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Ministère de l'Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Te

Ministère de l'Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie Université de Sousse Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Sousse Fascicule de Travaux Pratiques Thermique du bâtiment conditionnement d’air D De eu ux xi iè èm me e a an nn né ée e L LM MD D E En ne er rg gé ét ti iq qu ue e R Ré éa al li is sé é p pa ar r : : A Ah hm me ed d B BO OU UT TO OU UB B Année universitaire 2009-2010 TP Centrale de traitement d’air 2009 2ème année LMD énergétique Page 2 1. PRESENTATION L’unité CRA IND permet d’étudier de façon complète une installation climatique et les différents traitements que l’air peut subir. Cet équipement est conçu à partir de matériel industriel couramment utilisé dans le domaine de la climatisation. C’est l’étudiant qui agit directement et indépendamment sur les éléments de la centrale ou en mode régulé. Ceci lui permet, grâce aux diverses mesures, de constater l’effet de chaque élément sur l’air traité et de se familiariser avec les composants de l’installation. Cette unité de climatisation, par sa conception, est dirigée vers différents niveaux d’études de la climatisation. L'équipement est destiné à être piloté par un régulateur de climatisation, gérant le chauffage, le refroidissement (TOR ou linéaire 0…100%), l'humidification, la déshumidification, le "free-cooling", etc… Dans cette perspective, la CRA IND peut fonctionner soit en mode manuel, soit en mode régulé. Dans ce cas, la CRA 545 doit être raccordé comme une machine réelle, sur l'air neuf, air recyclé, air soufflé, air extrait et doit donc traiter l'air d'un local de type vestiaire, magasin ou toute ambiance dont la qualité de l'air traité, du fait des manipulations, n'est pas importante. ROLE D'UNE INSTALLATION DE CLIMATISATION Assurer des conditions spécifiques à l’air d’un local : § Température sèche : ts § Degré hygrométrique : f § Pureté ou qualité (odeurs, poussières) Etudier la diffusion et la répartition de l’air à l’intérieur du local. Il existe deux types d’installations : • Installations « confort » : zones d’occupation où les conditions sont définies pour le bien être des occupants (domestique ou tertiaire, bureaux) • Installations industrielles : zones de travail où les conditions sont dictées par des nécessités qui dépendent de l’activité : - Locaux de métrologie - Locaux pour matériels informatiques - Locaux pour productions spéciales (traitements de surfaces) - Locaux spéciaux (ambiance hospitalière ou pharmaceutique) TP Centrale de traitement d’air 2009 2ème année LMD énergétique Page 3 Principe Considérons un local qui possède plusieurs ouvertures (porte, fenêtre, baies vitrées). L’état de l’air extérieur étant différent de celui de l’air intérieur, ce local subira naturellement des gains de chaleur. Pour évacuer ces gains de chaleur, il faudra diffuser à l’intérieur du local un air possédant certaines caractéristiques. Gains de chaleur Ils se divisent en deux sous ensembles : • Les gains sensibles (QS), l’apport de chaleur augmente la température sèche. • Les gains latents (Q2), font changer le degré hygrométrique. Ces gains de chaleur peuvent être d’origine externes (ensoleillement, infiltrations, transmissions de chaleur) ou d’origine internes (occupants, éclairage, appareillage). L’ensemble de ces gains (sensibles et latents) représente le bilan du local. Pour déterminer le débit d’air à traiter, on prendra le bilan du local auquel on ajoute les pertes dues à l’installation (ventilateurs, gaines). Diffusion de l’air Un réseau de soufflage diffuse l’air traité dans le local grâce à l’action d’un ventilateur. On doit extraire un débit semblable au débit d’air soufflé, sinon il y a surpression du local. On peut prévoir un système d’extraction mécanique ou des volets. Mais pour des raisons économiques, il est préférable de recycler une partie de l’air du local. Toutefois, il faut veiller à un pourcentage d’air neuf qui est fonction du nombre d’occupants du local. En pratique une installation de climatisation « toutes saisons » comprend les éléments suivants : § Une chambre de mélange § Une section de filtres § Une batterie froide § Une batterie de préchauffage § Une batterie de chauffage § Un système d’humidification § Un ventilateur 2. COMPOSITION DE L'AIR L’air est composé d’un mélange comprenant environ 21 % d’oxygène, 78 % d’azote et enfin 1 % de gaz rares. Ce mélange contient également de la vapeur d’eau. En climatisation on fait subir un certain nombre de transformations à ce mélange. Pour déterminer de manière sûre et rapide les caractéristiques de ce mélange, on utilise les diagrammes psychrométriques, qui représentent graphiquement l’évolution de cet AIR TP Centrale de traitement d’air 2009 2ème année LMD énergétique Page 4 HUMIDE au cours des traitements qu’il subit. Pour simplifier, l’AIR HUMIDE est considéré comme étant un mélange d’air sec et de vapeur d’eau où l’air et la vapeur d’eau se comportent comme des gaz parfaits. 3. DEFINITIONS DES CARACTERISTIQUES DE L'AIR HUMIDE On considère un air humide A de volume V à une température T. La masse M de ce volume est la somme d’une masse m a d’air sec et d’une masse m v de vapeur d’eau. La pression P de cet air est la somme des pressions partielles P a de l’air sec et P v de la vapeur d’eau. ç Rapport de mélange r (kg/kg) : rapport de la masse m v de vapeur d’eau à la masse ma d’air sec à laquelle cette vapeur d’eau est mélangée : a v m m = r ç Pression de vapeur saturante P s (Pa) à T : pression de vapeur dans un état d’équilibre avec l’eau liquide, à la température T. C’est la valeur maximale que peut atteindre la pression partielle Pv de la vapeur d’eau à la température T ; au delà, il y a condensation. ç Humidité relative f ou HR (%) : rapport de la pression partielle de vapeur d’eau à la pression de vapeur saturante, à la température T considérée : 100 × P P = f S V ç Température de rosée Tr (°C) : température à laquelle il faut refroidir l’air humide pour atteindre la saturation, le rapport de mélange r restant constant pendant le refroidissement. Cette température Tr est telle que : s v P = P ç Température humide Th (°C) : température d’équilibre d’une masse d’eau s’évaporant dans l’air, dans le cas où la chaleur nécessaire à l’évaporation n’est prélevée que sur l’air. En pratique, c’est la température indiquée par un psychromètre. Dans un échangeur par contact direct eau - air, Th est la grandeur caractéristique de l’échangeur (tour de refroidissement, laveur d’air ...) ç Enthalpie massique de l’air humide h (kJ/kg) : chaleur totale contenue dans l’air humide, l’origine des enthalpies correspondant à de l’air sec à 0°C. L’enthalpie massique est rapportée à l’unité de masse d’air sec. Par exemple, pour faire passer de l’air humide contenant la masse d’air sec ma, défini par les conditions A (T= T A, r= rA), aux conditions B (T=TB, r = rB), l’énergie à fournir est : (h B -hA) · mA. TP Centrale de traitement d’air 2009 2ème année LMD énergétique Page 5 ç Température sèche ou de bulbe sec Ts (°C) : c’est la température lue sur un thermomètre ordinaire en contact avec l’air, à l’ombre et à l’abri de tout rayonnement thermique. Dans le cas d’un AIR HUMIDE on a toujours Th > Ts. hB et h A étant l’enthalpie massique aux conditions B et A. L’intérêt de l’enthalpie massique est de regrouper en un seul terme la chaleur sensible, correspondant à la variation (TB -TA) de température entre A et B et la chaleur latente, correspondant à la variation du rapport du mélange (rB - rA) entre A et B. ç Conditions de base adaptées en climatisation Conditions extérieures ?????? ? ; Conditions intérieures ????? ? 4. SCHEMA FLUIDIQUE DE LA CTA 5. DESCRIPTIF DES SOUS PARTIES 5.1 Groupe de condensation L'installation possède un groupe de condensation hermétique comme le montre la photo ci dessous. TP Centrale de traitement d’air 2009 2ème année LMD énergétique Page 6 1 1. . Manomètre Haute Pression 2 2. . Pressostat Basse Pression de régulation 3 3. . Manomètre Basse Pression 4 4. . Combiné pressostatique de sécurité HBP 5 5. . Condenseur à air 6 6. . Débitmètre fluide frigorigène 7 7. . Compresseur hermétique 8 8. . Voyant liquide 9 9. . Réservoir de liquide 1 10 0. . Déshydrater 1 11 1. . Vanne de régulation de capacité 1 12 2. . Bouteille anti-coup de liquide 1 13 3. . Vanne électromagnétique 5.2 Caisson de mélange Ci-dessous la photo représentant le caisson de mélange de la centrale. 1 1. . Volet de réglage sur débit d’Air Neuf. 2 2. . Caisson de mélange. 5 5. . Caisson de soufflage. 6 6. . Variateur de vitesse d’Air Traité. 7 7. . Iris de mesure du débit d’Air Traité. TP Centrale de traitement d’air 2009 2ème année LMD énergétique Page 7 3 3. . Volet de réglage du débit d’Air Repris. 4 4. . Air Extrait. 8 uploads/s3/ cta-pdf 1 .pdf