Dimensionner

Présentation

Cette compétence cible le fait de savoir dimensionnner des installations énergétiques, climatiques, ou frigorifiques pour le bâtiment et l'industrie.

Situations professionnelles

Etudes en efficacité énergétiques
Etudes en bureau d'études thermiques et fluidiques
Etudes en énergies renouvelables
Etudes en froid industriel et commercial
Assistance à ingénieur électricien

Situations d'Apprentissage et d'Evaluation (S1)

En quoi chacune des Situations d'apprentissage et d'évaluation s'inscrit dans ce bloc de compétence?

SAé 1.01 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce au dimensionnement du système de chauffage et de ventilation, requis pour l'étude préliminaire d'autonomie énergétique, dans le but de dimensionner un panneau photovoltaïque adapté aux besoins.
SAé 1.02 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce au choix des appareils de mesures requis pour quantifier l'efficacité énergétique d'une pompe à chaleur gaz à absorption.
SAé 1.03 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce aux diverses vérifications de dimensionnement, notamment celles des gaines et débits de ventilation, ou encore du travail de comptabilisation du matériel nécessaire pour le réseau de soufflage et d'extraction.
SAé 1.04 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce aux choix de paramètres de registres, et de filtres pour une CTA de laboratoire.

Traces de développement de cette compétence

La SAé 1.01, qui portait sur un aménagement d'un container maritime, m'a permis d'apprendre comment réaliser un bilan des déperditions thermiques dans un habitat en prenant en compte les pertes de chaleur par renouvellement d'air, les ponts thermiques, et l'épaisseur des matériaux utilisés.

Notions acquises lors de ce projet

Déperditions thermiques

L'objectif d'un calcul de déperditions thermiques, c'est de connaître, grâce à une multitude de calculs, prenant en compte l'épaisseur, les dimensions, ainsi que la résistance thermique des parois, la puissance de chauffage perdue dans le bâtiment.

Les déperditions peuvent aussi provenir de la ventilation, c'est-à-dire que la chaleur s'échappe en renouvelant l'air, dans le cas par exemple d'une ventilation simple flux, ou encore à cause des ponts thermiques, qui sont des endroits oû l'isolation est moins efficace que dans le reste de l'habitation, par exemple à la jonction de 2 murs, ou encore aux extrémités des menuiseries.

Ponts thermiques

Un pont thermique est un assemblage de deux parois, où l'isolation est discontinue. De par cette discontinuité, un échange de chaleur plus important de là où l'isolation est continue a lieu.

Celui-ci peut provenir de la jonction entre deux murs, d'un mur et d'un plancher, ou d'un plafond, ou encore de la jonction entre un mur et une menuiserie (par exemple une fenêtre).

Coefficient U

Le coefficient de transmission thermique (noté U) est la capacité d'un matériau à transmettre la chaleur. A ne pas confondre avec la résistance thermique (notée RTH), qui quantifie la capacité d'un matériau à retenir la chaleur.

Liens avec la SAé

Lors de la SAé 1.01, qui portait sur le dimensionnement d'un système de chauffage et de ventilation, j'avais pour projet d'étudier les différentes énergies utilisées dans le cadre d'une habitation dans un container maritime, autonome en énergie.

J'ai tout d'abord dressé un bilan des déperditions thermiques, grâce à un tableur, en prenant en compte l'épaisseur des murs et leur composition, en quantifiant les ponts thermiques, et en déterminant les pertes de chaleur dues à la ventilation. Cette tâche correspond avec l'AC 11.03 : "Quantifier les besoins et les grandeurs thermiques, hydrauliques et aérauliques associées".

Pour finir, je me suis attelé à l'exécution d'un bilan des consommations électriques d'une journée, en analysant les appareils et leurs consommations, ainsi que les habitudes des occupants du container, dans le but de dimensionner un panneau photovoltaïque adapté aux besoins, ce qui correspond ainsi à l'AC 11.01 : "Analyser un système de la ressource primaire à l'énergie utile".

Lors de cette SAé, j'ai pu apprendre comment dresser un bilan des déperditions, ainsi que dimensionner correctement une installation électrique solaire.

Situations d'Apprentissage et d'Evaluation (S2)

En quoi chacune des Situations d'apprentissage et d'évaluation s'inscrit dans ce bloc de compétence?

SAé 2.01 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce à l'étude des besoins thermiques d'un appartement, pour ensuite dimensionner son système de chauffage.

SAé 2.02 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce aux choix des pompes dans la sous-station, lorsqu'il était demandé de déterminer la puissance hydraulique et le rendement de celle-ci en fonction d'un certain débit.

SAé 2.03 : Cette SAé s'inscrit dans ce bloc de compétence grâce au dimensionnement des ballons ECS et de leurs conduites, de la ventilation et de ses gaines, ainsi que des conduites de chauffage des radiateurs et des aérothermes.

SAé 2.04 : /

Traces de développement de cette compétence

Grâce à la SAé 2.01, j'ai pu approfondir mes compétences sur des logiciels de DAO, pour créer des plans d'étage ainsi que des plans en 3D de la maison étudiée. Ceux-ci m'ont permis de représenter les moyens de chauffage mis en œuvre (plancher chauffant), ainsi que les moyens de ventilation. J'ai également pu améliorer mes compétences et connaissances acquises au cours du premier semestre en matière de sélection de solutions de ventilation.

Notions acquises lors de ce projet

Planchers chauffants

L'utilité première d'un plancher chauffant est de chauffer l'air d'une maison par rayonnement. La principale qualité de ce type de chauffage est qu'il va répartir uniformément le chauffage dans la pièce, contrairement aux radiateurs classiques qui vont accumuler la chaleur de la pièce au plafond.

Installer un chauffage par plancher chaufant peut être une bonne décision, car comme cité précedemment, il permet une meilleure répartition de chaleur dans l'habitat qu'avec des radiateurs classiques, car la chaleur monte vers le plafond, et le froid descend vers le sol. Il parait donc évident qu'une source de chaleur doit se trouver au plus bas, tandis qu'une source de fraicheur doit se trouver au plus haut.

Il est préférable d'installer un plancher chauffant lorsqu'on possède une pompe à chaleur basse température, c'est-à-dire que le plancher nécessite une température d'eau d'environ 40°C, autrement, des radiateurs à eau classiques peuvent être utilisés lorsque les régimes de température d'eau sont supérieurs, par exemple avec une chaudière gaz à condensation.

VMC simple flux

Une VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) simple flux est un dispositif qui assure un renouvellement d'air dans l'habitat. Son rôle est d'évacuer l'humidité de l'air (production d'environ 50g/pers./heure) ainsi que le CO2 (environ 18l/pers./heure). Son fonctionnement est simple, l'air pénètre dans l'habitation par des grilles sur des menuiseries (par exemple des fenêtres) et l'air vicié (air humide et pollué) est rejeté par des grilles d'aspiration.

Les principaux avantages de cette solution de ventilation est qu'elle est peu coûteuse, et peu encombrante. Cependant, les inconvénients majeurs de cette solution est qu'elle rejette l'air chauffé, causant ainsi de grosses pertes de chaleur dans l'habitat.

VMC double flux

Le fonctionnement de la VMC double flux reste similaire à celui de la VMC simple flux dans les grandes lignes. Le principal avantage de celle-ci est qu'elle permet une récupération de chaleur grâce à un échangeur (sur la photo, le caisson blanc). Elle permet donc de réduire considérablement les déperditions thermiques dues à la ventilation, moyennant un coût supérieur à la simple flux, ainsi qu'un espace nécessaire supérieur. Elle inclut aussi des gaines d'insufflation pour distribuer l'air neuf réchauffé.

Dans une démarche de développement durable et d'efficacité énergétique, il est grandement préférable, si l'espace disponible le permet, d'utiliser une VMC double flux. Comme cité précedemment, celle-ci permet une récupération de chaleur, réduisant ainsi jusqu'à 90% les pertes thermiques dues à la ventilation, contrairement à la VMC simple flux, où les pertes d'énergie thermiques sont maximales.

Il est seulement utile d'installer une VMC simple flux dans des locaux non-habités, par exemple un local de stockage ou encore un garage, qui nécessite quand même une ventilation sans besoin de chauffage, autrement, il est plus rentable d'installer une VMC double flux, moyennant un coût supplémentaire sur le court terme, mais vite amorti sur le long terme.

Lien avec la SAé

Lors de la SAé 2.01, qui portait sur le dimensionnement d'une installation de chauffage, d'ECS et de ventilation, j'avais pour projet d'étudier quels étaient les besoins nécessaires à l'habitation.

Pour cela, j'ai dressé un bilan des déperditions thermiques dans l'habitat, dans le but de subvenir aux besoins de ceux-ci, qui correspond à l'AC 11.03 "Quantifier les besoins et le sgrandeurs thermiques, hydrauliques et aérauliques associées".

J'ai choisi d'installer un plancher chauffant, dans l'optique d'un meilleur confort et d'une chauffe plus uniforme dans la maison. De plus, cette solution est en adéquation avec la chaudière choisie, et remplit ainsi les conditions pour l'inscrire dans l'AC 21.04 "Sélectionner les équipements adaptés aux différentes installations".

Pour ce qui est de la ventilation, j'ai choisi une VMC simple flux, plus abordable à l'achat, néanmois plus coûteuse sur le long terme. De plus, l'installation d'une VMC double flux nécessitait de plus gros travaux.

J'ai également réalisé, grâce à un logiciel de CAO, une représentation graphique en 3 dimensions, qui permet ainsi de remplir l'AC 21.06 : "Réaliser des plans d'implantation et de distribution en intégrant les contraintes de maintenance".

Pour finir, j'ai choisi d'installer une chaudière basse température, nécessaire pour le plancher chauffant. Elle permet aussi de créer de l'ECS. De plus, ce type de chaidière propose une efficacité très intéressante, de l'ordre de 100%, voire dans le meilleur des cas, 110%, ce qui indique que la chaudière produit plus d'énergie finale (chaleur) qu'elle ne consomme d'énergie initiale (gaz).

Lors de cette SAé, j'ai pu apprendre le fonctionnement ainsi que les organes que nécessite un plancher chauffant. J'ai aussi pu améliorer mes compétences en matière de réalisation de bilans de déperditions thermiques, ainsi que mes connaissances en matière de système de ventilation. Elle m'a aussi permis d'améliorer mes compétences d'utilisation de logiciel de CAO.

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