10 points relatifs aux bases de la climatisation
4.4 Procédure lors de la planification
Exigences posées au système
Lors de la planification de la production et de la distribution de froid, il faut
tou-jours tenir compte du côté chaud – l’utili-sation ou l’évacuation (élimination) de la chaleur produite. Le cas optimal et éco-nomiquement très intéressant est l’utili-sation de ces deux «côtés».
Schéma de base
Le point de départ de la planification est le schéma de base de l’approvisionne-ment en froid (chaleur). Idéalel’approvisionne-ment, la machine est au centre, gérant un accu-mulateur à la fois du «côté froid» (entrée d’énergie) et du «côté chaud» (sortie d’énergie). La gestion alternative de l’ac-cumulateur met la machine en marche, soit en «mode thermique» (besoin de chaleur), soit «mode frigorifique» (besoin de froid). Si, par exemple, il y a un besoin en froid par des mesures correspon-dantes sur l’accumulateur du médium fri-goporteur et que la machine est mise en marche en conséquence, l’état de charge de l’accumulateur du médium calopor-teur doit être vérifié immédiatement. En effet, la production du «froid» demandé rend impérative l’évacuation de la cha-leur accumulée. Dès que l’accumulateur du médium caloporteur a atteint un cer-tain état de charge (p. ex. 80 %), un
«consommateur forcé» doit être activé. Il peut s’agir, par exemple, de l’apport d’énergie dans le champ de sondes géo-thermiques ou de l’évacuation de l’éner-Source d’énergie
possible
Machine frigorifique-thermique MFT
Restitution d’énergie possible
Flux d’énergie Illustration 4.6:
Système global avec les sources d’éner-gie, la machine frigo-rifique-thermique et
les possibilités de distribution de la chaleur.
gie par les aéroréfrigérants vers l’exté-rieur (évacuation de l’énergie). Il en va de même à l’inverse: Si la machine est en-clenchée en mode thermique, il faut pré-voir les sources d’énergie nécessaires (le refroidissement de la pièce, mais égale-ment l’eau souterraine, du lac ou du cours d’eau, le champ de sondes géother-miques etc.).
En l’absence de besoin de chaleur Selon le projet, il peut n’y avoir aucune possibilité d’utilisation de la chaleur ou qu’une possibilité modeste. Dans ces cas, l’accumulateur thermique peut être supprimé et l’énergie produite peut être libérée directement dans l’environne-ment. Cependant, il est impératif que la température de condensation soit déca-lée en fonction de la température exté-rieure. De cette façon, la température de condensation peut être réduite pendant les périodes plus fraîches (printemps, automne, hiver), l’efficience du système sensiblement augmentée et la rentabilité améliorée.
Liste de contrôle: conception
Points auxquels le planificateur doit pen-ser lors de la conception du projet.
1. Pour la production
Q Puissance (médium frigoporteur, mé-dium caloporteur)
Q Disponibilité (exigences en matière de sécurité d’approvisionnement) Q Répartition de la production entre
plusieurs machines (au moins avec des circuits séparés)
Q Plage de régulation de la machine, gradation de la puissance
Q Intégration hydraulique des machi-nes
Q Temps de fonctionnement QFroid de la machine frigorifique de 0 à 100 % Q Tolérance maximale de température
(chaleur-froid)
Q Raccordement électrique, capacité du transformateur et prescriptions PDIE (courant de démarrage) Q Conditions, souhaits du client Q Conditions géologiques (sondes
géo-thermiques, eaux souterraines) 2. Pour les consommateurs de froid Q L’air soufflé ou l’air ambiant est-il
ref-roidi de manière sensible ou latente?
Q Température de départ du circuit de froid requise (TCF-Dép), tolérance de température admissible
Q Augmentation de la température du fluide frigoporteur (hiver)
Q Quelle est la température de retour prévue du circuit de froid (TCF-Ret)?
Q Puissance frigorifique requise, influ-encée par la météo: charge de base, pic de jour, minimum de nuit, week-end
Q Puissance frigorifique requise (charge interne, refroidissement hi-vernal): charge en ruban, pic de jour, minimum de nuit, week-end
Q Taille maximale d’accumulateur pos-sible
Q Stockage saisonnier avec couplage géothermique (sondes géother-miques) prévu
3. Pour les consommateurs de chaleur Q Température de départ de chauffage
requise (TCF-Dép), tolérance de tem-pérature admissible
Q Réduction de la température de l’eau surchauffée (été)
Q Quelle est la température de retour prévue (TCF-Ret)?
Q Clarifier l’utilisation de la chaleur (chauffage de l’eau sanitaire, puis-sance de pointe, besoin journalier, charge de base)
Q Puissance de chauffage requise Q Puissance de chauffe requise
influ-encée par la météo: pic de jour, mini-mum de nuit, week-end
Q Taille maximale possible d’accumulateur
Q Stockage saisonnier avec couplage géothermique (test des sondes géo-thermiques)
Q L’air soufflé est-il préchauffé ou ré-chauffé?
Intégration de la machine frigorifique Le circuit de mélange doit permettre de respecter les valeurs-limites de tempéra-ture admissibles tant du côté de l’évapo-rateur (température d’entrée maximale) que du côté du condenseur (température d’entrée minimale) et d’éviter les dysfonc-tionnements (voir également Chap. 8.3).
Lorsque des accumulateurs stratifiés sont utilisés des deux côtés (médiums frigoporteur et caloporteur), il est obliga-toire que le médium (mélangé) introduit dans ces accumulateurs ait la tempéra-ture de dimensionnement. Si tel n’est pas le cas, non seulement la stratification de la température – et donc la capacité de stockage – peut être altérée, mais aussi la mesure de la température pour la com-mande (et la comcom-mande séquentielle) des machines. Selon la manière dont le médium est introduit dans l’accumula-teur, cela peut entraîner de fortes varia-tions de température et donc des dys-fonctionnements (voir Chap. 8.6).
Tant du côté du générateur que de la consommation, il est important que les températures soient maintenues opti-males. L’intégration hydraulique des points de consommation doit être soi-gneusement prévue. Les débits volu-miques et les pressions différentielles associées doivent être complètement régulés lors de la mise en service.
Remarques relatives à l’hydraulique Le système hydraulique doit être conçu pour être aussi simple que possible. Les systèmes complexes et les réglages compliqués des volets sont à éviter au-tant que possible. Si nécessaire, les cir-cuits hydrauliques doivent être séparés au moyen d’un échangeur de chaleur.
Le système hydraulique doit être conçu de manière à ce que les mesures de tem-pératures et de débit volumique soient possibles à tout moment; pour le débit, une mesure ponctuelle est souvent suffi-sante, surtout dans les systèmes à débit volumique constant. Un simple tronçon de tuyauterie peut alors être pris en compte.
– Pour la mesure de la pression ou de la pression différentielle, il faut installer des dispositifs appropriés (p. ex. des embouts de mesure Twinlock): cela permet de contrôler les pompes de l’extérieur et d’optimiser leur exploita-tion.
– En cas de débit volumique variable dans le circuit de l’évaporateur ou du condenseur, les spécifications du fournisseur de la machine doivent être respectées.
– Afin d’éviter la surchauffe accidentelle du circuit de l’évaporateur ou du condenseur, il est conseillé de prévoir un circuit de sécurité approprié (exemple: machine frigorifique
«HORS», pompe «EN», vanne de mé-lange reste en position de déviation
«bloquée»).
– Utiliser l’eau traitée (selon SICC BT102).
+
–
Circuit fluide frigorigène Circuit
consom-mateur de froid Circuit
consom-mateur de chaleur Circuit aéroréfrigérant Circuit
évaporateur Circuit
condenseur Illustration 4.7:
Aperçu du système global avec les
diffé-rents circuits.
Mesures de réduction du bruit
Lors de la planification de machines fri-gorifiques-thermiques, il convient de procéder à une évaluation minutieuse des émissions sonores. Les mesures de réduction du bruit prises en compte suf-fisamment tôt évitent des frais inutiles.
Des adaptations ultérieures occa-sionnent souvent des dépenses supplé-mentaires élevées et beaucoup de tra-cas.
Émissions sonores
Bruit aérien: Une enceinte insonorisée doit être prévue pour le générateur, et un encapsulage ou un habillage phonique du local est nécessaire pour les grands systèmes. Une attention particulière doit être accordée aux aéroréfrigérants.
Chaque compresseur doit disposer de son propre agrément. Cela permet de faire fonctionner tous les aéroréfrigé-rants les nuits d’été avec des besoins ré-duits en refroidissement. Dans ce cas, les ventilateurs de refroidissement fonc-tionnent à faible vitesse, ce qui réduit considérablement le niveau de puissance sonore. L’installation fonctionne donc
«silencieusement».
Dans les cas extrêmes, les unités de re-froidissement doivent être installées dans un local technique doté silencieux séparateurs aux ouvertures d’entrée et de sortie d’air.
Bruit solidien: Le bruit solidien peut être évité par l’utilisation systématique de rac-cords flexibles (tuyaux, compensateurs, manchons élastiques, connexions élec-triques flexibles). Pour réduire les vibra-tions de la pompe à chaleur, il convient d’utiliser des amortisseurs de vibrations disposés entre la pompe et son socle ou entre le socle et le sol en béton.
Déroulement de la planification selon les phases SIA
Au cours du processus de planification, comme le montre l’Illustration 4.8, des clarifications sont apportées, des don-nées sont collectées, des concepts sont élaborés et des décisions sont prises.
Dans la description de la phase, les points spécifiques au froid sont mis en évidence, mais fondamentalement les services de planification spécifiés dans les règlements SIA doivent être fournis.
Phase 31 Avant-projet
Décision de principe sur le refroidissement
Saisie des besoins (utilisation, processus, autres corps de métier, architecture etc.)
Élaboration du concept: considérer le refroidissement et le chauffage comme un système
Choix du système et températures possibles du système
Performances approximatives (premiers calculs)
Estimation des surfaces techniques (taille des locaux)
Discussions préliminaires avec les autorités concernant l’approbation du concept
Estimation approximative des coûts d’investissement et d’exploitation
Phase 32 Projet de l’ouvrage
Compilation des données de puissance (le besoin de refroidissement est souvent difficile à déterminer – une documentation transparente est donc importante).
Contrôle de l’intégration des composants (installation, révision, remplacement)
Détermination précise des températures du système et des puissances frigorifiques
Élaboration d’un concept de mesure (également en ce qui concerne les mesures d’acceptation et l’optimisation opérationnelle)
Définition des fonctions sommaires
Élaboration des justificatifs pour les autorités (énergie, bruit, protection incendie etc.)
Estimation des coûts
Phase 33 Procédure de demande d’autorisation/projet de mise en œuvre
Soumissions aux autorités: l’expérience a montré que les autorisations peuvent être décisives pour l’ensemble du projet: «Justificatif refroidissement» (Justificatif énergétique EN-5), ventilation des centres techniques, désenfumage, voies d’évacuation et exigences en matière de protection incendie, accès pour l’inspection etc.
Phase 4 Appel d’offres
Incorporation des exigences officielles
Descriptifs de fonctionnement
Spécification détaillée de la machine avec au moins deux états de fonctionnement
Répertoire des services pour les demandes de devis
Appel d’offre, comparaison des offres, adjudications
Phase 51 Planification de la mise en œuvre
Réunion de coordination avec le fournisseur des machines frigorifiques et le fournisseur de l’AG, au cours de laquelle les communications (interfaces de données) sont définies
Demande des certificats d’usine
Planification de l’exécution sur la base des données des fournisseurs et des entrepreneurs
Vérification resp. complément du descriptif de commande et de régulation
Phase 52 Exécution/direction professionnelle de la construction
Réalisation des réceptions d’usine (si nécessaire)
Contrôle de l’intégralité de l’hydraulique
Contrôle des dispositifs de sécurité
Planification de la mise en service
Phase 53 Mise en service, achèvement
Déclarations de performance et documentation
Mise en service: Coordination avec les fournisseurs des machines frigorifiques et de GA
Réception: prise en compte des conditions climatiques (températures extérieures)
Contrôle des performances avec vérification fonctionnelle, réajustement (recommandé)
Soumission de l’offre pour l’optimisation opérationnelle (phase 6)
Annonce de l’installation à l’OFEV (voir page 57) Illustration 4.8:
Description des phases SIA avec quelques remarques sur les points à prendre en compte spécifiquement pour une installation
frigo-rifique de climatisa-tion.