV.1.1 Définition
IV.1.2 Différents types de maintenance
IV.1.3 Organigramme de la maintenance
IV.1.4 Taches à exécuter lors de la maintenance
IV.2 Détection des pannes
CHAPITRE V ETUDE ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
V.1 Notion sur l’environnement
V.2 Regards environnementaux
V.2.1 Définitions
V.2.2 EIE du projet
CONCLUSION
REFERENCES
ANNEXES
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