École D`architecture SERVICES MÉCANIQUES

UNIVERSITÉ
LAVAL
Plan de cours
Hiver 2012
École d’architecture
SERVICES MÉCANIQUES ET ÉLECTRIQUES
ARC-2003 (3 crédits)
Professeur : Hugues Boivin, ing. M.Sc.
Horaire : mercredi 12h30-15h30, amphithéâtre
PR : ARC-2006
Temps consacré : 3-0-0-6
1. Description
Ce cours vise la connaissance des services mécaniques et électriques nécessaire au travail de
conception architecturale et de collaboration avec les ingénieurs en mécanique et électricité du
bâtiment. Il aborde les notions de chaleur, psychrométrie, confort thermique, les besoins en
ventilation, les systèmes, les appareils et les réseaux de chauffage, de climatisation d'air, de
réfrigération, de plomberie, d'électricité et d’éclairage et les espaces qu'ils requièrent à leur intégration
au projet d'architecture.
2. Objectif principal
À la fin de ce cours, l’étudiant aura acquis et maîtrisé les notions de base, les connaissances et les
outils nécessaires pour intégrer les services mécaniques et électriques au projet d’architecture, tout en
tenant compte des besoins humains fondamentaux et des ressources disponibles sur le site.
3. Objectifs spécifiques
L’étudiant aura acquis un vocabulaire lui permettant de communiquer avec les ingénieurs.
L’étudiant aura acquis des notions de base en science du bâtiment, mécanique et électricité et
il connaîtra et comprendra les principes importants, les unités de mesure, quelques équations
essentielles et règles du pouce.
L’étudiant se familiarisera avec les principaux types de systèmes dans chacune des
spécialités.
L’étudiant sera sensibilisé à l’importance de tenir compte des besoins humains fondamentaux
(température, éclairage, etc.) et des ressources disponibles sur le site lors de l’élaboration du
projet d’architecture et des services mécaniques et électriques.
4. Approche pédagogique
Exposés magistraux
Lecture de textes
Exercices en classe et hors classe
Évaluations périodiques
Travail pratique
Visite des installations électromécaniques
de bâtiments de Québec.
Chaque période de cours est divisée en deux parties avec une pause d’une quinzaine de minutes
entre les deux parties. Les premières quinze minutes de la première partie sont utilisées pour faire un
retour sur les notions apprises la semaine précédente ou pour faire la correction des exercices et des
évaluations périodiques. Ensuite, un exposé magistral est présenté par le professeur ou par un invité.
Des exercices en classe seront parfois réalisés (individuellement ou en groupe) à la suite des exposés
magistraux afin de permettre la mise en application et la compréhension en profondeur des principes
présentés.
5. Exposés magistraux
La plupart des documents présentés en cours seront disponibles dans le dossier électronique du
cours. Les étudiants peuvent imprimer ces documents s’ils le désirent afin de faciliter l’étude ou la
prise de notes.
1
6. Matériel pédagogique
L’achat du livre suivant est obligatoire pour le cours :
Langlois, Alain (2006). Notions de mécanique du bâtiment. Deuxième édition.
MODULO éditeur, Montréal. ISBN 2-89113-126-6.
7. Matériel nécessaire pour le cours
Il est impératif de se présenter au cours avec :
• Une calculatrice
• Des feuilles vierges pour la prise de notes personnelles
• Le livre obligatoire du cours
• Toute note, tableau, article, recueil ou documents téléchargés sur le serveur et qu’on vous aura
demandé d’apporter.
8. Évaluations
La progression dans l’acquisition des connaissances de l’étudiant sera évaluée selon deux méthodes :
l’une continue et additive par l’entremise d’évaluations périodiques (EPs) soumises à la fin de la
plupart des cours; l’autre synthétique par l’entremise d’un travail pratique (TP) et d’un examen final
(EX). La pondération sera la suivante (EP = évaluation périodique; TP = travail pratique; EX=examen).
Thème
Énergie et confort
Chauffage
Ventilation et climatisation
Visite d’une installation électromécanique
Électricité
Efficacité énergétique
Dimensionnement mécanique
Plomberie
Visite d’une installation électromécanique
Examen final
Total
EP1
EP2
EP3
EP4
EP5
EP6
TP
EP7
EP8
EX
Date
18 janvier 2012
25 janvier 2012
er
1 février 2012
15 février 2012
29 février 2012
14 mars 2012
21 mars 2012
21 mars 2012
4 avril 2012
18 avril 2012
% de la note
5%
5%
5%
5%
5%
5%
30% (équipe)
5%
5%
30%
100%
9. Échelle de notation
Les résultats des différentes évaluations seront compilés selon leur valeur respective en pourcentage.
Le résultat final correspond à l’échelle de notation suivante:
Valeur numérique
d’une lettre
Écart admissible pour convertir
une valeur numérique en lettre
Signification du résultat
A+
A
A-
4,33
4,00
3,67
4,17 à 4,33
3,84 à 4,16
3,50 à 3,83
91,67 à 100,00
88,34 à 91,66
85,00 à 88,33
Travail qui témoigne de l’atteinte convaincante de
l’ensemble des objectifs visés.
B+
B
B-
3,33
3,00
2,67
3,17 à 3,49
2,84 à 3,16
2,50 à 2,83
81,67 à 84,99
78,34 à 81,66
75,00 à 78,33
Travail qui rencontre très bien la majorité des
objectifs visés.
C+
C
C-
2,33
2,00
1,67
2,17 à 2,49
1,84 à 2,16
1,50 à 1,83
71,67 à 74,99
68,34 à 71,66
65,00 à 68,33
Travail satisfaisant mais qui comporte des lacunes
importantes à l’égard de certains des objectifs visés.
D+
D
1,33
1,00
1,17 à 1,49
1,00 à 1,16
61,67 à 64,99
60,00 à 61,66
Travail qui rencontre tout juste les objectifs visés.
E
0,00
moins de 1,00
00,00 à 59,99
Travail insuffisant qui ne rencontre pas les objectifs
visés.
2
10. Travail pratique (TP)
Le travail pratique (TP) est un exercice qui vise à dimensionner de façon préliminaire les principaux
composants mécaniques du bâtiment. Basé sur des plans d’architecture d’un bâtiment qui leur seront
remis, l’équipe d’étudiants (2 à 4 personnes) devra essentiellement calculer les charges de
climatisation et de chauffage, évaluer les besoins en ventilation et de déterminer la dimension des
conduites principales du système de CVCA (chauffage, climatisation et climatisation de l’air) et d’en
illustrer schématiquement le squelette principal. Le travail devra démontrer que les installations
électromécaniques ont été soigneusement intégrées aux espaces et coordonnées avec les éléments
architecturaux. Le travail devra être présenté sous une forme d’un devis concept qui détaillera les
principaux équipements électromécaniques qui devront être incorporés au projet ainsi que leur
localisation dans le bâtiment. Le devis devra comprendre une présentation des résultats de calculs et
un plan préliminaire des systèmes électromécaniques devra également accompagner le travail. Ce
travail compte pour 30% la note finale.
11. Examen (EX)
Un seul examen comptant pour 30% du total de la note finale est prévu. Cet examen portera sur
l’ensemble de la matière vue dans le cadre du cours.
12. Quelques règles à respecter
Quarante pourcent (40%) de la note finale est attribué à la participation aux cours et à la visite de
bâtiments par le biais des réponses aux questions des évaluations périodiques (EPs).
Notez que les seules raisons valables pour ne pas se présenter aux évaluations périodiques, à la
visite ou à l’examen sont :
1) la maladie (billet de médecin exigé) ;
2) l’impossibilité d’assister au cours en raison d’autres activités à l’École ou à l’Université (billet du
professeur exigé).
Les étudiants n’ont pas le droit de consulter leurs notes de cours/manuel pendant les EPs et l’examen
final. Il ne sera pas permis d’emprunter la calculatrice ou le crayon pendant les EPs ou l’EXAMEN.
L’évaluation de l’apprentissage tient compte de la qualité de la langue française dans les travaux
écrits. Les fautes jugées trop nombreuses sont sanctionnées par une dévaluation pouvant aller
jusqu’à 10% du résultat final attribué par l’évaluateur. Les travaux incompréhensibles, dont le français
est considéré déficient, seront à reprendre.
Les travaux doivent être remis à l’heure et à l’endroit indiqués par le responsable du cours. Sauf pour
des causes de force majeure rapportées aux responsables de cours avant l’échéance et
indépendamment de toute cause technique, une pénalité de 10% du résultat par jour ouvrable de
retard est attribuée par l’évaluateur pour toute remise tardive.
Le plagiat est considéré comme une faute grave. Le règlement des études de l’Université Laval
contient des dispositions à cet égard et à l’égard d’autres infractions que les étudiants doivent
connaître. Consultez le règlement disciplinaire à l’adresse suivante :
www.ulaval.ca/sg/reg/Reglements/ Reglement_disciplinaire.pdf.
3
13. Bibliographie
Ouvrages complémentaires (en réserve)
* ouvrages particulièrement recommandés
Dictionnaires
AFE (1995). Vocabulaire de l’Éclairage. Association Française de l’Éclairage. 5ème édition – Novembre
1995. Paris : Société d’éditions LUX.
Brackley P (1988). Energy and Environmental Terms: A Glossary. Aldershot: Gower.
Généraux, services mécaniques et électriques
AIA (1993). The Energy Design Handbook. Edited by Donald Watson. Washington (DC): American
Institute of Architects Press.
ASHRAE (2004). ASHRAE Handbook: HVAC Systems and Applications. SI Edition. Atlanta: American
Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers.
ASHRAE (1995). ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating and air-conditioning applications. SI
Edition. Atlanta: American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers.
Brown Butler R (1998). Standard Handbook of Architectural Engineering. A Practical Manual for
Architects, Engineers, Contractors & Related Professions & Occupations. New-York: McGraw Hill.
Ching FDK & Adams C (2003). Guide technique et pratique de la construction. Adapt. Michel L. SaintPierre. Mont-Royal (Québec): Modulo.
Fisher RE (1980). Engineering for Architecture. New-York: Mc Graw-Hill.
Heerwagen D (2004). Passive and active environmental controls. Informing the schematic designing of
buildings. Boston: McGraw Hill Higher Education.
*Lechner N (2001). Heating, cooling, lighting: Design methods for architects. Second Edition.
New York: John Wiley & Sons inc. 620 pages.
Mitchell JW (1983). Energy Engineering. New-York: John Wiley & Sons.
Moore F (1993). Environmental Control Systems. Heating cooling lighting. New-York: McGraw-Hill Inc.
Reid E (1984). Understanding Buildings. A Multidisciplinary Approach. Cambridge (Massachusetts):
The MIT Press.
*Stein B & Reynolds JS (2009). Mechanical and Electrical Equipment for Buildings. New-York:
John Wiley & Sons.
Tao KY & Janis RR (2001). Mechanical and Electrical Systems in Buildings. Second Edition. New
Jersey (USA): Prentice Hall.
Wang SH (1993). Handbook of air conditioning and refrigeration. New-York: McGraw Hill.
Chauffage
SCHL (1980). Le chauffage au bois en toute sécurité. Seconde édition, juillet 1980. Ministre des
approvisionnements et services Canada 1981.
Énergie, Mines et Ressources Canada (1983). Les systèmes de chauffage: guide du consommateur.
Confort, ventilation
ASHRAEE STANDARD American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers
(2004). ANSI/ASHRAE Standard 55-2004. www.ashrae.org. Thermal Environmental Conditions for
Human Occupancy.
Climatisation
ASHRAE. Calculs de charges de climatisation.
CNB. Annexe C – conditions extérieures.
ASHRAE. Air climatisé : ventilo-convecteurs (fan coils), pompes à chaleur (heat pumps), pompes à
réchauffage terminal (terminal reheat), à double conduits (dual ducts), à plusieurs zones (multizones), type fragmenté (split system).
ASHRAE. Refroidissement: unité de condensation (condensing units), refroidisseurs extérieurs (roof
top chillers), refroidisseur intérieur, condenseurs à air, tours d’eau.
Éclairage
IES (Rea, M. S., ed.) (1993). Lighting Handbook: Reference and Application. Illuminating Engineering
Society of North America (IESNA). 8th edition.
IES (Rea, M. S., ed.) (1987). IES Lighting Handbook: Application Volume. Illuminating Engineering
Society of North America (IESNA).
4
CIE (1987). International Lighting Vocabulary. Publication CIE No. 17.4. Commission Internationale de
l’Éclairage (CIE). Vienna (Austria).
CIE (1986). Guide on Interior Lighting. Second Edition. Publication No 29.2 (1986). Commission
Internationale de l’Éclairage (CIE). Vienna (Austria). 113 pages.
Déribéré M & Chauvel P (1968). L’éclairage naturel et artificiel dans le bâtiment. Paris : Eyrolles.
Efficacité énergétique
*Salomon T & Bedel S (2003). La maison des [néga]watts. Le guide malin de l’énergie chez soi.
Mens (France) : Terre vivante.
Ventilation
ASHREA, standard 62-2001
ASHRAE (1995). ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating and air-conditioning applications. SI
Edition. Section sur la ventilation.
Règlement sur la santé et la sécurité du travail, décret 885-2001. Gouvernement du Québec.
Code de construction du Québec. Code national du bâtiment du Canada 1995 (modifié).
Règlement sur l’économie d’énergie dans le bâtiment du gouvernement du Québec.
Sites Internet
Confort thermique
http://dt.fme.vutbr.cz/enviro/Pohoda/thermal.htm
http://www.squ1.com/archive/index.php?http://www.squ1.com/archive/comfort/prediction.html
http://www.ashrae.org/pressroom/detail/13394
UFAD (Underfloor air displacement)
http://www.cbe.berkeley.edu/underfloorair/benefits.htm
5
14. Calendrier
Le calendrier ci-dessous est sujet à des changements selon l’évolution du cours et diverses
circonstances.
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Date
11-janv-12
18-janv-12
25-janv-12
01-févr-12
08-févr-12
15-févr-12
22-févr-12
29-févr-12
07-mars-12
14-mars-12
21-mars-12
28-mars-12
04-avr-12
11-avr-12
18-avr-12
25-avr-12
Thème(s)
Premier tiers
Plan de cours
Énergie
Corr. EP1
Corr. EP2
Corr. EP3
EP4 Visite
Corr. EP4
Corr. EP5
Corr. EP6
EP8 Visite
Corr. EP8
Deuxième tiers
Introduction
Confort
CVCA 1 Chauffage
CVCA 2 Ventilation
Visite d'un bâtiment
Retour sur la visite
Troisième tiers
Énergie
EP1 Énergie et confort
EP2 Chauffage
EP3 Ventilation
Visite d'un bâtiment
CVCA 3 Climatisation
Lecture personnelle
Électricité
EP 5 Électricité et explications TP1
Semaine de lecture
Efficacité énergétique
EP 6 Efficacité énergétique et questions TP1
Plomberie
EP7 Plomberie
Visite d'un bâtiment
Retour sur la visite
Protection incendie
Préparation à l'examen
Préparation à l'examen
Examen final
Critiques
Remise
Pts (%)
EP1
EP2
EP3
5
5
5
EP4
5
EP5
5
EP6
5
EP7 et TP1* 5 + 30
EP8
5
EX
30
* Remise du TP à 12h30 au cours
6