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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO FILIERE

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO FILIERE : GENIE INDUSTRIEL DEPARTEMENTS : GENIE MECANIQUE PRODUCTIQUE ET GENIE ELECTRIQUE Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de licence ès sciences techniques en Génie Industriel Soutenu publiquement le 26 Mars 2010 Présenté par : RAVOLASON Haja Andrianarivo Directeur de mémoire : Docteur RANAIVOSON Andriambala Hariniaina Maitre de conférences Promotion 2010 ETUDE ET CONCEPTION DE CHAUFFAGE D’UNE PISCINE OLYMPIQUE A MADAGASCAR UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO FILIERE : GENIE INDUSTRIEL DEPARTEMENTS : GENIE MECANIQUE PRODUCTIQUE ET GENIE ELECTRIQUE Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de licence ès sciences techniques en Génie Industriel Présenté par : RAVOLASON Haja Andrianarivo Directeur de mémoire : Docteur RANAIVOSON Andriambala Hariniaina Maître de conférences à l’ESPA Président du jury : Monsieur RAKOTONIAINA Solofo Hery Maître de conférences à l’ESPA Les membres du jury :  Madame RATSIMBAZAFY Lantoharisoa Maître de conférences à l’ESPA  Monsieur ANDRIAMANOHISOA Herizo Enseignant chercheur à l’ESPA  Monsieur ANDRIAMANALINA William Enseignant chercheur à l’ESPA Promotion 2010 ETUDE ET CONCEPTION DE CHAUFFAGE D’UNE PISCINE OLYMPIQUE A MADAGASCAR Etude et conception de chauffage d’une piscine olympique à Madagascar Promotion HASIMBOLA Page i REMERCIEMENTS Si ce travail a abouti, c’est grâce à la bénédiction du tout Puissant qui m’a donné la santé, la force et le courage afin de réaliser ce projet. Je tiens à exprimer mes vifs et sincères remerciements envers :  Monsieur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, vous qui m’aviez permis d’accéder aux formations que votre établissement dispense tout en bénéficiant de votre haute bienveillance.  Monsieur RAKOTONIAINA Solofo Hery et Monsieur RAKOTOMANANA Charles Rodin, respectivement Chef de département Génie électrique et Chef de département Génie Mécanique et Productique, qui ont assumé leur grande responsabilité dans le bon fonctionnement des enseignements au sein du département.  Monsieur RAKOTONIAINA Solofo Hery, pour l’honneur qu’il me fait en acceptant de présider cette soutenance.  Monsieur RANAIVOSON Andriambala Hariniaina, Maître de conférences à l’ESPA, Directeur de ce mémoire, pour son aimable encadrement et ses sages conseils qui m’ont été d’une grande aide lors de la réalisation de ce présent mémoire.  Madame et Messieurs : RATSIMBAZAFY Lantoharisoa, Maître de conférences à l’ESPA, ANDRIAMANOHISOA Hery Zo, Enseignant chercheur à l’ESPA et ANDRIAMANALINA William, Enseignant chercheur à l’ESPA, vous qui veuillez bien accorder de votre précieux temps pour examiner ce travail.  La société AQUAMAD sise à ANOSIVAVAKA. Enfin, je tiens à adresser mes aimables remerciements à toute ma famille, ainsi qu’à tous mes amis qui m’ont soutenu tout au long de mes études. Etude et conception de chauffage d’une piscine olympique à Madagascar Promotion HASIMBOLA Page ii TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES LISTE DES ABREVIATIONS LISTE DES TABLEAUX LISTE DES FIGURES INTRODUCTION ..................................................................................................................... 1 PARTIE 1 : ETUDES THEORIQUES Chapitre I : PRODUCTION DE FROID ................................................................................. 2 I.1 NOTIONS FONDAMENTALES DE LA THERMODYNAMIQUE : ................................ 2 I.1.1 Système thermodynamique : ................................................................................... 2 I.1.2 Le premier principe : .................................................................................................. 3 I.1.3 Le second principe : ................................................................................................... 4 I.1.4 Evolutions d’un système : .......................................................................................... 5 I.1.5 Energie, travail et chaleur : ........................................................................................ 5 I.1.5.1 Energie : .............................................................................................................. 5 I.1.5.2 Travail : ............................................................................................................... 6 I.1.5.3 Chaleur : .............................................................................................................. 6 I.1.6 L’enthalpie : ............................................................................................................... 7 I.1.7 Les différents états d’un corps pur : ........................................................................... 7 I.1.8 Le diagramme de saturation (Diagramme d’Andrews): ............................................ 9 I.2 PRODUCTION DU FROID : ............................................................................................. 10 I.2.1 Cycle fluidique : ...................................................................................................... 10 I.2.2 Diagramme enthalpique : ......................................................................................... 10 I.3 LES MODES DE TRANSFERT THERMIQUE : .............................................................. 11 I.3.1 Le rayonnement : ..................................................................................................... 11 I.3.2 La conduction : ........................................................................................................ 12 I.3.2.1 Transfert thermique par conduction sur un mur simple : .................................. 12 I.3.2.2 Transfert thermique par conduction sur un mur multicouche : ......................... 13 I.3.4 La convection : ......................................................................................................... 14 I.3.4.1 La convection naturelle (libre) : ........................................................................ 14 I.3.4.2 La convection forcée : ..................................................................................... 14 I.3.4.3 Intervention simultanée des trois modes de transfert : ...................................... 15 I.4 LES FLUIDES FRIGORIGENES : .................................................................................... 16 I.4.1 Terminologie et nomenclature : ............................................................................... 16 Etude et conception de chauffage d’une piscine olympique à Madagascar Promotion HASIMBOLA Page iii I.4.1.1 Les composés inorganiques : ............................................................................ 16 I.4.1.2 Les composés organiques : ............................................................................... 16 Chapitre II : POMPE A CHALEUR (PAC) ........................................................................... 19 II.1 MACHINES THERMIQUES : ......................................................................................... 19 II.1.1 Généralités et classifications : ................................................................................ 19 II.1.2 Les machines génératrices d’énergie thermique : ................................................... 20 II.1.2.1 Généralités : ..................................................................................................... 20 II.1.2.2 Types des machines : ....................................................................................... 20 II.2 POMPE A CHALEUR : .................................................................................................... 20 II.2.1 Définition : .............................................................................................................. 20 II.2.2 Principe de fonctionnement de la pompe a chaleur : .............................................. 21 II.2.3 Cycles de fonctionnement d’une pompe à chaleur : ............................................... 22 II.2.3.1 Le cycle réel : .................................................................................................. 23 II.2.3.2 Le cycle à absorption : .................................................................................... 24 II.2.3.4 Le cycle thermodynamique à air : ................................................................... 24 II.2.4 Classification des PAC : ......................................................................................... 24 II.2.4.1 La récupération de la chaleur dans l’air extérieur : ......................................... 25 II.2.4.2 La récupération de la chaleur dans l’eau : ....................................................... 25 II.2.4.3 La récupération de la chaleur dans le sol : ....................................................... 26 II.2.5 Technologie des PAC : ........................................................................................... 27 II.2.5.1 Le système à compression : ............................................................................. 27 a) L’évaporateur et le condenseur : l’échangeur de chaleur : ............................. 28 b) Le compresseur : .............................................................................................. 29 c) Le détendeur : ................................................................................................... 31 II.2.5.2 Le système à absorption : ................................................................................ 32 II.3.3 Indice et coefficient de performance (COP) : ......................................................... 34 II.3.3.1 L’indice de performance E : ............................................................................ 34 II.3.3.2 Le coefficient de performance annuel (COPa) : .............................................. 34 II.3.3.3 Modes de fonctionnement : ............................................................................. 35 PARTIE 2 : METHODOLOGIE ET CALCULS Chapitre I : ETUDE DE CHAUFFAGE DE PISCINE ........................................................ 36 I.1 LES INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE DE PISCINE : ............................................. 36 I.2 REGLES DE BASE D’INSTALTION DES ELEMENTS : .............................................. 36 I.2.1 Le chauffage : .......................................................................................................... 36 I.2.1.1 Description et fonctionnement de la pompe à chaleur : .................................... 36 Etude et conception de chauffage d’une piscine olympique à Madagascar Promotion HASIMBOLA Page iv I.2.1.2 Installation : ...................................................................................................... 37 I.2.1.3 Branchement électrique : .................................................................................. 37 I.2.2 Les éléments de la filtration : ................................................................................... 38 I.2.2.1 Les éléments à sceller de la piscine : ................................................................ 39 I.2.2.2 Le filtre de la piscine : ...................................................................................... 40 I.2.2.3 La pompe de la piscine : ................................................................................... 41 I.2.2.4 Branchement hydraulique : .............................................................................. 42 I.2.2.5 Implantation générale, raccordement des canalisations et détails techniques : 43 I.2.3 Etude de comportement d’eau de la piscine : .......................................................... 46 I.2.3.1 Températures : .................................................................................................. 46 a) Températures usuelles de l’eau du bassin ........................................................ 46 b) Température intérieur hall piscine ................................................................... 46 I.2.3.2 Evaporations : ................................................................................................... 46 a) Evaporation dans les piscines en activité normale en kg/h m2 : ..................... 46 b) Evaporation au niveau du plan d’eau en kg/h m2 : .......................................... 48 c) Evaporation journalière : ................................................................................. 48 I.3 RAPPEL DES CLASSIFICATONS DES PISCINES : ...................................................... 50 I.3.1 Piscine hors sol : ...................................................................................................... 50 I.3.2 Piscine collective : ................................................................................................... 50 Chapitre II : DIMENSIONNEMENT .................................................................................... 51 II.1 DIMENSIONNEMENT DE LA PISCINE : ..................................................................... 51 II.1.1 Inventaire : .............................................................................................................. 51 II.1.2 Calcul du volume du bassin : Vb ............................................................................ 51 II.2 BILAN DES CHARGES THERMIQUES : ...................................................................... 52 II.2.1 Pertes thermiques par évaporation : Qévap ............................................................... 52 II.2.2 Pertes thermiques par rayonnement : Qrayon ............................................................ 53 II.2.3 Pertes thermiques par convection : Qconv ................................................................ 54 II.2.4 Pertes thermiques par transmission :Qtrans .............................................................. 55 II.2.5 Pertes thermiques par renouvellement d’eau :Qrenouv ............................................ 57 II.2.6 Bilan des pertes thermiques :Qtotales ........................................................................ 58 Chapitre III : MAINTENANCE DE L’INSTALLATION .................................................... 60 III.1 SYSTEME DE TRAITEMENT D’EAU DE LA PISCINE ............................................. 60 III.1.1 Supprimation de la majorité des matières solides : ............................................... 60 III.1.2 Désinfestation d’eau : ............................................................................................ 60 III.1.3 Maintenir un équilibre physico-chimique de l’eau : ............................................. 61 III.1.4 Les principaux matériels : ..................................................................................... 61 III.2.2.1 Chlorinateurs (manuels/automatiques) : ......................................................... 61 III.2.2.2 Electrolyseurs : ............................................................................................... 62 Etude et conception de chauffage d’une piscine olympique à Madagascar Promotion HASIMBOLA Page v III.2.2.3 Asservissements redox et ph : ........................................................................ 62 III.2 ENTRETIEN COURANT DU BASSIN : ....................................................................... 62 III.2.1 Entretiens quotidiens : ........................................................................................... 62 III.2.2 Anomalies possibles et quelques solutions : ......................................................... 63 III.3 MISE EN SERVICE : ...................................................................................................... 64 III.4 QUELQUES POINTS TECHNIQUES A CONSIDERER : ............................................ 65 PARTIE 3 : ETUDE ECONOMIQUE ET ETUDE D'IMPACT ENVIRONNEMENTAL Chapitre I : ETUDE ECONOMIQUE ................................................................................... 66 I.1 GENERALITES : ............................................................................................................... 66 I.2 DETERMINATION DES COUTS : .................................................................................. 68 I.2.1 Prix du gros œuvre, main d’œuvre(M.O) génie civil, revêtement et étanchéité du bassin : .............................................................................................................................. 68 I.2.2 Prix du système de filtration ,chauffage : ................................................................ 68 I.2.3 Prix de la lumière ,coffret électrique,local technique,option : ................................. 70 I.2.4 Prix des petits matériels et produits pour mise en marche : ..................................... 70 I.2.5 Devis de la piscine : ................................................................................................. 71 I.3 CRITERE DE RENTABILITE DU PROJET : .................................................................. 72 I.3.1 Calcul de la valeur actuelle nette (VAN) : ............................................................... 72 I.3.2 La courbe représentative de VAN en fonction du taux d’actualisation : ................ 74 Chapitre II : ETUDE IMPACT ENVIRONNEMENTAL ..................................................... 74 II.1 GENERALITES : .............................................................................................................. 75 II.2 MPACTS CAPITAUX : .................................................................................................... 75 II.2.1 uploads/Industriel/ ravolasonhajaa-espa-lic-10 1 .pdf