ER60 Examen Final 22/6/13
A. Etude de climatisation
1.
Objet de l’étude:L’étude concerne les installations de chauffage et de climatisation du théâtre de Luçon (85).
Le bâtiment est constitué d’une salle de spectacle, de bureaux administratifs, de loges pour les artistes, d’une régie, d’un café-bar, d’une salle de réunion, d’un hall et de réserves répartis sur trois niveaux.
Les conditions de base retenues sont :
2.
Principe de fonctionnementLe chauffage/rafraîchissement du hall, du café et des studios est assuré par des ventilo-convecteurs 4 tubes alimentés en eau chaude régime 75°C/55°C et en eau glacée régime 7°C/12°C.
La salle de spectacle est traitée par une centrale de traitement d’air.
Les locaux dont la hauteur sous plafond est plus faible (bureaux, salle de réunion, loges, réserves) sont chauffés par des radiateurs à eau chaude basse température, régulés par des robinets thermostatiques.
La production de chaleur est assurée par une chaufferie fonctionnant au gaz naturel comprenant deux chaudières à gaz d’une puissance unitaire de 81 [kW] à haut rendement, équipées de brûleurs gaz deux allures.
Les chaudières sont régulées en cascade sur la température de départ.
La production de froid est réalisée par un groupe frigorifique à condensation par air avec ventilateurs centrifuges d’une puissance de 154 [kW] permettant de produire de l’eau glacée distribuée vers la batterie froide de la CTA et des ventilo- convecteurs à un régime de température 7°C/12°C.
Le fluide frigorigène utilisé est le R22.
Traitement de l’air de la salle de spectacle et de la scène
On va s’intéresser dans cette partie à la climatisation de la salle de spectacle et de la scène. Cette salle de spectacle est climatisée en hiver et en été par l’intermédiaire d’une centrale de traitement d’air unizone à débit constant.
L’occupation maximale est de 500 personnes.
Les conditions intérieures à maintenir sont :
- en HIVER : θi = 19 [°C] ± 1 [°C], φi = 41 [%] + 5 [%]
- en ÉTÉ: θi = 25 [°C] ± 1 [°C], φi = 50 [%] + 5 [%]
Données:
- en HIVER: Déperditions (sensible) = -20[kW];
Apports en humidité = 25[kgeau/h].
- en ETE : Apports sensibles = 43,5 [kW]; Apports en humidité = 25[kgeau/h].
- le débit d’air neuf est fixé à 18 [m3/h] et par occupant ( pour = 1,2 [kg/m3]).
- l’écart de soufflage en été est de : froid = 5 [°C].
- régime d’eau glacée de la batterie froide : 7/12 [°C].
- régime d’eau chaude de la batterie chaude : 75/55 [°C].
- l’humidification de l’air sera assurée par un humidificateur vapeur si nécessaire.
- chaleur latente de vaporisation de l’eau : Lv = 2500 [kJ/kgeau].
- régulation de température : elle est réalisée en fonction de l’ambiance (deux sondes de température sont situées en ambiance : une dans la salle de spectacle et l’autre au niveau de la scène; une moyenne est établie entre ces deux valeurs) avec une bande proportionnelle en HIVER et en ETE de 5[°C].
- régulation d’humidité relative : elle est réalisée en fonction de la reprise (la sonde d’humidité relative est située sur la reprise) avec une bande proportionnelle en HIVER de 10% et en ETE de 10%.
Documents fournis :
- Diagramme de l’air humide : Questions :
1)
Etude du cas ETE1.1) Calculer les débits massiques d’air soufflé, d’air neuf et d’air repris.
1.2) Déterminer les caractéristiques du point de soufflage (S).
1.3) Déterminer les caractéristiques du point de mélange (M).
1.4) Tracer l’évolution de l’air sur le diagramme de l’air humide et calculer les caractéristiques des différents éléments composant la CTA.
2)
Etude du cas HIVER2.1) Déterminer les caractéristiques du point de soufflage (S).
2.2) Déterminer les caractéristiques du point de mélange (M).
2.3) Tracer l’évolution de l’air sur la diagramme de l’air humide et calculer les caractéristiques des différents éléments composant la CTA.
2.4) Réaliser le schéma de la centrale de traitement d’air .
B. Aéraulique :
Pour effectuer un pré dimensionnement rapide d’un réseau aéraulique ( en vue d’un devis estimatif) , nous appliquons la méthode du j constant ( pertes de charge linéique constante).
Voici un réseau de ventilation pour des bureaux composé de gaines circulaires en acier galvanisé. :
Le conduit principal AB comporte le ventilateur et alimente le tronçon BC et la dérivation et la bouche B1.
Le tronçon BC alimente la dérivation et la bouche C2 et le tronçon CDE.
Le tronçon CDE alimente la bouche 3.
Les débits de soufflage par bouche d’aération sont : 1 = 2500 m
3/h
2 = 2000 m3/h 3 = 1500 m3/h
Les coefficients de perte de charge sont : Entrée A : ζ = 0.2
Sortie ventilateur ζ = 0.7 Coude à angle droit ζ = 0.2 Té divergent tout droit ζ = 0 Té divergent angle droit ζ = 1.3 Bouche de ventilation ζ = 3
On donne la masse volumique de l’air égal à 1,2 kg.m
-3. On donne aussi la formule de j.
j = 4.1 10
6( Q
v1.9/ D
5.05) j en Pa/m
Qv en m3/h D en mm
On demande de dimensionner les gaines et de définir les caractéristiques du ventilateur en utilisant la
méthode du j constant. On souhaite que la vitesse dans le tronçon AB soit inférieure à 6 m/s
Tronç on
Qv m3/h
D Réel
mm
S m2
V m/s
Pd Pa
J Pa/m
ΔP Lin Pa
Σζ ΔP Sing
Pa
ΔP Totale
Pa
