Mémoire professionnel de synthèse - DoYouBuzz...Mémoire professionnel de synthèse Page 6...
Transcript of Mémoire professionnel de synthèse - DoYouBuzz...Mémoire professionnel de synthèse Page 6...
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 1
Session 2009-2011
ZEDIRA Soufiane
BILLANT Loic
EYANGO Achille
Mémoire professionnel de
synthèse
Climatisation d’un immeuble de bureau
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 2
Présentation…………………………………………………………………………… p 3
Partie 1 ………………………………………………............................................. p 6
Introduction ………………………………………………………………………………. p 7
Bilan thermique ………………………………………………………………………….... p 8
Sélection Pompe à chaleur …………………………………………………………………. p 17
Les performances …………………………………………………………………………... p 23
Etude économique …………………………………………………………………………. p 25
Economie d’énergie ………………………………………………………………………... p 27
Régulation …………………………………………………………………………………. p 30
Sécurité ……………………………………………………………………………………. p 35
Entretien …………………………………………………………………………………………… p 38
Planification des travaux …………………………………………………………………………….. p 40
SOMMAIRE
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 3
Partie 2 ………………………………………………………………………………….. p 41
Introduction ………………………………………………………………………………… p 42
Bilan thermique 4ème étage……………………………………………………………………. p 44
Implantation des tuyauteries et des ventilo-convecteurs ……………………………………….. p 47
Calcul des débits d’eau mis en jeux ………………………………………………………….. p 47
Dimensionnement tuyauteries ………………………………………………………………. p 51
Dimensionnement de l’équipement hydraulique ……………………………………………… p 56
Régulation ………………………………………………………………………………….. p 76
Raccordement électrique …………………………………………………………………….. p 77
Etude acoustique …………………………………………………………………………….. p 78
Mis en service ……………………………………………………………………………..... p 81
Partie 3 ………………………………………………………………………………… p 84
Introduction ……………………………………………………………………………………….. p 85
Bilan thermique 6eme étage ………………………………………………………………………….. p 86
Composition de la CTA …………………………………………………………………………….. .p 88
Calcul des débits d’air …………………………………………………………………………….… .p 90
Etude des évolutions climatiques …………………………………………………………….……… .p 94
Calculs et dimensionnement des conduits aérauliques ……………………………………………….. p 99
Dimensionnement des diffuseurs d’air …………………………………………………………..….. p 105
Dimensionnement des équipements aéraulique ……………………………………………………… p 109
Dimensionnement de la VMC ………………………………………………………………………. p 112
Régulation ………………………………………………………………………………………….. p 115
Schéma électrique ………………………………………………………………………………….. p 116
Conclusion ………………………………………………………………………………….. p 117
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 4
2011
Soufiane Zedira
Présentation
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 5
Contexte
Notre mémoire professionnelle de synthèse concerne le Chauffage/Ventilation/Rafraichissement
(CVR) d’un immeuble dans la ville d’Amiens. Il est composé de sept étages et uniquement de bureaux.
Ce système assurera une température agréable durant toutes les saisons dans les locaux ainsi qu’un
apport en Air neuf constant.
Missions du projet
Le principe repose sur la mis en place d’une installation de chauffage et rafraîchissement par ventilo-
convecteurs plafonniers fonctionnant en recyclage. Ces émetteurs seront alimentés par une Pompe A
Chaleur (PAC) à mettre en place sur la toiture du bâtiment.
Nos tâches consistent à l’étude, dimensionnement, implantation de :
La production frigorifique et calorifique de l’ensemble des locaux par la PAC situé sur la toiture
terrasse du R+6 de l’immeuble.
La ventilation double flux des plateaux paysagers par une Centrale de Traitement d’Air (CTA) à
récupération d’énergie sur l’air extrait, installée également sur la toiture.
La distribution d’eau calorifugée dans des gaines techniques pour les parties verticales et dans les
faux plafonds pour celles horizontales.
L’évacuation des condensats des ventilo-convecteurs
La régulation des installations
La sécurité des installations
Etude économique
Planification des travaux ainsi qu’une proposition d’un contrat d’entretien
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 6
Intervenants
Ce mémoire professionnel de synthèse sera présenté par trois étudiants : Mr. Billant, Mr Eyango et Mr.
Zedira. Nous sommes des élèves en deuxième année de formation BTS Fluides Energies Environnements
option C frigorifique issues de la même classe TSFC2. Apres avoir pris connaissance du sujet nous avons
décidé de départager le travail de la manière suivante :
Mr. Zedira Soufiane se chargera de la présentation du projet ainsi que de la partie production de
chaleur,
Mr. Billant Loic étudiera la distribution hydraulique,
Mr. Eyango Achille travaillera sur la partie aéraulique.
Pour mener à bien notre projet nous avions à disposition le cahier des clauses des charges, des notes de
calculs de bilan thermique, des plans et vues de coupes des différents étages. Nous avons également
utilisé toutes les ressources disponibles au lycée : support informatique, note de cours, ouvrages,
consultation des enseignants…
Réglementations
Pour la réalisation de ce projet, nous avons suivi la Réglementation Thermique 2005 (RT 2005) comme
il était mentionné dans le C.C.T.P.
En générale ces réglementations thermiques ont pour but de maitriser les consommations énergétiques,
réduire les émissions de gaz à effet de serre afin de limiter le réchauffement climatique ainsi que de
préserver les ressources énergétiques.
Dans cette RT 2005, nous pouvons voir qu’il y a eu une évolution dans le bilan thermique, celui-ci
prend en compte de nouveaux éléments liés particulièrement à l’isolation des bâtiments.
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 7
I- Partie Pompe à chaleur
2011
Soufiane Zedira
Climatisation d’un immeuble de bureau
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 8
Introduction
Nom : Zedira Soufiane
Formation : BTS FEE option C
Age : 19 ans
Classe : TSFC2
Lycée : Gaspard Monge
But :
Notre projet consiste au dimensionnement d’un système réversible de chauffage
ventilation refroidissement d’un ensemble de bureaux. Pour cela nous avons décidé
d’adopter une pompe à chaleur réversible qui sera accompagné d’une centrale de
traitement d’air. Il existe plusieurs types de pompe à chaleur : air/air, eau/air, eau/eau…. En
effet, une pompe à chaleur peut épuiser son énergie dans le sol, l’air ou l’eau. Nous avons
décidé d’en adopter une eau/air qui chauffera ou refroidira l’eau qui alimentera des ventilo-
convecteurs. Dans cette partie nous allons donc étudier la production de chaleur.
Nous travaillerons sur différent points tout au long de cette partie :
La réalisation du bilan thermique
La sélection de la pompe à chaleur
La sélection des éléments annexe de celle-ci
L’étude économique
La régulation
Les sécurités
L’acoustique
L’entretien
La planification des travaux
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 9
Bilan thermique
Un bilan thermique sert au calcul des besoins de chauffage ou de climatisation. Je vais donc calculer
tous les apports de chaque pièces mis à part les sanitaires, les locaux techniques…: tous les locaux non
rafraichit ou non chauffé. Pour une question d’efficacité je vais vous présenter celui dé l’étage numéro 5
comme exemple puis tout résumer dans un tableau récapitulatif.
Les apports proviennent de différentes sources :
Pour pouvoir effectuer mon bilan thermique il a été nécessaire de reproduire le plan pour mieux cerner
les apports. Par exemple si sur la paroi X existe des apports due au rayonnement.
Schéma des apports
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 10
Plan de l’étage numéro 5
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 11
L’isolation est le principal élément qui entre dans la construction d’un immeuble car elle
favorise une résistance thermique contre le transfert de la chaleur du milieu chaud au milieu froid.
Ainsi, les apports seront moindre plus le coefficient de conductivité Ф est faible. Nous les calculons par :
Le coefficient de transfert thermique est obtenu grâce à la résistance thermique donnée en
annexe du C.C.T.P.
Composition de la paroi
Apports par les
parois
Ф = K x S x ∆θ
[W]
[K]
[m²]
[
]
K =
[m².K.W-1]
[W.m-2.K-1]
Brique
Zinc lourd
Béton
Capotage Aluminium
Intérieur Extérieur
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 12
Nous avons pris pour exemple l’étage numéro 5 donc, la différence de température entre le plafond ou
le plancher est nulle. Donc il n’y aura aucuns apports de ces deux parois.
De plus, il n’y aura aucun apport par les parois au sein des bureaux puisque la température est la même
sur tous l’étage.
Il faut savoir que tous les murs de l’immeuble de sont pas composé des mêmes matériaux. Le coefficient
K va donc différé selon les murs.
Les apports par la lumière existent sous deux formes :
Les lampes
Le rayonnement solaire
Les lampes
Il faut savoir que une lampe dégage en moyenne 15 W.m-2 Il nous suffit donc de multiplier la surface de
la pièce par cette puissance dégagée. Nous obtiendrons un résultat en Watt. Nous considérons que leurs
temps de fonctionnement seront de 10 heures. Nous uniformiserons le résultat en Kilo Joule par cycle.
Apports par la
Lumière
Ф lumière= P lampe x Surface
[W] [
]
[m²] [m²]
!
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 13
Le rayonnement
Les apports solaires dépendent de l'ensoleillement du site considéré, des surfaces réceptrices
équivalentes et de l'orientation. Pour le mois considéré, les apports solaires se calculent de la manière
suivante.
Pour les parois
R : Quantité de chaleur traversant le mur
I : Rayonnement solaire absorbé sur la surface du mur
F : Facteur de rayonnement
A : Coefficient d’absorption de la paroi recevant le rayonnement
S : Surface des parois
Nous avons tout d’abord déterminé l’orientation du local pour pouvoir savoir l’heure à laquelle
l’ensoleillement était le plus important. Puis nous avons choisis dans un tableau donnant le rayonnement
solaire S en fonction de la latitude de l’exposition et de l’heure précédent.
Le coefficient d’absorption A relève de la surface de la paroi : de son ton (plus ou moins foncée). Nous
adopterons une surface foncées = > A = 0,7
Le facteur de rayonnement F lui est en fonction du coefficient de transmission de la paroi. Celle-ci en
possède un de 3,4 m².K.W-1 = > F = 0.16
R (mur) = I (mur) x A x F x S
[W]
[
]
[m²]
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 14
Pour les vitrages :
Nous avons quasi le même calcul mis a part que le facteur de rayonnement S a laissé place au facteur de
réduction g. Lui, représente le facteur de protection des fenêtres, c'est-à-dire si elle possède des stores
ou encore des persiennes. Nous avons des stores intérieurs = > g = 0,63
Le rayonnement solaire lui est remplacé par l’intensité du rayonnement solaire (il se trouve dans le
même tableau).
La surface correspond à celle de la vitre.
Personne
Chaque personne dégage une chaleur sensible ainsi qu’une chaleur latente. Le C.C.T.P nous
impose un dégagement de chaque personne de 75 Watt par chaleur. Donc, chaque individu libère en
moyenne 150 Watt. Nous considérerons que le personnel sera présent 10 heures.
Apport personnes
bureautique
Фpersonne= P personne x Nbe
[W]
R (vit.) = I (vit.) x A x g x S
[W] [
]
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 15
Bureautique
Un ordinateur émet de la chaleur sensible. Le C.C.T.P nous donne celle-ci qui est de
30 W.m-2. Le temps de fonctionnement des ordinateurs ou autres appareils de bureau sera le même
que celui des employés.
Tableau récapitulatif de l’étage numéro 5
Lumière Bureautique Personne Rayonnage Vitrage
Rayonnage mur
Total
Salle de réunion 1
469,5
939
300
26
1735
Salle de réunion 2
469,5
939
300
2660
79
3902
Local détente 2289
3768
1950
6390
93
14493
Management SRC
178,5
357
150
1350
26
2062
Management R.C équipe E
172,5
345
150
1346
25
2039
Management R .C équipe C
172,5
345
150
1346
26
2040
Management R.C équipe A
168
336
150
1346
25
2025
Direction Relation
Commerciale
172,5
345
150
1346
25
2041
Relations clientèles
4440
8880
7800
3489
107
24716
Ф= P bureautique x Surface
[W]
[
]
[m²]
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 16
Management R.C équipe B
187,5
375
150
29
2
744
Management équipe D
178,5
357
150
19
1,6
706
TOTAL
8898
16986
16986
19322
435,6
57041
Comparaison des résultats
Le Cahier des Clauses Des charges était accompagné par un bilan de tous les apports et de toutes les
déperditions par étages et par salle.
Précédemment nous avons calculé les apports pour l’étage numéro cinq, mes conjoints ont eux trouvé
les valeurs des étage quatre et six. Nous allons comparer ces valeurs avec celles donnés.
Nous pouvons voir que les apports données sont supérieur à ceux que l’on a calculés. Nous trouvons des
valeurs différentes car nous nous sommes basé sur nos hypothèses ainsi que sur les donnés du C.C.T.P.
C’est pour cela que nous continuerons avec les valeurs donnés.
Apports
Niveau RDC 55421
Niveau 1 94744
Niveau 2 119191
Niveau 3 144354
Donnés Calculés
Niveau 4 111470 85228
Niveau 5 97469 57041
Niveau 6 81318 50001
Apport Etage
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 17
Niveau 4 111470
Niveau 5 97469
Niveau 6 81318
Niveau 7 18546
Total 722513
Détermination de la puissance frigorifique
Ф0 = Apports totales + 5%(Apports)
Les 5% correspondent aux apports que l’on peut calculer. Nous admettons une marge de 5%.
Nous pouvons à partir de cette puissance frigorifique sélectionner notre Pompe à Chaleur.
Le système de production
I) Quelles types de pompe à chaleur
Nous avons opté pour un système de pompe à chaleur Air/Eau réversible extérieure, alimentant en
chaud ou en froid le circuit hydraulique du bâtiment et jouant le rôle de chauffage central et de groupe
de froid. Le circuit de distribution est simple et est constitué de 2 canalisations calorifugées véhiculant
l'eau glacée et l’eau chaude. Des ventilo-convecteurs réversibles 2 tubes/ 2 fils émettent l’action
calorifique vers l’air des locaux, en apportant si nécessaire un appoint de chaleur électrique direct
lorsque les conditions de fonctionnement des locaux sont trop différentes. L’air neuf est apporté et
traité par un réseau indépendant.
Ф0 = 755 kW
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 18
Avantages :
Economie d’investissement puisque d’une part il s’agit d’un réseau 2 tubes et pas 4, et d’autre
part une seule machine fournit l’eau chaude et l’eau glacée au départ d’une seule source
d’énergie, ce qui simplifie l’installation.
Souplesse du système. La PAC peut être remplacée par une chaudière classique et une machine
frigorifique sans apporter de modifications importantes au réseau de distribution. L’inverse est
tout aussi vrai et cette solution est donc à envisager lors de la rénovation des systèmes de
traitement d’air par ventilo-convecteurs.
Les ventilo-convecteurs 2 tubes/ 2 fils permettent une régulation adaptée à chaque local. Il
s’agit donc d’une souplesse supplémentaire par rapport aux appoints centralisés.
Désavantages :
L’utilisation des résistances électriques d’appoint des ventilo-convecteurs se fait au tarif de jour
est donc onéreuse. Une bonne régulation de la température de l’eau dès la sortie de la PAC est
très importante pour réduire ces coûts. Pour des raisons de confort, il est d'ailleurs plus
fréquent, en Belgique, d'installer des réseaux 4 tubes. Mais dans ce cas, le fonctionnement ne
peut se faire avec une seule machine réversible.
L’installation ne fournit pas d’air neuf. Il faut donc l’accompagner par une centrale de
traitement d’air et un réseau de distribution pour l’alimentation en air hygiénique. La centrale
de traitement d’air peut disposer d’un récupérateur d’énergie sur l’air extrait et être alimentée
en chaleur par la PAC
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 19
II) Sélection machine
Le C.C.T.P nous impose de choisir une pompe à chaleur réversible CARRIER AQUASNAP 30 RQ
voici le tableau des différentes gammes et puissance.
* Condition nominales : air 7°C, eau 40°C/45°C
A la suite du bilan thermique nous avons pu calculer la puissance frigorifique nécessaire à l’installation
qui est de Ф0 = 755 kW
Dans ce tableau nous allons donc choisir le type « 802 ».
Nous sélectionnons une pompe à chaleur à partir de sa puissance frigorifique puis de sa puissance
calorifique.
Cette pompe à chaleur :
peut fournir une puissance frigorifique de 758 kW
peur fournir une puissance calorifique de 820 kW
a des dimensions de 7186 x 2253 x 2297
pèse 6430 kg
a une puissance acoustique de 94 dB (A)
a une pression acoustique de 62 dB (A)
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 20
III) L’hydraulique
Nous avons décidé de choisir l’option « module hydraulique intégré ». Il est constitué d’un vase
d’expansion, d’une pompe hydraulique pour le réseau primaire de production, d’un filtre à tamis d’une
soupape de sécurité, d’une vanne de vidange ect.... Ce pack est déjà dimensionné et est livré
directement avec la PAC. Un gain de temps gagné sur la pose et la dépose des éléments (voir
planification des travaux). Voici son schéma de principe :
Schéma de principe du module hydraulique
La pompe fournit un
débit de 150 m3.h-1
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 21
IV) Sélection du châssis
Pour le maintien du système il est nécessaire de commander un châssis sur mesure, selon les dimensions
exacte de la pompe. Il est indispensable de placer des plots anti-vibratiles pour réduire les émissions de
bruits et de vibrations. Ce châssis est livré avec celle-ci en option.
Nous avons choisis des plots anti vibratiles en mousse. Ce
sont des languettes que l’on place sur toutes les extrémités
de la pompe. Ils existent différentes épaisseurs selon le
poids de la machine. La PAC pèse 6.4 tonne soit sur une
épaisseur de 200 mm.
V) Sélection des panneaux
Pour une question de sécurité nous allons installer des panneaux latéraux pour la protéger contre les
intempéries. On a décidé d’installer un habillage composé de matériaux résistants contre les
intempéries. Ils permettent de prolonger la durée de vie de la pompe à chaleur (dans la mite du
raisonnable).
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 22
Graphe d’évolution des températures dans les échangeurs
Eté
Hiver
eau
FF
∆θ
Température (C°)
Coupure BP
Température (C°)
∆θ
Air
FF
Coupure HP
∆θ
eau
FF
Température (C°)
D
Coupure HP
Dans l’évaporateur Dans le condenseur
FF
Air
Coupure BP
Température (C°)
Dans l’évaporateur Dans le condenseuur
50°C
0,2
50°C
0,2
11°
C
5°C
40°C
45°C
∆θ
10
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 23
a
Les performances
I) Le fluide
Depuis quelques années, la marque Carrier utilise un fluide frigorigène sans chlore, respectueux de la
couche d’ozone. Ce fréon en question est le R410 A.
Les caractéristiques spéciales de ce fluide, offrent plus de puissance avec moins d’énergies électriques
consommée ; ce qui contribue à la réduction des rejets de gaz à effet de serre générés par la production
d’électricité.
Etudions les performances de la machine avec ce fluide en hiver.
La puissance calorifique est de : Фk = 820 kW
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 24
II) Détermination du COP
Le Coefficient de Performance évolue selon la température de condensation donc selon celle de
l’extérieure. Nous devons donc effectuer un COP pour chaque température extérieure.
A une température extérieure de - 7 °C
Qm =
–
Qm=
Donc, le COP à
une température
extérieur de – 7 °C est
de 2,97
ФK = Qm x (h1 – h4)
Ф élec =
COP =
ηi = ηv = 1 – 0,05 x
Qm = 3,64 kg.s-1
Фélec = 276 kW
COP = 2,97
(Nous supposons que le débit est constant)
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 25
Etude financière
I) Evaluation des besoins calorifiques du bâtiment
Les besoins calorifiques évoluent au fur et à mesure de la température extérieure. Le bilan des
déperditions nous a été donné, et a été évalué à 116 kW à une température de -7°C. Nous avons donc
trouvé ces besoins à chaque température.
Ф = K x S x Δϑ K : Coefficient
S : Surface
Δϑ : ϑl – ϑ ext
Evolution du Cop en
fonction de la
température
Température
COP
Température
Déperditions du bâtiment (en W)
Evolution des besoins du bâtiment
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 26
II) Consommation des différentes énergies
Nous avons calculé les consommations du bâtiment en kWh grâce au DJU. Nous obtenons une
consommation en kWh en fonction de chaque température.
a) Pompe à chaleur
Consommation électrique =
x coût kWh électrique
b) Chaudière fioul
Consommation électrique =
x coût du kWh pour un litre de fioul
c) Chaudière gaz
Consommation électrique =
x coût du kWh pour un m3 de gaz
PAC Chaudière fioul Chaudière gaz
Consommation annuelle faible élevé moyenne
Coût à l’achat Très élevé moyen élevé
Rejet nulle Très important important
Espace occupé moyen Grand petit
Durée de vie (moyenne) 15 ans 12 14
Fioul > Gaz > PAC
haleur
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 27
Economie d’énergie
I) Le désurchauffeur
a) Qu’es ce que c’est ?
Cette option permet de produire de l’eau chaude gratuite par récupération de chaleur en désurchauffant
les gaz de refoulement des compresseurs. L’option est disponible sur toute la gamme d’unités 30RQ.
Un échangeur à plaque (désurchauffeur) est installé en série avec les batteries de condenseurs à air sur la
ligne de refoulement des compresseurs de chaque circuit. On pourrait donc :
Combler les besoins en eau chaude sanitaire
Chauffer les locaux contigus
Augmenter ou diminuer la puissance de climatisation du local des machines, ou faire des
économies d’énergie à ce poste
Lutter contre le réchauffement climatique
b) Son fonctionnement
Un désurchauffeur est un échangeur de chaleur réfrigérant-eau à double tube situé entre le compresseur
et le condenseur. Il désurchauffe les vapeurs du condenseur afin de récupérer une énergie qui sera
transmise à l’eau.
Fonctionnement classique
(En mode froid)
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 28
Le fonctionnement classique est de refroidir l’eau glacée de l’évaporateur. La chaleur contenue dans le
fluide frigorigène évaporé est comprimée et condensée dans un condenseur à air. Cycle classique d’une
machine frigorifique.
Si un récupérateur de chaleur installé, le réfrigérant passe d'abord dans un condenseur à eau (le
récupérateur en question) pour donner la chaleur désurchauffé. Le liquide à haute pression passe au
travers du détendeur avant de repasser à l'évaporateur. La chaleur excédentaire est rejetée via le
condenseur à air. Celui-ci permet de récupéré une puissance calorifique non négligeable.
Sur un diagramme enthalpique la désurchauffe correspond à l’état gazeux durant la condensation.
Fonctionnement avec désurchauffeur
(En mode froid)
1
2 2’ 3
4 Evaporation
Détente
Condensation
Compression
Gazeux Liquide
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 29
: Circuit fluidique
: Circuit hydraulique
Schéma fluidique et hydraulique
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 30
Régulation
La PAC est entièrement gérée par le régulateur « PRO DIALOG » qui assure les fonctions de régulation
et de sécurité. Au sein de cette régulation nous avons plusieurs contrôles. Celui-ci contrôle le
démarrage des compresseurs nécessaire au maintien de la température d’entrée ou de départ de
l’échangeur. En mode froid, il contrôle le fonctionnement des ventilateurs de façon à maintenir une
pression de condensation adéquate. Il optimise également les cycles de dégivrage.
I) Anti courts-cycle
La fonction principale de ce type de régulation est d’assurer une prévention totale contre les cyclages
excessifs des compresseurs. C’est à dire que cette régulation empêche les démarrages intempestifs par
une temporisation. Si le compresseur vient à couper, il se remettra en marche qu’au bout d’une certaine
période = 6 min. Nous régulons la température d’entrée ou de sortie par boucle PID avec équilibrage
des temps de fonctionnement et du nombre de démarrages.
Compresseur
Temps
1
0
10 minutes
Chronogramme
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 31
II) Régulation de la pression de condensation
Cette régulation de la pression de condensation est en fonction des conditions climatiques externes. Elle
permet de réduire fortement les consommations énergétiques du compresseur. La diminution de la
pression de condensation abaisse de +3% les dépenses énergétiques. En abaissant la température de
condensation nous améliorerons l’efficacité du compresseur et de l’évaporateur. Pour ceci, il faut faire
varier la vitesse du ventilateur du condenseur.
III) Dégivrage
Le risque de givre intervient seulement en hiver sur l’échangeur à air. Pour le mode dégivrage, nous
avons le choix entre l’inversion de cycle et une résistance. Examinons ces deux méthodes.
Schéma de la régulation
Vitesse ventilateur
Pression condensation (Bar)
100%
0%
Graphique de régulation
14 21
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 32
L’inversion de cycle correspond à intervertir le condenseur et l’évaporateur grâce à la vanne quatre
voies. L’inconvénient de ce type de dégivrage est qu’il y aura une sensation de froid pour les occupants
puisque le condenseur est devenue évaporateur.
Il existe également des résistances chauffantes. Cette méthode consomme plus d’énergie car les
résistances sont plus gourmandes en électricité. Celles-ci sont situées au niveau de l’évaporateur pour
faire fondre le givre. Le C.C.T.P nous indique que la pompe à chaleur sera obligatoirement équipée de
résistances malgré leurs consommations importantes accompagné par une inversion de cycle. Lors du
cycle de dégivrage, les ventilateurs du circuit sont arrêtés. Il est automatique et nécessite aucun
paramétrage.
Si nous n’installons pas de protection anti gel, les dégâts dus au gel ne sont pas couverts par la garantie.
IV) Démarrage de la PAC
En mode automatique, la température extérieure détermine le basculement
chaud/refroidissement/attente en fonction de deux seuils. Lorsque la machine est en attente, elle ne
produit ni chaud, ni froid et aucun compresseur n’est activé. Le schéma ci-dessous résume le mode
automatique.
Schéma inversion de cycle
Température extérieure
Seuil chaud : 24°C Seuil froid 18°C
Chauffage Attente Refroidissement
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 33
La régulation se basera sur la température extérieure. C’est tout simplement, la modification de la
température de l’eau selon la température extérieure. Celle-ci est appelé « loi d’eau ». Nous utiliserons
pour cela une vanne 3 voies qui sera utilisé comme un by-pass.
θext
Consigne de départ d’eau
18°C
-7°C
18°C 42°C
35°C
24°C
6°C 24°C Consigne de
départ d’eau
En Hiver En Eté
Bouteille de découplage
Vanne 3 voies
Schéma régulation
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 34
V) Deuxième point de consigne
Le deuxième point de consigne correspond
au moment ou le bâtiment est inoccupé.
Nous aurons un deuxième point de
consigne seulement en hiver. En effet, en
Eté, lorsque l’immeuble sera inoccupé, la
PAC ne fonctionnera pas.
PAC
Température
de l’eau
1
0
Consigne + 2 K Consigne départ
d’eau°C
1
0
Consigne départ
d’eau
Consigne
– 2 K
PAC
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 35
VI) Les pompes à eau
Nous pouvons effectuer une
régulation sur les pompes à eau du
côté utilisation seulement en Eté.
Nous pouvons espérer un gain
d’électricité non négligeable.
Contrairement en hiver ou nous
sommes obligés de laisser tourner les
pompes 24H/24H pour éviter tout
risque de gel.
Les sécurités
Le système mesure l’évolution des paramètres : températures, pressions et réagit pour maintenir le
compresseur dans sa plage de fonctionnement. Si malgré tout, un paramètre excède sa valeur limite, u
message d’alerte est généré ou l’unité est arrêtée .Les défauts suivants provoquent l’arrêt du circuit
frigorifique ou de l’unité
I. Pression ou température d’aspiration trop basse
La PAC est équipée d’un pressostat BP
temporisé à 30 sd dans le cas d’une pression
inférieur à 0,2 Bar. Le réarmement est
automatique (à quelques exception il est
manuelle). Ce problème peut être dû soit à
un manque de fréon soit à une prise en glace
de l’évaporateur.
ETE
17°C 21 °C Température
d’aspiration
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 36
II. Pression de refoulement trop élevée (HP)
Un pressostat HP stoppera le
compresseur dans le cas d’une pression
supérieur à 50 bars. Le réarmement est la
aussi automatique. Les causes de ce
défaut peut être de différent ordre :
Contrôleur de débit bloqué dans la
position ON alors que la filtration est
arrêté, la température de fin de dégivrage
est trop haute (sonde désétalonnée)…
III. Température d’entrée d’eau trop basse
IV. Surcharge électrique compresseur, pompe à eau
V. Rotation compresseur inversée
Sécurité qui vise à contrôler qu’il n’y a pas d’inversion de phase
VI. Défaut sonde de température et transducteur de pression
Cela signifie que la sonde de température est défaillante. Elle renvoit donc des températures erronées.
Or, la PAC est contrôlée par cette sonde, elle va donc régulée la température d’eau selon les
informations qui ne sont pas réels envoyée par la sonde => nous n’obtiendront pas la température d’eau
souhaité.
Compresseur
Température d’eau
1
0
6°C 2°C
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 37
VII. Protection anti-gel échangeur à eau
Cette protection est primordiale pour tout échangeur à eau. Effectivement, le risque de gel au sein de
l’échangeur est très élevé puisque l’eau voit sa température solidification à 0°C. De plus, il faut savoir
qu’un litre d’eau à l’état solide possède un volume plus important qu’un litre d’eau à l’état liquide.
Donc, le risque de casser un évaporateur par le gel est élevé. C’est pour cela que nous avons des
sécurités antigel.
VIII. Codes d’alertes ou de défaut permettant de déterminer l’origine des incidents
Graphique de procédure
Protection antigel échangeur à eau active
Bonne charge électrique
Bonne pression d’aspiration
Bonne Pression de refoulement
Bonne température d’eau
Bonne rotation compresseur
& Autorisation de
fonctionnement
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 38
Entretien
L’installation, la mise en service et les opérations d’entretien de ce matériel peuvent être dangereuse si
l’on ne tient pas compte de certains facteurs propres à l’installation tels que les pressions de
fonctionnement, la présence de composants et de tension électriques et le lieu de l’implantation. Seuls
des installateurs et des techniciens spécialement formées et qualifiés ayant reçue une formation
approfondie sur le produit concerné, sont autorisée à procéder à l’installation et à la mise en service du
matériel.
Les machines frigorifiques doivent être entretenues par des professionnels, cependant, les vérifications
de routine peuvent être assurées localement par des techniciens spécialisés.
Un entretien préventif simple permettra de tirer de nombreux avantages :
Meilleur performance,
Consommation électrique réduite,
Prévention de la casse accidentelle de composants,
Prévention des interventions lourdes, tardives et coûteuses,
Protection de l’environnement.
Il est très conseillé d’effectuer une inspection régulière des batteries à ailettes afin de vérifier leurs
degrés d’encrassement. En effet, ceci peut aller jusqu’à l’obstruction des échangeurs. La surface
d’échange réduit. Par conséquent la puissance d’échange également :
Фéchangeur = K x S x Δϑ x F
Selon la norme AFNOR X60-010 il existe cinq niveaux de maintenances. Le premier pouvant être
réalisé par l’exploitant avec des tâches simples : inspection visuelle de traces d’huile, nettoyage des
échangeurs… Le niveau trois et plus doit être effectué par un technicien possédant des connaissances,
des agréments, des outillages spécifiques.
Toute dérogation ou non respect de ces critères d’entretien, rend nulles et non avenues les conditions
de garantie du groupe. Et dégagent donc la responsabilité du constructeur.
Un contrat d’entretien s’accompagne souvent d’un contrat de maintenance. Donc le client paye une
somme (qui se négocie) tous les ans pour pouvoir bénéficier d’une assistance dépannage.
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 39
Société X
Société X
47 rue Félix tableau
Tel : 02.40.56.87.99
Fax : 02.40.56.86.98
[email protected] A …., le …/…/…
Objet : Proposition de contrat d’entretien
Monsieur Y,
Suite à l’installation de la pompe à chaleur aquasnap 30 RQ je vous propose un contrat d’entretien annuel. Celui-
ci vous permettra d’obtenir de nombreux avantages dont l’allongement de la durée de vie de votre installation.
Cette prestation vous sera facturée au montant de 2500 euros.
Je me tiens à votre disposition pour toutes autres informations complémentaires.
Veuillez agréer, Monsieur, l’expression de mes sentiments les plus distingués.
Cordialement Mr. X
- Société au capital de XXXX euros -
Client Y
59 boulevard Jeanne Durand
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 40
Planification des travaux
Les temps estimés sont des temps relatifs à un déroulement normal de travail pour un technicien
accompagné par son aide (jeune apprenant son métier). Ils ne tiennent pas compte des déplacements.
Pour le réseau primaire et secondaire le temps de pose et de dépose sera égal à 617 heures 57 min et 18
sd soit 2 mois 18 jours environs. Ce temps peut varier selon le nombre de techniciens. L’heure est
facturée à environs 52 euros.
Nombre Dépose Pose TOTAL
Pompe à chaleur 1 2,5 6 8,5
Régulation 1 6 6
V.C 96 288 52,6 340,6
Ballon 1 1,5 4,25 5,75
Vase d'expansion 1 0,3 1,25 0,8
Bouteille de découplage 1 1,2 3,45 5,05
Pompe 1 0,8 2,5 3,3
Compteur d'eau 1 0,1 0,25 0,3
Sondes 108 54 54
Filtre à tamis 1 0,3 0,3
Manchon antivibratoire 2 0,5 0,5
Vannes 215 107,5 15,3 122,8
Purgeurs 2 0,3 0,16 0,46
Clapet de retenue 1 0,17 0,45 0,62
Tuyauterie 139,4 x 4 21 6,3 25,2 31,5
Tuyauterie 114,3 x 3,6 3 0,75 2,85 3,6
Tuyauterie 88,9 x 3,2 3 0,66 2,7 3,36
Tuyauterie 76,1 x 3,2 1,2 0,24 1,02 1,26
Tuyauterie 60,3 x 3,2 29,16 4,67 21,87 26,54
Tuyauterie 21,3 x 2,3 3,42 0,34 1,95 2,29
Tuyauterie 17,2 x 2 0,65 0,065 0,36 0,425
Total
617,955
I- Partie Pompe à chaleur
Mémoire professionnel de synthèse Page 41