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F FR RO OI ID D C CL LI IM MA AT TI IS SA AT TI IO ON N 2ème année Prof. N’GUESSAN Yao Prof. SAKO Mohamed Génie Energétique Yamoussoukro Technologie, Systèmes, Conduite Systèmes de climatisation 2 Le présent document traite des aspects technologiques d’un circuit frigorifique, des systèmes de climatisation et de la conduite des systèmes de climatisation. Il comporte 4 parties illustrées par des exemples, des schémas, des images et des travaux dirigés. Il est destiné à tout public faisant du métier de froid son crédo. L’ensemble des parties abordées fait suite à l’aspect physique du froid, traité dans le premier document (1ère année). Si malgré le soin particulier apporté à la rédaction du document il subsiste des remarques, des suggestions et des critiques éventuelles, pouvant aider à l’amélioration de ses qualités scientifique et technique, merci de nous le faire savoir. Nous vous remercions de votre étroite collaboration. AvAnt-ProPos Systèmes de climatisation 3 sommAire I. PROCEDES ET SYSTEMES DE CLIMATISATION 4 1. Connaissance de la centrale de climatisation 5 2. Les différents systèmes de climatisation 8 II. DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES D’UN SYSTEME DE CLIMATISATION 18 1. Evolutions élémentaires de l’air humide 19 2. Cycles de base de l’air humide 23 3. Bilan thermique d’une installation de climatisation 27 III. TECHNOLOGIE DU CIRCUIT FRIGORIFIQUE 33 1. Organes principaux 34 2. Organes annexes 45 3. Organes de régulation 49 4. Quelques circuits frigorifiques 57 IV. CONDUITE DES INSTALLATIONS FRIGORIFIQUES 60 1. Organigramme de maintenance 61 2. Travail du cuivre 62 3. Etanchéité du circuit 63 4. Charge de l’installation 66 5. Conduite de l’installation 71 6. Contrat de maintenance 72 7. Pannes et dépannage 72 8. Diagnostic de dépannage 74 9. Cas pratique : installation d’un split 79 BIBLIOGRAPHIE 81 Systèmes de climatisation 4 PROCEDES ET SYSTEMES DE CLIMATISATION 1. CONNAISSANCE DE LA CENTRALE DE CLIMATISATION 2. LES DIFFERENTS SYSTEMES DE CLIMATISATION 1 Systèmes de climatisation 5 1. CONNAISSANCE DE LA CENTRALE DE CLIMATISATION Une centrale de climatisation sert à traiter l’air pour adapter sa température et son degré hygrométrique au besoin souhaité. Cela part depuis l’entrée d’air neuf (air extérieur) jusqu’au rejet de l’air vicié (air « pollué » de l’ambiance conditionnée). F : Filtre ; BF : batterie froide (serpentin de refroidissement, SR) ; BC : batterie chaude (serpentin de chauffage, SC), VS : ventilateur de soufflage, BS : bouche de soufflage ; BR : bouche de reprise ; VR : ventilateur de reprise ; R : registre ; GS : gaine de soufflage ; GR : gaine de reprise. Les différentes parties de la centrale de climatisation sont : Systèmes de climatisation 6 Systèmes de climatisation 7 Quelques vitesses de soufflage aux différentes bouches pour maintenir un confort acceptable dans les locaux indiqués. APPLICATIONS VITESSE (m/s) Studios de radio 1,5 – 2,5 Pavillons 2,5 – 3,8 Appartements 2,5 – 3,8 Chambres d’hôtels 2,5 – 3,8 Théâtres 2,5 – 3,8 Bureaux privés avec traitement acoustique 2,5 – 3,8 Bureaux privés sans traitement acoustique 2,5 – 3,8 Cinémas 5 Bureaux communs 5 – 6,2 Grands magasins (niveaux supérieurs) 7,5 Grands magasins (rez-de-chaussée) 10 Systèmes de climatisation 8 2. LES DIFFERENTS SYSTEMES DE CLIMATISATION La climatisation (ou conditionnement d’air) a pour but principal le maintien, dans une ambiance donnée, des conditions en température, degré hygrométrique et hygiène de l’air, qualité acoustique ; contribuant ainsi au confort de l’homme ou des équipements. On distingue généralement la climatisation de confort et la climatisation industrielle. Très souvent, la climatisation industrielle englobe la climatisation de confort. On peut citer pèle mêle quelques applications : bureaux, hôtels, magasins, industries électroniques, industries pharmaceutiques, usines de traitement des produits de pêche (poisson, crevettes), etc. La classification des différents systèmes se fait de la façon suivante :  le mode d’apport d’air neuf (100% d’air neuf, air neuf réglable) ;  le mode de distribution de l’air traité (unizone, multizones, débit d’air constant, débit d’air variable : VAV) ;  le médium de transfert d’énergie dans les deux échangeurs évaporateur-condenseur (air-air, air-eau, eau-eau, eau-air) ;  le mode de détente (détente directe, détente indirecte (système à eau glacée). C’est suivant ce dernier mode que la classification est faite dans ce document. Systèmes à détente directe Climatiseurs de fenêtre Windows Split system Mono Split Multi Split Armoire de climatisation A condenseur à air intégré A condenseur à air séparé A condenseur à eau Monobloc Roof-Top Systèmes à détente indirecte (à eau glacée) Uni-zone Air neuf à 100% ou réglable Multi-zones Air neuf à 100% ou réglable Un des critères de choix d’un système frigorifique est le COP (COefficient de Performance). Plus ce coefficient est élevé, plus performant est le système du point de vue rapport production de froid / énergie électrique consommée. Les documents spécialisés, tels que le document IEPF, précisent les coefficients de performance des différents systèmes de climatisation rencontrés. Les pages qui suivent décrivent un certain nombre de ces systèmes. Systèmes de climatisation 9 CLIMATISEURS INDIVIDUELS A DETENTE DIRECTE Il existe deux types de climatiseurs individuels à détente directe : les windows et les split system. Les windows, ou climatiseurs fenêtre sont des appareils monoblocs, tandis que les splits sont des appareils ayant un faible niveau sonore dans le local du fait de l’unité de condensation posée à l’extérieur. Leur puissance électrique nominale va de 0,75 à 2,2 kW, et donc développent une puissance frigorifique effective de 1,8 (2) à 7 kW. Dans la plupart des cas, la puissance est donnée en CV en raison de la consommation électrique du compresseur. Cependant, les appareils sont de moins en moins énergivores, étant à présent équipés de compresseurs rotatifs. Les débits moyens de soufflage s’échelonnent entre 300 et 1000 m3/h.  CLIMATISEUR DE FENETRE « WINDOWS » Le climatiseur de fenêtre, est un appareil monobloc installé en allège ou en hauteur (de préférence). Il faut réaliser un trou dans le mur pour son installation. L’évaporateur se trouve à l’intérieur du local et le condenseur à l’extérieur. Il est généralement bruyant. Toutefois, son montage est facile, il est bon marché, son fonctionnement est aisé et il ne nécessite qu’un raccordement au secteur. Le coefficient de performance moyen est de l’ordre de 2,3.  SPLIT SYSTEM Le « split system » est constitué de 2 parties distinctes :  L’unité intérieure (placée à l’intérieur du local) comprenant l’évaporateur, le détendeur (capillaire ou électronique) et le thermostat ;  L’unité extérieure comprenant le compresseur, le condenseur, la bouteille accumulatrice et les organes de contrôle et de sécurité. Les deux unités sont reliées par une liaison frigorifique (tubes de cuivre pour la circulation du frigorigène liquide et gaz) recouverte d’un manchon en mousse de caoutchouc élastomère (appelé Armaflex) et un câble d’alimentation électrique. Suivant les constructeurs, l’alimentation électrique s’effectue soit au niveau de l’unité intérieure, soit au niveau de l’unité Systèmes de climatisation 10 extérieure. Suivant le modèle de l’unité intérieure, on distingue les splits muraux, en allège (console), plafonniers ou de type cassette. Il en existe où l’unité extérieure est raccordée à plusieurs unités intérieures (2, 3, 4 ou 5) : on les appelle MULTI SPLIT. Le coefficient de performance moyen est de l’ordre de 2,6. Dans la plupart des cas, la régulation est assurée par un thermostat fonctionnant en TOUT ou RIEN. De nouveaux splits dits INVERTER existent sur le marché. Leur particularité est de faire varier la vitesse de rotation du compresseur suivant la demande du froid, ce qui permet de réaliser des économies d’énergie par rapport aux splits classiques. ARMOIRES DE CLIMATISATION Les armoires de climatisation sont en général utilisées en climatisation de confort, mais elles sont très indiquées pour le conditionnement des locaux techniques (salle informatique, salle d’opération, etc.) dans lesquels le contrôle de la température et de l’hygrométrie de l’air doit être de rigueur. Suivant le type de condenseur, on rencontre les armoires à condenseur à air intégré, à condenseur à air séparé et celles à condenseur à eau, associé à une tour de refroidissement. La batterie froide peut être à détende directe ou à eau glacée. Leur coefficient de performance fluctue entre 2,5 (armoires à détente directe à condenseur à air) et 3,5 (armoires à condenseur à eau). La puissance frigorifique varie entre 4 kW et 140 kW, avec un débit d’air moyen de soufflage fluctuant entre 1 000 m3/h et 20 000 m3/h, selon le type de local. Armoire à condenseur interne à air à flux normal Armoire à condenseur interne à air à flux inversé Armoire à condenseur séparé externe à air Armoire à condenseur à eau Systèmes de climatisation 11 SYSTEMES MONOBLOCS « ROOF-TOP » (système unizone) Les monoblocs sont des appareils construits en un seul bloc et sont généralement réservés à la climatisation de grandes surfaces (salles de cinéma, supermarchés). Ils sont généralement placés en toiture d’où ils tirent leur nom de « Roof- Top ». Ils peuvent cependant être installés au sol. Ils sont unizones. L’installation d’un Roof-Top est complétée par la mise en œuvre d’un réseau aéraulique pour la distribution de l’air dans le local. La puissance frigorifique varie uploads/Geographie/ esetec-froid-gee-cours-2a-systemes.pdf