Bonjour, nous sommes le 31/01/2023 et il est 07 h 28.





MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET UNIVERSITAIRE

UNIVERSITE KONGO B.P. 202

MBANZA-NGUNGU

 

 

 

 

 

 

 

FACULTE POLYTECHNIQUE

 

partement dElectromécanique

 

 

 

 

 

CONCEPTION DUN SYSTEME DE CLIMATISATION FONCTIONNANT AVEC UNE MACHINE FRIGORIFIQUE A EJECTEUR : APPLICATION AU PREMIER BATIMENT FACULTAIRE DE L’UNIVERSITE KONGO/MBANZA-NGUNGU

 

 

 

 

 

 

KIKANGA LUEMBA Vincent

 

 

 

 

 

MEMOIRE présen et défendu en vue de l’obtention du titre dIngénieur Civil Electromécanicien.

 

 

 

i

 
Diri par : Professeur SUMUNA TEMO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANNEE-ACADEMIQUE 2017-2018


TABLE DES MATIERES

 

 

Résumé. .................................................................................................................................................. ii Liste des figures.................................................................................................................................... iii Liste des tableaux ................................................................................................................................. iv INTRODUCTION................................................................................................................................. 1

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES SYSTEMES DE CONDITIONNEMENT DE LAIR

ET LA PRODUCTION DU FROID.................................................................................................... 3

 

I.1 LES SYSTEMES DE CONDITIONNEMENT DE LAIR .......................................................... 3

 

I.2 LA PRODUCTION DU FROID..................................................................................................... 8

 

CHAPITRE II : PRESENTATION DU SITE ET CAHIER DES CHARGES ............................. 12

 

II.1 PARAMETRES GEOMETRIQUES ......................................................................................... 12

 

II.2 PARAMETRES CLIMATIQUES.............................................................................................. 14

 

II.3 CHARGES DU BATIMENT ...................................................................................................... 20

 

CHAPITRE III : DIMENSIONNEMENT DE LA CENTRALE DE TRAITEMENT DE

LAIR(CTA) ET DU SYSTEME DE DISTRIBUTION DE LAIR ............................................... 31

 

III.1 DIMENSIONNEMENT DE LA CENTRALE DE TRAITEMENT DE L’AIR(CTA) ........ 31

 

III.2 DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME AERAULIQUE ...................................................... 46

 

CHAPITRE IV : DIMENSIONNEMENT DE LA MACHINE FRIGORIFIQUE A EJECTEUR

.............................................................................................................................................................. 68

 

IV .1 CARACTERISTIQUES ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT................................... 68

 

IV.2 ETUDE THERMODYNAMIQUE............................................................................................ 70

 

IV.3. DESIGN DE LA MACHINE (Cüneyt, 2015) .......................................................................... 74

 

CONCLUSION ................................................................................................................................... 78

 

BIBLIOGRAPHIE.............................................................................................................................. 79

 

ANNEXES .............................................................................................................................................. I


Résumé

L’objectif de ce mémoire est détudier et dimensionne un système de climatisation fonctionnant avec une machine frigorifique à éjecteur de vapeur deau, pour le premier bâtiment facultaire de Luniversité Kongo. Nous avons premièrement présenté les généralités sur la climatisation, les principaux systèmes de climatisation, ainsi que les systèmes de production du froid. Par la suite nous avons évalué les différents apports thermiques et hydriques du bâtiment. Ensuite une CTA et un système raulique pour acheminer l’air traité aux   locaux   climatisés,   e règle   ave les   charges maximales   du   bâtiment,   ont   été dimensionnés. Enfin une machine frigorifique pouvant fournir la puissance frigorifique nécessaire au fonctionnement du système a été dimensionnée.

 

Mots clés : Climatisation, Charges thermiques, CTA, Système de distribution d’air, Machine

frigorifique à éjecteur.

 

 

 

Abstract

 

The aim of this thesis is to study and design an air conditioning system operating with an ejector refrigeration system, for the first building of the Kongo University. At first, we presented the general information on air conditioning, air conditioning and refrigeration systems. Subsequently we evaluated the maximum thermal and water gains in the building. Then an Air Handling Unit and a ventilation system for conveying the conditioned air to the conditioned space were designed. Finally, an ejector refrigeration system, for providing the needing cooling load, has been designed.

 

 

 

Keywords: Air conditioning, Thermal gain, AHU, Ventilation, Ejector refrigeration system.


Liste des figures

 

Figure I-1 : équilibre des échanges thermiques du corps humain ;

 

Figure I-2 : transformations de l’air humide dans le diagramme psychrométrique ;

 

Figure I-3 : chauffage simple de l’air humide ;

 

Figure I-4 : chauffage avec humidification ;

 

Figure I-5 : processus refroidissement avec déshumidification ;

 

Figure I-6 : Refroidissement par évaporation ;

 

Figure  I-7 :  schématisation,  évolution  des  transformations  de  la  machine  frigorifique  à compression mécanique de vapeur ;

 

Figure II-1 : plan bâtiment de luvaka ;

 

Figure II.2 : rayonnement solaire sur une paroi inclinée ;

 

Figur II.3  Angle    dincidence   (    ,   Angle   Zenith(     ),   Angle   surface-azimuth(  )

déclinaison solaire(  )

 

Figure II.4 : zone de confort ;

 

Figure II-5 : parois du bâtiment nommées (A-W) ;

 

Figure III-1 : schematisation et transformations de l’air humide dans la CTA

 

Figure III-2 : structure de la batterie ;

 

Figure III-3 : Disposition de rangées de tubes (i=1,2,3,4) de la batterie à 1 serpentin et ½

serpentin ;

 

Figure III-4 : Nomenclature de la batterie ; Figure III-5 : conduit oblong et circulaire ; Figure III-6 : bouches murales et plafonnières ;

Figure III-7 : conception du système raulique en 3D ;

 

Figure III-8 : schématisation en 2D et unifilaire du circuit aéraulique reprise et distribution. ;

 

Figure IV-1 : Schématisation de la machine frigorifique à éjecteur et évolution du cycle de le diagramme (T, S);

 

Figure IV-2 : évolution pression-vitesse dans léjecteur ; Figure IV-3 : courbe de performance de l’éjecteur ; Figure IV-4 : Géométrie de l’éjecteur supersonique


 

 

Page iv sur 111

 
Liste des tableaux

 

Tableau I-1 : Les fluides frigorigènes utilisés dans la machine frigorifique à éjecteur ;

 

Tableau II.1 : dimensions de locaux ;

 

Tableau II-2 : valeurs moyennes mensuelles de l’irradiation globale reçue sur la surface

horizontale pour la ville de Kinshasa ;

 

Tableau II-3 : calcul de facteurs de clarté, rayonnement diffus et rayonnement direct reçu sur la surface horizontale ;

 

Tableau II-4 : calcul du rayonnement diffus sur les surfaces horizontales et verticales ;

 

Tableau II-5 : calcul du rayonnement     dans les difrentes orientations ;

 

Tableau II-6 : évaluation de l’irradiation réfléchie au cours de la journée ;

 

Tableau II-7 : évaluation du rayonnement dans les parois en fonction de l’orientation et l’heure de la journée ;

 

Tableau II.8: évaluation de gains dus à léclairage ;

 

Tableau II-9 : Evaluation de charges thermique et hydrique dues aux personnes ;

 

Tableau II-10: évaluation des charges externes ;

 

Tableau III-1 : caractéristiques de chacun des points de la CTA ;

 

Tableau III-2 : Evaluations de la puissance thermique, température tubes et de l’eau, des caracristiques de lair dans la batterie, rangée par rangée (gime été) ;

 

Tableau III-3 : Evaluation des débits volumiques par local ;

 

Tableau III-4 : Rugosité de matériaux (Wang, 2001) ;


INTRODUCTION

 

Les êtres humains ont une faiblesse inhérente. Ils veulent se sentir à l'aise. Ils veulent vivre dans un environnement confortable. Cependant, le confort ne vient pas facilement car les désirs du corps humain et la météo ne sont généralement pas tout à fait compatibles.

 

Du  secteucommercial  au  secteur  de  transport,  en  passant  par  les  secteurs  résidentiel, sanitaire et institutionnel, la climatisation a démont son importance, et a créé une nécessité notamment dans les pays développés.

 

Un séjour dans un environnement non climatisé crée un malaise. C’est l’effet de ce malaise qui est plus inquiétant. En effet, le malaise qu'on ressent peut fortement porter atteinte à notre rendement au travail par exemple. Cette situation devient encore plus dramatique lorsqu'il s'agit d'un environnement accueillant beaucoup de monde comme un auditoire de cours. Il est important de noter que, la forte chaleur cause nervosité et fatigue qui sont des facteurs qui influencent très négativement le rendement. C'est donc pour toutes ces raisons et pour bien d'autres encore que la climatisation est particulrement importante aussi bien pour nos maisons, pour nos entreprises ou tout autre lieu d'habitation. Plusieurs études expérimentales ont démontré les effets des températures ambiantes sur les fonctions cognitives. Une étude réalisée à Boston dans l’état de Massachusetts(Etats-Unis) en 2016, sur deux groupes d’étudiants, l’un soumis à des conditions climatisées, l’autre non climatisées, a mont une baisse significative de performances cognitives chez les étudiants soumis à des conditions non climatisées, justement à cause, des températures et humidités élevées. Les résultats ont mont :

 

Ø  Une baisse de flux d’information dans le cerveau (throughput) ;

Ø  Une  augmentation  de  temps  réaction  de                     et                    avec  les  tests

STROOP1 et ADD2(Cedeño et ali., 2018).

Il est important d'ingrer la climatisation dans les bâtiments institutionnels pour pserver le niveau d'instruction, la productivité et la curité face aux changements climatiques.

 

Un système de climatisation est composé de plusieurs équipements en série, dont le rôle est de :

 

o Refroidir et/ou chauffer ;

o Distribuer l’air traité, contenant assez d’air neuf, dans les espaces conditionnés ;

o Contrôler   e maintenir   les   paramètre environnementaux     intérieurs    tels   que

température, humidité, pureté de lair dans les limites bien définies.

Ceci dans le but d’assurer les besoins de confort de ses occupants. Ainsi la climatisation est

liée à la production du froid.

 

Le froid est indispensable à la santé humaine, gce à son action de pservation de la qualité des denrées alimentaires (chaîne du froid), de nombreux médicaments et autres produits de santé.

 

Dans la plupart de systèmes de production de froid, la machine frigorifique à compression mécanique  de  vapeur  est  utilisée.  Cette  machine  frigorifique  a  un  bon  coefficient  de

 

1STROOP : test utilisé en neuropsychologie, il vise à évaluer le contrôle attentionnel ou les capacités

d’inhibition dun individu.


performance (COP), une flexibiliet une compacité dans la fabrication. Elle a également des impacts négatifs:

 

§    Dans la consommation de l’énergie électrique : le froid et le conditionnement d’air consomme environ 17.2%  de l’électricité produite au monde (Institut International du Froid, 2015) ;

§    Dans l’environnement : le froid représente 7,8% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. 37% sont dues à l’émission de gaz fluos utilisés comme frigorigènes dans les systèmes de froid et 63% sont des émissions indirectes dues à la consommation d’énergie par ces systèmes (Institut International du Froid, 2017).

Depuis les années 80, à cause de la nociviaussi bien des énergies fossiles que de l`aspect destructif des frigorigènes (CFC3, HCFC4, HFC5) l'industrie de réfrigération commence à se tourner vers de nouveaux prodés de production du froid. Pour cela nous préconisons la machine frigorifique à éjecteur fonctionnant avec la vapeur deau.

 

Ce travail vise à concevoir un système de climatisation avec une machine frigorifique à éjecteur pour le premier bâtiment facultaire du campus de Luvaka. Cependant laspect régulation de l’installation ne sera pas abordé.

 

Le travail renferme, hormis cette introduction et la conclusion, quatre chapitres structurés de la manière suivante :

 

Dans le premier chapitre, nous palerons des systèmes de conditionnement  d’air ainsi que la

production du froid ;

 

Dans le deuxième chapitre, nous allons psenter le site du campus de Luvaka, et nous ferons

l’évaluation de charges thermiques et hydriques du bâtiment à climatiser ;

 

Dans le troisième chapitre, nous ferons les calculs et les dimensionnements des équipements de la centrale de traitement de l’air (CTA), ainsi que du système de distribution de l’air ;

 

Le quatrième chapitre sera consacré, au dimensionnement de la machine frigorifique à éjecteur.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Chlorofluorocarbures

4 Hydrochlorofluorocarbures

5 Hydrofluorocarbures


CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES SYSTEMES DE CONDITIONNEMENT

DE LAIR ET LA PRODUCTION DU FROID I.1 LES SYSTEMES DE CONDITIONNEMENT DE L’AIR Introduction

Il n'a pas fallu longtemps, pour se rendre compte qu’on ne pouvait pas changer le climat dans une région. Tout ce qu’on peut faire, c'est le changer dans un espace confiné comme une maison ou un lieu de travail. Dans le passé, cela était partiellement accompli par le feu et les systèmes  de  chauffage  intérieurs  simples.  Aujourd'hui,  les  systèmes  de  climatisation moderne peuvent   chauffer,   refroidir,   humidifier déshumidifier,   nettoye e même désodoriser lair en d'autres termes, conditionner l'air selon les désirs des gens. Les systèmes de climatisation sont conçus pour satisfaire les besoins de confort du corps humain. Par conséquent, il est essentiel que nous comprenions les aspects thermodynamiques du corps.

 

Le  corps  humain  peut  être  considé comme  un  générateur  thermique  dont  l'apport énergétique provient de sa nourriture. Comme dans tout autre générateur thermique, l’exs de chaleur doit être reje dans l’environnement pour que le corps puisse continuer à fonctionner normalement. Le taux de génération de chaleur dépend du niveau d'activité. En moyenne pour un homme adulte, il est d'environ 87 W pendant la sieste, 115 W au repos et pendant des travaux de bureau, 230 W pendant le sport et 440 W pour les gros travaux physiques (Yunus et al., 2005). Pour une femme adulte, ces valeurs sont réduites d’environ15%. La température profonde du corps, pour une personne en bonne santé est maintenue constante à environ 37 ° C. Le corps se sentira à l'aise dans un environnement dans lequel  il  peut  librement  dissiper  l’exs  de  sa  chaleur.  Le  transfert  de  chaleur  est proportionnel à la différence de température surface de la peau-air environnant.

 

 

Figure I-1 : équilibre des échanges thermiques du corps humain (Robert et al., 2019)

 

Par conséquent, dans un environnement froid, le corps perd plus de chaleur qu'il en génère normalement, ce qui entraîne une sensation d'inconfort. Le corps essaie alors de minimiser les pertes de chaleur en réduisant la circulation sanguine ps de la peau (vasoconstriction). Cela abaisse la température de la peau, qui est d'environ 34 ° C pour une personne en moyenne, et donc le taux de transfert de chaleur. Une température cutanée basse provoque une gêne. Les mains, par exemple, sont douloureusement froides lorsque la température de la peau atteint

10 ° C. Nous pouvons également réduire les pertes de chaleur du corps soit en mettant des


barrres (vêtements supplémentaires, couvertures, etc.) sur la surface déchange de chaleur ou en augmentant le taux de génération de chaleur dans le corps en faisant de l'exercice. Par exemple, le niveau de confort d'une personne au repos vêtue de vêtements d'hiver chauds dans une pièce à 10 ° C est à peu près égal au niveau de confort d'une personne identique effectuant un travail modéré dans une pièce à environ 23 ° C. Dans un environnement chaud, nous avons le problème contraire : nous ne semblons pas dissiper suffisamment de chaleur de notre  corps  et  nous  avons  l'impression  que  nous  allons  éclater.  Nous  nous  habillons légèrement pour permettre à la chaleur de s'échapper plus facilement de notre corps et nous réduisons le niveau d'activité pour minimiser le taux de génération de chaleur dans le corps. Nous allumons également le ventilateur pour remplacer en permanence la couche d'air plus chaud qui se forme autour de notre corps à la suite de la chaleur corporelle par l'air plus froid dans d'autres parties de la pièce.

 

Lorsque nous faisons des travaux gers ou nous marchons lentement, environ la moitié de la chaleur corporelle rejetée est dissipée par la transpiration sous forme de chaleur latente tandis que l'autre moitié est dissipée par convection et rayonnement sous forme de chaleur sensible. Au repos ou au travail de bureau, la majeure partie de la chaleur (environ 70%) est dissipée sous forme de chaleur sensible alors que lors de travaux physiques lourds, la majeure partie de la chaleur (environ 60%) est dissipée sous forme de chaleur latente. Le corps évacue plus de chaleur en transpirant. Lorsque cette sueur s'évapore, elle absorbe la chaleur latente du corps et le refroidit. La transpiration n'aide pas beaucoup cependant, si l'humidité relative de l'environnement est proche de 100%. Une transpiration prolongée sans apport de liquide provoque une déshydratation et une transpiration réduite, peut entraîner une augmentation de la température corporelle et un coup de chaleur. Un autre facteur important qui affecte le confort humain est le transfert de chaleur par rayonnement entre le corps et les surfaces environnantes telles que les murs et les fenêtres. Nous nous réchauffons devant un feu même si l'air entre le feu et nous est assez froid. De même, dans une pièce chaude, nous sentons froid si le plafond ou les surfaces murales sont à une température considérablement basse. Cela est au transfert de chaleur direct entre notre corps et les surfaces environnantes par rayonnement.

 

Le confort du corps humain dépend principalement de trois facteurs : la température, l'humidité relative et la vitesse de l'air. La température de l'environnement est l'indice de confort le plus important. La plupart des gens se sent à l'aise lorsque la température ambiante se situe entre 22 et 27 ° C (Yunus et al. 2005). L'humidité relative a également un effet considérable sur le confort car elle affecte la quanti de chaleur qu'un corps peut dissiper par évaporation. L'humidité relative est une mesure de la capacité de l'air à absorber plus d'humidité. Une humidité relative élevée ralentit le rejet de chaleur par évaporation et une faible humidité relative l'accére. La plupart des gens préfèrent une humidité relative de 40 à

60%(Yunus et al., 2005). La vitesse de l'air joue également un rôle important dans le confort humain. Elle élimine l'air chaud et humide qui s'accumule autour du corps et le remplace par de  l'air  frais.  Paconséquent,  le  mouvement  de  l'air  améliore  le  rejet  de  chaleur  par convection et évaporation. La vitesse de l'air doit être suffisamment grande pour éliminer la chaleur et l'humidité du voisinage du corps, mais suffisamment douce pour ne pas être remarquée. La plupart des gens se sent à l'aise à une vitesse d'environ 15 m / min (Yunus et al., 2005). Une très grande vitesse provoque une gêne au lieu du confort. Par exemple, dans un environnement à 10 ° C avec 48 km / h, lair est aussi froid que dans un environnement à 7


° C avec 3 km / h. D'autres facteurs qui affectent le confort sont la propre de l'air, les odeurs, le bruit et les effets des radiations.

 

I.1.2 Transformations isobares de lair humide

 

Le maintien d'un espace conditionné ou d'une installation industrielle à la température et à l'humidité souhaitées nécessite certaines transformations de l’air humide. Ces transformations comprennent un simple chauffage (augmentation de la température), un simple refroidissement (baisse de la température), l'humidification (ajout d'humidité) et la déshumidification (élimination de l'humidité). Parfois, deux ou plusieurs de ces transformations sont nécessaires pour amener l'air à la température et à l'humidité souhaitées.

 

Ces diverses transformations sont illustrées sur le diagramme psychrométrique de la Fig. I–2. Dans les transformations de chauffage et de refroidissement simples, apparaissent sous forme de lignes horizontales sur le diagramme car la teneur en humidité de l'air reste constante pendant ces processus. L'air est généralement chauf et humidifié en hiver et refroidi et déshumidifié en été.

 

 

Figure I-2 : transformations de l’air humide dans le diagramme psychrométrique (Yunus et al., 2005).

 

I.1.2.1. Chauffage et refroidissement simples

 

De nombreux systèmes de chauffage (de refroidissement) résidentiels se composent d'une pompe à chaleur (d’une machine frigorifique) ou d'un réchauffeur électrique à résistance. Dans ces systèmes, lair est chauffé (refroidi) en le faisant circuler à travers un conduit qui contient les tubes dans lesquels circulent un fluide chaud (froid) ou les fils de résistance électrique (figure I-3).

 

 

Figure I-3 : chauffage simple de l’air humide (Yunus et al., 2005).


La  quantité  d'humidité  dans  l'air  reste  constante  au  cours  de  ce  processus,  caaucune humidité n'est ajoutée ou retirée de l'air. C'est-à-dire que l'humidité absolue de l'air reste constante pendant un processus de chauffage (ou de refroidissement) sans humidification (sans déshumidification).

 

Pour une transformation de chauffage on peut noter que l'humidité relative de l'air diminue pendant le processus même si l'humidité absolue reste constante. En effet, l'humidité relative est le rapport entre la teneur en humidité et la capacité d'humidité de l'air à la même température, et la capacité d'humidité augmente avec la température. Par conséquent, l'humidité relative de l'air chauffé peut être bien en dessous des niveaux confortables, provoquant des difficuls respiratoires.

 

Un processus de refroidissement à une humidité absolue constante est similaire au processus de chauffage décrit ci-dessus, sauf que la température diminue et que l'humidité relative augmente pendant un tel processus.

 

 

I.1.2.2 Chauffage avec humidification

 

Les problèmes liés à la faible humidité relative résultant d'un simple chauffage peuvent être éliminés en humidifiant l'air chauffé. Ceci est accompli en faisant passer l'air d'abord à travers une section de chauffage (processus 1-2) puis à travers une section d'humidification (processus 2-3), comme illustré sur la Figure I-4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure I-4 : chauffage avec humidification (Yunus et al., 2005).

 

L'emplacement de l'état 3 dépend de la fon dont l'humidification est effectuée. Si de la vapeur est introduite dans la section d'humidification, cela se traduira par une humidification avec chauffage supplémentaire (T3> T2). Si l'humidification est réalisée en pulvérisant de l'eau dans le flux d'air à la place, une partie de la chaleur latente de vaporisation provient de l'air, ce qui entraîne le refroidissement du flux d'air chauffé (T3 <T2). L'air doit être chauffé à une température plus élevée dans la section de chauffage dans ce cas, pour compenser l'effet de refroidissement pendant le processus d'humidification.

 

I.1.2.3 Refroidissement avec déshumidification

 

L'humidité absolue de l'air reste constante pendant le processus de refroidissement simple, mais son humidité relative augmente. Si l'humidité relative atteint des niveaux excessivement élevés, il peut être nécessaire d'éliminer une partie de l'humidité de l'air, c'est-à-dire de le


déshumidifier. Cela nécessite de refroidir l'air en dessous de sa température de rosée. Le processus de refroidissement avec déshumidification est illustré schématiquement sur le diagramme psychrométrique de la Figure I-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure I-5 : processus refroidissement avec déshumidification (Yunus et al., 2005).

 

L'air chaud et humide entre dans la section de refroidissement à l'état 1. Lorsqu'il passe à travers les serpentins de refroidissement, sa température diminue et son humidité relative augmente à une humidité absolue constante. Si la section de refroidissement est suffisamment longue, l'air atteint son point de rosée (état x, air saturé). Un refroidissement supplémentaire de l'air entraîne la condensation d'une partie de l'humidité de l'air. L'air reste saturé pendant tout le processus de condensation, qui suit une ligne d'humidité relative de 100% jusqu'à l'état final (état 2). La vapeur d’eau qui se condense pendant ce processus est évacuée de la section de refroidissement par un canal séparé. Le condensat est généralement supposé quitter la section de refroidissement à T2.

 

L'air frais et saturé à l'état 2 est généralement achemi directement vers la pièce, il se mélange à l'air de la pièce. Dans certains cas, cependant, l'air à l'état 2 peut être à la bonne humidité spécifique mais à une température très basse. Dans de tels cas, l'air passe à travers une section de chauffage sa température est élevée à un niveau plus confortable avant d'être achemi vers la pièce.

 

I.1.2.4 Le refroidissement par évaporation

 

Les systèmes de refroidissement conventionnels fonctionnent sur un cycle de réfrigération, et ils peuvent être utilisés dans n'importe quelle partie du monde. Mais ils ont un coût initial et d’exploitations élevé. Dans les climats désertiques (chauds et secs), nous pouvons éviter le coût éle du refroidissement en utilisant le système de refroidisseurs par évaporation.

 

Le refroidissement par évaporation est basé sur un principe simple : à mesure que l'eau s'évapore, elle absorbe la chaleur latente de vaporisation à l'eau et l'air ambiant. Par conséquent, l'eau et l'air sont refroidis pendant le processus. Cette approche est utilisée depuis des milliers d'années pour refroidir l'eau. Lors dune journée chaude et sèche, l'air est beaucoup plus frais lorsque la cour est arrosée. En effet, l'eau absorbe la chaleur de l'air lorsqu'elle s'évapore. Un refroidisseur par évaporation fonctionne sur le même principe. Le processus de refroidissement par évaporation est repsenté schématiquement sur un diagramme psychrométrique à la Figure I-6. L'air chaud et sec à l'état 1 pénètre dans le refroidisseur, on pulvérise de l'eau liquide. Une partie de l'eau s'évapore au cours de ce processus en absorbant la chaleur du flux d'air. Par conséquent, la température du courant


d'air diminue et son humidiaugmente (état 2). Dans le cas limite, l'air quitte le refroidisseur saturé à l'état 2. C'est la plus basse température qui peut être atteinte par ce procédé.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure I-6 : Refroidissement par évaporation (Yunus et al., 2005).

 

Dans ce processus le transfert de chaleur entre le flux d'air et l'environnement est généralement négligeable. Par conséquent, le processus de refroidissement par évaporation suit une ligne de température humide constante sur le diagramme psychrométrique.

 

I.2 LA PRODUCTION DU FROID

 

Comme nous l’avons mentionné dans le point prédent, un système de climatisation a besoin dune machine frigorifique pour aliser les opérations de transformations de lair humide (refroidissement ou chauffage).

 

La production du froid se distingue de la production de chaleur uniquement en termes d’échelle de température ou en termes de signe de la quanti de chaleur échangée. En effet, on peut dire que la production du froid est simplement une production de chaleur négative à basse température. La distinction principale vient de l’existence du second principe de la thermodynamique qui, selon l’énoncé de Clausius, postule « qu’il ne peut pas s’effectuer, sans compensation, un passage de chaleur d’un corps froid à un corps plus chaud » alors qu’il peut tout à fait, sans compensation, s’effectuer un passage de chaleur dun corps chaud vers un corps moins chaud. On peut donc définir la production de froid comme la mise en œuvre dune suite de transformations thermodynamiques permettant d’extraire de la chaleur dun milieu (source froide) pour abaisser et/ou maintenir sa température en dessous de la température ambiante. Ces transformations sont subies par une substance active (le frigorigène), qui prélève de la chaleur à la source froide, en rejette dans la source chaude et à laquell on   doit   apporter   de   lénergie   e compensation   (Meunier   e al.,2010). Il  existe  plusieurs  transformations  endothermiques  (fusion  d'un  solide,  sublimation  d'un solide, détente d'un gaz, effet Peltier, effet Thomson, dissolution des solides, liquides et gaz, vaporisation d'un liquide) qui peuvent constituer un prodé capable de produire le froid. Dans   la   pratique   cest   la   vaporisation   du liquide   qui   est   beaucoup   plus   utilisée.

 

Les cycles les plus couramment utilisés sont les cycles à compression canique de vapeur, idéalisés par un cycle à deux températures. Néanmoins, il existe des cycles à compression thermique de vapeur, généralement des cycles à sorption (absorption liquide ou adsorption) idéalisés par des cycles à trois températures.


On distingue dans le domaine du froid deux domaines :

 

     La réfrigération qui consiste à produire et maintenir une température inférieure à la température ambiante ;

     La  cryophysique,  qui  est  la  science  des  propriétés  de  la  matière  à  très  basse température.

 

Les systèmes de production du froid sont actuellement nombreux et variés, mais le système de production de froid par compression canique vapeur, est celui qui est le plus utilisé. Dans ce système, la production du froid résulte de l’évaporation à basse température, du fluide de travail (fluide frigorigène). Le système requiert de lénergie mécanique d’un compresseur. Ce système s’adapte à presque toutes les applications dans le domaine de froid avec de capacités frigorifiques variant de quelques Watts à plusieurs mégaWatts. Une grande varié de fluides frigorigènes peut être utilisée pour ces différentes applications, capacités etc. Lactuel cycle de compression canique de vapeur, est basé sur le cycle de Evans- Perkins, aussi appecycle de Rankine Inverse.

 

 

 

 

Figure  I-7 :  schématisation,  évolution  des  transformations  de  la  machine  frigorifique  à compression mécanique de vapeur (Yunus et al., 2005).

 

Dans le cas le plus simple, une installation frigorifique à compression se compose dun compresseur, d’un condenseur, d’une vanne de détente et dun évaporateur.

 

Dans un cycle théorique dune machine de compression canique de vapeur, le fluide frigorigène entre dans le compresseur à létat vapeur saturée tat 1) et est compressé isentropiquement   jusqu’à   la   pression   du   condenseur Durant   la   transformation,   La température augmente bien au-de de la température du milieu à réchauffer. Le fluide frigorigène entre dans le condenseur à létat 2 et le quitte à létat liquide saturé (état 3) en rejetant une quanti de chaleur QH au milieu chaud. Le liquide saturé est ensuite détendu jusqu’à la pression de lévaporateur à travers la vanne de détente isenthalpique. La température du fluide retombe en dessous de la température du milieu à refroidir. Le fluide entre à lévaporateur à l’état 4, s’évapore en absorbant une quanti de chaleur QL dans l’espace réfrigéré et ressort à l’état 1, vapeur saturée (figure I-7).


Le domaine de production de froid consomme une grande part de la production mondiale de l’électricité. Produire du froid avec une machine frigorifique tri thermique dont l’organe principal est un éjecteur supersonique, semble une solution prometteuse par le fait qu’elle peut utiliser des énergies dites gratuites et non nocives comme l’énergie solaire, énergie de déchets municipaux, ou par l’utilisation des rejets thermiques des difrents prodés industriels.

 

Lefficacité globale des éjecteurs est généralement inférieure à celle de technologies concurrentes comme la compression mécanique de vapeur ou labsorption (thermique). Toutefois, les éjecteurs offrent des avantages intéressants par rapport à ces technologies, cest-à-dire simplicité, faible coût et niveau d’entretien peu élevé (pas de lubrification ou de friction), Le système à éjecteur a une étanchéité parfaite. Les éjecteurs possèdent également l’avantage de pouvoir fonctionner en utilisant de la chaleur perdue basse température. Le cycle de refroidissement à éjecteur a é dévelop la première fois par Le Blanc et Parson dès 1900. Populaire au début des années 30 pour les dispositifs de climatisation des grands bâtiments (Benbia, 2013), ce système a éremplacé avec un système plus favorable de compression mécanique de vapeur.

 

Fluides de travail                                                                                                                        : Les performances des cycles à éjecteur sont fortement dépendant des caractéristiques thermodynamiques du fluide frigorigène. Un certain nombre de caractéristiques est désirable pour le fluide de travail :

 

   Sa  chaleur  spécifique  devrait  être  assez  élevée  pour  avoir  une  grande  chaleur latente  de  vaporisation  et  permettre  des  débits  minimaux  par  unité  de  capacité defrigération ;

   Sa    température    d'évaporation    relativement    basse    et    donc    une    pression de       saturation   a nivea du   générateu basse   afin   d'évite l'utilisation   de matériaux de construction lourds ou spéciaux et onéreux ;

   Ses  propriétés  de  transport  c.-à-d.  la  viscosité  et  le  coefficient  de  transfert thermique devront être favorables ;

   Sa masse molaire devrait être élevée car elle avantage un meilleur COP et un meilleur

rapport  d'entrainement.  Les  dimensions  de  l'éjecteur  sont  comparativement  plus grandes ;

 

Lors  du  choix  du  fluide  une  attention  particulrdevrait  être  prêtée  à  sa  stabilité chimique, sa toxicité, ses caractéristiques explosives, sa corrosivité, son respect de l'environnement et son prix ;

 

Le tableau I-1 psente une liste de fluides frigorigènes qui peuvent être utilisés avec certaines de leurs caractéristiques.


Tableau  I-1 :  Les  fluides  frigorigènes  utilisés  dans  la  machine  frigorifique  à  éjecteur

(Jianyong, 2014)

 

 

Théoriquement, en tenant compte de ces diverses recommandations, l’eau serait un très bon candidat comme fluide frigorigène. L’eau est un fluide naturel. Elle a des excellentes propriétés thermodynamiques, elle est ininflammable et non toxique. Elle est moins chère et na pas dimpact sur l’environnement (zéro ODPet GWP7). Sa chaleur de vaporisation est élevée, ce qui permet des débits minimaux par unité de capacité de réfrigération et une faible puissance canique requise au niveau de la pompe.

 

Certains inconvénients doivent cependant être mentionnés. La température dutilisation est limitée à des valeurs supérieures à zéro deg centigrade. De même que le système doit être sous vide. Quand à la pression critique de l’éjecteur, l’utilisation de leau nécessite des pressions relativement basses au niveau du condenseur, l’eau comme moyen de condensation peut donc être une nécessité.

 

Nous allons revenir avec plus de détails, sur le fonctionnement de cette machine frigorifique lors de son dimensionnement au dernier chapitre.

 

 

6 Ozone Depleting Potential

7 Global Warming Potential


CHAPITRE II : PRESENTATION DU SITE ET CAHIER DES CHARGES II.1 PARAMETRES GEOMETRIQUES

Notre travail consiste à dimensionner une centrale de conditionnement d’air pour le bâtiment

facultaire de Luvaka. Le site se situe aux coordonnées suivantes :

 

v  S : 5◦ 15.742’

 

v  E : 14◦ 50.346’

 

v  Altitude: 730 m.

 

Le bâtiment à climatiser est le tout premier bâtiment de l’université. C’est un bâtiment à cinq

(5) locaux, quatre (4) bureaux, (figure II.1).  Le bâtiment est orienté 28◦ nord-ouest.

 

 

 

 

Figure II-1 : plan bâtiment de luvaka

 

Les caractéristiques de locaux sont données par le tableau suivant :

 

Tableau II.1 : dimensions de locaux

 

Numéro local           Largeur(m)    Longueur(m)    Hauteur(m)    Surface (m^2)

Local 1

10                    20.12                  4.29                 201.2

Local 2

15                    10                       4                      150

Local 3

15                    10                       4                      150

Local 4

7                      10.06                  4.29                 70.42

Local 5

7                      10.06                  4.29                 70.42

Bureau 1

3.68                 4                         4                      14.72

Bureau 2

3.68                 2.9                      4                      10.672

Bureau 3

3.68                 4                         4                      14.72

Bureau 4

3.68                 2.9                      4                      10.672

 

 

Les murs ont la couleur jaune et sont fait en briques cuites pleines. Lépaisseur brique-enduit est de 15 cm.

 

Les espaces vitrés de fenêtres avec encadrement métalliques sont :


Ø  (Façade Nord-Est du local 1) 1.20m x 0.78m x 21 = 19.656 m2 ;

 

Ø  (Façade Sud-Est du local 2) 1.20m x 0.78m x 12 = 11.232 m2 ;

 

Ø  (Façade Sud-Est du local 3) 1.20m x 0.78m x 12 = 11.232 m2 ;

 

Ø  (Façade Sud-Ouest du local 4) 1.20m x 0.78m x 9 = 8.424 m2 ;

 

Ø  (Façade Sud-Ouest du local 5) 1.20m x 0.78m x 9 = 8.424 m2 ;

 

Ø  (Façade Sud-Ouest du bureau 1) 1.33m x 1m = 1.33 m2 ;

 

Ø  (Façade Sud-Ouest du bureau 2) 1.33m x 1m = 1.33 m2 ;

 

Ø  (Façade Nord-Est du bureau 3) 1.33m x 1m = 1.33 m2 ;

 

Ø  (Façade Nord-Est du bureau 4) 1.33m x 1m = 1.33 m2. Avec une épaisseur de vitrage de 5 mm.

Espace des portes

 

v  Local 1 : (1x2.23) +(1.38x2.33) = 5.4454 m2(en vitre et en fer).

 

v  Local 2: (1x2.36) +(1.36x2.30) = 5.488 m2(en vitre et en fer).

 

v  Local 3: (1x2.36) +(1.36x2.30) = 5.488 m2(en vitre et en fer).

 

v  Local 4: (1.39x2.30) +(1x2.30) = 5.497 m2(en vitre et en fer).

 

v  Local 5: (1.39x2.30) +(1x2.30) = 5.497 m2(en vitre et en fer).

 

v  Bureau 1: (1x2.28) = 2.28 m2 (en bois).

 

v  Bureau 2 : (1x2.28) = 2.28 m2(en bois).

 

v  Bureau 3 : (1x2.28) = 2.28 m2(en bois).

 

v  Bureau 4 : (1x2.28) = 2.28 m2(en bois) Paroi toiture

 

Numéro local

Surface(m2)

Local 1

201.2

Local 2

150

Local 3

150

Local 4

70.42

Local 5

70.42

Bureau 1

14.72

Bureau 2

10.672

Bureau 3

14.72

Bureau 4

10.672

TOTAL

692.824


II.2 PARAMETRES CLIMATIQUES

 

Le territoire de Mbanza-ngungu bénéficie d’un climat tropical à deux saisons, à savoir la saison pluvieuse (allant de mi-octobre à mi-mai) et la saison sèche (allant de mi-mai à mi- octobre). A cause de son altitude élevée(730m), la cité de Mbanza-Ngungu psente un climat tropical frais et humide. La température varie très peu, sauf pendant la saison sèche où elle descend sensiblement. A raison de manque de stations météorologique sur le lieu, nous allons utiliser les données climatiques de la station météorologique Binza à Kinshasa (station proche).

 

II.2.1 Température

 

Pour la cité de Mbanza-ngungu (comme pour la ville de Kinshasa), le mois de Mars est le mois le plus chaud de lannée8. La température exrieure de base pour la ville Kinshasa est de          (Sumuna,  2019).  Lécart  daltitude  entre  la  cité  de  Mbanza-ngungu(730m)  et Kinshasa Binza(440m), est d’environ 290 m(Sumuna,2019). Avec le gradient de température d’environ                    ,9 nous pouvons estimer une diminution    de température de :

 


 

. II.2.2 Humidi


.  Nous  allons  considérer  la  température  exrieure  de  base  de


 

Pour Kinshasa, on adopte en général comme teneur en humidité de base la moyenne des valeurs  journalres  du  mois  de  mars  à  15h.  La  valeur                     est  une  moyenne couramment utilisée (Sumuna, 2019). Cest également la valeur qui sera adoptée dans nos calculs.

 

II.2.3 Rayonnement

 

L’insolation  ) reçue par une paroi contient trois composantes : une composante incidente directe      (provenant du disque solaire), une composante diffuse      (provenant de la voute

leste) et une composante fléchie     (provenant du sol dans la zone environnante).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8https://planificateur.a- contresens.net/afrique/republique_democratique_du_congo/province_du_kongo_central/mba nza_ngungu/2312888.html

 

9https://vollibre.fandom.com/wiki/Gradient_de_temp%C3%A9rature


 

 


Figure II.2 : rayonnement solaire sur une paroi inclinée


 

(II-1)


 

Les valeurs moyennes mensuelles de l’irradiation horaire rue sur une surface horizontale pour la ville de Kinshasa, sont données dans le tableau II-2.

 

Dans la détermination de l’intensité de rayonnement dans les différentes orientations, nous supposons que la charge maximale interviendra au mois de Mars, le mois le plus chaud de l’année. Nous allons effectuer le bilan entre 10h et 15h.

 

II.2.3.1 Détermination du rayonnement diffus

 

La plupart des stations radiométriques et météorologiques mesure normalement l’irradiation globale rue sur la surface horizontale. Il nest pas facile d’effectuer les mesures de l’irradiation diffuse, principalement à cause du prix élevé de l’instrument de mesure. C’est pourquoi, beaucoup de modèles mathématiques ont é développés pour estimer l’irradiation diffuse. Dans notre étude nous allons utiliser le modèle de Spencer (modèle isotrope), ce

modèle est basé sur le facteur de clarté              (Maleki et al., 2017).

 

Pour,

 

(                                                                             (II – 2)

 

 |

 |

(II – 3)

 

(II – 4)

 

Avec      : irradiation horaire globale sur la surface horizontale(         ;       Irradiation horaire extraterrestre (               );            : latitude du lieu .


Tableau II-2 : valeurs moyennes mensuelles de l’irradiation globale (en kcal/h/m2) rue sur une surface horizontale pour la ville de Kinshasa (Sumuna, 2019)

 

 

L’irradiation horaire extraterrestre se calcule par(Foster et al., 2010),

(                                  )                                                          (II-5)

Avec                                   (constante solaire) ;      énième jour de l’année.

 

On peut par conséquent calculer l’irradiation directe reçue sur la surface horizontale

 

(II-6)

 

La journée du 16 mars, est la plus chaude de lannée à Mbanza-ngungu10, donc n=75.

 

Suivant (

(                                   )

Suivant (

 

,

Suivant (

,

Les valeurs de facteur de clarté, le rayonnement diffus et le rayonnement direct reçus sur la surface horizontale sont calculées dans le tableau III-3 en fonctions de données du tableau III-

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10https://www.congo-autrement.com/page/territoire-de-la-rdc/territoire-de-mbanza- ngungu.html


Tableau II-3 : calcul de facteurs de clarté, rayonnement diffus et rayonnement direct ru sur la surface horizontale

 

Heure

Moyenne  irradiation  horaire  H

(mois de mars)

Mt                     (W/m^2)            (W/m^2)

En kcal/h/m^2     En W/m^2

10

412

478.8355555

0.347348

270.8847

207.9508

11

528

613.6533333

0.44514509

271.782328

341.871005

12

606

704.3066667

0.51090516

253.764661

450.542006

13

628

729.8755556

0.52945287

245.975466

483.900089

14

604

701.9822222

0.509219

254.413702

447.568521

15

512

595.0577778

0.43165584

273.627459

321.430319

 

 

II.2.3.2 Détermination du rayonnement direct   , pour les differentes orientations du bâtiment

 

On définit le facteur géométrique :

 

 

(II-7)

 

 

Avec    : Angle dincidence (angle entre le rayon incident direct sur la surface et une normale imaginaire à cette même surface) ;     : Angle Zenith (figure II-3).

 

 

 

(II-8) (II-9)

Avec    : La déclinaison solaire (l'angle formé par la direction du soleil et le plan équatorial

terrestre);    : Angle surface-azimuth (angle entre la projection horizontale de la normale à la surface et la direction Nord-Sud, compté à partir du sud, négatif dans le sens anti- horlogique ) Voir figures II-3;     : Angle horaire du soleil (angle déterminé par la rotation diurne de la terre autour de son axe. C'est la mesure de l'arc de trajectoire solaire compris entre le soleil et le plan méridien du lieu, il est de zéro à midi, et prend de valeurs négatives

avant le passage du méridien et positives après le passage du méridien).

 

La déclinaison se calcul par :

(

) (     )                                                                                               (II-10)

Avec             (       )                                                                                                      (II-11)

n=75, suivant(              ,             (        )

Suivant(              ,


(                                            (                                             (

(                                               (                                                (

(                 (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure  II.3 :  Angle  d’incidence  (    ,  Angle  Zenith  (     ),  Angle  surface-azimuth(   )

déclinaison solaire(  )

 

Pour déterminer le rayonnement diffus reçu sur chaque type de paroi       , on va utiliser la correaltion de Liu et Jordan (Maleki et al. 2017) :

(           )                                                                                               (II-12)

Pour une paroi verticale               ,               . Pour une paroi horizontale                            .

 

Ainsi on calcule le rayonnement diffus ru par les deux types de surfaces dans le tableau II-

4.

 

Tableau II-4 : calcul du rayonnement diffus sur les surfaces horizontales et verticales.

 

Heure                     Paroi                          Paroi horizontale(W/m2)    verticale(W/m2)

10

270.8847

135.4423652

11

271.782328

135.8911641

12

253.764661

126.8823306

13

245.975466

122.9877332

14

254.413702

127.2068508

15

273.627459

136.8137294


On pose :                                                                                                         (II-13) Calcul de l’irradiation     dans les difrentes orientations

Connaissant  la  latitude  et  la  déclinaison  solaire,  on  peut  calculer  de  l’irradiation         en

combinant  les  équations(               (             (             (                (              .  C’est  ce  qui  est

fait dans le tableau II-5.

 

Tableau II-5 : calcul du rayonnement     dans les différentes orientations.

 

   Orientation Nord-ouest (

 

Heure

(W/m2)

(

 

(

 

 

(W/m2)

(W/m2)

(W/m2)

10

207.950825

 

-30

0.86510

 

135.4423652

 

135.4423652

11

341.871005

 

-15

0.96452

 

135.8911641

 

135.8911641

12

450.542006

 

0

 

0.99843

 

126.8823306

 

126.8823306

13

483.900089

152

15

0.96452

0.168090799

122.9877332

84.3309398

207.3186729

14

447.568521

152

30

0.86510

0.273180555

127.2068508

141.331981

268.538832

15

321.430319

152

45

0.70695

0.357518494

136.8137294

162.552786

299.3665158

 

   Orientation Sud-est (

 

Heure         (W/m2)         (          (                                                (W/m2)             (W/m2)          (W/m2)

10

207.950825    -28       -30       0.86510   0.195993    135.4423652    47.11206008    182.5544253

11

341.871005    -28       -15       0.96452   0.074771    135.8911641    26.50233809    162.3935022

12

450.542006               0          0.99843                      126.8823306                            126.8823306

13

483.900089               15        0.96452                      122.9877332                            122.9877332

14

447.568521               30        0.86510                      127.2068508                            127.2068508

15

321.430319               45        0.70695                      136.8137294                            136.8137294

 

 

   Orientation Nord-est (

 

Heure

(W/m2)

(

 

(

 

 

(W/m2)

(W/m2)

(W/m2)

10

207.950825

-118

-30

0.86510

0.461714

135.4423652

110.9851759

246.4275411

11

341.871005

-118

-15

0.96452

0.253188

135.8911641

89.74136107

225.6325252

12

450.542006

 

0

 

0.99843

 

126.8823306

 

126.8823306

13

483.900089

 

15

0.96452

 

122.9877332

 

122.9877332

14

447.568521

 

30

0.86510

 

127.2068508

 

127.2068508

15

321.430319

 

45

0.70695

 

136.8137294

 

136.8137294


   Orientation Sud-ouest (

 

Heure

(W/m2)

(

 

(

 

 

(W/m2)

(W/m2)

(W/m2)

10

207.950825

 

-30

0.86510

 

135.4423652

 

135.4423652

11

341.871005

 

-15

0.96452

 

135.8911641

 

135.8911641

12

450.542006

 

0

 

0.99843

 

126.8823306

 

126.8823306

13

483.900089

62

15

0.96452

0.203569

122.9877332

102.1303561

225.1180893

14

447.568521

62

30

0.86510

0.420672

127.2068508

217.6381607

344.8450115

15

321.430319

62

45

0.70695

0.610243

136.8137294

277.4591438

414.2728732

 

 

   Pour la paroi horizontale

 

Heure

(W/m2)

(W/m2)

(W/m2)

10

270.8847

207.950825

478.8355555

11

271.782328

341.871005

613.6533333

12

253.764661

450.542006

704.3066667

13

245.975466

483.900089

729.8755556

14

254.413702

447.568521

701.9822222

15

273.627459

321.430319

595.0577778

 

 

II.3 CHARGES DU BATIMENT

 

II.3.1 Introduction

 

Le but principal du conditionnement d’air est de maintenir, quelle que soient les conditions exrieures, dans une ambiance isolée (local), des conditions hygrométriques qui contribuent au confort de l’individu, ou qui sont nécessaires à certains prodés de fabrication, ou à des exigences de laboratoires.  La puissance de l’installation est déterminée alors, en fonction des gains thermiques et dhumidité maxima réelles. Le type de gulation est détermi suivant les conditions à obtenir non seulement pendant les périodes de gains maxima, mais également aux charges intermédiaires. Il est généralement impossible de mesurer pour un local donné aussi bien des gains maxima que les gains minima, dans des conditions intermédiaires. Ces valeurs sont souvent estimées.

 

On peut classifier les charges en fonction de la source de chaleur (humidité). On parle alors de :

 

   Charges internes : celles qui sont produites à l’intérieur du local conditionné. Elles comprennent aussi bien les charges de chaleur sensible que de chaleur latente. Il s’agit de gains dus aux occupants, à léclairage, aux machines, …

 

   Charges externes : celles qui viennent de l’exrieur de l’espace conditionné. Elles comprennent essentiellement les gains dus à l’ensoleillement à travers les vitres, au flux de chaleur dû à l’insolation des murs et de toits, aux difrences de températures avec les locaux adjacents et à l’air exrieur nécessaire. (Sumuna, 2019).


a)  Charges internes

 

v  Charge due à l’éclairage

 

C’est la charge due aux appareils déclairage.    Les appareils déclairages constituent une source de chaleur sensible. Cette chaleur est dégagée par rayonnement et convection.

 

v  Charges dues aux occupants

 

C’est la portion d’énergie (et dhumidité) que les occupants dégagent dans le milieu ambiant. Les apports thermique et hydrique des occupants sont donnés dans un tableau dans lAnnexe

1.

 

v  Charges dues aux machines et autres appareils

 

La ventilation du local

 

En climatisation de confort, on admet qu’il n’existe pas d’autres sources de pollution de l’air que les occupants eux-mêmes et qu’il ny a pas de production de gaz toxiques ni de vapeurs inflammables à l’intérieur des locaux (Porcher, 1993). Dans ces conditions, la ventilation a pour objet essentiel :

 

-     De maintenir constante la teneur en oxygène de lair de locaux ;

 

-     De limiter la concentration de gaz carbonique CO2 rejeté par la respiration ;

 

-     D’éliminer les odeurs corporelles et les fumées.

 

Pour une personne adulte au repos, le volume normal de respiration est de 10 md’air par jour, soit environ 0.42 m3/h. La consommation doxygène qui en résulte est de 25 l/h et la production  de  gaz  carbonique  de