39
1.6 CONCLUSION
Climatiser un local c'est créer une ambiance
confortable pour des occupants en modifiant les paramètres de l'air
à savoir : la température, l'humidité et la vitesse de
l'air. Le confort pour un être humain est ressentit pour des
températures comprises entre 20°C et 27°C et des
humidités comprises ente 20 et 80%. Dans l'industrie frigorifique, il
existe trois grands types de systèmes de climatisation : les
systèmes autonomes, gainés et à eau. Il est à noter
qu'avant de mettre sur pieds une installation de climatisation dans un local,
il faut au préalable effectuer un bilan thermique : il s'agit du
dimensionnement.
40
Chapitre 2 DIMENSIONNEMENT DU SYSTÈME DE
CLIMATISATION
DU LATE DE L'ENSET
2.1 INTRODUCTION
Le choix d'une installation de climatisation ne se fait pas
de manière hasardeuse, mais doit être le résultat d'un
bilan thermique au bout duquel on obtient la puissance de l'installation. Ce
chapitre consiste d'abord à identifier la centrale de climatisation du
Laboratoire de Thermique et Environnement, ensuite à définir le
cahier de charges et enfin à effectuer le bilan thermique.
2.2 INDENTIFICATION DE LA CENTRALE 2.2.1 Groupe de
condensation
Nous avons commencé par l'unité
extérieure. Nous remarquons immédiatement l'absence du
motocompresseur, du condenseur, de la bouteille de liquide et des autres
éléments annexes du groupe de condensation. Cette partie comporte
uniquement le ventilateur du condenseur. Après un test de ce dernier,
nous avons noté un fonctionnement normal.
2.2.2 Caisson de traitement d'air
Après l'ouverture du caisson de traitement d'air nous
avons identifié la batterie froide, la batterie chaude, un
humidificateur du type laveur d'air, un ventilateur de soufflage. Après
les tests, nous avons constaté que l'humidificateur n'est pas
raccordé à une alimentation à eau, le ventilateur de
soufflage ne fonctionne pas et la batterie froide est perforée.
2.2.3 Coffret de commande
Après l'ouverture du coffret de commande nous avons
juste pu remarquer le manque de trois lampes de signalisation. Et tout le reste
était en fonctionnement normal c'est-à-dire contacteurs,
raccordement des fils et disjoncteur.
41
2.2.4 Circuit électrique
Nous avons également trouvé le schéma du
circuit de commande collé sur le coffret de commande.
34
1
A1
A1
KM1
X1
A1
A1
A2
X1 X1 X1
X2 X2 X2
A2
2
A2
X2
A2
2
43 97
|
97
|
97
|
F11
|
F22
|
F33
|
44 98
|
98
|
98
|
|
Q1
N PH
HP BP
96 F2
F1
95
95
23
96
F3
95
96
0 1
33
67
B3
>
KM1
24
S3
KM1
KM4
68
S1
13
S2
KM1
14
11
1
KM4
12
KM1 KM2 KM3 KM4 Y R H1 H2 H3 H4
Figure 2.1 circuit de commande de
la centrale
42
Légende du circuit de commande
L/N : alimentation monophasé
F1 : contact du relais thermique de protection du compresseur
F2 : contact du relais thermique de protection du moteur
ventilateur du condenseur
F3 : contact du relais thermique de protection du moteur
ventilateur de soufflage
B1/B2 : Pressostat combiné basse pression de
sécurité
B3 : thermostat de régulation
S1/S2 : boutons poussoirs arrêt et marche.
R : résistance électrique
KM1, KM2, KM3, KM4 : bobine de commande des moteurs de
compresseur, ventilateur du condenseur, ventilateur de soufflage et mode
chauffage.
Fonctionnement
Une impulsion sur le bouton S2 provoque l'alimentation de la
bobine de commande du groupe. L'alimentation de cette bobine provoque :
· La fermeture du contact 13-14 de KM1 pour
l'auto-maintien
· La fermeture du contact 23-24 de KM1 pour l'alimentation
de la bobine de commande du moteur ventilateur du condenseur
· La fermeture du contact 43-44 de KM1 pour la
signalisation de la marche réfrigération H2.
L'excitation de la bobine de KM2 provoque le fonctionnement du
moteur ventilateur du groupe.
Une impulsion sur S3 entraine la mise sous tension de la bobine
du contacteur des résistances chauffantes KM4. Ceci ayant pour effet
:
·
43
L'ouverture du contact 11-12 de KM4 provoquant l'arrêt du
compresseur et du moteur ventilateur du condenseur
· La fermeture retardée du contact 67-68 de KM4
provoque la mise en marche retardée des résistances chauffantes
et du voyant de signalisation H3.
Le moteur ventilateur de soufflage fonctionne 24 h/24.
Au regard du diagnostic effectué, nous ne pouvons
même pas faire un test global de l'installation la pièce maitresse
(le compresseur) est absente. Il est donc indispensable de redéfinir un
cahier de charges du laboratoire et établir un bilan thermique du local
afin de déterminer la puissance frigorifique et la puissance du groupe
de condensation à installer.
2.3 CAHIER DE CHARGES [7]
Avant d'effectuer le bilan thermique de climatisation, on
devrait d'abord connaitre tous les facteurs qui pourront affecter son
évaluation. Ainsi, on pourra déterminer l'installation la plus
économique et efficace. Nous prendrons donc en considération un
certain nombre d'éléments à savoir :
- Orientation du local
- Dimensions du local
- Matériaux de construction
- Les conditions à maintenir dans le local
- Destination des locaux
- Fenêtres, Portes
- Occupants
- Eclairage
- Appareils ménagers, moteurs
44
2.3.1 Orientation du local
il s'agit de la situation des locaux à conditionner
par rapport aux points cardinaux, immeubles voisins produisant de l'ombre,
surface réfléchissantes. En nous servant de la boussole nous
avons repéré l'orientation du local d'après le plan
suivant.
Plan d'architecture
Figure 2.2 plan du
laboratoire
2.3.2 Dimensions du local
Longueur : 12m
Largeur : 7m
Hauteur sous plafond : 3,25m
2.3.3 Matériaux de construction
- Les murs et cloisons sont en agglomérés creux de
20 cm avec induits extérieur et intérieur.
45
- Les fenêtres sont en vitrage simple : les dimensions
sont de 1,8 x 3,2 soit une surface de 11,52 m2 sur le mur Nord et
0,6 x 3,2 soit une surface de 3,84 m2 sur le mur Sud.
- La porte P1 du laboratoire d'Electrotechnique est en contre
plaqué avec 3,2 cm d'épaisseur en châssis double avec
encadrement en bois de surface et de dimensions 1x2,1
- La porte du LATE est en métal de 2mm
d'épaisseur et de dimensions 1,9 x 2,1 soit 3,99 m2.
- La porte du bureau du LATE est en contre plaqué avec
3,2 cm d'épaisseur en
châssis double avec encadrement en bois de surface et de
dimensions 1x2,1
- La toiture est en tôle galvanisée avec
solivage.
- Le plafond du LATE est en panneau préfabriqué en
sciure de bois.
- Le plancher est en béton coulé de 10 cm avec une
chape de ciment.
2.3.4 Couleurs des matériaux Les murs
sont peints en blanc cassé. 2.3.5 Conditions
extérieures
Le local est délimité à l'Ouest par le
laboratoire d'électrotechnique et le bureau des professeurs, les parois
Est et Sud sont exposées au soleil. La face Nord bénéficie
de l'ombrage créé par les arbres. La température
extérieure est de 32°C et l'humidité relative est 80 %.
2.3.6 Conditions intérieures
La température à maintenir dans le local est de
26°C et l'humidité relative : 51,3%. 2.3.7 Utilisation des
locaux
Ce local est destiné à accueillir une
quarantaine d'étudiants assis au repos pendant les heures de cours (9
heures de temps par jour).
46
2.3.8 Éclairage
Il est assuré par 60 lampes fluorescentes de 18 W
chacune.
2.3.9 Appareils ménagers
Ce local accueil une moyenne de 5 ordinateurs par jour.
2.3.10 Renouvellement d'air
Le renouvellement d'air s'effectue de façon naturelle et
par ouverture des portes.
2.4 ÉTABLISSEMENT DU BILAN THERMIQUE DE
CLIMATISATION [4] [7]
2.4.1 Base de données climatiques 2.4.1.1 Mois de
base [7]
L'évaluation du bilan thermique est basée sur
l'estimation des gains externes et internes pendant le mois le plus chaud
appelé mois de base. Pour la ville de Douala, le mois de base est
Février.
2.4.1.2 Conditions extérieures de
base
Le bilan thermique de conditionnement d'air doit être
défini dans les conditions
dites extérieures de base. En ce qui concerne la ville de
Douala, la température
extérieure sèche est de 32°C. La
température humide extérieure humide est de 29°C.
Les autres caractéristiques sont :
- L'humidité relative ; Hr = 80%
- L'enthalpie ; h = 94,37 kJ/kgas
- La température de rosée ; Tr = 28,11°C,
- Le volume spécifique v = 0,90 m3/kgas,
- La teneur en eau ; w= 24,29g/kgas.
47
2.4.1.3 Conditions intérieures de base
Ce sont les conditions normales recommandées pour les
applications courantes en vue du confort thermique dans les bâtiments
climatisés; à Douala la température intérieure
sèche est de 26°C. L'humidité relative est de 51,3%, la
température humide intérieure est de 26°C. Les autres
caractéristiques sont :
- L'enthalpie ; h = 53,63 kJ/kgas
- L'humidité relative ; Hr = 51,3%
- La température de rosée ; Tr =18,98°C,
- Le volume spécifique v = 0,8617 m3/kgas
- La teneur en eau ; w= 10,78g/kgas
2.4.1.4 Détermination des
propriétés thermodynamiques des matériaux de
construction
Les murs du local sont en agglomérés creux de
20 cm avec induits extérieur et intérieur donc ont coefficient
global de transmission de 2.09 W/m2.°C. La porte du laboratoire
d'Electrotechnique et celle du bureau du LATE sont en contre plaqué avec
3,2 cm d'épaisseur en châssis double avec encadrement en bois de
surface et de dimensions 1x2,1 le coefficient global de transmission est de
1,86 W/m2.°C. La porte du LATE est en métal de 2mm
d'épaisseur et son coefficient de transmission de chaleur est 5,84
W/m2.°C. Le plafond du LATE en panneau
préfabriqué en sciure de bois a un coefficient de transmission de
2,41 W/m2.°C. Et le coefficient de transmission du plancher est
1,75 W/m2.°C.( D'après le tableau 1 en annexe).
2.4.2 Calcul des charges thermiques
2.4.2.1 Heure de charges de
réfrigération maximale
L'intensité du rayonnement solaire est maximale sur le
mur et le vitrage Sud à 12h, sur le mur Est à 11h et sur le mur
Nord à 12h. Nous pouvons donc dresser le tableau suivant en se servant
des valeurs du tableau 7 en annexe : [7]
48
Tableau 2.1
détermination de l'heure de réfrigération
Mur
|
|
heure
|
|
Rm(W/m2)
|
Rv(W/m2)
|
Sm(m2)
|
Sv(m2)
|
Qt (W)
|
E
|
|
11h
|
|
317
|
273
|
|
40,3
|
0
|
|
12 775,1
|
S
|
|
11h
|
|
330
|
284
|
|
16,21
|
3,84
|
|
6 439,86
|
N
|
|
11h
|
|
253
|
|
222
|
12,43
|
|
11,52
|
5 702,23
|
Total
|
|
|
|
|
24 916,96
|
E
|
|
12h
|
|
272
|
234
|
|
40,3
|
0
|
|
10 961,6
|
S
|
|
12h
|
|
359
|
309
|
|
16,21
|
3,84
|
|
7 005,95
|
|
N
|
|
12h
|
272
|
|
234
|
12,53
|
|
11,52
|
6 103,84
|
Total
|
|
|
|
|
24 026,4
|
|
Rm : intensité du rayonnement solaire sur le mur en
W/m2
Rv : intensité du rayonnement solaire sur la vitre
W/m2
Sm : surface des murs en m2 Sv : surface des vitres en m2
Qt : charges thermiques totales en W
D'après le tableau précédent, on constate
que l'intensité du rayonnement solaire sur toutes les parois est
maximale à 11h d'où notre heure de bilan du LATE est 11
heures.
2.4.2.2 Charges thermiques externes
Il s'agit des apports thermiques qu'il faudra combattre dont la
provenance est
l'extérieur de la pièce.
49
2.4.2.2.1 Apport de chaleur par transmission à
travers les parois extérieures (murs, toit, plafond et plancher) et les
vitrages : Q1
Q1 = K S ?*
K : est le coefficient global de transmission
de la paroi ou du vitrage en W/m2.°C. S : est
la surface du mur ou de la fenêtre considérée en m2
?* : est l'écart de
température entre les deux milieux considérés en
°C.
En se servant du tableau 2 en annexe on a pu dresser le tableau
ci-dessous qui nous donne les différents apports à travers chaque
paroi.
Tableau 2.2 calcul des
apports par transmission à travers les parois.
|
Coefficient de
transmission( K)
|
Surface S en m2
|
Ecart de
température
?è en °C
|
Q en W
|
Mur Sud
|
2,09
|
16,21
|
6
|
203,2734
|
Vitrage Sud
|
5,8
|
3,84
|
6
|
133,632
|
Porte Sud
|
5,84
|
3,99
|
6
|
139,8096
|
Mur Est
|
2,09
|
40,3
|
6
|
505,362
|
Mur Nord
|
2,09
|
12,53
|
6
|
157,1262
|
Vitrage Nord
|
5,8
|
11,52
|
6
|
400,896
|
Mur Ouest 1
|
2,09
|
23,9
|
3
|
149,853
|
Mur Ouest 2
|
2,09
|
10,9
|
0
|
0
|
Porte Ouest 2
|
1,86
|
2,1
|
0
|
0
|
|
50
Porte Ouest 1
1,86
|
2,1
|
3
|
11,718
|
Plancher
|
1,75
|
84
|
-6
|
-882
|
Plafond
|
2,41
|
84
|
9
|
1 821,5
|
total
|
2 322,04
|
|
Q1 = 2 322 W
2.4.2.2.2 Apport de chaleur par rayonnement solaire
à travers les parois
Q2 = á. F. S. Rm (1)
2.4.2.2.3 Apport de chaleur par rayonnement solaire
à travers les vitres
Q2 = á. g. S.Rv (2)
á : Coefficient d'absorption de la
paroi
g : Facteur de réduction en fonction du
mode de protection de la fenêtre
F : facteur de rayonnement solaire sur le mur
Rm : intensité du rayonnement solaire
absorbé par une unité de surface de la paroi
Rv : intensité du rayonnement solaire
absorbé par une unité de surface de la vitre
Le coefficient d'absorption a dépend de la couleur et
la nature du mur tableau 3 en annexe et le facteur de rayonnement solaire F
indique la part de chaleur absorbée par la surface et transmise à
travers le mur du local (tableau 4 en annexe). La valeur du rayonnement
dépend de :
- La latitude sous laquelle le local se trouve
- L'orientation du mur
- L'heure pour laquelle le calcul sera effectué
- Apport de chaleur par rayonnement sur le vitrage
Le tableau ci après résume le calcul des apports
par rayonnement solaires
51
Tableau 2.3 Calcul des
apports de chaleur par rayonnement solaire
paroi
|
Coef
d'absorptio n
|
Facteur de
rayonnement ou de réduction
|
Intensité du
rayonnement
|
surface
|
Q(W)
|
Mur Est
|
0,4
|
0,105
|
317
|
40,3
|
536,55
|
Mur sud
|
0,4
|
0,105
|
330
|
16,21
|
224,67
|
Mur Nord
|
0,4
|
0,105
|
253
|
12,53
|
133,14
|
Porte sud
|
0,4
|
0,105
|
330
|
3,99
|
55,30
|
Vitre Nord
|
1
|
1
|
222
|
11,52
|
2 157,44
|
Vitre Sud
|
1
|
1
|
284
|
3,84
|
1090,56
|
Total
|
5 112,86
|
|
Q2 = 5 113 W
2.4.2.2.4 Apport de chaleur par renouvellement d'air et
infiltration
Le renouvellement d'air dans un local climatisé est
nécessaire pour des problèmes hygiéniques. Il se fait en
règle générale par la ventilation (naturelle ou
mécanique) des locaux ainsi que par infiltration, introduisant de l'air
extérieur dans le local climatisé. Il est source d'apport de
chaleur sensible et latent dans le local à conditionner (tableau 5 en
annexe). [7]
Gains sensibles Q3 Q3 = qv. (0e -
0.).0, 33
qv = débit d'air
extérieur de renouvellement
52
Oe = température
extérieure de base Oi = température
intérieure de base
Comme la ventilation au moment du renouvellement d'air est
naturelle le débit volumique est un volume de la pièce par heure.
Or le volume du laboratoire est de 273
m3
Q3 = 541 W
Gains latents Q4 Q4 = qv. (We --
W;).0, 84
qv = débit d'air
extérieur de renouvellement en m3/h
we = teneur en eau de l'air extérieur g/kg
air sec wi = teneur en eau de l'air intérieur g/kg air
sec
Q4 = 2598 W
2.4.2.3 Charges thermiques internes
2.4.2.3.1 Apports de chaleur par les occupants
- Gains sensibles Q5
Q5 = n.Csoc
n : nombre d'occupants
Csoc : chaleur sensible par occupant
Pour des salles d'enseignement, la densité
d'occupation est de 0,67. Nous considérons que seules les trois quart de
la surface de notre laboratoire sont occupée. Ce qui nous donne un
nombre de personnes sensiblement égal à 43. Etant
53
donné que les occupants sont assis au repos, la chaleur
sensible par occupant sera égale à 62 W par personne.
Et on fera une minoration de 10% compte tenu du fait que les occupants
sont mixtes (tableau 5 en annexe). [2]
Q5 = 2 399W
- Gains latents Q6
- Q6 = n.Cloc
n : nombre d'occupants
Cloc : chaleur latente par occupant
Etant donné que les occupants qui sont au nombre 43 sont
assis au repos. Cloc sera égal à 40 W. Et en tenant compte du
public mixte on fera une minoration de 10%.
Q6 = 1548 W
2.4.2.3.2 Apports par éclairage (Q7)
L'éclairage est assuré par 60 tubes fluorescents
de 18 W chacun.
Q7 = 1, 25 n P
Q7 = 1422 W
2.4.2.3.3 Apports de chaleur par les équipements
Q8
En considérant que la salle est censée
accueillir 5 ordinateurs pendant 9 heures par jour, on a résumé
les calculs dans le tableau suivant :
54
Tableau 2.4 calcul des
charges thermiques dues aux équipements
|
Nombre
|
qs (W)
|
ql(W)
|
Cu (%)
|
Qs(W)
|
Q1(W)
|
Ordinateur
|
5
|
250
|
0
|
37,5
|
478,75
|
0
|
|
qs : chaleur sensible par ordinateur ql
: chaleur latente par ordinateur Cu : coefficient
d'utilisation Qs : chaleur sensible totale Ql :
chaleur latente totale
Q8 = 478 W
- Charges latentes totales : Ql =Q4 + Q6 = 3 646W
- Charge sensibles totales : Qs = Q1+Q2+Q3+Q5+Q7+Q8= 12 588W -
Charges thermiques totales Qt = Qs + Ql
Qt = 16 234 W
2.4.3 Détermination de la puissance du
compresseur
Après consultation d'un catalogue du constructeur
COPELAND, on peut proposer la puissance du compresseur fonctionnant au R22
à installer de puissance 4,058 KW soit 5,514 CV et un coefficient de
performance 4.
55
2.5 CONCLUSION
Après avoir établi le cahier de charges et
effectué tous les calculs relatifs au bilan thermique de climatisation,
on constate qu'il faut évacuer une puissance 16,234 kW de chaleur ce qui
nécessitera un compresseur de puissance 4,058 kW selon le constructeur
COPELAND. Une fois que le compresseur est sélectionné, il reste
maintenant à effectuer les travaux de mise en route de
l'installation.
Chapitre 3 RÉHABILITATION ET
EXPÉRIMENTATION
56
3.1 INTRODUCTION
La réhabilitation de la centrale de climatisation
passe par le remplacement des composants défectueux et l'installation
des nouveaux équipements dimensionnés. Dans le présent
chapitre, nous indiquerons quelques généralités sur la
maintenance, nous présenterons ensuite les travaux effectués,
enfin nous en analyserons les résultats.
3.2 Travaux de mise en marche
3.2.1. Montage du groupe de condensation
À la suite du bilan, nous avons d'abord fait une
grille métallique de sécurité en barres de fer enduit
d'antirouille. Ensuite, nous avons acheté tous les
éléments nécessaires. Après avoir placé le
groupe de condensation de puissance sus cité, de marque COPELAND dans
l'espace prévu à cet effet, nous avons réalisé des
collets coniques pour raccorder par boulonnage la sortie condenseur
(3/8»), l'aspiration du compresseur (3/4») mais aussi le
déshydrateur. Par la suite, nous avons réalisé des coudes
grâce aux gourdins à cintrer adaptés à chaque
section de tube, des évasements de dudgeons pour les raccordements par
brasage oxyacétylénique au cuivre en utilisant aussi des coudes
préfabriqués de 9Ø°. C'est ainsi que nous avons
relié la sortie du condenseur au détendeur, ce dernier à
la batterie froide et la batterie froide au compresseur.
3.2.2. Amélioration des éléments
du caisson de traitement d'air
L'amélioration des éléments du caisson
de traitement d'air est passée par le nettoyage du filtre à air,
l'accommodation de la batterie froide et du ventilateur de soufflage.
3.2.2.1. Batterie froide
Nous avons mis sous pression liquide au R22, la batterie
froide et nous y avons identifié une fuite ce qui nous a amené
démonter le composant. La fuite étant sur un tube transversal
caché par les ailettes, nous avons dû couper et enlever celles-ci
sur une zone pour parvenir à ladite fuite que nous avons colmatée
par brasage oxyacétylénique à l'aluminium. Puis, d'autres
micros fuites ayant été découvertes au niveau des
raccordements aluminium-cuivre (entrée et sortie de la batterie froide),
nous les avons colmatées grâce à de l'ara métal.
Figure 3.1 : colmatage de
la batterie froide
57
58
La batterie froide étant étanche, nous avons
redressé les ailettes avec un peigne et nous l'avons replacée
dans le caisson de traitement d'air.
Figure3.2 : montage de la
batterie froide 3.2.2.2. Ventilateur de soufflage
Le moteur du ventilateur de soufflage ne fonctionnait pas
lorsque nous l'avons mis sous tension car un enroulement était
coupé. Alors, nous l'avons démonté, fait rebobiner et
réinstaller. Or, lors de la réinstallation, la courroie de
liaison entre le ventilateur centrifuge et son moteur s'est coupée, nous
l'avons simplement changée par une autre ayant le même
diamètre.
3.2.3 Modification du réseau
aéraulique
Étant donné que le bilan thermique
effectué ne prenait plus en compte le bureau, nous avons dû fermer
la bouche de soufflage qui y était. Pour ce faire, ayant placé la
laine de verre en sandwich entre les feuilles d'aluminium coupées de
manière circulaire et à l'aide de la colle forte, nous avons
fermé l'ouverture.
3.2.4 Nettoyage de l'installation
· Nettoyage externe (dépoussiérage et
peinture)
Il consiste à dépoussiérer les surfaces
extérieures propres, nous avons utilisé une solution
détergente appropriée pour les débarrasser de toute forme
de saleté.
59
Après les opérations de colmatage de la batterie
froide, nous avons constaté que les ailettes de celle-ci étaient
encrassées. Nous avons donc procédé à leur
redressement moyennant une brosse à ailettes, suivi d'une
pulvérisation d'une solution détergente (eau + soude caustique)
et un rinçage à l'eau.
Nous avons recouvert la grille de protection du groupe de
condensation d'une couche de peinture anticorrosion.
· Nettoyage interne (purge)
Afin d'éliminer du circuit fluidique tout corps dont
la présence était susceptible d'empiéter sur le bon
fonctionnement de celui-ci (huile, boues, particules solides, ...), nous avons
procédé à la purge de l'installation en introduisant du
R22 dans le circuit.
3.2.5 Tirage au vide et test
d'étanchéité sous vide
Afin d'éliminer du circuit toute trace d'air et
d'humidité éventuellement survenus dans le circuit lors des
différentes interventions à savoir montage du groupe de
condensation, raccordement du détendeur et de l'évaporateur, le
tirage au vide de l'installation est impératif. C'est ainsi que nous
avons raccordé une pompe à vide au niveau des vannes de service
du compresseur moyennant un jeu de manifold. L'installation étant
à l'arrêt, nous avons mis en marche la pompe à vide.
Après 45 minutes la pression est descendue à -1bar, pression lue
sur le manomètre, correspondant à la pression du vide.
Après l'arrêt de la pompe à vide, la
stabilité de la pression du vide nous a permis d'avoir une idée
précise sur l'étanchéité des joints ainsi que celle
des raccords.
3.2.6 Pré-charge, test
d'étanchéité sous pression et recherche des fuites
éventuelles
Afin de procéder à la recherche des fuites
éventuelles, nous avons cassé le vide en introduisant dans le
circuit le fluide frigorigène, ramenant ainsi la pression à 2,5
bars, le compresseur étant à l'arrêt. Cet ainsi
qu'après 60 minutes, nous avons remarqué que
la pression est restée stable, témoignant ainsi
du bon raccordement des pièces et des bonnes opérations de
brasure. Nous avons poussé la recherche des fuites éventuelles
à l'aide de la mousse savonneuse, mais en vain. Il ne nous restait plus
qu'à compléter la charge.
60
Figure3.3 : Charge en
fluide frigorigène vapeur à l'aspiration du compresseur
3.2.7 Complément progressif de
charge
Afin d'atteindre le régime normal de marche de
l'installation, nous avons
procédé premièrement à une charge
en phase liquide au niveau de la vanne de départ liquide de
l'installation, ensuite par une charge en phase vapeur au niveau de la vanne
d'aspiration du compresseur, ceci progressivement jusqu'à atteindre le
régime normal de marche du compresseur correspondant à une
pression d'aspiration de 4 bars. Nous avons également
contrôlé la charge moyennant une pince
ampèremétrique, indiquant l'intensité absorbée par
le compresseur d'une valeur de 6,5 A ce qui est en conformité avec celle
indiquée sur la plaque signalétique du compresseur.
3.4 CONCEPTION ET REALISATION DU CIRCUIT
ELECTRIQUE
3.4.1 Circuit de commande
61
Figure 3.4 circuit de
commande
62
Nomenclature
L/N : alimentation monophasé
F1 : contact du relais thermique de protection du groupe de
condensation
F2 : contact du relais thermique de protection du moteur
ventilateur de soufflage
B1 : Pressostat haute pression de sécurité
B2 : Pressostat basse pression de sécurité
B3 : carte électronique
S1/S2 : boutons poussoirs arrêt et marche.
KM1, KM2 : bobines de commande du groupe de condensation et du
ventilateur de soufflage.
H1 : lampe de mise sous tension
H2 : lampe de signalisation de la marche
réfrigération
H3 : lampe de signalisation de défaut du groupe de
condensation Fonctionnement
Une fois sous tension la lampe H1 signale la mise sous
tension
Une impulsion sur le bouton S1 provoque l'alimentation de la
bobine de commande du moteur ventilateur de soufflage. Cette dernière
provoque à son tour :
· L'excitation de la bobine de KM1 provoque le
fonctionnement du ventilateur de soufflage
· La fermeture du contact 13-14 de KM2 pour
l'auto-maintien
· La fermeture du contact 23-24 de KM2 pour l'alimentation
de la bobine de commande du groupe
Si la température dans la salle est supérieure
à celle désirée, la sonde thermostatique alimente le
groupe via la carte ; le groupe démarre et H2 signale la marche
réfrigération. Lors du fonctionnement s'il y a
un défaut de pression B1 et B2 vont désalimenter le groupe de
condensation.
Si la température est atteinte dans la salle, le
thermostat de la carte électrique désalimente le groupe, pendant
cette régulation, le ventilateur continue à brasser l'air dans la
salle ; une fois que la température est remontée le thermostat
réalimente le groupe.
Si la batterie froide contient du givre, la sonde antigel
détecte et la carte met le groupe à l'arrêt .
3.4.2 Circuit de puissance
63
Figure 3.5 : Circuit de
puissance
64
Nomenclature
L1, L2, L3 : Alimentation triphasée
Q1 : Sectionneur à fusible
KM1, KM2 : contacteurs d'alimentation du groupe
et du ventilateur de soufflage
F1, F2 : Relais thermique de protection du
groupe et du ventilateur de soufflage
M1 : Compresseur triphasé
M2 : Moto ventilateur du groupe
monophasé
M3 : Moto ventilateur de soufflage
triphasé
3.5 EXPÉRIMENTATION
3.5.1 Mesures des températures et des
hygrométries
La mesure de la température de l'air s'effectue
à l'aide d'un thermomètre alors que l'humidité est
mesurée par un appareil appelé hygromètre. Dans notre cas
nous disposons d'un thermo-hygromètre qui permet d'avoir la
température ambiante et l'hygrométrie de l'air. Nous avons
effectué des relevés après avoir mesuré la
température et l'humidité pendant huit heures en présence
de 43 personnes dans le local à l'intérieure, au soufflage,
à la reprise, à la sortie de la batterie froide et à
l'extérieur.
3.5.1.1 Mesures à l'extérieur
On a relevé les données dans le tableau ci-dessous
:
Tableau 3.1 Relevé
de température et humidité de l'air extérieures à
la date du 30
mai 2014
|
horaire
|
9h
|
10h
|
11h
|
12h
|
13h
|
14h
|
15h
|
16h
|
moyenne
|
|
humidité relative en %
|
73
|
74
|
74
|
72
|
70
|
64
|
65
|
65
|
69,62%
|
|
Température en °C
|
30,4
|
31,8
|
31,5
|
31,3
|
32,5
|
33,6
|
31,7
|
31,3
|
31,76°C
|
65
Ces données nous ont permis de dresser les courbes
suivantes :
33
32
31
76
74
72
70
68
66
64
62
60
58
heure
température en °C
34
30
29
heure
28
9 10 11 12 13 14 15 16
humidité relative en %
9 10 11 12 13 14 15 16
Figure 3.6 variations de
température et humidité relative de l'air
extérieur
On peut constater que l'hygrométrie de l'air diminue au
cours de la journée ; et la température oscille mais atteint sa
valeur maximale à 14 heures.
66
3.5.1.2 Mesures à l'intérieur
On a relevé les données dans le tableau ci-dessous
:
Tableau 3.2
Relevé de température et humidité de l'air
intérieur à la date du 30 mai
2014
|
horaire
|
9h
|
10h
|
11h
|
12h
|
13h
|
14h
|
15h
|
16h
|
moyenne
|
|
humidité relative en %
|
72
|
71
|
61
|
59
|
56
|
53
|
51
|
46
|
58,26%
|
|
Température en °C
|
29
|
28,1
|
26,6
|
26,1
|
26
|
26,3
|
26
|
26
|
26,7°C
|
Ces données nous ont permis de dresser les courbes
suivantes :
tempérarure en °C
30
heure
9 10 11 12 13 14 15 16
29
28
27
26
25
24
humidité relative en %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
9 10 11 12 13 14 15 16
heure
Figure 3.7 variations de
température et humidité relative de l'air
intérieur
67
L'air intérieur est considérablement
déshumidifié, soit de 72% à 46%. La température
diminue jusqu'à 14 heures puis remonte légèrement.
On peut expliquer cette remontée de température par
le graphe ci-dessous :
heure
temprérature extérieure
temprérature intérieure
9 10 11 12 13 14 15 16
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Figure 3.8 comparaison des
variations des températures extérieure et
intérieure
La température extérieure a une nette influence sur
la température intérieure. A 14 heures la température
extérieure a grimpé, et les charges thermiques ont donc
augmenté dans la salle ; ce qui a provoqué une augmentation de
température.
3.5.1.3 Mesures au soufflage
Les données que nous avons relevées sont
consignées dans le tableau suivant : Tableau
3.3 Relevé de température et
humidité de l'air soufflé à la date du 30 mai
2014
|
horaire
|
9h
|
10h
|
11h
|
12h
|
13h
|
14h
|
15h
|
16h
|
moyenne
|
|
humidité relative en %
|
74
|
72
|
56
|
54
|
50
|
48
|
46
|
41
|
55,12%
|
|
Température en °C
|
29,7
|
19,3
|
18,3
|
17,5
|
17,7
|
18,1
|
17,7
|
17,1
|
19,42°C
|
68
À partir de ces données on peut construire les
graphes suivants :
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1 2 3 4 5 6 7 8
température en °C
35
température de l'air soufflé
1 2 3 4 5 6 7 8
30
25
20
15
10
5
0
heure
humidité relative
humidité relative d'air soufflé
heure
Figure 3.9 variations de
température et humidité relative de l'air soufflé
L'hygrométrie diminue progressivement au soufflage.
Tout comme la température de l'ambiance celle du soufflage augmente
légèrement lorsque les charges thermiques externes sont au
maximum.
69
3.5.1.3 Mesures à la reprise
Tableau 3.4 Relevé
de température et humidité de l'air repris à la date du 30
mai
2014
|
horaire
|
9h
|
10h
|
11h
|
12h
|
13h
|
14h
|
15h
|
16h
|
moyenne
|
|
humidité relative en %
|
72
|
72
|
55
|
52
|
50
|
46
|
46
|
45
|
54,75%
|
|
Température en °C
|
29
|
27,4
|
26,7
|
26,5
|
26,1
|
26,6
|
26,2
|
26,1
|
26,8°C
|
température en °C
30
29
28
27
26
25
24
heure
9 10 11 12 13 14 15 16
humidité relative en %
40
80
70
60
50
30
20
10
0
heure
9 10 11 12 13 14 15 16
Figure 3.10 variations de
température et humidité relative de l'air repris
Tout comme dans l'ambiance, et au soufflage, l'air repris perd de
l'humidité au cours du temps. Et la température varie de la
même façon.
3.5.1.4 Mesures à la sortie de la batterie
froide
Tableau 3.5
Température à la sortie de la batterie froide
|
horaire
|
9h
|
10h
|
11h
|
12h
|
13h
|
14h
|
15h
|
16h
|
|
Température en °C
|
10,5
|
10,4
|
10,4
|
10,3
|
10,5
|
11,8
|
10,7
|
10,3
|
|
Température moyenne 10,61°C
|
La température moyenne à la sortie de la batterie
froide est de 10,61°C.
NB : A l'aide d'un thermomètre
de contact nous avons mesuré la température de surface batterie
froide. Elle est de 6,2°C.
3.5.2 Circuit fluidique
3.5.2.1 Tracé
70
Figure 3.11 tracé
du circuit fluidique
Légende
1- Motocompresseur hermétique à piston
2- Condenseur à air forcé
3- Déshydrateur
4- Détendeur capillaire
5- Evaporateur à détente directe
6- Pressostat de sécurité basse pression
7- Pressostat de sécurité haute pression
3.5.2.2 Exploitation
A l'aide d'un thermomètre de contact, nous avons
mesuré les températures sur les tuyauteries et nous avons
déduis la température du fluide frigorigène en effectuant
une différence de 6,5°C d'après [6]. Nous
avons ainsi dressé le tableau ci-dessous :
Tableau 3.5
Températures du fluide frigorigène
|
Points
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
|
Température de surface en °C
|
16,5
|
87,1
|
64
|
44,5
|
36,1
|
6,5
|
|
Température du fluide
frigorigène en
°C
|
10
|
93,6
|
70,5
|
50
|
42,6
|
0
|
71
Et nous avons ainsi utilisé ces données pour tracer
le cycle sur le diagramme suivant :
E
t
D
A
C
B
72
Figure 3.12 tracé
du cycle sur le diagramme enthalpique
3.6 PROPOSITION D'UN PLAN DE MAINTENANCE
3.6.1 Ensemble
Moto compresseur hermétique scroll
Condenseur
MINI CENTRALE DE
CLIMATISATION DU
LATE
Caisson de traitement
d'air
Réseau de
tuyauteries
Groupe de
condensation
Moteur condenseur
Pressostat haute
pression de sécurité
Pressostat basse
pression de sécurité
Filtre à air Batterie froide
Moteur
Ventilateur centrifuge
Détendeur capillaire Déshydrateur
Amaflex
|
|
|
Fibre minéral (isolant)
Tôle d'acier
galvanisé
Revêtement métallique
|
|
Gaine de
distribution d'air
|
Carte électronique Contacteurs
Circuit électrique
Relais thermiques
Conducteurs et câbles
73
Bouton poussoir
marche et
arrêt
Disjoncteur
magnétothermique
Douilles et lampes
3.6.1.1 Sous ensemble groupe de condensation
Spirales (fixe et mobile)
Moto compresseur
hermétique scroll
Pompe à huile
Éléments de raccordement
Groupe de
condensation
Condenseur
Moteur condenseur
Tube en cuivre Ailettes aluminium
Stator Rotor
Collecteur
Balais
Pales du ventilateur
Pressostats
Tiges de réglage
Ressorts Soufflet
74
Raccord de prise de pression
Bornes de raccordement
3.6.1.2 Sous ensemble Caisson de traitement
d'air
Batterie froide
Tube aluminium
Ailette aluminium
Stator
Rotor
|
Filtre à air
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aubes
|
|
|
|
|
|
|
|
Volute
|
|
Ventilateur centrifuge
|
|
|
|
|
Roue
|
|
|
|
|
|
Ouïes (aspiration et refoulement)
|
|
|
|
Caisson de traitement
d'air
Moteur
Relais thermiques
Transformateur
Carte électronique
Sonde antigel
Sonde thermostatique
Relais
Contacts
Contacts
Bobine
Circuit magnétique
Disjoncteur
magnétothermique
Conducteurs et câbles
Âme conductrice en cuivre
Enveloppe isolante en PVC
Contacts
Bilame
Contacts
Circuit électrique
Contacteur
75
3.6.1.3 Sous ensemble circuit
électrique
Boite de raccordement Enroulements
Arbre
Courroie de transmission
76
3.6.2 Maintenance préventive
systématique
|
FREQUENCE
D'INTERVENTION
OPERATIONS
|
Tous les mois
|
Tous les trois mois
|
Tous
les six
mois
|
Tous
les ans
|
Niveau de
maintenance
|
|
Nettoyer les ailettes des échangeurs
(évaporateur et condenseur) avec un compresseur à air ou un
kacher
|
|
|
·
|
|
2
|
|
Mesurer les valeurs des intensités de
courant aux
bornes de chaque
moteur à l'aide d'une
pince
ampéremétrique et comparer à la
valeur
affichée
|
·
|
|
|
|
2
|
|
Vérifier la tension d'alimentation du
réseau
|
·
|
|
|
|
2
|
|
Nettoyer les filtres à air
|
·
|
|
|
|
1
|
|
Mesurer la valeur de la capacité du
condensateur et
la comparer à la
valeur affichée
|
|
·
|
|
|
2
|
|
Vérifier les aubes de la turbine
|
|
|
·
|
|
2
|
|
Mesurer la pression de
condensation, la
pression
d'évaporation et évaluer le taux de
compression
|
·
|
|
|
|
2
|
|
Test de la carte électronique par
la
vérification de l'état des sondes
|
|
·
|
|
|
2
|
|
Mesurer la surchauffe et le sous
refroidissement et la
comparer à la
valeur normale
|
|
|
·
|
|
2
|
|
Purge du tuyau d'évacuation des
condensats
|
|
|
·
|
|
2
|
|
Dépoussiérage
|
·
|
|
|
|
1
|
77
3.6.3 AMDEC Machine
|
Date de l'analyse :
30/05/2014
|
Système : mini centrale de climatisation du
LATE
Sous système : groupe de condensation et
réseau de tuyauterie
|
|
Eléments
|
fonction
|
Mode de
défaillance
|
Cause de la
défaillance
|
Effet de la
défaillance
|
détection
|
Criticité
|
Action
correctives
|
|
F
|
G
|
N
|
C
|
|
Moto compresseur
|
Aspire les vapeurs froides venant de
l'évaporateur,
les comprimes et les
refoule a haute température et à
haute
pression
|
Pas de
rotation
|
Moteur hors
service
|
Arrêt de la
machine
|
Multimètre
Visuel
audition
|
1
|
3
|
3
|
9
|
Remplacer
le moteur
|
|
Absence de
commande
|
Arrêt du
compresseur
|
1
|
1
|
2
|
2
|
Revoir le
câblage
électrique
|
|
Pas
d'alimentation
|
|
Pas de
rendement
|
Usure des pièces
mécanique
|
Baisse anormale
de la HP
augmentation
anormale BP
|
Manomètre
|
1
|
2
|
3
|
6
|
Remplacer
le moteur
|
|
Condenseur
|
Liquéfie les gaz surchauffés venant
du
compresseur
|
encrassé
|
Ailettes sales ou
froissés
|
SR faible
HP élevé
|
Thermomètre
Manomètre
|
2
|
1
|
2
|
4
|
Nettoyer le
condenseur
|
78
|
Moteur condenseur
|
Assure le refroidissement du
condenseur par ventilation
|
Pas de
rotation
|
Pas
d'alimentation
|
Baisse de la
production
frigorifique
|
Multimètre
|
1
|
1
|
3
|
3
|
Replacer
capacité
|
|
Moteur hors
service
|
visuel
|
1
|
2
|
1
|
2
|
Remplacer
le moteur
|
|
Rotation
faible
|
Condensateur
défectueux
|
SR faible
HP élevé
|
visuel
|
1
|
2
|
2
|
4
|
|
Filtre déshydrateur
|
Absorbe les impuretés et l'humidité
contenue
dans le circuit fluidique
|
Obstrué
Adsorbant
saturé
|
Excès d'impuretés
et d'humidité
dans
le circuit
|
BP faible
SC élevé
SR très bon
|
Test
|
1
|
1
|
3
|
3
|
Remplacer
l'élément
|
|
Isolant amaflex
|
Isole thermiquement la conduite
d'aspiration
|
Effrité
|
Environnement
|
Augmentation
anormale de SC
|
Visuel
|
1
|
1
|
2
|
2
|
Changer
l'amaflex
|
|
tuyauteries
|
Circulation du fluide frigorigène
|
fuites
|
Inétanchéité
|
BP faible
HP faible
SC élevé
|
Mousse de
savon
|
1
|
2
|
3
|
6
|
Vidanger,
Colmaté et
Recharger
|
79
Date de
l'analyse :
|
30/05/2014
|
Système : mini centrale de climatisation du
LATE
Sous système : caisson de traitement d'air et
gaine de distribution d'air
|
|
Elément
|
Fonction
|
Mode de
défaillance
|
Cause de la
défaillance
|
Effet de la
défaillance
|
détection
|
criticité
|
Actions corrective
|
|
F
|
G
|
N
|
C
|
|
Filtre à air
|
Elimine les impuretés
physiques contenues
dans
l'air
|
Pas de filtrage
|
Percé
|
Mauvaise qualité de
l'air traitée
|
visuel
|
1
|
1
|
1
|
1
|
remplacer si percé
|
|
Boucher
|
Baisse du débit d'air
dans la gaine
Arrêt du groupe (par
la sonde antigel)
|
visuel
|
2
|
1
|
1
|
2
|
Nettoyer les filtres
|
|
Moteur du
ventilateur
|
Entraine le ventilateur
(turbine)
|
Ne démarre pas
|
Moteur défectueux
Relais thermiquela
déclenché
|
Air non brassé dans la salle et givrage de batterie
froide
|
Auditif
Visuel
Emploi d'un
multimètre
|
1
|
4
|
1
|
4
|
Remplacer le
moteur
Réarmer le relais
|
80
|
Ventilateur ou
turbine
|
Assure la circulation de
l'air du caisson de
traitement vers les
locaux via le réseau de
gaine
|
Mauvaise
rotation
|
Courroie
défectueuse
|
Mauvaise circulation
de l'air dans le
réseau
|
Emploi d'un
débitmètre
ou
un
anémomètre
|
1
|
1
|
3
|
3
|
remplacer la
courroie
|
|
Batterie froide
|
Assure le
refroidissement et la
déshumidification de
l'air filtré
|
encrassé
|
Ailettes sales ou
froissés
|
SC faible
Arrêt du groupe (par
la sonde antigel)
|
visuel
thermomètre
|
1
|
1
|
2
|
2
|
Dégivrer
Nettoyer
Redresser les
ailettes
|
|
Détendeur
capillaire
|
Chute la pression du
fluide frigorigène
admis
à l'évaporateur
|
Mauvais
fonctionnement
|
bouché
|
BP faible
SC élevé
Bon SR
|
manomètre
|
1
|
1
|
3
|
|
purge du circuit
fluidique
|
|
Revêtement
métallique de la
gaine
|
Enveloppe l'isolant sur
le réseau
aéraulique
|
percé
|
Facteur
environnementaux
|
Perte d'isolant
|
Visuel
|
1
|
1
|
1
|
1
|
Enveloppé les
parties ouvertes
|
81
|
Date de
l'analyse :
30/05/2014
|
Système : mini centrale de climatisation du
LATE
Sous système : circuit électrique
|
|
|
élément
|
Fonction
|
Mode de
défaillance
|
Cause de la
défaillance
|
Effet de la
défaillance
|
détection
|
criticité
|
Action
corrective
|
|
F
|
G
|
N
|
C
|
|
|
Disjoncteur
magnétothermique
|
Protège toute l'installation
contre les
courts-circuits et
les surcharges
|
Usure des
contacts ou hors
service
|
Court-circuit
brulure
|
Arrêt de l'installation
|
visuel
|
1
|
3
|
2
|
6
|
Remplacer
|
|
Contacteurs
|
Commande automatique et
à distance du circuit
|
Usure des contacts ou rupture du bobinage
|
Vieillissement et
surtension
|
Arrêt de
l'installation,
échauffement
excessif
|
visuel
|
1
|
3
|
2
|
6
|
Remplacer
|
|
Relais thermiques
|
Protège partiellement
chaque moteur contre
les
surcharges dues aux
surintensités
|
Mauvais
déclenchement
|
Bilame usées
|
Arrêt du moteur
protégé
|
Emploi d'un
multimètre
|
2
|
2
|
3
|
12
|
Serrer les
poles
|
|
Conducteurs et
câbles
|
Transport d'énergie
électrique
|
Coupure ou
brulure
|
Surintensité
Court-circuit
Echauffement
|
Arrêt partiel ou total
de l'installation
|
Visuel
Multimètre
|
1
|
2
|
2
|
4
|
Remplacer le
câble ou le
conducteur
|
|
Bouton poussoir
marche et arrêt
|
Mise en marche et arrêt de
l'installation
|
Hors service
|
Rupture des
contacts
Ressort coincé
|
Fonctionnement
continue ou arrêt total
|
Manuel
Multimètre
|
2
|
2
|
2
|
8
|
Changer
|
82
|
Carte électronique
|
Régule l'installation
|
Sondes
défectueuses
|
vieillissement
|
Arrêt ou marche
continue du groupe
|
Multimètre
|
1
|
1
|
3
|
3
|
Remplacement de la carte
|
|
fusible
|
Court-circuit
|
Arrêt du groupe
|
Visuel
|
1
|
1
|
2
|
2
|
|
Brulure d'un
composant
électronique
|
surtension
|
Arrêt du groupe
|
Visuel
|
2
|
1
|
2
|
4
|
|
condensateur
|
Augmentation du couple
de démarrage du
moto
ventilateur
|
coule
|
vieillissement
|
Rotation faible
|
Visuel
Capacimètre
|
1
|
1
|
2
|
2
|
Changer le
condensateur
|
NB : Pour toutes les actions préventives
sus cités une maintenance de niveaux 2 ou 3 est conseillée
c'est-à-dire effectué par un personnel ou technicien
qualifié.
83
TABLEAU DE CRITICITE
84
3.7 CONCLUSION
Notre objectif à la fin de la réhabilitation
était d'avoir une température ambiante de 26°C et une
humidité relative de 51,3%. Ce qui a été quasiment
réalisé, puisqu'après des essais de sept heures de
fonctionnement, nous avons noté une température moyenne de
26,1°C et une humidité relative de 58,2%. Les températures
moyennes de soufflage et de reprise sont respectivement de 19,4 et 26,3°C.
Pour que l'installation frigorifique conserve donc son fonctionnement optimal,
il faudrait que les
plans de maintenance soient respectés.
85
| 
