ETUDE D’UN LYCEE BBC - eprints2.insa-strasbourg.freprints2.insa-strasbourg.fr/1322/1/Synthèse_Marie_BESTIEN.pdf · Le lycée Marc BLOCH de Serignan (département de l’Hérault),

GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE

SYNTHESE

ETUDE D’UN LYCEE BBC

Projet de Fin d’Etudes réalisé à COFELY AXIMA

Par Marie BESTIEN

Tuteur Costic: M. Serge HAOUIZEE

Responsable en entreprise: M. Benoit POUSSIN

Institut National des Sciences

Appliquées de Strasbourg

Septembre 2012

INSA STRASBOURG PROJET DE FIN D’ETUDES

COSTIC

Etudiant : BESTIEN Marie Etude d’un lycée BBC

Tuteur : HAOUIZEE Serge Septembre 2012 Page 2 sur 45

Fiche d’objectifs

PFE chez COFELY AXIMA à Nantes

Sujet de l’Etude : L'étude d'un lycée BBC à Béziers (Lycée M.BLOCH), qui présente de nombreuses technologies HVAC de récupération d'énergie (forage, solaire thermique, micro-cogénération ...) : une vraie vitrine de ce qui peut se faire en ce moment ...

Fiche d’objectifs :

Suivi du projet en tant qu’ingénieur d’étude du bureau d’étude exécution.

Réalisation de notes de calculs tout au long de l’étude :

- Détermination des débits d’air neuf hygiénique suivant l’occupation des locaux.

- Pertes de charges hydrauliques pour dimensionnement des pompes de production et

de distribution

- Note de calcul acoustique

Schéma de principe et régulation

- Schéma de principe hydraulique (réseau de production et de distribution)

- Schéma de principe aéraulique (traitement d’air du lycée par CTA, ventilation Double

Flux des logements de fonction, extracteurs des hottes de cuisine et compensation par UTA)

- Analyse d’offres fournisseurs (UTA, pompes…)

L’objectif de ce PFE est aussi

De s’intégrer dans l’équipe tout au long du projet, sur la durée des 6 mois du projet.

De s’adapter au milieu et d’apprendre à résoudre des problèmes de conception et de mise

en œuvre.

Remerciements

Je souhaite tout d’abord remercier Monsieur Benoît Poussin, Directeur du Bureau d’Etudes

Exécution à Nantes qui m’a accueillie au sein de son équipe pour mon Projet de Fin

d’Etudes chez Cofely Axima.

Ensuite, je tiens à remercier Monsieur Philippe Surriray, chef de groupe EtdClim1, dans

lequel j’ai été affectée, pour sa disponibilité et son aide pendant les 6 mois passés au sein

du Bureau d’Etudes, ainsi que l’ensemble des personnes avec qui j’ai travaillé tout au long

de ce Projet de Fin d’Etudes.


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Résumé

À la fin de mes études à l'INSA de Strasbourg, j'ai eu l'occasion de réaliser mon projet de fin

d’étude de six mois pour terminer ma formation. J'ai travaillé au sein de Cofely Axima, dans

le bureau d’étude exécution à Nantes, au siège des études de la société. Ce bureau

d'études est consacré aux grands projets, qui ne peuvent pas être réalisés dans les agences

locales à travers le pays.

Dans ce contexte, j'ai intégré le bureau d’étude exécution, dirigé par Benoit Poussin, où j'ai

travaillé avec deux équipes distinctes sur un lycée basse consommation et un hôpital, les

deux supervisés par Philippe Surirray, chef du groupe.

Le premier projet dans lequel je me suis le plus impliqué le plus, a été le lycée Marc BLOCH

à Sérignan. Ma première tâche fut le dimensionnement des systèmes aérauliques et

hydrauliques. Puis, j'ai commencé les calculs acoustiques afin de déterminer le niveau de

bruit dans chaque lieu (chambres, lieux techniques et des éléments techniques...). J’ai

également dimensionné les pompes et les compteurs des réseaux. Pour finir, j'ai consulté

des fournisseurs sur de nombreux éléments techniques.

Mots clefs : Bâtiments Basse Consommation - Chauffage – Ventilation – Climatisation-

Dimensionnement- Acoustique

Abstract

At the end of my studies at INSA Strasbourg, I had the opportunity to do a six months work

placement to complete my education. I worked within Cofely Axima, in its design office in

Nantes, the Head Office of the company. This design office is dedicated to the large projects,

which cannot be realized in the local branches over the country.

In this context, I was devoted to the design office Execution, directed by Benoit Poussin,

where I worked with two distinct groups on a low-consumption- high school and a hospital,

both supervised by Philippe Surirray, the group’s chief.

I was involved most was the High School Marc Bloch of Serignan. My first assignment was

to size the ventilation and hydraulic systems. I had the opportunity to deal with all the

regulation of the ventilation. Then, I began the acoustic calculations in order to determine the

noise level in each place (rooms, technical places, and technical elements...). To finish, I

managed the technical specifications for inquiry to the suppliers. I was in charge of the

pumps and meters inquiry.

Key words: low consumption buildings – Heating- Ventilation – Air Conditioning – Sizing- Acoustic


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Table des matières

4Fiche d’objectifs ............................................................................................................. 2

Remerciements ............................................................................................................... 2

Résumé ........................................................................................................................... 3

Abstract ........................................................................................................................... 3

Introduction ...................................................................................................................... 5

1. Présentation du projet Lycée Marc BLOCH ............................................................. 6

2. Bâtiment Basse Consommation .............................................................................. 8

3. Réseau aéraulique .................................................................................................. 9

3.1 Traitement aéraulique du bâtiment ....................................................................9

3.2 Schémas de principe aérauliques.................................................................... 11

3.3 Note de calcul acoustique ............................................................................... 12

3.3.1 Rappels théoriques ......................................................................................12

3.3.2 Note de calcul acoustique extérieur .............................................................14

3.3.3 Note de calcul acoustique intérieur ..............................................................17

4. Réseau hydraulique ...............................................................................................22

4.1 Dimensionnement des éléments de production ............................................... 22

4.2 Dimensionnement des pompes de distribution hydraulique ............................. 23

5. Plomberie ...............................................................................................................27

5.1 Dimensionnement du réseau d’eau froide ....................................................... 27

5.2 Dimensionnement des compteurs ................................................................... 28

5.3 Dimensionnement du système de traitement d’eau ......................................... 29

6. Bilan sur le projet du lycée Marc BLOCH ...............................................................30

7. Présentation du Pôle Santé du Villeneuvois ...........................................................31

7.1 Etude thermique - ClimaWin ............................................................................ 34

7.2 Bilan thermique ............................................................................................... 35

Bilan sur l’hôpital de Villeneuve sur Lot ..........................................................................41

Conclusion ......................................................................................................................42

Bibliographie ...................................................................................................................43

Table des figures ............................................................................................................44


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Introduction

Dans le cadre de ma formation à l’INSA de Strasbourg, j’ai eu l’opportunité d’effectuer mon

Projet de Fin d’Etudes (PFE) chez Cofely Axima, à Nantes. Axima étant une entreprise

spécialisée dans le génie climatique et le désenfumage. J’ai travaillé au Bureau d’Etudes

d’Exécution pendant 6 mois. Là j’ai pu suivre l’ensemble des étapes des études à réaliser en

phase exécution d’un projet.

Le sujet de mon PFE est l’étude en phase exécution d’un lycée Bâtiment Basse

Consommation (lycée Marc BLOCH) qui présente de nombreuses technologies en

Chauffage-Ventilation- Climatisation… « Une vraie vitrine de ce qui peut se faire en ce

moment ».

Pendant quelques mois j’ai donc intégré l’équipe qui avait en charge l’étude d’exécution.

Travailler sur un lycée à très faibles niveaux de consommation correspondant au référentiel

Effinergie a été ma première mission. L'entreprise a été retenue pour le lot Chauffage-

Ventilation- Climatisation, Plomberie et désenfumage et il s'agissait pour moi de faire les

choix techniques des équipements à installer, de suivre l'élaboration des plans d'exécution

tout en respectant les Cahiers des Charges Techniques Particulières du Bureau d'étude de

la maîtrise d'œuvre.

A la fin de ce projet, j’ai eu l’opportunité de travailler sur un projet en conception

construction, l’hôpital de Villeneuve Sur Lot.

Là, les problématiques ne sont plus les mêmes : nous sommes en relation directe avec le

client, sans bureau d’étude conception. L'enjeu est important parce qu'il s'agit de proposer

des solutions techniques et économiques tout en garantissant le programme du client et la

tenue des budgets.


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1. Présentation du projet Lycée Marc BLOCH

Le lycée Marc BLOCH de Serignan (département de l’Hérault), d’une capacité de 1600

élèves, et d’une surface de 18 000 m² contient plusieurs parties indépendantes : un lycée, un

internat, un restaurant ainsi qu’une salle polyvalente. Son ouverture est prévue pour

septembre 2013. Le maitre d’ouvrage est la région Languedoc–Roussillon et le maitre

d’œuvre est un architecte de Montpellier, François Fontès. La particularité de ce projet est

d’être un Bâtiment Basse Consommation avec une réduction d’émission de CO2 lié à la

production et aux transports. Le budget de l’ensemble du projet est de 50 millions d’euros.

Axima est en charge du lot Chauffage-Ventilation-Climatisation-Désenfumage-Plomberie, en

phase exécution et travaux. L’enveloppe Cofely Axima est de 3.4 millions d’euros. Le budget

des études, menées à Nantes, est fixé à 200 000 euros.

Les référents pour ce projet sont le chargé d’affaire de l’agence de Montpellier, Mr Patrice

Alzas et le chargé d’étude à Nantes Mr Roncalli.

La problématique de ce projet est de réaliser l’installation de Chauffage, Ventilation,

Climatisation et plomberie conformément au cahier des charges établi par le bureau d’étude

technique du groupement Maîtrise d’œuvre, conformément aux demandes de l’utilisateur

client.

L’étude du lot CVC consiste à traiter l’ensemble des locaux du lycée, tout en économisant le

maximum d’énergie et en maintenant le confort des utilisateurs, mais aussi à rechercher des

économies supplémentaires par l’optimisation des études.

Mon projet de fin d’étude a porté sur:

- le dimensionnement des réseaux aérauliques et la note de calcul acoustique

pour l’ensemble des locaux

- le dimensionnement de systèmes de production de chaleur et de froid

- le dimensionnement du réseau de distribution hydraulique

- les optimisations possibles

Figure 1: Le futur lycée Marc Bloch de Serignan


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Figure 2: Plan du rez de chaussé

Figure 3: plan du niveau R+1


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2. Bâtiment Basse Consommation

L’objectif du maître d’ouvrage est de créer un bâtiment à très faibles niveaux de

consommation dont la consommation globale devra être au-delà du référentiel EFFINERGIE.

Les besoins exprimés en énergie finale ne devront pas dépasser pour

le chauffage et les consommations tous usages électriques (éclairage, bureautique,

ventilation et auxiliaires, hors cuisine)

Pour atteindre cet objectif, les principales caractéristiques retenues pour le bâtiment sont les

suivantes :

- Bâtiment à haut niveau d’isolation

- Ventilation double flux haut rendement généralisée

- Equipement électriques performants : lampes basse consommation, ventilateurs

performants,…

Les études thermiques du projet ont été menées par l’entreprise IBUZA, mandatée par le

client. Ils ont réalisé l’ensemble des simulations thermiques dynamiques avec le logiciel

Pléiades-Comfie. IBUZA est également en charge du respect de la réglementation thermique

de 2005 avec notamment le calcul de la consommation du bâtiment : le C.

Le bureau d’étude technique CVC, en corrélation avec le client et IBUZA, a alors imposé

l’utilisation de certaines énergies renouvelables.

La production de calories et de frigories se fait par une pompe à chaleur géothermique. Les

puits géothermiques sont au lot d’une entreprise différente de Axima.

Une chaudière gaz à condensation sera installée en cascade de la pompe à chaleur pour

compléter les besoins de chauffage.

La production d’eau chaude sanitaire se fait par panneaux solaires autovidangeables

couplée à un préparateur gaz, pour le maintien en température de l’internat et de la cuisine.

Le but est de minimiser le nombre d’appareils électriques.

D’autre part, un autre lot du projet doit installer une éolienne afin de produire de l’électricité.

Il faut veiller au cours du dimensionnement que tous les éléments (Centrales de traitement

d’air, pompes…) soient bien de classe énergétique A, pour limiter au mieux la

consommation technique de l’établissement. Il faut aussi veiller lors de l’installation que

l’étanchéité à l’air soit bien assurée. Le bureau d’étude ayant demandé un taux de

renouvellement d’air pour l’ensemble du bâtiment de 0.13vol/h, nous avons donc comme

consigne obligatoire sur le chantier de bien isoler l’ensemble des réseaux aérauliques.

Plusieurs tests à la porte soufflante seront réalisés tout au long de la construction du projet

pour déceler et corriger les fuites du bâti mais aussi celles des installations.


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3. Réseau aéraulique

3.1 Traitement aéraulique du bâtiment

Les Centrales de Traitement d’Air (CTA) fonctionnent en tout air neuf, pour apporter l’air neuf

hygiénique nécessaire dans chaque local, en fonction de leur utilisation. Il a fallu alors

déterminer le nombre d’occupants pour chaque local à partir des plans d’occupation du

mobilier. La circulaire relative à la révision du Règlement Sanitaire Départemental Type

(RSTD) donne les débits d’air hygiénique pour tous les locaux. Les locaux destinés aux

lycéens doivent avoir un débit hygiénique de 18 m3/h/personne.

Ceux du restaurant doivent avoir un débit hygiénique de 30 m3/h/personne, puisqu’il y a une

activité salariale.

Le débit hygiénique dans les locaux spécifiques dépend du nombre de lavabos, WC et

douches. Nous avons alors pu déterminer l’ensemble des débits de ventilation.

De plus il a fallu vérifier que les débits d’air hygiénique étaient suffisants pour combattre les

apports et les déperditions dans la salle polyvalente.

Figure 4: Schéma de

principe d'une CTA


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D’autre part, le lycée étant BBC, les contraintes d’étanchéité d’air sont importantes. Il a donc

fallu équilibrer l’ensemble des CTA, pour éviter de créer des dépressions ou surpressions

entre les différents locaux.

Le Cahier des Clauses Techniques Particulières demande de façon précise l’installation

d’éjecto-convecteurs (marque Spirec) : les Spilotairs.

Le Spilotair 2 tubes est installé dans le faux plafond des salles de classe. Il assure le

chauffage en hiver et le rafraîchissement en été par le réseau "change-over". C'est la

Gestion de Technique Centralisée qui décide d'alimenter les terminaux en eau chaude ou en

eau glacée, en fonction des besoins du bâtiment.

L'effet d'induction du cône du spilotair mélange l'air neuf venant de la CTA avec l'air aspiré

de la pièce.

L’effet venturi assure le

brassage de l’air de la

pièce sans moteur ni

turbine.

Spirec a alors

dimensionné les spilotairs

pour tous les locaux

traités et répond au

cahier des

charges « confort des

occupants », d’un point

de vue traitement

thermique et d’apport

d’air neuf.

Améliorations proposées pour le bâtiment basse consommation :

- Un clapet tout ou rien sera également installé sur chaque Spilotair, asservi à un

détecteur de présence dans les salles de classe. Ce système permettra de stopper

totalement le renouvellement d’air et donc le chauffage local par local en fonction de son

utilisation, mais aussi de réduire la consommation énergétique des CTA.

- Le nombre important d’élèves dans les salles de cours nécessite de forts taux de

renouvellement d’air. Ce débit ne doit pas être permanent, mais s’adapter aux besoins. Les

centrales de traitement d’air sont donc adapter pour chaque zone et leur régulation sera

ajustée suivant le planning d’occupation de chaque ensemble.

- Les pertes de charge des réseaux aérauliques sont dimensionnés à 1 Pa/m. Ce

dimensionnement permet de limiter les pertes de charges dans le réseau et ainsi ne pas sur-

dimensionner les ventilateurs. Les ventilateurs sont en vitesse variable, pour limiter les

consommations énergétiques du bâtiment.

Figure 5: Schéma d'un éjecto-convecteur


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3.2 Schémas de principe aérauliques

Les schémas de principe permettent de définir l’emplacement des points de mesures de la

Gestion de Technique Centralisée (GTC). Ceux-ci couvrent l’ensemble des surfaces et sont

reliés à la GTC pour pouvoir contrôler tous les paramètres et vérifier l’ensemble des

éléments fonctionnant sur l’installation.

Les schémas de principe seront utiles au metteur au point qui mettra l’installation en service.

Le service de maintenance pourra comprendre rapidement comment fonctionne l’installation

et pourra s’appuyer sur ces schémas pour assurer son travail. Plans et schémas de principe

doivent être cohérents.

Le descriptif fonctionnel est la transcription rédigée du schéma de principe. Ce descriptif

avec le schéma de principe permet de définir qu’elle va être la régulation adéquate et va

permettre aux électriciens de programmer au mieux la GTC.

Pour qu’une installation CVC puisse être optimale, ces 2 documents doivent être clairs et

précis.


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3.3 Note de calcul acoustique

Pour l’ensemble de nos études, la note acoustique est le moyen de vérifier que l’ensemble

de l’installation correspond bien aux demandes du bureau d’étude dans ce domaine.

Les critères acoustiques sont particulièrement déterminants pour les études puisqu’ils sont

directement vérifiables par le client et peuvent créer un inconfort pour les utilisateurs.

Après avoir dimensionné et dessiné l’ensemble des réseaux, il faut dimensionner l’ensemble

des pièges à son des centrales de traitement d’air. L’objectif de cette note de calcul est de

vérifier que les niveaux sonores des installations sont inférieurs à ceux demandés par le

client. La note de calcul acoustique est importante car elle peut impliquer des modifications

dans le dimensionnement de certains réseaux aérauliques.

Elle se fait en deux temps : la note de calcul acoustique extérieur et la note de calcul

intérieur.

Dans notre cas, les locaux à risques sont les salles de classe, avec les spilotairs. Nous

allons alors particulièrement veiller que ces terminaux ne puissent pas créer de nuisances

sonores pour les utilisateurs.

3.3.1 Rappels théoriques

Le son : le son est une variation de pression se propageant dans un milieu (air, eau, etc..).

Dans un milieu homogène, la propagation est identique dans toutes les directions.

La puissance acoustique est la quantité globale d’énergie acoustique émise par la source

sous forme d’ondes sonores.

Niveau de pression, de puissance, d’intensité acoustique :

Pour mesurer un son, on mesure sa variation de pression. L’oreille humaine est sensible à

des variations de pression comprise entre Pa à 20 Pa. La formule qui permet de

déterminer le niveau de pression acoustique (ou niveau sonore) est donnée en décibels par

rapport à une pression de référence p0= Pa.

(

)

en dB

Ce niveau de pression acoustique est le niveau sonore perçu par notre oreille. On définit

également un niveau de puissance acoustique, qui correspond au niveau sonore émis par

une source. Elle s’exprime par rapport à une puissance de référence P0= W :

en dB


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Il y a aussi l’intensité acoustique qui représente l’énergie par unité de surface d’onde existant

en un point :

Avec :

I : l’intensité acoustique en W/m²

P : la pression acoustique

ρ : la masse volumique de l’air

c : la vitesse du son dans l’air

On peut alors définir un niveau d’intensité acoustique :

en dB Avec

Analyse du son :

La mesure du son donne une appréciation de la gêne provoquée par le bruit, mais elle

n’informe pas sur les fréquences gênantes. Pour cela, il faut faire une analyse du son par

bande de fréquence, de la largeur d’une octave : 31.5 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz,

1000Hz, 2000Hz, 4000Hz, 8000Hz. Des mesures plus fines peuvent être effectuées par

bande de tiers d’octave.

Méthode de calcul :

Les calculs sont effectués pour 8 fréquences de référence évoquées ci-dessus, de 63 Hz à

8000 Hz.

Dans la formule suivante, nous appellerons :

- fm(j) les fréquences, j variant de 1 à 8,

- P1(j) : la puissance acoustique avant l’élément à calculer à la fréquence fm(j),

- At(j) : l’atténuation de l’élément à la fréquence fm(j),

- Pr(j) : la régénération de l’élément à la fréquence fm(j),

- P2(j) : la puissance acoustique après l’élément à la fréquence fm(j),

Ce qui donne :

Le bruit obtenu dans un local, après la bouche, est appelé le bruit direct. Il existe aussi un

autre type de bruit, le bruit réverbéré, qui est le bruit perçu dans les locaux traversés par les

gaines de ventilation (ou voisins de ces gaines).

Mesure globale :


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Cette mesure prend en compte l’ensemble des fréquences audibles. Cependant, elle tient

compte de la sensibilité de l’oreille en effectuant une pondération en fonction de la

fréquence. Comme la courbe de sensibilité de l’oreille n’est pas identique pour toutes les

intensités sonores, on distingue 3 types de pondérations :

- Pondération A pour niveaux faibles en dB(A)

- Pondération B pour niveaux moyens en dB(B)

- Pondération C pour niveaux forts en dB(C)

3.3.2 Note de calcul acoustique extérieur

L’objectif est de déterminer les niveaux sonores des terrasses techniques pour l’ensemble

des façades de chaque bâtiment, ainsi que déterminer le niveau sonore à la limite de

propriété du client. Le but de cette note de calcul est de dimensionner les pièges à son à

installer sur l’air neuf et l’air rejeté. On se place alors dans le cas le plus défavorable, soit

celui où le niveau sonore devrait être le plus élevé, pour dimensionner les pièges à son. On

veut pouvoir « oublier » l’installation, donc diminuer les nuisances sonores et éviter que

l’installation nuise aux internes et aux riverains. La pression sonore de l’installation au niveau

de la première fenêtre de la façade doit être au maximum de 45dB(A) (Extrait du CPA,

Cahier des Prescriptions Acoustiques).

Figure 6: Correction due à la

pondération en fonction de la

fréquence


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L’ensemble des puissances acoustiques des CTA, à l’air neuf et au rejet sont rassemblées.

Elles sont données par le constructeur des CTA, ici GEA. Le fournisseur nous délivre alors

les spectres acoustiques des ventilateurs de chaque CTA.

Cumul des niveaux sonores :

On se place à la source, pour déterminer ce point de mesure, on recherche d’abord quel est

l’endroit où la puissance sonore est la plus élevée, puis la fenêtre qui en est la plus proche.

Ceci nous permet alors de trouver la source théorique.

Figure 7: Terrasse

technique du bâtiment A1


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Ensuite il s’agit de préciser la distance entre la source « théorique» et le ventilateur de

chaque CTA.

Ce qui nous permet alors de déterminer la puissance cumulée à la source « théorique »

Une fois la puissance cumulée obtenue nous devons déterminer la pression acoustique à la

fenêtre choisie.

On connait le cheminement du bruit, on détermine alors le chemin avec les distances

jusqu’à la fenêtre choisie, le dénivelé de la source théorique au point de mesure. Dans notre

cas il y a une acrotère qui va alors réagir comme un écran. Il s’agit d’en intégrer ses

caractéristiques.

Figure 8: Point de mesure

sur le bâtiment A1


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Figure 9: Niveau sonore de la terrasse technique du bâtiment A1

A la fenêtre du local, on sait que la pression acoustique est de 44.4 dB(A), donc inférieure à

45 dB(A) qui correspond à la valeur maximale donnée par le CPA.

Cette valeur prouve que pour cette toiture terrasse, il n’est pas nécessaire d’ajouter des

pièges à son à ces Centrales de Traitement d’Air.

Il faut réitérer la démarche pour chaque toiture technique, et placer les points de mesure à

des endroits judicieux, pour que le calcul théorique soit le plus proche de la réalité, et ainsi

répondre aux conditions du CPA.

3.3.3 Note de calcul acoustique intérieur

L’objectif de la note de calcul acoustique intérieur est de dimensionner d’une part les pièges

à sons nécessaires en respectant les contraintes définies dans le cahier des prescriptions

acoustiques (CPA) et d’évaluer d’autre part l’impact des équipements techniques sur les

niveaux sonores dans les locaux. D’après le CPA, les pressions acoustiques dans les salles

de classes doivent être inférieures à 33 dB(a).

On choisit alors le local le plus proche de la CTA, d’un point de vue aéraulique, pour se

placer dans la situation la plus défavorable d’un point de vue acoustique, et ainsi

dimensionner au mieux les pièges à son.

Prenons par exemple la salle de classe A1 209 située au 1er étage desservie par la Centrale

de Traitement d’Air (CTA1).

On relève les niveaux de puissance acoustique au soufflage du ventilateur, pour

« modéliser » le niveau sonore à la sortie de la CTA, dans le conduit. Puis on reproduit dans

l’ETD l’ensemble du réseau aéraulique de la CTA au local, en tenant compte de l’ensemble


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des éléments (coudes, piquages, longueur droite.), des débits véhiculés ainsi que des

dimensions de l’ensemble des gaines (en rouge sur le dessin).

Les réseaux ont été dimensionnés et dessinés d’après les demandes du CCTP, en ISO 30.

La diffusion de l’air dans ce local se fait par deux spilotairs. Spirec nous a indiqué que les

spilotairs étaient dimensionnés pour un niveau de puissance sonore de 30dB(A). Cette

information n’est pas suffisante puisque le maximum autorisé est de 33 dB(A) dans le local. Il

nous a fallu modéliser de façon précise le spilotair. On a considéré le piquage de l’induction

comme étant la bouche qui avait les nuisances sonores les plus élevées. Dans notre outil

Excel, nous avons relevé un piquage pour l’induction, munie d’une bouche, pour modéliser

l’induction du Spilotair (le point A).

Ensuite il a fallu préciser l’ensemble des distances entre les 2 bouches de soufflage, soit les

points B et C, et celle d’induction le point D. On cumule alors les 4 bruits identiques pour ces

4 bouches en la bouche A, qui est notre point de mesure (en bleu). On intègre aussi les

caractéristiques du diffuseur que Spirec va utiliser, avec leur niveau sonore, leurs

caractéristiques.


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On connait désormais la pression sonore pour un occupant qui se trouve à 1m en dessous

de la bouche d’induction. Il s’agit maintenant de définir le bruit réverbéré dans la pièce par

ces bouches.

Il faut encore déterminer la valeur du coefficient d’absorption du local.

On connait les dimensions du local, et grâce aux pièces graphiques du CCTP, on connait

aussi les composants des différentes parois. Le CPA nous donne les caractéristiques

acoustiques du faux plafond. Le sol est du revêtement plastique, les parois verticales sont

en béton brut. Il y a deux fenêtres, dont on connait pour chacune les dimensions. Un calcul

nous permet alors de connaitre le coefficient moyen d’absorption des parois du local pour

chaque bande de fréquence.

Le bruit réverbéré dans le local, pour les bouches de soufflages, est donc connu.

On réalise le même calcul pour le réseau de reprise d’air, car les bouches de reprise

génèrent également du bruit. Le bruit total réverbéré dans ce local est donc calculé.


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La pression acoustique due à la ventilation de confort aux utilisateurs nous permet

dimensionner les pièges à son. Dans notre cas sans piège à son à la reprise et au soufflage

nous avons une Pression acoustique dans le local de 55.2 dB(a). Avec les pièges à son

proposés, nous avons une pression acoustique de 34.4 dB(A) dans le local, au lieu de 33

dB(A). On remarque alors l’utilité des pièges à son au soufflage et à la reprise mais ce n’est

pas suffisant.

Solutions d’amélioration :

Placer un piège à son dans un réseau aéraulique comporte un certain nombre de contraintes

qui impliquent des compromis. On doit prendre en compte l’efficacité d’atténuation,

l’encombrement, les pertes de charges et la régénération du bruit.

Les pièges à son doivent être positionnés dans une longueur droite à la sortie du local

technique, de façon à éviter toute transmission du bruit dans les gaines, et toute

augmentation de perte de charge et de bruit régénéré.

On sait, par ailleurs qu’insérer un long piège à son n’a pas autant d’intérêt que de placer

deux pièges à son en série plus petits. Dans notre cas, limité par les surfaces des terrasses

techniques, nous ne pouvons pas insérer des grands pièges à sons, ni plusieurs.

On va alors garder la section de la CTA pour le piège à son afin d’éviter de créer des pertes

de charges supplémentaires en gardant une vitesse faible.

Le piège à sons à baffles se compose de baffles d’épaisseur e séparés par un espace

courant de largeur a ( à noter que le premier et le dernier espace sont de largeur a/2).

Les qualités d’atténuation du piège sont liées au respect de cette règle.

L’atténuation du piège est d’autant plus importante que l’espace entre les baffles est faible et

que le piège à son est long. Par contre, plus cet espace est faible, plus la perte de charge

est grande. La solution adoptée sera donc toujours un compromis.

On remarque aussi que les pièges à son ne peuvent être améliorés puisque seules certaines

puissances sonores à certaines bandes de fréquence sont élevées.

Les pièges à son proposés sont donc optimisés ; il faut trouver une autre solution.

La solution serait alors d’installer des pièges à sons dont les caractéristiques seraient de

pouvoir piéger certaines bandes de fréquence. Cependant, dans notre cas ces pièges à son

ne seraient pas optimaux, puisqu’ils ne piègeraient pas les fréquences à problèmes.

Nous aurions pu installer aussi du flexible acoustique qui diminuerait la vitesse de l’air dans

la gaine de soufflage avant le diffuseur mais ceci n’est pas possible avec des Spilotairs le

piquage entre le spilotair et le réseau aéraulique principale doit être en longueur droite. Par

manque de place, nous ne pouvons placer du flexible acoustique entre le réseau principale

Figure 10: Schéma d'un piège à son


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et le spilotair. Le seul moyen serait de faire évoluer les caractéristiques du local. Nous avons

27.6 dB(A) en pression acoustique à l’occupant sans tenir compte du bruit réverbéré. Mais

cette possibilité serait du ressort de l’architecte et plus du lot CVC.

Pour le calcul acoustique, on ne tient compte que des éléments permanents, lorsque les

sorbonnes ou les armoires ventilées fonctionnent nous ne sommes plus dans le cas du

fonctionnement permanent.

Conclusion :

Avec cette note acoustique, nous avons remarqué que les registres motorisés réverbèrent

dans les locaux.

Nous avons proposé de remplacer ces registres par un atténuateur : un silencieux

cylindrique ou un réducteur de niveau sonore. Cependant ces éléments n’étant encore que

peu connus, nous n’avons pas de retour sur leur installation et ne connaissons pas leur

capacité à remplacer les registres motorisés.

Nous avons donc proposé des atténuateurs de la marque Hélios.

Cet atténuateur permet de régler les débits (en

enlevant les parties de mousses dans les roues)..

Dans certains locaux, la note de calcul montre qu’un

seul atténuateur suffirait pour atteindre les bons

niveaux sonores, dans d’autres deux atténuateurs en

série seraient nécessaires.

Nous sommes encore en attente des retours des

bureaux d’études acoustiques et CVC pour cette proposition.

Figure 12: Atténuateur de la marque Hélios


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4. Réseau hydraulique

4.1 Dimensionnement des éléments de production

La pompe à chaleur (PAC) a été dimensionnée suivant les besoins en chaud du bâtiment.

La PAC pourra également produire des frigories pour le rafraichissement en été.

Dans l’esprit du projet, on ne dimensionne pas la pompe à chaleur réversible selon les

besoins en froid. En été, la température dans les locaux n’est pas contrôlée.

La puissance de la PAC est de 200kW en chaud pour -5°C extérieure, de marque RHOSS.

Nous nous sommes alors basés sur les régimes de températures des sondes

géothermiques, soit 8/13°C en hiver et 22/28°C en été. Le compresseur est de type Scroll

et le fluide caloporteur est de l’eau non glycolée. Nous avons choisi une PAC dont le

Coefficient de performance est de 4.3.

La chaudière gaz à condensation, de marque De Dietrich, est montée en cascade et

assurera alors l’appoint et le secours de la pompe à chaleur. La puissance de la chaudière

est de 430kW.

Figure 13 : Schéma de principe de la PAC


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4.2 Dimensionnement des pompes de distribution hydraulique

La distribution se fait par cinq réseaux hydrauliques :

- Le premier réseau, change over, alimente les CTA et les spilotairs du lycée en dehors de

l’internat et de la cuisine. Les régimes de températures sont 10/15°C en été et 40/35°C en

hiver.

- Le second réseau, change over, est celui du plancher chauffant de l’espace des

professeurs et de l’administration nous avions prévu d’avoir les mêmes régimes de

températures, mais pour une optimisation des réseaux hydrauliques, nous avons alors choisi

les régimes 18/23°C en été et 32/27°C en hiver.

- le troisième réseau, change over, alimente la sous-station de l’internat. Ce réseau est le

seul à être enterré.

- le quatrième réseau, change over, alimente les CTA de l’internat et de la cuisine. . Les

régimes de températures sont 10/15°C en été et 40/35°C en hiver.

- le cinquième réseau, uniquement de chaud, alimente les radiateurs de l’internat, les unités

de traitement d’air de la cuisine ainsi que les plafonds rayonnants, le régime de température

est de 40/35°C.

Après avoir réalisé les schémas de principe de l’ensemble des réseaux pour la production

réversible et pour les différents réseaux hydrauliques, ainsi que la description fonctionnelle,

j’ai dimensionné les différents éléments hydrauliques du réseau.

Dimensionnement des pompes :

Figure 14: Schéma de principe de la

Chaudière


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Les pompes doivent vaincre les pertes de charge du réseau donc des différents éléments.

J’ai choisi l’élément le plus défavorable du réseau : le spilotair le plus éloigné. L’ensemble du

réseau a été dimensionné avec une perte de charge linéaire maximale de 10daPa/m

Pour le calcul des pertes de charges nous avons opté pour un calcul simplifié qui donne

dans la pratique de très bons résultats.

Le chargé d’étude m’a proposé de créer un fichier Excel permettant de dimensionner

l’ensemble des pompes. J’ai mesuré l’ensemble les longueurs et des diamètres des tuyaux

pour le cas le plus défavorable.

Ceci m’a permis de déterminer le Diamètre Nominal fictif du réseau, en pondérant les

longueurs avec les diamètres de chaque tuyauterie :

∑

∑

J’ai répertorié alors l’ensemble des piquages, coudes et réductions. A partir du diagramme,

nous avons pu déterminer la longueur équivalente, ce qui permet de déterminer la perte de

charge pour ces éléments. Le DN fictif a été utilisé pour déterminer les pertes de charge

singulières.

J’ai compté les éléments de robinetterie sur chaque tronçon, afin de prendre en compte

réellement l’ensemble des pertes de charges.

Puis il a fallu prendre en compte les caractéristiques de chaque élément de robinetterie

(vannes à boisseau, vannes papillon, vannes TA, ainsi que les compteurs) données par les

fournisseurs.


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N’ayant pas encore dimensionné les compteurs, nous avons pris une valeur moyenne

donnée par les fournisseurs.

Grâce à la formule suivante et aux débits circulants dans chaque élément, on a pu

déterminer les pertes de charge de la robinetterie :

(

)

avec Kvs et Q, le débit en

On a déterminé les pertes de charge dans la vanne de régulation 2 voies. On sait que pour

une plus grande efficacité, l’autorité de la vanne 2 voies doit être comprise entre 0.5 et 0.7.

On a donc considéré une valeur d’autorité de 0.6.

On trouve alors

Les pertes de charge hydrauliques du Spilotair, nous ont été fournies par Spirec.

Voici un extrait du fichier Excel utilisé pour le dimensionnement des pompes :


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Le dimensionnement des pompes se fait avec les débits et les pertes de charge calculées.

Les fournisseurs consultés devaient répondre avec des produits conformes à notre

dimensionnement, mais également de classe A, certification de basse consommation

d’énergie.

Les pompes étant d’importants consommateurs d’énergie, leur sélection a beaucoup

d’impact dans un projet BBC.

Optimisation des terminaux et des réseaux hydrauliques :

- Dans les locaux des professeurs, la cuisine et l’internat, le taux de renouvellement

d’air hygiénique n’est pas nécessairement élevé. Nous avons donc proposé un chauffage

statique plutôt que aéraulique, ce qui permet de diminuer les consommations électriques.

Dans l’ensemble des locaux, sauf la cuisine, nous avons donc proposé d’installer des

radiateurs en acier avec une régulation par vanne 2 voies par groupe de pièce mono-

exposé. La cuisine devant être à des températures ambiantes moins importantes, nous

avons donc choisi de proposer des émetteurs rayonnants.

- La distribution sera de type bitube et les réseaux circulent majoritairement en faux

plafond des circulations. Les circulations sont des zones tampons dans les volumes

chauffés. Les réseaux seront alors plus facilement accessibles pour la maintenance. Nous

avons également proposé une sur-isolation des réseaux de 50 mm sur l’ensemble des

réseaux pour limiter les déperditions linéiques.


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5. Plomberie

5.1 Dimensionnement du réseau d’eau froide

Le dimensionnement de l’eau froide sanitaire se fait au moyen de deux règles

indépendantes, en fonction du nombre d’Appareils Sanitaires (APS).

Si le nombre d’APS est inférieur ou égal à 5 on utilise alors la méthode des coefficients, et si

le nombre d’APS est supérieur à 5 on utilise alors la méthode basée sur les hypothèses de

simultanéité.

On détermine l’ensemble des diamètres des tuyauteries afin de ne pas dépasser une vitesse

de circulation de 1m/s.

- méthode des coefficients (APS ≤5)

Cette méthode consiste à affecter un coefficient sur chaque APS, en fonction du type de

l’APS (WC, lavabo...) La somme de ces coefficients est reportée sur le diagramme suivant

pour déterminer le diamètre intérieur minimal d’alimentation d’un groupe de 5 APS

maximum.

- méthode basée sur les hypothèses de simultanéité (APS ≥5)

Cette méthode détermine un débit théorique de foisonnement des APS, il permet alors de

définir le diamètre minimal de la canalisation pour respecter la vitesse maximale imposée.

On calcule alors le coefficient de simultanéité « y » à l’aide de la formule suivante :

√

Puis on détermine le débit théorique en multipliant le débit global par le coefficient retenu.

Axima a réalisé un outil Excel pour faciliter les calculs et le dimensionnement qui permet

d’intégrer les deux méthodes de dimensionnement.

Figure 15: Diamètre intérieur

minimal en fonction du coefficient des

appareils


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Figure 16: Extrait de la note de calcul Eau Froide

Cette note de calcul est dans tous les cas accompagnée d’un schéma de principe pour

faciliter sa compréhension. Cet outil nous permet de déterminer les diamètres d’arrivée

d’eau et les débits dans le bâtiment utilisés pour le lot VRD (Voierie Réseaux Divers).

5.2 Dimensionnement des compteurs

La note de calcul EFS, permet de dimensionner les compteurs d’eau froide. Des compteurs

d’eau doivent être installés sur tous les réseaux entrants dans les bâtiments, ainsi qu’à

l’entrée de chaque zone de bâtiment, entre le lycée et l’internat par exemple. Ces compteurs

ne sont pas destinés à une refacturation, mais permettront d’assurer un suivi de

consommation bâtiment par bâtiment. Les caractéristiques des compteurs sont déterminées

à partir de la pression dans le réseau, des débits d’eau froide, ainsi que de la dimension des

tuyaux. Aucune pompe n’a été dimensionnée pour le réseau d’eau froide, la pression du

réseau sera donc celle de la ville, 3 bars. Il faut alors veiller à ce que les compteurs ne

produisent pas trop de pertes de charge, pour que les derniers points de puisage d’eau aient

suffisamment de pression.

Pour cette raison, nous avons choisi de sélectionner des compteurs dont le DN est une taille

inférieure à celui de la tuyauterie où il sera placé.


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5.3 Dimensionnement du système de traitement d’eau

Dans le département de l’Hérault, où se trouve Serignan, la dureté de l’eau est de 32° f. Le

cuisiniste du lycée demande de l’eau adoucie avec une dureté de 7°f et le fournisseur du

préparateur d’ECS demande une eau froide avec une dureté comprise entre 10 et 15 °f.

Nous avons donc choisi de produire de l’eau froide dont la dureté est respectivement de 7°f

et de 12°f.

D’après la note de calcul EFS, on sait que le débit instantané de pointe est de 3.4l/s. Nous

avons consulté différents fournisseurs pour le dimensionnement et la fourniture du

traitement d’eau, consistant en un filtre, un adoucisseur ainsi que les deux vannes de

cépage pour obtenir de l’eau à la dureté demandée par le cuisiniste ainsi que par le

constructeur du préparateur. Les fournisseurs doivent également tenir compte du débit de

pointe dans l’adoucisseur ainsi que de la fréquence de régénération.

Figure 17: Extrait du schéma de principe Eau Froide

La dureté de l’eau en sortie d’adoucisseur étant de 0°f, il n’est pas nécessaire faire passer

tout le débit par l’adoucisseur, mais 9m3/h suffisent pour atteindre la dureté objectif de l’eau

au débit de pointe de 3.4 l/s.

On sait que le sel de l’adoucisseur doit se régénérer régulièrement, seulement une

régénération dure 3 à 4h. On doit donc veiller à ce que les régénérations de la résine se

fassent la nuit pour ne pas pénaliser l’utilisation de l’ECS et de la cuisine. Pour cette raison

un compteur à impulsion se placera aussi sur l’adoucisseur, qui déterminera le besoin et le

nombre de régénérations. On veut une autonomie de 4 jours d’eau adoucie entre les

régénérations, soit :

, débit de pointe en m3/h

Avec une consommation journalière de 10m3, l’adoucisseur régénérera tous les 3 à 4 jours. Pour veiller à ce que la régénération se fasse pendant la nuit, lorsque le volume d’eau

adoucie produite sera autour de 30 m3, une horloge servira à programmer la régénération

dans la nuit suivante.


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6. Bilan sur le projet du lycée Marc BLOCH

Le lot CVC Axima du lycée a été chiffré à la baisse par le service «projet », pour pouvoir

remporter l’appel d’offre.

Les équipes de réalisation doivent donc rechercher des économies possibles pour le

projet. Comme le cahier des charges est très précis, il est très difficile de réduire

significativement les coûts sur le matériel installé ou sur la phase chantier. Des

économies doivent donc être réalisées sur la part études à Nantes. Un budget d’études

réduit nous a été attribué, ce qui nous a conduit à rechercher toute manière de baisser le

nombre d’heures d’études. Le calcul des pertes de charges a par exemple été accompli

de façon moins précise, toujours en accord avec le bureau d’étude conception.

La maitrise d’œuvre a voulu un projet innovant avec de nombreuses technologies de

Chauffage Ventilation : une pompe à chaleur réversible, une chaudière gaz à

condensation, des panneaux solaires auto-vidangeables…

Mais la maitrise d’œuvre voulait également installer des micro-cogénérations dans les

logements de fonction. Nous avons souhaité respecter ce choix, cependant deux

constructeurs seulement proposaient ces équipements: Whispergen et De Dietrich. Le

coût d’une micro-cogénération Whispergen est bien plus élevé que celle de De Dietrich.

Malheureusement celles de De Dietrich sont en tout début de commercialisation et

l’usine n’a pas été en mesure de nous garantir la livraison dans les délais du projet. Nous

nous sommes donc heurtés aux choix de technologie du client et au budget qui était

prévu au départ pour ces éléments. En accord avec le client, nous avons donc opté pour

des chaudières gaz condensation individuelles, à défaut de micro-cogénérations.

L’organisation d’un projet entre l’agence qui a en charge l’installation et Nantes qui

réalise les études amène également une complexité supplémentaire. L’agence suit sur le

chantier les modifications directes entre les différents corps d’état et nous avons à

retranscrire toutes les modifications sur l’ensemble de nos supports de travail : Schémas

de principes, notes de calculs et surtout sur les plans. L’ensemble des pièces doivent

être cohérentes.

Un projet si innovant dans ce domaine n’est pas habituel chez Axima. Il a fallu alors

reprendre, pour les réseaux, les bases du dimensionnement et de consultation pour

optimiser et ainsi travailler sans cesse dans l’objectif d’économiser autant que possible

de l’énergie pour le futur exploitant.

Dans ce contexte de projet BBC, travailler sur un projet innovant pour l’entreprise a été

très moteur pour moi. Cette mission m’a aussi permis de suivre l’ensemble du

déroulement des études d’un projet, du dimensionnement aux spécifications techniques.


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7. Présentation du Pôle Santé du Villeneuvois

Le Pôle Santé du Villeneuvois (PSV) est un projet de conception-construction alliant un

hôpital et une clinique dans la même structure. Il contient notamment un hôpital de jour, des

blocs d’opération et leurs annexes, un service d’urgences… soit 1800 locaux. Ce projet est

entièrement privé. La maitrise d’ouvrage est le groupement de coopération sanitaire (CH de

Villeneuve-sur-Lot) et la Clinique (Vedici). La livraison du PSV est prévue pour 2014.

La particularité de ce projet est que la construction est assurée par un groupement

d’entreprises mandatées par le gros œuvre.

Figure 18 : Le future bâtiment du PSV

L’ensemble du projet a un budget de 90 Millions d’euros au total pour la construction propre,

avec pour le lot Chauffage ventilation Climatisation.

Cofély Axima est en charge des lots CVC, plomberie et désenfumage de l’ensemble du

projet. Le budget total pour le lot CVC est de8,6 Millions d’euros avec 535 Mille euros pour

les études réalisées principalement à Nantes. L’agence Axima qui est en charge du projet

est celle de Bordeaux, et le chargé d’affaires est Monsieur Eric Moëssner.

Figure 19 : Plan masse du Rez de Jardin


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Figure 20 : Plan masse du rez de Chaussée

Figure 21 : Plan masse du niveau R+1


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L’équipe chargée du projet à Nantes est composé du chargé d’études Mr Julien Péron, ainsi

qu’une équipe à effectif variable sur la durée totale du projet.

Mon rôle dans ce projet est alors de dimensionner l’ensemble des Centrales de Traitement

d’Air, ainsi que le groupe froid et la chaudière pour l’ensemble du projet.

Dans un premier temps, j’ai mis à jour l’étude thermique sur le logiciel ClimaWin. Puis j’ai pu

dimensionner l’ensemble des débits de ventilation et les terminaux dans chaque local, ce qui

m’a permis alors de dimensionner les éléments de production hydraulique et de ventilation.

Figure 22 : Plan masse du niveau R+2


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7.1 Etude thermique - ClimaWin

Le client a fourni au début du projet un document contenant l’ensemble des caractéristiques

pour chaque local du bâtiment : les données climatiques à maintenir, le taux de brassage,

les locaux en sous- ou sur- pression…

Cet ouvrage, « Le programme fonctionnel : Fiche technique par local » rassemble alors

l’ensemble des conditions que nous devons remplir pour le projet.

Le logiciel ClimaWin a été utilisé, car il est agréé par le CSTB, tout comme d’autres logiciels.

D’autre part, le client nous a fourni des fiches techniques de certains appareils installés dans

le bâtiment : l’IRM, le scanner. De plus dans certains locaux, comme la salle d’IRM, il est

nécessaire de maintenir des conditions climatiques particulières, des températures et une

hygrométrie en été et en hiver, mais aussi un éclairage, soit dans ce cas 8W/m².

J’ai également repris et vérifié l’ensemble des coefficients de transmission de parois et des

fenêtres et les coefficients linéiques selon les caractéristiques réellement installées.

Ce travail long et fastidieux, 1500 locaux, est la base de toutes les études de

dimensionnement. Son importance est capitale notamment dans la définition des besoins en

matériel : batteries, radiateurs, ventilo-convecteurs…

Figure 23 : Extrait de ClimaWin


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7.2 Bilan thermique

Axima avait développé le moyen de créer un fichier Excel traitant les données de ClimaWin,

et ressortant l’ensemble des apports et des déperditions, local par local et par système de

traitement d’air.

J’ai donc repris ce fichier et je l’ai adapté pour qu’il puisse répondre aux conditions du projet.

Il a fallu élaborer un fichier complet tout en veillant à rester simple. En effet ce fichier doit

rester exploitable par tous…

Les dessinateurs ont déjà dimensionné l’ensemble des réseaux en fonction du programme

fonctionnel. Au premier niveau, les réservations ont même déjà été demandées. J’ai donc

repris l’ensemble des débits aérauliques pour vérifier que le dimensionnement actuel était

juste par rapport aux apports et déperditions calculées.

De plus, un problème important de conception a été rencontré :

Pour rafraichir les locaux, les débits dans les locaux sont doublés avec un système de boite

à débit variable. Cependant certains locaux doivent être maintenus à débit fixe, ce qui est

contradictoire et va empêcher le bon fonctionnement de la ventilation. Le système de

distribution se faisait alors de la façon suivante :

Nous avons alors transformé les réseaux pour que la ventilation soit optimisée :

Ce dimensionnement permet alors de faire varier les débits dans les chambres et les

bureaux d’un facteur 1/3 entre l’été et l’hiver.

Il a donc fallut reprendre le dimensionnement de l’ensemble des réseaux pour vérifier que

l’installation fonctionne et surtout réponde aux souhaits du client. Les modifications de réseaux ayant été reprise, le dimensionnement a pu être réalisé.


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La température de soufflage des Centrales de Traitement d’Air : Dans un premier temps, nous avons déterminé la température de soufflage dans les locaux.

- Besoin sensible et déperdition sont en W, valeur donnée par ClimaWin - , en m3/h, valeur donnée par les plans

- La température ambiante demandée, en °C, valeur donnée par le programme fonctionnel.

- La température de soufflage en hiver et en été et °C, valeur recherchée. Une approximation a été faite : la masse volumique de l’air est constante quel que soit la température. On sait quels sont les locaux traités par quelle Centrale de traitement d’air, d’après les plans qui ont été dessinés. On détermine alors le local le plus contraignant, en été et en hiver en fonction des apports ou des déperditions. En milieu hospitalier, pour les zones dites classées, les réseaux hydrauliques sont proscrits dans les faux-plafonds (risques éventuels de fuites). Ainsi les locaux doivent être chauffés et refroidis en tout air. La Centrale de Traitement d’Air prétraite l’air à des conditions extrêmes calculées et les batteries terminales électriques assurent les conditions ambiantes en toutes saisons.

Figure 24 : Extrait de l'outil Excel, d'après ClimaWin

Figure 25 : Extrait de l'outil Excel, avec notre dimensionnement


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Dimensionnement des éléments terminaux : Les chambres et les bureaux : Pour les CTA des chambres de l’hôpital, on sait que l’ensemble des locaux sont traités de la même façon, avec des boites à débits variables en été. L’ensemble des chambres doivent être maintenues à 22°C en hiver et 28°C en été. La température de soufflage est de 22°C, lorsque les apports sont maximaux. Les températures de soufflage de ces CTA seront en hiver, constante à 22°C. En été, la température oscille entre 16°C minimum et 25°C maxi en hiver. Les radiateurs dans les chambres vont combler les déperditions. Les CTA traitent l’air hygiénique et rafraichissent en été. Les radiateurs comblent les déperditions et permettent de maintenir la température dans les chambres. En été, le réseau des radiateurs est coupé. A la mi- saison et en été, lorsque les apports ne sont pas suffisants, la température de soufflage de la CTA va alors augmenter pour que la température dans les locaux soit suffisante.

Figure 26 : Principe de

dimensionnement en hiver

Figure 27 : Principe de

dimensionnement en été


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Les salles d’attente :

Dans les salles d’attente, il faut maintenir une température de 19 °C en hiver et 28°C en

hiver. Cependant les apports dans ces pièces sont très importants, il y a 12 personnes. Nous

avons donc choisit d’installer dans ces locaux, une cassette pour maintenir les températures

malgré les apports internes.

Pour dimensionner la cassette, nous devons donc tenir compte des apports sensibles et

latents des occupants.

Figure 28 : Principe de dimensionnement des cassettes

Nous effectuons dans ces attentes un renouvellement d’air pour maintenir un débit d’air hygiénique. Les locaux techniques électriques : Dans les locaux électriques, il n’y a que des apports internes, de la part des équipements électriques. Les apports dans ces locaux sont de 2kW. Nous traitons donc avec un ventilo-convecteur l’ensemble des apports internes.

Figure 29 : Principe de dimensionnement des ventilo-convecteurs

Une fois que nous avons dimensionné l’ensemble des terminaux, on peut alors dimensionner

les Centrales de Traitement d’air.


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Dimensionnement des centrales de traitement d’air :

Après avoir déterminé le traitement thermique dans chaque local, on peut alors

dimensionner les centrales de traitement d’air. En parallèle, on avait déterminé les

températures de soufflages des CTA en hiver et en été. On sait quels locaux sont traités par

quels CTA, ce qui nous permet de connaitre les débits de soufflage en hiver et en été. On

sait aussi que toutes les CTA ont une batterie chaude et une batterie d’eau glacée.

A partir du diagramme de l’air humide, on peut déterminer la puissance de la batterie froide,

en connaissant la température moyenne de la batterie.

Par exemple, pour une des CTA des chambres, dont le débit d’air est de 16500 m3/h en été

et 7700 m3/h en hiver, on trouve alors une batterie chaude de 80kW et une batterie froide de

108kW.

Dans les salles d’opérations et les annexes de ces locaux, nous devons maintenir une

hygrométrie et une température particulières. En été, on doit maintenir 20°C et 35%

d’hygrométrie et en hiver 26°C et 30%. Le traitement dans ces locaux est en tout air neuf.

Figure 30 : Diagramme de l'air humide pour le dimensionnement été


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Pour cette raison, en été, nous devons déshumidifier avec une batterie froide puis réchauffer

avec une batterie chaude à eau. En hiver, on doit dimensionner une batterie chaude et un

humidificateur, pour atteindre les conditions dans ces locaux. Nous devrions dimensionner 2

batteries chaudes. Cependant nous avons choisi de dimensionner une batterie de

préchauffage électrique entre la température extérieure en hiver et une batterie chaude à

eau, qui aura donc la puissance maximale entre la batterie nécessaire en hiver et celle de

l’été. Dans notre cas, la puissance maximale est en hiver.

Nous avons donc une batterie chaude électrique de préchauffage (batterie chaude 1 sur le

diagramme), une batterie froide et une batterie chaude (batterie chaude 2 en rouge sur le

diagramme) et un humidificateur.

Figure 31 : Diagramme de l'Air Humide pour le dimensionnement des CTA des Blocs opératoires

Suite à l’ensemble de dimensionnement, on a pu consulter les fabricants de Centrales de

traitement d’air, pour qu’elles puissent être commandées et installées le plus rapidement

possible. On doit livrer l’ensemble des Centrales de traitement d’air pour le premier

décembre 2012, et le fabricant a en moyenne besoin de 3 mois pour produire l’ensemble des

centrales. Il a donc fallu se dépêcher pour consulter les entreprises le plus rapidement

possible.


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Bilan sur l’hôpital de Villeneuve sur Lot

J’ai trouvé ce projet très intéressant et très complet, mais aussi complexe pour plusieurs

raisons.

Il s’agit tout d’abord d’un projet en conception construction, ce qui implique que les choix

techniques sont faits au sein d’Axima. C’est une réelle responsabilité de proposer des

solutions. Cela engendre de nombreuses discussions en interne entre le siège et l’agence.

Axima est engagé financièrement et toute décision impacte le budget qu’il faut absolument

respecter.

Ensuite le bureau d’étude technique Chauffage Ventilation Climatisation donne uniquement

un avis indicatif sur les prises de décision du projet. Il va alors préciser que certains locaux

ne répondent pas aux demandes explicites du client, il va le souligner par écrit et donc nous

prévenir, mais n’émettra jamais d’avis technique sur ce que nous réalisons.

Ce projet m’a donc beaucoup apporté puisqu’il m’a fallu trouver des solutions techniques

correspondant aux attentes du client, comme par exemple le système de traitement d’air

avec les boites à débits variables.

J’avais par exemple la responsabilité de la base du dimensionnement du traitement des

locaux. Après avoir analysé avec rigueur les demandes du client, il s’agissait de définir

comment traiter les locaux et pas quel moyen. J’ai été principalement impliquée dans

l’analyse des besoins puis dans la vérification de l’adéquation de nos propositions avec le

cahier des charges. Les contraintes fonctionnelles primaient sur les contraintes

environnementales. La vision globale du projet, dans sa structure, était nécessaire.

Par ailleurs, il a fallu faire très vite, et je n’avais qu’un mois et demi pour comprendre le

fonctionnement de cet hôpital. S’agissant d’un projet complexe par sa taille et par ses

exigences techniques particulières, j’ai dû m’adapter très vite.


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Conclusion

Mon projet de fin d’études effectué chez Axima et consacré à des applications de chauffage-

ventilation- climatisation dans des bâtiments BBC à basse ou très basse consommation m’a

permis non seulement d’appliquer les connaissances théoriques acquises à l’INSA, mais

aussi d’approfondir le sujet BBC sur des cas concrets et nouveaux pour Axima.

En six mois j’ai eu l’occasion de travailler sur deux types de missions très différentes,

complémentaires.

Pour le premier projet dont je me suis occupé, le Lycée BBC Marc Bloch était bien dans la

cible des projets BBC actuels: l’existence d’un cahier des charges technique (CCTP) très

contraignant et détaillé, la mise en œuvre de techniques nouvelles encore peu maîtrisées

par les fournisseurs et les installateurs.

Avec une réelle mission d’ingénieur de projet, j’ai été amenée à prendre part à l’ensemble

des études, à rechercher des solutions techniques destinées remplir les demandes de faible

consommation des éléments techniques et aussi, ce qui était nouveau pour moi, à gérer les

contraintes budgétaires serrées aussi bien sur les équipements que sur les études.

Axima étant une entreprise d’installation, il est nécessaire d’organiser le retour d’expérience

entre les solutions techniques imaginées, mises en œuvre et l’exploitation future.

Dans le cas des installations BBC, le retour d’expérience en est encore à ses balbutiements

et l’entreprise ne dispose pas encore des outils qui permettront d’affiner simplement le

dimensionnement des installations futures à partir des précédentes.

Le deuxième projet était un hôpital en conception–construction répondant à un cahier des

charges fonctionnel.

Il m’a permis d’avoir un point de vue général sur la réalisation de tels projets, sur l’interface

entre le Bureau d’Etudes Exécutions et l’agence qui porte la réalisation.

J’ai été associée à la prise de décision tant pour les aspects techniques, la recherche de

solutions mais également sur le budget du projet.

La mise en application pratique montre également les limites du concept de BBC lorsqu’il

s’agit de projets à contraintes fonctionnelles spécifiques comme l’hôpital.

Ces projets m’ont permis, outre la mise en application pratique des techniques BBC, le

développement de solutions nouvelles, d’acquérir une vision étendue du travail réalisé en

Bureau d’Etudes Exécutions.

J’ai particulièrement apprécié le travail d’équipe et je m’y suis engagée totalement.

Cette expérience me conforte dans mes choix et je souhaite poursuivre dans la voie de

l’ingénierie de projets.


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Bibliographie

[1] Site CofelyAxima: http://www.cofelyaxima-gdfsuez.com/

[2] Cahier des Clauses Techniques Particulières , lycée Marc BLOCH lot 06, lot

CVC-plomberie

[3] Cahier des Prescriptions Acoustiques, lycée Marc BLOCH

[4] Documentations techniques des constructeurs de Spirec, sur les Spilotairs

[5] ADEME :

ww2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=68719&ref=23117&p1=B

[6] Programme fonctionnel : Fiche technique par local, Pôle Santé Villeneuvois


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Table des figures

Figure 1: Le futur lycée Marc Bloch de Serignan ................................................................... 6

Figure 2: Plan du rez de chaussé .......................................................................................... 7

Figure 3: plan du niveau R+1 ................................................................................................ 7

Figure 4: Schéma de principe d'une CTA .............................................................................. 9

Figure 5: Schéma d'un éjecto-convecteur .............................................................................10

Figure 6: Correction due à la pondération en fonction de la fréquence .................................14

Figure 7: Terrasse technique du bâtiment A1 .......................................................................15

Figure 8: Point de mesure sur le bâtiment A1 .......................................................................16

Figure 9: Niveau sonore de la terrasse technique du bâtiment A1 ........................................17

Figure 10: Schéma d'un piège à son ....................................................................................20

Figure 11: Extrait de plan d'un logement de fonction ............................................................21

Figure 12: Atténuateur de la marque Hélios .........................................................................21

Figure 13 : Schéma de principe de la PAC ...........................................................................22

Figure 14: Schéma de principe de la Chaudière ...................................................................23

Figure 15: Diamètre intérieur minimal en fonction du coefficient des appareils .....................27

Figure 16: Extrait de la note de calcul Eau Froide ................................................................28

Figure 17: Extrait du schéma de principe Eau Froide ...........................................................29

Figure 18 : Le future bâtiment du PSV ..................................................................................31

Figure 19 : Plan masse du Rez de Jardin .............................................................................31

Figure 20 : Plan masse du rez de Chaussée ........................................................................32

Figure 21 : Plan masse du niveau R+1 .................................................................................32

Figure 22 : Plan masse du niveau R+2 .................................................................................33

Figure 23 : Extrait de ClimaWin ............................................................................................34

Figure 24 : Extrait de l'outil Excel, d'après ClimaWin ............................................................36

Figure 25 : Extrait de l'outil Excel, avec notre dimensionnement ..........................................36

Figure 26 : Principe de dimensionnement en hiver ...............................................................37

Figure 27 : Principe de dimensionnement en été ..................................................................37

Figure 28 : Principe de dimensionnement des cassettes ......................................................38

Figure 29 : Principe de dimensionnement des ventilo-convecteurs ......................................38

Figure 30 : Diagramme de l'air humide pour le dimensionnement été ..................................39

Figure 31 : Diagramme de l'Air Humide pour le dimensionnement des CTA des Blocs

opératoires ...........................................................................................................................40


COSTIC



Présentation de l’entreprise : Cofely Axima

Pilier de l’activité Génie Climatique et Réfrigération au sein du Groupe GDF-SUEZ, leader

européen et n°1 en France, Cofely Axima, grâce à ses compétences assure à ses clients

(issus des marchés privés et publics) une réalisation et un suivi de qualité de leurs chantiers.

Avec environ 1000 chantiers par an, 850 millions d’euros de chiffre d’affaires en 2011, 135

agences implantées sur l’ensemble du territoire français et à l’étranger (une minorité) et plus

de 5000 collaborateurs, cette entreprise est reconnue pour ses activités dans le Génie

Climatique, la Réfrigération, la Maintenance et la Protection Incendie à travers ses quatre

pôles d’activité : Projets et réalisation, Maintenance ainsi que le pôle Protection incendie et

réfrigération.

La branche Génie Climatique Projets et Réalisations a généré 440 millions d’euros de chiffre

d’affaires en 2011. Elle possède 45 agences et regroupe 1800 collaborateurs. Expert dans

les domaines de la santé, de la marine, du nucléaire, de l’hôtellerie, des tunnels, Cofely

Axima développe pour ses clients des solutions performantes qui répondent au mieux aux

enjeux énergétiques et environnementaux actuels.

Axima possède un bureau d’étude centralisé à Nantes. Chaque agence peut réaliser ses

études en interne, mais lorsque qu’un projet demande des moyens très importants, l’étude

se fait alors au bureau d’études Exécution (BEX). C’est là que j’ai effectué mon projet de fin

d’étude.

Le BEX est composé de plus de 150 personnes, et forme alors des équipes définies pour

chaque projet. Elles sont composées de 1 ou 2 ingénieurs et de techniciens.

Au démarrage d’une affaire, une équipe dirigée par un Chargé d’affaires et un Chargé

d’études se voit confier un budget qui servira à traiter l’ensemble du projet. L’enjeu est alors

de tenir ce budget et, si possible, d’augmenter la marge du projet tout en garantissant sa

bonne réalisation.

Le chargé d’affaires est le responsable et le chef d’orchestre avec de nombreux

interlocuteurs du projet, il planifie la réalisation de l’affaire, définit les moyens à disposition

grâce à une bonne communication interne et externe et doit anticiper les risques liés aux

projets. Il doit également assurer la rentabilité du dossier, son bon fonctionnement, et suit

sa réalisation.

Le rôle du chargé d’études est de réaliser des études de qualité, dans un temps imparti et de

respecter les budgets ainsi que de proposer les optimisations adéquates au chargé

d’affaires.

Les dessinateurs sont en charge des plans de l’installation et les ingénieurs élaborent les

schémas de principe, les notes de calcul et les spécifications techniques. Ils ont aussi pour

rôle de superviser l’ensemble des tâches et de vérifier le travail réalisé.

Documents

ETUDE D’UN LYCEE BBC - eprints2.insa-strasbourg.freprints2.insa-strasbourg.fr/1322/1/Synthèse_Marie_BESTIEN.pdf · Le lycée Marc BLOCH de Serignan (département de l’Hérault),