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UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO ÉCOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE Domaine : Science de l

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO ÉCOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE Domaine : Science de l’Ingénieur Mention : Génie Électrique Parcours : Machines Électriques Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master 2 en Génie Électrique Titre : Ingénieur Présenté et soutenu par : - Monsieur Marcellin Alisé Christophe MANATSARA Directeur de mémoire - Docteur Hariniaina RANAIVOSON ANDRIAMBALA, Maître de conférences et Enseignant chercheur à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo Promotion 2018 CLIMATISATION À VRV D’UN BÂTIMENT R+3 AVEC ALIMENTATION PHOTOVOLTAÏQUE SÉCURISÉE PAR UN GROUPE ÉLECTROGÈNE DE NOUVELLE GÉNÉRATION UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO ÉCOLE SUPÉRIEURE POLYTECHNIQUE Domaine : Science de l’Ingénieur Mention : Génie Électrique Parcours : Machines Électriques Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master 2 en Génie Électrique Titre : Ingénieur Présenté et soutenu par : Monsieur Marcellin Alisé Christophe MANATSARA Devant le jury composé de : Président : - Docteur Vonjy RAMAROZATOVO, Maître de conférences à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo Examinateurs : - Docteur Solofo Hery RAKOTONIAINA, Maître de conférences à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo - Docteur Tahiry RAKOTONINDRIANA, Maître de conférences à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo - Docteur Patrice RABENJARIVELO, Maître de conférences à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo Directeur de mémoire : - Docteur Hariniaina RANAIVOSON ANDRIAMBALA, Maître de conférences et Enseignant Chercheur à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo. Soutenu publiquement le 25 Septembre 2020 à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo Promotion 2018 CLIMATISATION À VRV D’UN BÂTIMENT R+3 AVEC ALIMENTATION PHOTOVOLTAÏQUE SÉCURISÉE PAR UN GROUPE ÉLECTROGÈNE DE NOUVELLE GÉNÉRATION i TENY FISAORANA Aminy nahavitana sy nahatontosana ity asa fikarohana ity, koa mamela ahy ianareo hanolotra ny haja ho an’izay tokony hajaina ary hisaotra ho an’izay tokony isaorana. Voalohany amin’izany, isaoran’Andriamanitra mahefa ny zava-drehetra izay naneho ny voninahiny sy nitantana ahy nandritra ny andro rehetra nianarako indrindra fa nandritra ny fotoana nanaovako ity asa fikarohana ity. Manaraka izany, fisaorana lehibe ihany koa no atolotra ireto olona manaraka ireto : • Profesora Rijalalaina RAKOTOSAONA, mpiandraikitra voalohany ny lalampiofanana Injeniera eto aminy Sekoly Ambony Politekinika Antananarivo; • Dokotera Vonjy RAMAROZATOVO, mpiandraikitra ny lalampiofanana mahakasika Herinaratra eto aminy Sekoly Ambony Politekinika Antananarivo sady nanaiky hitarika ny asa fitsarana androany ; • Dokotera Hariniaina RANAIVOSON ANDRIAMBALA, izay nandany fotoana maro taminy fitaritana sy fanorona hevitra nahafahana namita ity asa ity. Isaorana manokana ihany koa no atolotra ireto olona manaraka ireto nanaiky hitsara ity asa ity : • Dokotera Solofo Hery RAKOTONIAINA, mpampianatra mpikaroka eto aminy Sekoly Ambony Politekinika Antananarivo ; • Dokotera Tahiry RAKOTONINDRIANA, mpampianatra mpikaroka eto aminy Sekoly Ambony Politekinika Antananarivo ; • Dokotera Patrice RABENJARIVELO, mpampianatra mpikaroka eto aminy Sekoly Ambony Politekinika Antananarivo ; Ireo mpampianatra ato aminy lalampiofanana Herinaratra sy ireo rantsamangaika ny Mpampianatra ary ireo Mpandraharaha rehetra ato aminy Sekoly Ambony Politechnika Antananarivo. Tsy andinako ihany koa ny isaotra ireo Ray aman-dReny, ny fianakaviana indrindra Vavo(totoa) izay nanampy betsaka taminy ara-moraly, ara-pitaovana ary ara-bola nandritra izay taona rehetra nianarako izay ka hatramin’ny ity andro anio ity. Isaorana ihany koa ireo namana izay nanampy na ny lavitra na ny akaiky tamin’ny fanaovana ity asa fikarohana ity. Misaotra Tompoko !!! ii REMERCIEMENTS En l’honneur de la réalisation et l’aboutissement de ce mémoire de fin d’études, nous tenons à adresser nos sincère reconnaissances tout d’abord au Seigneur tout puissant qui a pourvu de ses grâces et sa bénédiction durant toutes ces années de formation, d’études et surtout lors de l’élaboration de ce mémoire. Nos sincères remerciements s’adressent également à chacune des personnes suivantes : • Professeur Rijalalaina RAKOTOSAONA, Responsable du domaine de l’Ingénieur à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; • Docteur Vonjy RAMAROZATOVO, Maître de Conférences, Responsable de la mention Génie Électrique de l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo qui fait l’honneur de présider ce présent mémoire ; • Docteur Hariniaina RANAIVOSON ANDRIAMBALA, Maître de Conférences qui m’a accordé beaucoup de temps durant l’encadrement malgré ses nombreuses occupations. Nos souhaits et fidèles considérations s’adressent aussi aux personnes suivantes qui siègent en tant que membre de jury : • Docteur Solofo Hery RAKOTONIAINA, Maître de Conférences et Enseignant à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; • Docteur Tahiry RAKOTONINDRIANA, Maître de Conférences et Enseignant à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; • Docteur Patrice RABENJARIVELO, Maître de Conférences et Enseignant à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; À tous les Enseignants de la mention Génie Électrique et de l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ainsi que les personnels administratifs et techniques dans cette École. Je n’oublierai pas de remercier mes très chers parents, à toute la famille et surtout ma tante qui m’ont aidé moralement, matériellement et tant financièrement durant toutes ces années d’études. Nous tenons à réitérer nos sincères remerciements à mes amis et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce mémoire de fin d’études. Merci à tous !!! iii TABLE DES MATIÈRES TENY FISAORANA .................................................................................................................... i REMERCIEMENTS .................................................................................................................... ii TABLE DES MATIÈRES .......................................................................................................... iii LISTE DES ABRÉVIATIONS .................................................................................................. vii LISTE DES FIGURES .................................................................................................................. x LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................... xi Introduction Générale .................................................................................................................... 1 Partie I : ÉTAT DE L’ART ........................................................................................................ 3 CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉ DE LA CLIMATISATION ........................................................ 4 I.1. Historique de la climatisation ............................................................................................. 4 I.2. Confort thermique .............................................................................................................. 5 I.3. Paramètres de la climatisation ........................................................................................... 5 I.3.1. Température ............................................................................................................ 5 I.3.2. Humidité .................................................................................................................. 5 I.3.3. La chaleur ................................................................................................................ 6 I.3.4. Puissance ................................................................................................................. 6 I.3.5. Pression ................................................................................................................... 6 I.4. Changement d’état .............................................................................................................. 6 I.5. Thermodynamique appliquée au froid .............................................................................. 7 I.5.1. Premier principe de la thermodynamique ............................................................... 7 I.5.2. Deuxième principe de thermodynamique ............................................................... 7 I.6. Conséquence des principes de la thermodynamique .......................................................... 8 I.6.1. Installation thermo-motrice ..................................................................................... 8 I.6.2. Installation frigorifique ........................................................................................... 8 I.7. Transfert thermique ........................................................................................................... 9 I.7.1. Conduction thermique ............................................................................................. 9 I.7.2. Convection thermique ........................................................................................... 10 I.7.3. Rayonnement ......................................................................................................... 10 I.7.4. Transfert thermique à travers un mur multicouche ............................................... 11 I.8. Production du froid ........................................................................................................... 11 I.8.1. Production du froid par la machine à compression .............................................. 11 I.9. Diagramme de Mollier ..................................................................................................... 12 I.10. Les fluides frigorigènes ............................................................................................... 13 I.10.1. Classification ......................................................................................................... 13 I.10.2. Impacts environnementaux des fluides frigorigènes ............................................. 14 I.10.3. Choix des fluides frigorigènes .............................................................................. 15 I.10.4. Comparaison des fluides frigorigènes ................................................................... 15 I.11. Les différents types du système de climatisation ......................................................... 16 I.11.1. Les systèmes de climatisation individuelle ........................................................... 17 I.11.2. Les systèmes de climatisation centralisée ............................................................. 18 I.11.3. Comparaison des systèmes de climatisation ................................................................. 18 CHAPITRE II : SYSTÈME DE CLIMATISATION À VRV OU DRV .................................... 19 II.1. Historique du système de climatisation à VRV .............................................................. 19 II.2. Définition ......................................................................................................................... 19 iv II.3. Fonctionnement ................................................................................................................ 20 II.4. Composants d’un système à VRV ................................................................................... 21 II.5. Fluides Frigorigènes R410A ............................................................................................ 23 II.6. Avantages et inconvénients de la climatisation à VRV ................................................... 23 CHAPITRE III : ÉNERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE ................................................ 24 III.1. Historique de photovoltaïque ........................................................................................ 24 III.2. Paramètres de l’énergie solaire ..................................................................................... 25 III.2.1. La latitude .............................................................................................................. 25 III.2.2. La longitude ........................................................................................................... 25 III.2.3. L’altitude ............................................................................................................... 25 III.2.4. Déclinaison ............................................................................................................ 25 III.2.5. Ensoleillement ....................................................................................................... 25 III.2.6. Irradiation solaire .................................................................................................. 25 III.3. Situation énergétique à Madagascar ............................................................................ 25 III.4. Contexte de l’énergie photovoltaïque à Madagascar .................................................... 26 III.5. L’énergie solaire ........................................................................................................... 26 III.5.1. Le soleil ................................................................................................................. 27 III.6. Principaux composants d’une installation photovoltaïque ........................................... 28 III.6.1. Panneau solaire ...................................................................................................... 28 III.6.2. La Batterie ............................................................................................................ 32 III.6.3. Régulateur ............................................................................................................. 34 III.6.4. L’onduleur d’un PV .............................................................................................. 35 III.7. Onduleur hybride ......................................................................................................... 35 III.8. Avantages et inconvénients d’une installation photovoltaïque .................................... 36 III.8.1. Avantages .............................................................................................................. 36 III.8.2. Inconvénients ........................................................................................................ 36 Partie II : MÉTHODOLOGIES .............................................................................................. 37 CHAPITRE IV : BILAN DE PUISSANCE FRIGORIFIQUE ................................................... 38 IV.1. Les différents types du bilan thermique ....................................................................... 38 IV.1.1. Le bilan thermique en régime statique ................................................................. 38 IV.1.2. Le bilan thermique en régime dynamique ............................................................. 38 IV.2. Choix d’une méthode de calcul ................................................................................... 39 IV.3. Bilan thermique par la méthode ASHRAE CLTD/CLF ............................................... 40 IV.3.1. Détermination des coefficients de transmission des parois ................................... 40 IV.3.2. Orientation des locaux ........................................................................................... 41 IV.3.3. L’heure de charge réfrigérant maximale ............................................................... 42 IV.4. Les apports externes ..................................................................................................... 43 IV.4.1. Les apports par conduction ................................................................................... 43 IV.4.2. Les apports par rayonnement ................................................................................ 45 IV.5. Apport internes ............................................................................................................. 46 IV.5.1. Les apports par des occupants ............................................................................... 46 IV.5.2. Les apports par des éclairages ............................................................................... 46 IV.5.3. Les apports dus aux machines ............................................................................... 47 IV.6. Les charges thermiques totales ..................................................................................... 47 v IV.7. Déterminaison des liaisons frigorifiques ...................................................................... 47 IV.7.1. Section des tuyauteries .......................................................................................... 47 IV.7.2. Les raccords REFNET .......................................................................................... 48 CHAPITRE V : DIMENSIONNEMENT DES ÉQUIPEMENTS SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES .............................................................................................................. 49 V.1. Consommation énergétique journalière ........................................................................... 49 V.2. Détermination de la puissance crête ou maximale ........................................................... 49 V.2.1. Nombre des panneaux nécessaires ........................................................................ 50 V.2.2. Dimensionnement des batteries ............................................................................. 51 V.2.3. Dimensionnement des onduleurs .......................................................................... 52 V.2.4. Dimensionnement des câbles ............................................................................... 52 CHAPITRE VI : INSTALLATION ÉLECTRIQUE .................................................................. 54 VI.1. Norme des installations électriques à BT ..................................................................... 54 VI.2. Paramètres de l’installation électrique à BT ................................................................. 54 VI.2.1. Tableau électrique ................................................................................................. 54 VI.2.2. Coffret électrique ................................................................................................... 54 VI.2.3. Armoire électrique ................................................................................................ 54 VI.2.4. Interrupteur-Sectionneur ....................................................................................... 54 VI.2.5. Disjoncteur ............................................................................................................ 54 VI.2.6. Parafoudre ............................................................................................................. 55 VI.2.7. Paratonnerre .......................................................................................................... 55 VI.3. Protection des installations électriques à BT ................................................................ 55 VI.3.1. Sectionnement ....................................................................................................... 55 VI.3.2. Régime de neutre uploads/Sante/ manatsaramarcellinac-espa-mast2-20-dimensionement-climatisation.pdf