Conception du système Chauffage/Climatisation d’une usine pharmaceutique
Optimisation énergétique et confort thermique : La rénovation d’une usine pharmaceutique
Dans le cadre de la rénovation d’une usine pharmaceutique, notre étude s’appuie sur une approche innovante de simulation CFD (Computational Fluid Dynamics) pour transformer les défis énergétiques en opportunités de performance durable. La simulation thermique dynamique (STD) joue un rôle central en quantifiant précisément l’impact de la conception architecturale sur les besoins de chauffage et de confort thermique, notamment durant la saison estivale.
Les objectifs principaux de cette analyse incluent l’estimation détaillée des besoins énergétiques, l’évaluation des conditions climatiques spécifiques hivernales et estivales, ainsi que l’élaboration de solutions techniques adaptées pour l’amélioration du confort. Ce projet se déroule en plusieurs phases et implique le remplacement progressif de diverses machines afin d’optimiser les processus industriels. L’étude vise à dimensionner une solution technique qui crée un environnement thermique optimal pour les employés, tout en garantissant une efficacité énergétique supérieure et une démarche écoresponsable. Grâce à notre expertise en simulations CFD, nous nous engageons à livrer des solutions innovantes et durables pour le secteur industriel.
Conception du système Chauffage/Climatisation d'une usine pharmaceutique
Année
2025
Client
NC
Localisation
France
Typologie
Génie Climatique
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Utilisation des données météorologiques pour des simulations CFD toujours plus précises
L'utilisation immersive de la CFD
Dans la démarche de rénovation de l’usine pharmaceutique, l’utilisation immersive de la simulation CFD repose sur des données météorologiques fiables et représentatives, issues de la proximité de Carnoux-en-Provence. Ces informations, fournies par infoclimat®, servent de base à notre modèle climatique de référence, assurant une analyse précise des conditions thermiques englobant l’ensemble de l’année.
Notre analyse ne se limite pas à une vue d’ensemble. Elle inclut également une inspection mensuelle détaillée pour différencier les conditions estivales et hivernales. En recréant une année climatique « réelle », nous incluons dans nos simulations CFD les variations critiques telles que les vagues de chaleur, les épisodes de froid intense et d’autres événements exceptionnels. Cette approche permet à nos solutions de répondre de manière optimale aux aléas climatiques de la région, renforçant ainsi notre engagement envers l’efficacité énergétique et le confort thermique.
Audit – Analyse thermique et étanchéité aéraulique : Tests fumigènes et test thermiques
La réalisation de tests fumigènes en appui à la CFD
Dans le cadre de la rénovation énergétique de l’usine pharmaceutique, nous nous appuyons sur des simulations thermiques dynamiques (STD) et la modélisation CFD (Computational Fluid Dynamics) pour évaluer les performances énergétiques et le climat interne du bâtiment.
Les tests fumigènes jouent un rôle crucial dans cet audit en permettant la visualisation des écoulements aérauliques et la détection des fuites d’air non désirées au sein de l’usine. Ils permettent d’identifier les zones d’infiltration d’air qui pourraient compromettre l’efficacité énergétique du bâtiment. Les tests thermiques offrent une analyse détaillée des températures de surface des machines et des installations. Cela aide à localiser les sources potentielles de déperdition de chaleur ou de surchauffe. Ensemble, ces tests fournissent des données essentielles pour optimiser le modèle de simulation CFD et améliorer le système de maîtrise climatique.
L’exécution de tests thermiques pour la réalisation des simulations
Les propriétés thermiques des parois ont été déduites pendant l’audit sur site à l’aide des tests thermiques, révélant une composition variée, allant des murs internes en parpaing et tôle, aux parois extérieures dotées d’une isolation de 5 cm. Le plafond et les parois intérieures sont structurés pour garantir une isolation thermique grâce à l’utilisation de laine de roche, complétée par un système de ventilation mécanique et de lanterneaux. À l’intérieur du bâtiment, l’inertie thermique est principalement assurée par une dalle de béton, influençant notablement la réaction du bâtiment aux écarts de température. L’étanchéité à l’air est une caractéristique essentielle, permettant de minimiser les écoulements aérauliques non souhaités, ce qui est crucial pour maintenir l’efficacité énergétique.
Les apports internes de chaleur, impactant directement les risques de surchauffe estivale, sont principalement dus aux équipements électriques à forte dissipation thermique, notamment les presses et le système d’éclairage LED à déclenchement par détection de mouvement.
Relevé de la configuration des systèmes de contrôle climatique du site pour améliorer la précision du paramétrage de l’étude CFD
L’audit a également mis en évidence l’importance des systèmes de contrôle climatique, tels que les Centrales de Traitement d’Air (CTA). Leur configuration et placement sont stratégiques pour l’apport d’air frais et le refroidissement nécessaire, surtout dans la zone des cartes et des salles blanches, qui requièrent un climat intérieur rigoureusement contrôlé en raison de leur fonctionnement continu. Le fonctionnement des presses, l’accumulation de chaleur due à une ventilation limitée, et les portes de la zone de stockage, constituent des points clés d’entrée d’air influençant le climat de l’usine.
Les données collectées et les hypothèses utilisées pour notre simulation thermique soulignent l’importance d’une approche précise et adaptée aux conditions réelles du site. Cette analyse exhaustive alimente notre modèle pour évaluer les solutions de maîtrise climatique et garantir un environnement de travail optimal, durable, et énergétiquement efficient. Nous veillons à ce que toutes les informations critiques soient complétées en collaboration avec l’exploitant pour affiner l’efficacité énergétique et améliorer le confort à l’intérieur de l’usine.
La simulation thermique dynamique (STD) : Un outil essentiel pour l’optimisation énergétique
La simulation numérique avancée pour une gestion thermique optimale des bâtiments
La modélisation thermique dynamique (STD) est un outil informatique essentiel pour simuler et prédire le comportement thermique d’un bâtiment tout au long de l’année. En intégrant des interactions complexes entre le bâtiment, ses systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), ainsi que les conditions climatiques environnantes, ce modèle offre une vision approfondie des performances énergétiques.
Grâce à des équations mathématiques sophistiquées et des algorithmes avancés, il parvient à représenter fidèlement les caractéristiques physiques du bâtiment, comme l’orientation des façades, les propriétés thermiques des matériaux, et l’efficacité des systèmes de CVC.
Le modèle intègre également des paramètres cruciaux tels que l’isolation, l’étanchéité à l’air, et les sources internes de chaleur, tout en prenant en compte la ventilation naturelle ou mécanique, les apports solaires, et les infiltrations d’air. Ces précieuses simulations sont ainsi utilisées pour optimiser le confort thermique, réduire les consommations énergétiques et garantir un environnement bâti durable et performant.
Résultats de l’étude STD : Impact des isolants et des extracteurs sur les performances thermiques
L’étude STD a mis en lumière l’impact significatif des variations d’épaisseur de l’isolant de toiture et de la gestion des extracteurs sur les performances énergétiques du bâtiment. En ajustant le débit des extracteurs au fur et à mesure, il a été observé que la réduction maximale de l’extraction d’air extérieur améliore l’efficacité de la climatisation, entraînant un gain de puissance frigorifique de 36 %.
Par ailleurs, doubler l’épaisseur de l’isolation a permis d’obtenir un gain supplémentaire de 8,5 % en puissance frigorifique. Ces modifications démontrent que l’optimisation de l’isolant et du système de ventilation, peut réduire de manière significative la consommation énergétique et améliorer le confort des occupants.
L’étude recommande également l’application d’une peinture claire et réfléchissante sur la toiture pour diminuer encore plus l’apport calorique dû au rayonnement solaire, procurant ainsi un gain énergétique additionnel d’environ 10 %. Ces résultats soulignent l’importance de la gestion intégrée des systèmes thermiques pour maximiser l’efficacité énergétique des bâtiments industriels.
Modélisation CFD pour l’amélioration des performances aérauliques
Création d'un jumeau numérique - Base de la CFD
Dans le cadre du projet, la CFD se concentre sur la simplification du volume interne du site en éliminant les systèmes qui n’affectent pas directement l’aéraulique et la température. Cette approche stratégique poursuit deux objectifs majeurs : elle enrichit la précision du modèle en allégeant la charge informatique et elle concentre l’analyse sur les éléments déterminants pour l’aération et la gestion thermique. En focalisant sur l’essentiel, le modèle CFD offre une représentation plus épurée et accessible, permettant des conclusions fiables et exploitables.
Lors de la modélisation du volume interne, la résolution des équations aux dérivées partielles est conditionnée par l’établissement rigoureux des conditions aux limites. Ces dernières sont partiellement déterminées par la campagne de mesures sur site et par les informations fournies par les équipes de maîtrise d’œuvre. En ancrant solidement les calculs sur ces paramètres, la simulation CFD devient un outil puissant pour optimiser la performance aéraulique et thermique des bâtiments.
Étude de différents scénarios de ventilation : efficacité énergétique et confort de l’usine
Cette simulation vise à dimensionner une solution technique pour améliorer le confort thermique des travailleurs tout en optimisant l’efficacité énergétique de l’usine. Pour atteindre cet objectif, dix gaines à buse ont été installées dans les zones critiques de l’usine, où les températures étaient excessivement élevées par temps chaud. Trois scénarios distincts ont été testés, chacun avec des configurations différentes d’extracteurs et de températures de soufflage.
Dans le premier scénario, les extracteurs fonctionnaient à petit régime avec une température de soufflage moyenne. Pour le second scénario, la température de soufflage a été réduite tout en maintenant les extracteurs à petit régime. Le troisième scénario se distingue par une fermeture totale des extracteurs, avec une température de soufflage plus basse. Pour garantir une puissance frigorifique constante, le débit d’air soufflé a été ajusté pour une température de soufflage optimale.
Résultats d'analyse et solutions personnalisées avec EOLIOS ingénierie
L’analyse des vitesses a révélé une circulation homogène de l’air frais sans zones mortes, notamment dans les salles blanches et les zones mécaniques. Cette optimisation a permis une diffusion uniforme de l’air frais dans tout le volume de l’usine.
La cartographie thermique du premier scénario a identifié trois zones distinctes : la zone carte affichait la température la plus basse, suivie des salles blanches présentant une température plus élevée d’environ 2°C dû à une forte densité de machines, et la zone de stockage, non équipée de gaines, avec une température supérieure d’environ 4°C par rapport à la zone carte. Ces résultats suggèrent qu’une réduction de la température de soufflage pourrait homogénéiser encore mieux les températures et abaisser celles de la partie inférieure.
L’analyse suggère également l’arrêt des extracteurs et la fermeture des ventelles en partie basse de l’usine pour améliorer le confort thermique. À l’intérieur des cellules, les simulations indiquent des températures plutôt élevées, en supposant une étanchéité parfaite, ce qui est pessimiste car les défauts d’étanchéité rendent la dispersion thermique plus probable. Enfin, les plafonds soufflants affichent une température d’entrée relativement haute, ce qui pourrait être optimisé pour améliorer davantage le confort environnemental.
EOLIOS - Expertise en gestion thermique pour la rénovation industrielle
Chez EOLIOS, nous vous accompagnons dans la conception et l’optimisation des systèmes de refroidissement et de ventilation de votre usine, en assurant une efficacité énergétique maximale et un confort thermique amélioré pour vos installations. Avec notre expertise en CFD, nous analysons les dynamiques thermoaérauliques pour une gestion optimale de la température.
Grâce à notre maîtrise des simulations numériques, nous identifions les flux d’air critiques et les zones susceptibles de créer des bypass non désirés. En intégrant ces analyses, nous garantissons une distribution d’air homogène, réduisant les risques de surchauffe dans les zones sensibles et améliorant l’efficacité opérationnelle de vos systèmes.
Nous réalisons des évaluations rigoureuses pour valider et optimiser l’efficacité de vos systèmes de refroidissement, même dans les scénarios les plus complexes. Cette approche assure la pérennité et la performance de vos installations, vous permettant d’opérer dans des conditions optimales et durables.
Synthèse vidéo de l'étude
Résumé de l'étude
L’étude menée vise à améliorer le confort thermique et l’efficacité énergétique d’une usine pharmaceutique en rénovation. Grâce à la simulation thermique dynamique (STD) et la simulation CFD, les performances du bâtiment sont analysées avec précision en intégrant les données climatiques locales. Un audit thermique ainsi que des tests fumigènes, permettent d’identifier les déperditions de chaleur et les défauts d’étanchéité. Plusieurs scénarios de ventilation ont été testés, aboutissant à des recommandations techniques comme l’optimisation de l’isolation, l’ajustement des extracteurs et la modification de la température de soufflage. Ces solutions visent à garantir un confort optimal pour les employés tout en réduisant la consommation énergétique.
Synthèse vidéo de la mission
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