Maîtriser unde 1 °C sur 15 m

Maîtriser unde 1 °C sur 15 m

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n passant de la technologie alumi-nium à celle du composite à base defibres de carbone, l'industrie aéro-nautique change aussi radicalementde moyens de production. De l'usi-

nage de pièces métalliques, on passe àl'exploitation de savoir-faire relevant desmétiers du textile et de la plasturgie.Ces évolutions sont accompagnées deprécautions indispensables pour garantirla qualité de fabrication des éléments etla maîtrise du matériau, que ce soit lorsdes opérations de fabrication ou de per-çage de précision. La mise en œuvre depièces en carbone de grande taille s'ac-compagne par conséquent de contraintesrigoureuses imposées aux ambiances deproduction.

Des tolérances thermiquesprécises

Dans les nouveaux locaux de 19 000 m2

de l'usine Airbus de Bouguenais, près deNantes, d'où sortira le tronçon central de voi-lure du fuselage du futur Airbus A350 XWB,les conditions thermiques intérieures sontprécises : une température en hiver de19 à 20 °C, une hygrométrie de 50 à55 % ; une température maximale d'été de26 °C et une hygrométrie de 50-55 %. Àcela s'ajoute un critère de gradient detempérature horizontal et vertical de 5 °C

dans le volume des trois halls de près de14 à 16 m de hauteur. Des conditions quiimposent une production de chaud et defroid importante et qui méritent l'examende solutions sobres en énergie.Titulaire du lot génie climatique sur cechantier, Spie Ouest-Centre avaitrépondu à ce marché avec une offreclassique : des centrales de traitement

d'air puissantes et une diffusion par gai-nes textiles classiques. Par la suite, l'en-treprise est revenue vers le maîtred'ouvrage avec une solution moins coû-teuse en équipement - centrales de trai-tement d'air moins puissantes et autretechnologie de diffusion -, plus sobre àl'exploitation et d'une capacité de maî-trise de l'ambiance plus fine. Désireux de

L'atelier d'usinage des pièces composite : de 114 m de long, de 64 m de large et d'une hauteurde 15 m sous toiture, ce volume est traité avec quatre centrales de traitement d'air, dont une dédiéeà l'air neuf. Seuls trois diffuseurs linéaires à pulsion de 1 400 mm de diamètre et 53 m de longdéversent les 150 000 m3/h et les calories pour maintenir 19 °C en hiver et ne pas dépasser26 °C l'été. De 5 °C dans le cahier des charges, le gradient est ramené à 0,8 °C.E

Dans l’usine nantaise qui produira les piècesde grande taille en composite carbone de l’AirbusA350 XWB, l'ambiance des différents halls de travaildoit être parfaitement homogène.Habitué aux gaines textiles, le maître d'ouvragea aussi installé des diffuseurs linéaires à pulsion.Les équipements thermiques sont réduitset le gradient mieux maîtrisé.

CHANTIER Usine Airbus à Bouguenais

Désormais de plus en plus appliquée en sites industriels ou commerciaux, latechnique des diffuseurs linéaires à pulsion que propose l'italien Sintra a de moinsen moins de mal à être admise par les prescripteurs. Un effet de la réduction desbesoins énergétiques qu'elle procure et de la diffusion des connaissances aérau-liques sur ce produit.Sur la base de diffuseurs métalliques ou en tissu, ce concept a pour intérêt d'ex-ploiter les capacités de l'induction autour de l'enveloppe, que ce soit par la vitessed'air (de 6 à 30 m/s), le choix de la taille des perforations principales et secondai-res permettant à l'air pulsé de se mélanger à l'air ambiant, la distance entre cesperforations, leur angle par rapport à la verticale, la hauteur de pose du diffuseur,la pression appliquée.Autant de variables qui rendent nécessaire une mise en œuvre sur mesure de cetéquipement sur chaque site.

Les DLP : mettre en mouvementla totalité du volume d'air

L'air traité est transporté par unréseau de gaines textiles ATC fixéesà la charpente, à 16 m de haut.Quatre gaines non diffusantes de1 250 mm de diamètre et d'une lon-gueur de 18 m alimentent chacunequatre gaines diffusantes de900 mm de diamètre et 22 m delong. Ce réseau convient pour trai-ter 4,5 à 5 volumes par heure. Cettesolution répondant aux standardsimposés par Airbus contient le gra-dient de température à 2 °C en toutpoint du volume.Cette conception classique joue del'effet de convection : pour atteindreun tel résultat, elle demande de limi-ter le Δt maximum au soufflage à5 °C. Elle impose une reprise parun réseau de bouche au niveau dusol. En clair, elle a réclamé un équi-pement d'une puissance électriquede quelque 340 kW, la pose de18 filtres de reprise au niveau dusol et 584 mètres linéaires de gai-nes, dont 424 de gaines textiles.Était-il possible de faire plus sobre etplus “léger” tout en étant aussi efficace ?C'est la proposition que Franck Babu,chef de service technique du départe-ment Génie climatique et fluide de SpieOuest-Centre, est venu apporter àPascal Danthony, chargé d'affaires Airbus

La pose de gaines traditionnellesconstitue un poste de dépenseset de travaux important.Ce mode de diffusion doit êtrepris en compte dans le calculde la structure du bâtimentindustriel.

valider les différences entre ces solu-tions, Airbus a choisi de les implantertoutes deux sur ce nouveau site.

Drapage : la technologieclassique

De 90 m de long, de 64 m de large etd'une hauteur de 16 m, la première sallede cette nouvelle usine est consacrée à lapremière opération de production desgrands éléments en composite : le dra-page en forme des lés de carbone/époxy,qui seront ensuite polymérisés en auto-clave. La qualité d'ambiance de cet impo-sant volume est assurée par six centralesde traitement d'air Trane classe C :● quatre d'une capacité unitaire de82 000 m3/h et d'une puissance calorifi-que de 474 kW et frigorifique de 191 kW ;● deux d'une capacité unitaire de30 000 m3/h, dédiées à l'introduction d'airneuf, et d'une puissance calorifique de964 kW et frigorifique de 483 kW.Pour fournir une qualité d'air de type “salleblanche” ou ISO 8 (classe 100 000), lesquatre centrales Trane sont équipées de fil-tres G4 en entrée et F9 en sortie. En outre,pour maintenir l'hygrométrie du local, unhumidificateur adiabatique par atomisa-tion d'eau à 70 bar, procédé développépar Carel, pulvérise directement dans laveine d'air. Il est alimenté par un skidd'adoucissement et d'osmose Permod'une capacité de 1,5 m3/h.

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CHANTIER

gradient de moinsde hautgradient de moinsde haut

Dans l’atelier de drapage, les centralesde traitement d'air offrent

une puissance de 82 000 m3/h.Pour fournir un air sans particules dans

une ambiance ISO 8 (salle blanche),les enveloppes des CTA de classe C

supportent une étanchéité de 2 000 Pa.

pour les investissements en moyens deproduction.

Halls de transition et d'usinage :tout en diffuseurs à pulsion

Déjà habitués à équiper des sites tertiai-res avec les diffuseurs linéaires à pulsion(DLP) Mix-Ind du fabricant italien Sintra,les ingénieurs de Spie ont étudié unevariante qui repose sur des générateurs demoindre puissance et sur un principe demontage plus simple, capable de réduireencore le gradient de température.Pascal Danthony et Bernard Boudaud,responsables sur le site Airbus Nantesde la maintenance des bâtiments et del'énergie, ont procédé à un jugement deSalomon : seuls les halls de transition despièces produites - l'espace dit DNO(Démoulage, nettoyage des outillages)dans lequel est situé l'autoclave de “cuis-son” des éléments en composite - et l'ate-lier d'usinage de ces pièces allaient êtredotés de cette variante. Une manière poureux de conserver une technique validéedans l'atelier de drapage - le plus sensi-ble techniquement - et de mettre àl'épreuve une solution nouvelle dont ilsétaient pourtant déjà convaincus de l'in-térêt. “Nous avions remarqué le systèmeSintra il y a plusieurs années sur Inter-clima”, reconnaît Bernard Boudaud. “Les

(Suite page 40)

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U s i n e A i r b u s à B o u g u e n a i s

L'imposant bâtiment de quelque 250 m de long et de 100 m de large rassembleles trois premiers ateliers de production des grands éléments composites du futurAirbus A350 XWB. À droite, l'atelier de drapage des anneaux est traité de façonclassique : six centrales de traitement d'air, soit une capacité de prèsde 390 000 m3/h et une imposante puissance thermique. L'air est diffusépar des gaines textiles perforées classiques et repris en partie basse du volume.L'espace central (autoclave) et l'atelier d'usinage (à gauche) ont été définis avecun traitement d'ambiance par diffuseurs linéaires à pulsion. L'homogénéitéde brassage permet de réduire de moitié les besoins aérauliques et thermiques touten garantissant un gradient de moins de 1 °C sur les 15 m de hauteur de bâtiment.

Site Airbus Nantes - Unité de production Airbus A350 XWBTrois ateliers industriels à maintenir dans une ambiance homogène

CHANTIER(Suite)

Atelier d'usinage● 3 CTA de 53 300 m3/h (3 x 30 kW élec.) :

150 kW chaud, 242 kW froid.

● 1 CTA d'air neuf de 10 000 m3/h(1 x 5,5 kW élec.) : 142 kW chaud.

● 3 x 50 m de gaine Sintra Mix-Indde diamètre 1 400 (13 m de haut).

● 3 bouches de reprise en hauteur.

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CHANTIER

Atelier DNO (Démontage,nettoyage des outillages)

● 2 CTA de 55 000 m3/h (2 x 45 kW élec.) :137 kW chaud.

● 2 x 60 m de gaine Sintra Mix-Indde diamètre 1 250 (14 m de haut).

● 2 x 30 m de gaine Sintra Mix-Indde diamètre 900 (14 m de haut).

● 2 bouches de reprise en hauteur.

Atelier de drapage● 4 centrales de traitement d'air

de 82 000 m3/h (4 x 75 kW élec.) :474 kW chaud, 191 kW froid.

● 2 CTA d'air neuf de 30 000 m3/h(2 x 18,5 kW élec) : 964 kW chaud, 483 kW froid.

● 4 x 18 m de gaine textile ATC de diamètre1 250 mm non diffusante (16 m de haut).

● 16 x 22 m de gaine textile ATCde diamètre 900 mm diffusante (16 m de haut).

● 18 filtres de reprise (à 3,5 m du sol).

U s i n e A i r b u s à B o u g u e n a i sCHANTIER(Suite)

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Les centrales d'air neuf de l'atelierdrapage : ces unités de 30 000 m3/h sontdotées d'une humidification adiabatiquepar pulvérisation sans stagnation d'eau.

brassage est de 2. Par conséquent, lareprise d'air s’effectue uniquement pardeux larges bouches placées en hau-teur, à proximité de la reprise sur lescentrales. Gain supplémentaire : le gra-dient de température dans le hall estestimé à 0,8 °C.

entreprises sélectionnées restent forcede proposition de techniques innovantes,explique Pascal Danthony, sous condi-tion qu'elles soient pérennes et qu'il nes'agisse pas de recherche et développe-ment. Nous avons sécurisé la chaîne ther-mique. À savoir : optimisation de laproduction d'eau chaude et de l'eau gla-cée, constante des points de fonctionne-ment des centrales de traitement de l'airet engagement du fournisseur pour lecomportement de la distribution de l'air.Cette solution pourra être reconduite dansles futurs bâtiments.”

Des besoins réduitsde 40 à 60 %

Le hall de transition est un espace de 45 mde large, de plus de 100 m de long et de15 m sous toiture. Le cahier des clausestechniques spécifiait initialement l'installa-tion de deux centrales de traitement d'airde 75 000 m3/h chacune, soit une puis-sance électrique des moteurs de 150 kW.La diffusion devait être assurée par 24 dif-fuseurs, 8 au sol et 16 à 3 m de hauteur.La variante proposée par Spie fait fondrela puissance cumulée des moteurs desdeux CTA à 90 kW (55 000 m3/h chacune,137 kW chaud).

La diffusion d'air est assurée par deuxgroupes de DLP : deux canalisations de1 250 mm de diamètre et de 57 m delong chacune ; et deux de 900 mm dediamètre et de 30 m de long chacune.Ces diffuseurs aux perforations adap-tées ont une portée de 20 m. Le taux de

Nous avons fait des choixtechniques, regardé les coûtsd'exploitation à terme en tenantcompte de l'ergonomie et de lamaintenance. Nous avions déjàl'expérience des gaines.L’investissement dans cette techniquede diffuseurs permet de diminuerles coûts d'exploitation et d'assurerune optimisation énergétique.

Bernard BoudaudResponsable de la maintenancedes bâtiments et de l'énergie, Airbus

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Pascal DanthonyChargé d'affaires investissementset moyens de production chez Airbus

Franck BabuChef de service techniquedu département Génie climatiqueet fluides de Spie Ouest-Centre

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Nous avions déjà pratiquéles diffuseurs linéaires à pulsionen locaux commerciaux. Ce chantiernous a appris à consolider cettesolution innovante parallèlementà une solution classique.Il a permis de valider la réductiondes besoins en équipement et la baissedes consommations, pour un résultatidentique, sinon meilleur.

Les entreprises sélectionnéesrestent force de propositionde techniques innovantes,sous condition qu'elles soientpérennes et qu'il ne s'agisse pasde recherche et développement.Ici, nous avons sécurisé la chaînethermique.

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●● Maîtrise d'ouvrage :Airbus, Bernard Boudaudet Pascal Danthony.●● Bureau d'études :Océanis, Jean-Luc Leroy.●● Installateur :SPIE Ouest-Centre, Franck Babuet Étienne Balan.●● Fournisseur : Sintra, Marco Zambolinet Ludovic Boulanger.

De 700 à 150 m de diffuseursDe pratiquement 114 m de longueur,64 m de largeur et 15 m de hauteur, le halldit “usinage” devait préalablement êtredoté d'un équipement thermique similaireà celui du hall “drapage” : quatre CTA de85 000 m3/h, soit une puissance électri-que installée de 300 kW, et une centraled'air neuf de 10 000 m3/h, soit de 5,5 kW.Ici, 742 mètres linéaires de gaines dont700 m de manches textiles (32 de22 mètres linéaires) devaient maintenirla température adaptée à la production ;la reprise du volume brassé était assuréepar 22 bouches à 3,5 m du sol. Dans cecas de figure, la substitution par la solu-

tion Sintra proposée par Spie se révèleradicale.De quatre fois 85 000 m3/h, les besoinsgénérés par l'utilisation des diffuseurs àpulsion se réduisent à trois CTA de50 000 m3/h. Elles fournissent 150 kWchaud et 242 kW froid. La puissanceélectrique installée est abattue de 300 à90 kW. Seule la centrale d'air neuf initiale(10 000 m3/h et 5,5 kW, 142 kW chaud)résiste à la nouvelle configuration.Pour diffuser l'air traité, le plafond del'immense atelier ne compte plus quetrois DLP de 1 400 mm de diamètre et de53 m chacun, placés à 13 m de haut etperforés latéralement : leur débit unitaireest de 50 000 m3/h. La portée latérale duflux aéraulique est de 17,5 m. La repriseest limitée à trois bouches placées auniveau de la charpente de toiture du bâti-ment. Le taux de brassage calculé dechaque côté des diffuseurs est de 1,9. Iciaussi, le gradient de température devraitêtre de 0,8 °C.Pour Spie Centre-Ouest, la solution pré-sentée conduit à une efficacité énergé-tique sensible. La puissance électriqueinstallée est de 522,5 kW contre792,5 kW prévus au CCTP initial. Outrela réduction des achats pour le chantier- centrales plus petites, linéaires de gai-nes réduits mais une ingénierie de défi-nition par Sintra plus coûteuse, moins detravaux de pose, allègement de la chargesur la structure d'environ 70 t -, cetteinstallation génère une économie de 1 à1,3 GWh/an (quelque 61 000 €/an) et évi-tera au site d'Airbus une émission deCO2 de 80 tonnes.

Les diffuseurs linéaires à pulsion répondentà des spécifications de calcul propres :dimensions, perforations, hauteur de placement,débit et pression d'air appliqués.

Marco ZambolinDirecteur général de Sintra

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Les acteursdu chantier

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