Université Hassiba Ben Bouali De Chlef CONCEPTION D'un
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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Hassiba Ben Bouali de Chlef Faculté des Sciences et Science de l’Ingénieur Département de Mécanique Présenté par : AHMED DEKKICHE En vue de l’Obtention du Diplôme de Magister en Génie Mécanique Thème : CONCEPTION D’UN LOGICIEL DE CLIMATISATION FONCTIONNANT SOUS WINDOWS Soutenu le : Devant le jury composé de : Bettahar A. Pr. Président UHBB/Chlef Benarous M. MC. Examinateur UHBB/Chlef Tahar Abbes M. MC. Examinateur UHBB/Chlef Zaaraoui A. Dr. Examinateur UHBB/Chlef Bousbahi M. MACC. Examinateur UST/Oran Loukarfi L. Pr. Rapporteur UHBB/Chlef Promotion : 2000 :ǎƼǴǷ ƨȇȂƬnjdzơƨȇǁơǂūơƨǴȈǐūơƣƢLjŞƶǸLjȇȅǀdzơƔơȂŮơǦȈǰƬdzļƢǷȂǴǠǷƲǷƢǻǂƥǃƢųƛĿƨLJơǁƾdzơǽǀǿDzưǸƬƫ ,ƤƫƢǰǷ ,ňƢǰLJ )ŘƦǷǦȈǰƬdzƨȇǁȁǂǔdzơƔơȂŮơƩƢǬǧƾƫǦǴƬűƾȇƾƸƬƥǵȂǬȇƢǸǯƢȀǨȈǰƫƽơǂŭơǥǂǤǴdzƨȈǨȈǐdzơȁ ǦǴƬƼŭƨȈǻƢȈƦdzơƩƢǘǘƼŭơǶLJǂƥƶǸLjȇƢǸǯ .řǗȂdzơ ƣơǂƬdzơǺǷƨǘǬǻȅƗĿǞǫơȁ ( . .ƾƴLjǷ ,ǁƢǘǷ ,ȄǨnjƬLjǷ .ǹƢǰŭơơǀđƨǏƢŬơƩƢǷȂǴǠŭơǞȈŦǁƢƦƬǟȏơśǠƥƢǼȇǀƻƗǦȈǰŭơDŽȈƸǴdzƨȇǁơǂūơƩƢƥƢLjƬǯȋơ Résumé : Dans cette étude nous avons essayé de développer un logiciel de climatisation qui permettra de calculer les bilans thermiques hivernal et estival pour les locaux à climatiser et de déterminer les différents débits d'air qui entrent en jeu dans l'installation de climatisation d'un bâtiment (habitation, bureaux, hôpital, aéroport, mosquée…) à n'importe quel endroit de notre pays et de tracer l'évolution des différents apports thermiques des locaux climatisés en fonction de toutes les informations dont on dispose concernant ce lieu. Abstract : In this study we tried to develop a software of air-conditioning which will make it possible to calculate the heat balances for winter and summer for the buildings to be air-conditioned and to determine the various air flows which come into play the installation of air-conditioning of a building (dwelling, offices, hospital, airport, mosque…) to any place of our country and to trace the evolution of the various thermal contributions of the buildings air-conditioned according to all information of which one lays out concerning this place. Sommaire Sommaire Sommaire Page Introduction Historique 1 Introduction Générale 1 Raisons d’être des installations de climatisation 2 But de l’étude 3 Chapitre I : Généralités I.1 : Transfert Thermique 5 I.1.1 : conduction 5 I.1.2 : convection 6 I.1.3 : Rayonnement 6 I.1.4 : Equation fondamentale de la transmission de chaleur 7 I.2 : Coefficient de transmission thermique surfacique des parois K 7 I.2.1 : Calcul du coefficient K des parois opaques 8 Sommaire I.2.2 : Calcul du coefficient K des parois vitrées 11 I.2.3 : Calcul du coefficient K des portes 13 I.2.4 : Calcul des coefficients de transmission thermique corrigée 13 Chapitre II : Données de base utilisées en climatisation II.1 : situation géographique 15 II.2 : zone climatique 15 II.3 : conditions de base 15 II.3.1 : conditions extérieures de base 16 II.3.2 : conditions intérieures de base 22 Chapitre III : Bilans Thermiques III.1 : Bilan Thermique d’été 24 III.1.1 : Complexité du calcul des gains 26 III.1.2 : Importance de la justesse des calculs 27 III.1.3 : Calcul des apports calorifiques des bâtiments 28 III.1.3.1 : Formules générales 29 III.1.3.2 : Apports de chaleur à travers les parois opaques 31 III.1.3.3 : Apports de chaleur à travers les parois vitrées 44 III.1.3.4 : Apports de chaleur internes 65 III.1.3.5 : Apports de chaleur par introduction d’air extérieur 92 Sommaire III.1.4 : Détermination de la charge frigorifique maximale 97 III.2 : Bilan Thermique d’hiver III.2.1 : Calcul des besoins calorifiques du bâtiment 98 III.2.1.1 : Besoins calorifiques pour pertes par transmission (QT ) 98 III.2.1.2 : Besoins calorifiques pour pertes par Ventilations (QL ) 114 Chapitre IV : Distribution de l’air dans les installations de climatisation IV.1 : Etude générale d’une installation de climatisation 117 IV.1.1 : Conception générale 117 IV.1.2 : Calcul des débits de soufflage 120 IV.1.3 : Calcul du débit d’air d’extrait 122 IV.1.4 : Calcul du débit total d’air neuf 122 IV.1.5 : Calcul du débit total d’air recyclé 123 IV.2 : Distribution de l’air dans les locaux 124 Chapitre V : Présentation du logiciel de climatisation « UHBClim » V.1 : Présentation du langage de programmation Delphi 126 V.1.1 : Principes de développement en Delphi 127 V.1.2 : Delphi et Windows 127 Sommaire V.2 : Présentation du logiciel UHBClim 127 V.2.1 : Caractéristiques et fonctions du logiciel 128 V.2.1.1 : Données de base 129 V.2.2 : Processus de calcul 129 V.2.3 : Code source du logiciel 148 V.2.4 : Présentation visuelle 150 Conclusion 160 Annexe A 161 Annexe B 169 Annexe C 175 Nomenclature Les principaux symboles et abréviations utilisés dans cette thèse sont présentés ci-après. Symbole Signification Unité A% Pourcentage de majoration sur K % AE Apports calorifiques effectifs W AIl Partie latente des apports calorifiques internes W AIl,ec partie latente des apports internes du à l’éclairage W AIl,j Partie latente d’apport interne j W AIl,oc partie latente des apports internes dus aux occupants W AIl/p apport latent dégagé par une personne W/Pers. AINFl Partie latente des apports calorifiques dus aux infiltrations d’air W extérieur AINFs Partie sensible des apports calorifiques dus aux infiltrations d’air W extérieur AIs Partie sensible des apports calorifiques internes W AIs,ec partie sensible des apports internes du à l’éclairage W AIs,j Partie sensible d’apport interne j W AIs,oc Partie sensible des apports internes dus aux occupants W AIs/p Apport sensible dégagé par une personne W/Pers. alt altitude m APO Apports calorifiques à travers les parois opaques W APOIlc Apports calorifiques à travers une paroi opaque en contact avec W un local climatisé APOIlnc Apports calorifiques à travers une paroi opaque en contact avec W un local non climatisé APOs Apporte de chaleur à travers une paroi en contact avec le sol W AT Apports calorifiques totaux W AV Apports calorifiques à travers les parois vitrées W AVE Apports calorifiques à travers une paroi vitrée extérieure W AVIlc Apporte de chaleur à travers une paroi vitrée en contact avec un W local climatisé AVIlnc Apporte de chaleur à travers une paroi vitrée en contact avec un W local non climatisé AVR Apports calorifiques par rayonnement à travers une paroi vitrée W extérieure AVT Apports calorifiques par transmission à travers une paroi vitrée W extérieure Clnc Coefficient correcteur °C CSj Coefficient de simultanéité relatif à l’apport interne j - Cte Facteur de correction °C CTS Coefficient correcteur - Dbt Déperditions calorifiques de base par transmission W DHb,i Humidité relative de base de l’air intérieur % Dli Déperditions calorifiques surfaciques à travers les liaisons W/°C Nomenclature Dlnc déperditions à travers les parois en contact avec les locaux non W/°C chauffés Ds Déperditions calorifiques surfaciques à travers les parois W/°C Dsol Déperditions calorifiques à travers les parois en contact avec le sol W/°C Dt Déperditions calorifiques par transmission W/°C e Epaisseur de la couche de matériau m E Est - e1 Longueur d’ombre latérale m e2 Longueur d’ombre verticale m EAT Ecart annuel de température °C Eb Ecart diurne de base °C ENT Enthalphie KJ/Kgas FS Facteur solaire du vitrage - 2 he Coefficient d’échange superficiel extérieur W/m .°C 2 hi Coefficient d’échange superficiel intérieur W/m .°C HS Humidité spécifique de l’air gvap/Kgas HSb,e Humidité spécifique de base de l’air extérieur gvap/Kgas 2 Id Rayonnement diffus maximal réel W/m 2 Id,b Rayonnement diffus de base W/m 2 It Rayonnement total maximal réel W/m 2 It,b Rayonnement total de base W/m 2 It,b Rayonnement total de base W/m 2 It,b(°40) Rayonnement total de base pour le mois de juillet et la latitude °40 W/m Nord K Coefficient de transmission thermique surfacique W/m2.°C 2 Kc Coefficient de transmission thermique corrigé W/m .°C 2 Kmoy Coefficient de transmission thermique surfacique moyen W/m .°C 2 Kvn Coefficient de transmission thermique du vitrage W/m .°C M Masse rapportée à la surface du plancher m2 3 mvap Masse d’eau apportée par la combustion du gaz Kg/m n Nombre de couches de matériaux formant une paroi - N Nord - NAI,j Coefficient d’amortissement relatif à l’apport interne j - NE Nord Est - NL Nombre de lampes ou de tubes fluorescents - NO Nord Ouest - Np nombre de personnes - NPVI Coefficient d’amortissement relatif aux gains par ensoleillement à - travers une paroi vitrée extérieure O Ouest - P Puissance dégagée surfacique des luminaires W/m2 PA Pression atmosphérique Pa PC Pouvoir calorifique J/m3 3 PCsup Pouvoir calorifique supérieur du combustible J/m PP Pression partielle de vapeur d’eau Pa Nomenclature QL Besoins calorifiques pour les pertes par ventilation W QT Besoins calorifiques pour les pertes par transmission W Qtotal Besoins calorifiques totaux W R Résistance thermique d’une couche de matériau m2.°C/W 2 Ra Résistance thermique d’une lame d’air m .°C/W S Sud - 2 Sapp Surface de la zone apport m SE Sud Est - 2 Sint Surface intérieure totale de la paroi opaque m 2 So Surface vitrée à l’ombre m SO Sud Ouest - 2 Souv Surface d’ouverture dans la paroi opaque m 2 Spl Surface de plancher du local climatisé m 2 Spl Surface de plancher m SV Surface totale vitrée m2 2 SVenc Surface vitrée ensoleillée m TSa Température sèche de l’air intérieur du local adjacent climatisé °C TSb,e Température sèche de base de l’air extérieur °C TSb,i Température sèche de base de l’air intérieur du local climatisé °C TSe Température sèche de l’air extérieur °C TSm Température moyenne sèche de l’air extérieur °C V volume du local m3 Wa Puissance absorbée du moteur électrique W Weff Puissance effective W Wn puissance nominale de l’ampoule ou du tube fluorescent W Z Différence de niveau m Symboles grecs : .