Mémoire d`entreprise

Thomas VALADOU
Année 2011
Mémoire d’entreprise
Stage technicien effectué à Trane Bagneux
Stage technicien en bureaux d’études effectué à la Bibliothèque nationale de France
1
Etudiant en seconde année en BTS Fluides, Energétiques, Environnements option
frigorifique, j’ai du effectuer deux stages lors de ma formation. J’avais effectué seulement un
stage dans ma scolarité et c’était en troisième. Je l’avais fait à Thalès Electron Devices. Suite
à ce premier stage j’ai décidé de m’orienter dans les filières industrielles, j’ai donc continué
en BAC STI Electrotechnique, puis en BTS FEE.
J’ai effectué mon premier stage chez Trane, constructeur américain de groupes à eau
glacée. Lors de ce stage, j’ai été avec les techniciens où j’ai pu accomplir des maintenances,
des travaux sur des groupes à eau glacée, des rooftop.
J’ai fait mon second stage à la Bibliothèque nationale de France en bureaux d’étude.
J’attendais beaucoup plus ce stage, puisque à l’avenir je souhaite intégrer un bureau d’étude
mais seulement après quelques années en tant que technicien pour acquérir de l’expérience.
Dans ce mémoire, je développerai mes deux stages, dont une analyse économique de
Trane.
2
Rapport de stage
Stage découverte et ouvrier effectués chez Trane.
Lycée Maximilien Perret.
3
4
Remerciements
Les travaux qui vont être exposés ont été effectués sous la direction de Monsieur
CLOTAIRE Karim, auquel je tiens à exprimer mes vifs remerciements pour l’aide et les
compétences techniques qu’il a bien voulu m’apporter.
Je remercie également Monsieur MAURY Stéphane, chef de service à Trane Bagneux,
ainsi que tous les techniciens de Trane Bagneux.
5
Sommaire
I.
Introduction ................................................................................................................................. 7
II.
Présentation de la société ........................................................................................................... 8
a)
Présentation générale ................................................................................................................. 8
b)
Aspect économique ................................................................................................................... 10
c)
Aspect social .............................................................................................................................. 11
d)
Aspect financier ......................................................................................................................... 12
e)
Aspect technique ....................................................................................................................... 16
III.
a)
Position du stagiaire .................................................................................................................. 19
b)
Principales opérations effectuées ............................................................................................. 20
IV.
V.
Rôle et activités du stagiaire ..................................................................................................... 19
Etude technique ........................................................................................................................ 22
a)
Introduction ............................................................................................................................... 22
b)
Principales fonctions et caractéristiques techniques du RTXA209 ........................................... 23
c)
Intervention de l’entreprise et du stagiaire .............................................................................. 26
d)
Bilan ........................................................................................................................................... 29
Conclusion ................................................................................................................................. 30
6
I. Introduction
Au cours de ma formation en BTS FEE, j’ai pu effectuer un stage d’un mois dans
l’entreprise Trane, qui est une société multinationale qui construit des groupes à eau glacée
et entretient aussi ses groupes.
Lors de ce stage, mon rôle a été d’aider le technicien sur le chantier ainsi que d’appliquer
mes connaissances théoriques sur le terrain.
Mon étude technique porte sur quatre groupes à eau glacée réversibles dans un
bâtiment de bureaux à Massy Palaiseau (91). L’eau glacée a pour but de refroidir les bureaux
en été. Cependant, les groupes réversibles peuvent aussi créer de l’eau chaude pour l’hiver.
Mon dossier est constitué de trois parties : une présentation de l’entreprise, mon rôle et
mon activité principale effectuée durant un mois et enfin l’étude technique.
7
II. Présentation de la société
a) Présentation générale
Trane a été fondé par James et Reuben Trane en 1913. Au début, la société se focalisait
sur les systèmes de chauffage, puis Reuben Trane a inventé le premier ventilo-convecteur en
1925, ce qui donna la réputation de constructeur à la société.
Dès 1931, Trane développe son premier groupe réfrigérant, mais ce n’est quand 1938 qu’il
voit le jour.
Trane s’établit en Europe juste après la seconde guerre Mondiale en 1958 et construit sa
première usine de fabrication en Europe à Golbey en France en 1964. Dix ans après, Trane
ouvre une nouvelle usine à quelques kilomètres de Golbey à Charmes, toujours en France.
En 1984, Trane est racheté par le géant américain Americain Standard Inc, fabriquant de
matériel de plomberie. Puis en 1995, American Standard est introduit en bourse.
Trane se fait racheter encore une fois par Ingersoll (multinationale spécialisé dans la vente
d’appareil de traitement d’air, d’outils).
Trane est leader en matière de services et de systèmes de chauffage, de ventilation et de
climatisation (CVC), avec des ventes se chiffrant à plus de 6,8 milliards de dollars (soit 4,7
milliards d’euros).
J’ai effectué mon stage dans une succursale à Bagneux. Cette agence est ouverte depuis
1987.
8
Carte de France des bureaux et usines Trane.
On remarque que les agences de ventes sont toutes à côté d’un grand axe
autoroutier, ce qui permet des déplacements plus rapides lors de longues distances. Les
usines sont placées près d’autoroute et sur la Moselle, ce qui permet de déplacer de grosses
machines par bateau.
9
Position de Bagneux en Ile-de-France.
Bagneux est plutôt bien situé en Ile-de-France, près de Paris. L’A6B et l’A86 sont proches
et permettent un déplacement rapide vers l’est et l’ouest ainsi que vers le sud de la région.
b) Aspect économique
Les principaux clients de Trane sont les hôpitaux de Paris, Renault, Peugeot, SFR, France
Télécom, Société Générale, Sanofi Aventis.
Les techniciens interviennent dans toute l’Ile-de-France. Cependant, il se peut que des
techniciens soient envoyés dans toute la France, en raison de leurs compétences.
10
c) Aspect social
Trane compte 26 000 employés dans le monde.
Voici un tableau récapitulatif des effectifs moyens en France :
Année
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Effectif moyen
1 409
1 371
1 354
1 382
1 394
1 315
La moyenne des effectifs en France est de 1 371 personnes, soit 5% de l’effectif mondial.
L’agence Trane Bagneux compte environ en moyenne 75 personnes.
Voici en détail la répartition des effectifs :
Coordinateur de
projet "Control"
3%
Chef de service
2%
Chargé d'affaire
"Control"
3%
Responsable
technique
3%
Magasinnier
2%
Commerciaux
"Control"
4%
Technicien SAV
48%
Technicien
"Control"
16%
Commerciaux SAV
7%
Facturation
5% Planning SAV
7%
Effectif de Trane Bagneux
La masse salariale de Trane Bagneux est de 3 076 460 euros.
11
Le Comité d’Entreprise de Trane donne quelques avantages comme des réductions à la
piscine de Golbey dans les Vosges. Ce qui n’est pas très intéressant pour les salariés des
agences dans toute la France.
d) Aspect financier
Chiffres d'affaires Hors Taxes
190 000 000
180 000 000
CA en euros
170 000 000
160 000 000
150 000 000
140 000 000
130 000 000
120 000 000
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Années
On remarque que le chiffre d’affaire de 2004 à 2005 est réduit d’environ 27 millions
d’euros. La venue de nouveaux concurrents dans le secteur peut expliquer cette baisse de
chiffre d’affaire ou bien encore le non-renouvellement des contrats de maintenance. De
2005 à 2007, le chiffre d’affaire accroît. De 2007 à 2008, le CA reste constant mais en 2009,
le total des ventes baisse fortement à cause de la crise que le monde a connue.
12
Pourcentages des ventes
100
90
80
70
60
50
Ventes à l'étranger
40
Ventes en France
30
20
10
0
2004
2005
2006
On peut voir que les pourcentages des ventes en France et à l’étranger restent
constants. Les usines de Golbey et de Charmes fournissent des machines partout en Europe,
mais leurs principales exportations restent en France.
13
Investissements réalisés
6 000 000
5 000 000
e
n 4 000 000
Investissements réalisés
e
3 000 000
u
r
o 2 000 000
s
dont incorporels
dont corporels
1 000 000
0
2004
2005
2006
Les investissements corporels correspondent aux éléments ayant un corps, tel que les
véhicules, les fournitures de bureaux, ordinateurs, du mobilier, des outils, des machines.
Tandis que les investissements incorporels représentent les éléments n’ayant pas de corps,
tel que des brevets, des logiciels, liste de clients, droit au bail…
On remarque que les investissements sont principalement corporels. De 2004 à 2005,
les investissements ont diminué étant donné que le chiffre d’affaire a baissé lui aussi. De
2005 à 2006, les investissements atteignent plus de 5 millions d’euros alors que le chiffre
d’affaire est moins conséquent que 2004.
14
Bénéfices
9 000 000
8 000 000
7 000 000
e
n
6 000 000
5 000 000
e
u
r
o
s
4 000 000
Résultats nets
3 000 000
2 000 000
1 000 000
0
-1 000 000
2004
2005
2006
2007
2008
2009
De 2004 à 2005, Trane perd presque 7 millions d’euros de bénéfices. En 2006, les
bénéfices sont mêmes inférieurs à zéro. Cependant, en 2006 Trane a investi 5 millions
d’euros pour se relancer. Depuis, les bénéfices sont repartis à la hausse mais restant tout de
même assez bas par rapport à 2004.
Selon le contrat contracté avec Trane, les pièces changées peuvent être facturées ou
non. Cependant, dans chaque contrat, le compresseur et l’assistance 7 jours sur 7 et 24
heures sur 24 sont assurés.
Voici les coûts d’une intervention :
Un technicien qualifié,
groupes à pistons,
scroll
Un
technicien
hautement
qualifié,
groupe centrifuge
Journée Hors Taxe
Demie journée Hors Taxe
Paris
788,00 €
419,00 €
Province
764,00 €
408,00 €
Paris
940,00 €
510,00 €
Province
885,00 €
486,00 €
Il faut rajouter à ces prix 89,00 € de déplacement dans la région parisienne.
15
e) Aspect technique
Les domaines d’activités de Trane sont la construction d’équipements frigorifiques
(groupe à eau glacée, compresseur), la vente de services (maintenance), de pièces détachées
et des formations. Le groupe fait aussi de la régulation par l’intermédiaire de son service
« control ».
Les types de chantiers sont :
 De la maintenance des installations Trane (partie SAV)
 De la gestion technique de bâtiments (partie Control)
Les principales réalisations sont :

Dans le tertiaire :
 UNESCO à Paris
 Siège de Gaz de France à Saint-Denis
 Siège de Nestlé à Noisiel
 Siège d’American Express à Rueil Malmaison
 La Française des Jeux à Boulogne
 Tour Indosuez à La Défense
 TF1 à Boulogne
 France Télévision à Paris
 M6 à Ivry
 Radio France à Paris
 La Banque de France à Paris
 Le crédit Agricole à Paris
 Siège de la Société Générale à Val de Fontenay
 Siège du Crédit Agricole Indosuez à La Défense

Dans le secondaire :
 Coca Cola à Issy les Moulineaux
 Hewlett Packard les Ulis
 Thalès Vélizy
 Bic à Montevrain
 SFR à Bezons, Mitry Mory et Trappes
 3M à St Ouen l’Aumone
 Renault à Rueil, Guyancourt et Lardy
 Peugeot à la Garenne Colombes
 L’agence Spatiale Européenne
16

Dans la santé :
 Hôpital Robert Debré, Kremlin Bicêtre, de Meaux, Beclere, Louis Mourrier
 Institut Pasteur à Paris
 Laboratoire Servier à Croissy sur Seine
 Novartis à Rueil Malmaison
 Aventis à Romainville et Vitry
 Synthelabo à Rueil Malmaison, Chilly-Mazarin et Bagneux

Dans l’hôtellerie :
 Hôtel Mercure à Massy, Paris, Rungis, Sufresnes
 Hôtel Meridien
 Hôtel Prince de Galles à Paris
 Hôtel Trianon Palace à Versailles
 Hôtel Washington Plazza à Paris
 Hôtel Novotel à Bagnolet et Pont de Sèvre

Dans les loisirs, divertissements :
 Disney à Marne la Vallée
 Le Lido à Paris
 Le Stade de France à Saint-Denis

Dans la restauration :
 La Coupole à Paris
 Le Fouquet’s à Paris
 Mc Donald’s à Paris

La grande distribution :
 Les Galeries Lafayettes à Paris
 BHV à Paris
 Le centre commercial de Velizy 2
 Le centre commercial Belle Epine à Thiais
17
Moyen technique de conception : autoCAD.
Moyens techniques de réalisation : DFSD (logiciel de planification d’interventions), Mercury
(site intranet de création et suivi des interventions, commandes internes et externes,
traitement de la commande) et LeSharePoint (logiciel de partage de tous les documents
relatifs aux interventions et rapports de techniciens)
Moyens logistiques : chaque technicien a un véhicule pour ses interventions, un téléphone
portable pour répondre au planning, des outils pour réaliser les tâches à effectuer. Le
magasin se trouve directement aux bureaux à Bagneux car Trane est un constructeur et ne
se fournit pas ailleurs, sauf pour certains éléments comme les transducteurs, bouteille
d’azote.
18
III. Rôle et activités du stagiaire
a) Position du stagiaire
Jorge
Munoz
Thierry Le
Moigne
Stéphane
Maury
Vincent
Boutier
Bruno
Bonouvier
Planning
SAV
Techniciens
Leader
Techniciens
Stagiaire
19
b) Principales opérations effectuées
Mon rôle au sein de l’entreprise a été d’aider les techniciens dans leurs travaux les
plus faciles : remplacer des transducteurs (capteurs de pression électronique), les relier
électriquement sur l’automate ; changer un filtre à huile sur un compresseur à vis et le joint
d’étanchéité et deux motoventilateurs sur un roof top ; câbler électriquement un moteur
asynchrone ; nettoyer un condenseur ; tester l’acidité de l’huile du moteur.
20
Lundi
Semaine 1
Mardi
Jeudi
Mercredi
Vendredi
Remplacement
moteur
Câblage électrique
du moteur
Férié
Pont
Semaine 2
Réunion avec les
techniciens,
maintenance
Maintenance
Maintenance
Maintenance
Maintenance
Semaine 3
Réunion avec les
techniciens, stage
d’initiation à
l’agence
Stage d’initiation
à l’agence
Stage d’initiation à
l’agence
Maintenance
Maintenance
Semaine 4
Réunion avec les
techniciens,
maintenance
Maintenance
Maintenance
Maintenance
Maintenance
Semaine 5
Réunion avec les
techniciens,
maintenance
Maintenance
Maintenance
Maintenance
Maintenance
21
IV. Etude technique
a) Introduction
Mon étude technique portera sur un système réversible de chez Trane, le RTXA209.
J’ai choisi cette machine parce qu’elle est réversible et j’ai effectué le plus de travaux sur ces
machines.
Lors du contrôle annuel, Laurent Gimza (un technicien de chez Trane) a contrôlé les
deux RTXA 209 du site Serience. Juste un circuit frigorifique sur quatre fonctionnait. Mais un
circuit n’était plus étanche. Il fallait donc intervenir sur les circuits pour les remettre en
fonctionnement et rendre le circuit qui fuyait étanche.
Le chantier a duré deux semaines et divers travaux ont été effectués. Sur le site, il y a
deux RTXA 209. Il fallait remettre en état trois circuits en fonctionnement.
22
b) Principales fonctions et caractéristiques techniques du RTXA209
Commençons par les principales fonctions du RTXA. Cette machine produit de l’eau
glacée et aussi de l’eau chaude. Il y a un capteur de température extérieur qui permet à la
machine de passer en mode chaud ou en mode froid.
Vue de la machine dans son ensemble
Sur chaque châssis, il y a deux compresseurs, donc deux groupes froids. Cependant, il
n’y a qu’un seul évaporateur.
Sur le site, il y avait deux RTXA 209, pour produire de l’eau glacée ou chaude pour des
bureaux.
Bâtiment où se trouvent les deux RTXA.
23
Schéma du circuit frigorifique.
A
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Mode chaud circuit A
Mode froid circuit B
Distributeur réfrigérant
Ligne liquide
Clapet anti-retour
Vanne d’arrêt liquide
Vanne de chargement
Sonde température
sortie
évaporateur
Soupape
Vanne d’inversion de liquide
Ligne d’huile
Electrovanne de BY-PASS d’huile
Vanne (option)
Ligne refoulement
Sonde température huile
Manomètre HP
Pressostat HP
Capteur de pression HP
17
18
19
20
21
22
23
eau 24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
24
Vanne
Pressostat différentiel d’huile
Capteur de pression BP
Ligne d’aspiration
Sonde température d’aspiration
Pressostat BP
Manomètre BP
Sonde température entrée
évaporateur
Sortie eau
Entrée eau
Echangeur air
Refroidisseur d’huile
Sous-refroidisseur
Détendeur électronique
Filtre deshydrateur
Echangeur eau
Séparateur d’huile
Compresseur
eau
Voici les différentes caractéristiques de la machine :
Fluide frigorigène
Charge en fluide
Charge en huile
Alimentation compresseur
Démarrage moteur
Intensité démarrage moteur
Nombre de ventilateurs
Vitesse des ventilateurs
R22
35 kg
10 L
400V / 50Hz
Part Winding
373 A
6
975 tours/minute
Mode froid :
Pour un fonctionnement à 35°C (température ambiante)
Puissance frigorifique : 240,3 kW
Puissance absorbée : 73,2 kW
Température entrée eau dans l’évaporateur : 12°C
Température sortie eau de l’évaporateur : 7°C
Débit d’eau : 11,5 L/s ou 41400 L/h
Mode chaud :
Pour un fonctionnement à -5°C (température ambiante)
Puissance calorifique : 184,7 kW
Puissance absorbée : 71,7 kW
Température entrée eau dans l’évaporateur : 41,2 °C
Température sortie eau de l’évaporateur : 45 °C
Débit d’eau : 11,5 L/s ou 41400 L/h
25
c) Intervention de l’entreprise et du stagiaire
Voici un des documents donné au technicien pour connaître les différents travaux à
effectuer pendant sa mission.
26
Monsieur Karim Clotaire et moi-même sommes intervenus pendant deux semaines.
Lors de la signature de la proposition commerciale, le planning commande donc les pièces
qu’il faut pour effectuer l’intervention. Soit des transducteurs, des filtres à huile et leurs
joints, des soupapes de sécurité …
Transducteur
Mon tuteur de stage a colmaté la fuite en brasant le raccord à la sortie du
compresseur. J’ai remplacé le filtre à huile et le joint, remplacement et câblage des
transducteurs de pression HP et BP sur trois installations et remplacement des soupapes de
sécurité sur les trois circuits.
27
Soupape de sécurité.
Carter d’huile où se trouve le filtre à huile.
J’ai aussi vidangé et chargé l’huile du compresseur sous surveillance de mon tuteur de
stage. Nous avons poussé le circuit à l’azote pendant toute une nuit et tirer au vide
l’installation. Le lendemain, nous avons contrôlé le vide dans l’installation, puis nous avons
chargé l’installation en fluide frigorigène avec du R22 régénéré.
28
d) Bilan
Nous avons remis en fonctionnement l’installation, testé le mode froid, le
déclenchement des pressostats de sécurité, relevé les caractéristiques électrique du
compresseur, contrôlé la température de l’eau en sortie de l’évaporateur.
Les deux machines ont été mises en service le 4 aout 2003. Cela fait donc presque 10
ans que les RTAX sont en fonctionnement, pourtant avec un bon entretien de la part du
client et des maintenances de qualité, les deux machines peuvent encore tourner pendant
quelques années.
29
V. Conclusion
Mes attentes pendant ce stage étaient de découvrir le monde du travail, prendre
contact avec des entreprises, commencer à travailler sur des installations frigorifiques et
découvrir les différents outils.
J’appréhendais le stage d’ouvrier, car n’étant pas très manuel et les cours n’étant pas
orientés sur de la pratique, j’avais peur de ne pas comprendre ce qu’il fallait faire sur le
chantier.
Cependant, tout s’est bien passé grâce aux explications des techniciens avec qui
j’étais. D’ailleurs, le travail d’équipe permet de résoudre tous les problèmes auxquels les
techniciens sont confrontés et j’ai pu observer l’aide précieuse des responsables techniques
(Bruno Bonouvrier et Vincent Bouttier).
Lors du stage d’initiation, toutes les informations n’étaient pas disponibles ou ne
voulaient pas être dévoilées comme la ventilation du chiffre d’affaire, les salaires,
pourcentage entre chaque activité (tertiaire, secondaire, primaire). Il a donc été difficile de
se renseigner sur la totalité des informations économiques liées au site de Bagneux.
La relation client-technicien est bonne, vu que nous sommes souvent appelés par les
techniciens d’entreprises multiservices présents sur les sites, qui n’ont pas de formation
frigorifique, ils ne peuvent donc pas intervenir sur les machines.
En conclusion, le travail de technicien peut me correspondre. Toutefois, j’aimerais
aussi découvrir le monde du travail dans les bureaux d’études lors de ma carrière.
30
Rapport de stage
Stage de technicien en bureau d’étude effectué à la Bibliothèque nationale de France.
Stage de technicien en bureau d’étude effectué à la Bibliothèque nationale de France
31
32
Remerciements
Tout d’abord, je tiens à remercier M. BENHIDA Omar, professeur de Maximilien
Perret, mon tuteur de stage M. MATHE Serge et son collègue M. LE Thibaut, ainsi que tout le
service climatisation et le Département des Moyens Techniques. Enfin les techniciens de la
société Johnson Controls, en charge de la maintenance des installations frigorifiques à la
Bibliothèque nationale de France.
33
Sommaire
I.
Introduction ............................................................................................................................... 35
II.
Présentation de la Bibliothèque nationale de France ............................................................... 36
a)
Présentation générale ............................................................................................................... 36
b)
Aspect juridique......................................................................................................................... 37
III.
Etude technique ........................................................................................................................ 38
a)
Présentation du problème technique ....................................................................................... 38
b)
Solution technique proposée .................................................................................................... 38
c)
Choix de la technologie du compresseur .................................................................................. 38
d)
Présentation de l’offre des fabricants ....................................................................................... 39
e)
Evaluation du gain énergétique ................................................................................................ 39
f)
Processus de démarrage des compresseurs ............................................................................. 41
g)
Etude technique ........................................................................................................................ 44
h)
IV.
1.
Gain énergétique par rapport aux COP réels ........................................................................ 44
2.
Par rapport aux COP ESEER ................................................................................................... 46
Bilan ........................................................................................................................................... 48
Conclusion ................................................................................................................................. 49
34
I. Introduction
Au cours de notre deuxième année de BTS FEE, je devais effectuer un autre stage
mais cette fois ci en bureau d’étude. Ayant été visités les installations frigorifiques en 1ère
année, j’ai postulé au service climatisation de la Bibliothèque nationale de France.
Lors de ce stage, mon rôle a été d’évaluer les économies énergétiques si la BnF
remplaçait un compresseur centrifuge. L’étude a duré environ trois semaines. De plus,
j’ai eu la chance de voir un remplacement de compresseur à vis.
Mon dossier est constitué de deux parties : une se portant sur la présentation de la
Bibliothèque nationale de France et un autre sur l’étude technique à savoir les
économies énergétiques.
35
II. Présentation de la Bibliothèque nationale de
France
a) Présentation générale
La bibliothèque nationale de France (BnF) est aussi appelée bibliothèque François
MITTERRAND. Elle est située dans le XIIIème arrondissement de Paris dans le quartier Tolbiac
Rive gauche. La BnF « remplace » la librairie de Charles V. C’est en 1988, le jour de fête
nationale que le président de la république française François MITTERRAND a annoncé « la
construction et l’aménagement de l’une des plus grandes et la plus moderne bibliothèque
du monde [qui] devra couvrir tous les champs de la connaissance, être à la disposition de
tous, utiliser les technologies les plus modernes de transmission de donnée, pouvoir être
consultée à distance et entrer en relation avec d’autres bibliothèques européennes ».
Le projet de cette bibliothèque est de séquencer les ouvrages donc un thème principal par
tour :




Tour des Lois
Tour des Nombres
Tour des Lettres
Tour des Temps
36
Les travaux commencent en 1991 et se finissent en 1995. Une durée de quatre ans a
été nécessaire, mais l’accès au public ne se fait pas avant 1996. Le président de la
République à cette époque Jacques CHIRAC, inaugurera cette arche du savoir.
La bibliothèque nationale de France est composée de sept lieux :







Site de Tolbiac (bibliothèque François MITTERRAND)
Site Richelieu
Site de l’Arsenal
Bibliothèque-musée de l’Opéra
La maison Jean Vilar
Le centre technique de Bussy-Saint-Georges
Le centre technique de Sablé-sur-Sarthe
b) Aspect juridique
La BnF est un EPA (Etablissement Public à caractère Administratif). Un EPA est une
personne morale de droit public disposant d’une certaine autonomie administrative et
financière sous le contrôle de l’état ou d’une collectivité territoriale.
Les particularités d’un EPA sont :

Son personnel, auquel s’appliquent les règles de la fonction publique, est composé
notamment d’agents des corps de l’Etat.

Il est obligatoirement doté d’un comptable public responsable personnellement et
pécuniairement des opérations qu’il effectue, et sous le contrôle de l’inspection
générale des Finances et éventuellement des corps de contrôle compétents.

Les prévisions de recettes et de dépenses sont présentées sous la forme d’un budget
qui doit être approuvé par les autorités de tutelle.

Les dotations budgétaires présentent, en ce qui concerne les dépenses, un caractère
limitatif.

Le financement est généralement assuré sur fonds publics (subventions,
conventions…).

Le contrôle financier est un contrôle exercé par des contrôleurs financiers.
37
III. Etude technique
a) Présentation du problème technique
La Bibliothèque nationale de France est un haut lieu de la culture et du savoir en
France. Cependant, comme tout grand bâtiment tertiaire, la BnF se doit de proposer un
confort pour ses occupants (visiteurs et personnels) en climatisant ses locaux. Jusqu’à
présent, elle utilisait quatre groupes frigorifiques, deux groupes à vis (un d’une puissance
frigorifique de 2,2 MW et un autre de 2,5 MW) et deux groupes centrifuges identiques
(d’une puissance frigorifique de 5,2 MW).
Au cours de l’exploitation des installations frigorifiques, le service technique de la BnF
a constaté que les groupes centrifuges sont surdimensionnés et inutilisables. Le compresseur
centrifuge produit une puissance frigorifique de 5,2 MW alors que 3 MW de froid suffisent.
Par ailleurs, ils sont fabriqués sur mesure en 1993 et les pièces détachées deviennent de plus
en plus difficiles à obtenir.
Le service climatisation m’a demandé de proposer une solution permettant de
réaliser un gain économique si l’on remplaçait le compresseur centrifuge par un autre
compresseur.
b) Solution technique proposée
Etant donné que ces groupes centrifuges sont surdimensionnés et donc peu
utilisables, nous avons convenu de choisir un compresseur de plus petite puissance. Cette
solution permettra au nouveau compresseur de mieux répondre au besoin énergétique de la
BnF. Il nous reste à choisir la technologie du compresseur, de comparer les offres des
fabricants et d’évaluer le gain énergétique.
c) Choix de la technologie du compresseur
La bibliothèque voudrait un nouveau compresseur pouvant fournir 3 MW de froid.
D’ores et déjà notre choix est réduit, puisque seuls les compresseurs à vis et centrifuges
peuvent fournir une telle puissance. Les compresseurs à pistons et les scrolls ne sont pas
assez puissants. La BnF s’est donc orienté vers un compresseur centrifuge car l’effet
frigorifique d’un centrifuge est plus élevé qu’un compresseur à vis. De plus, le prix d’un
centrifuge est moindre qu’un compresseur à vis.
38
d) Présentation de l’offre des fabricants
Sachant que la BnF avait fait un devis par Johnson Controls, j’ai contacté leur
concurrent Trane. J’ai demandé un devis pour un groupe centrifuge neuf de 3000 kW. Le
devis de Johnson Controls se chiffre à 300 000 euros. La société Trane a fait une offre à
186 576 euros.
Le devis de Trane ne comporte pas la main d’œuvre pour l’installation du groupe, ni
l’intervention des manutentionnaires. De plus, Trane préconise de changer le
transformateur électrique en amont du groupe pour garantir les performances de la
machine. Nous avons pris rendez-vous avec le commercial de Trane le lundi 12 décembre
2011 pour lui montrer l’installation actuelle et le parcours qu’emprunterait les
manutentionnaires pour placer le groupe dans la salle des machines. Le technicien frigoriste
en bureau d’étude de la BnF a envoyé les différentes informations complémentaires
(hauteur sous le plafond, charge maximale supportée par le monte-charge, taille de la porte
d’entrée de la salle des machines, etc).
e) Evaluation du gain énergétique
Pour réaliser cette étude, j’ai pu accéder à tous les documents disponibles tels que :

Données de la GTC (Gestion Technique Centralisée) :
Extraction de la production frigorifique à chaque heure de la journée entre Juin 2010 et
Novembre 2011.

Audit énergétique de H3C :
Connaître les formules du COP pour le compresseur à vis et les compresseurs centrifuges.
Pour le compresseur à vis de 2500 kW :
COP = 8,7 x 10^-4 x Puissance frigorifique + 2,4
Pour les compresseurs centrifuges de 5200 kW :
COP < 1500 kW = 2,71 x10^-3 x Puissance frigorifique + 1,46 x 10^-2
COP > 1500 kW = 1,09 x 10^-3 x Puissance frigorifique + 0,826
39

Devis de Johnson Controls Industries :
Connaître les valeurs du COP du nouveau compresseur centrifuge 3000 kW.
% LOAD
P0 en kW
% POWER
Pabs en kW
EEFT
(°C)
ELFT (°C)
CEFT (°C)
CLFT (°C)
COP
100
90
80
70
60
50
40
30
20
15
3000
2700
2400
2100
1800
1500
1200
900
600
451,1
100
89,6
79,7
70,6
62,2
54,1
44,4
36,2
27,6
22,9
558
500
445
394
347
302
248
202
154
128
9,04
8,63
8,23
7,82
7,42
4,02
6,61
6,21
5,81
5,61
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
31
31
31
31
31
31
31
31
31
31
25,01
34,61
34,21
33,81
33,42
33,03
32,62
32,23
31,84
31,64
5,376
5,4
5,393
5,33
5,187
4,967
4,839
4,455
3,896
3,524
Le devis de Johnson Controls Industries se chiffre à 300 000 euros.
40
f) Processus de démarrage des compresseurs
Pour démarrer ces quatre groupes, la BnF a programmé un ordre pour ces compresseurs que
voici :
Avec récupération de
chaleur
Vis 2 200 kW
Sans récupération de chaleur
Vis 2 500 kW
Centrifuge 5 200 kW
A l’avenir, elle souhaiterait avoir cet ordre de priorité :
Avec récupération de
chaleur
Vis 2 200 kW
Sans récupération de chaleur
Centrifuge 3 000 kW
41
Vis 2 500 kW
Compresseur à vis du groupe 2200 kW
Groupe à vis de 2500 kW
42
Groupe centrifuge de 5200 kW
43
g) Etude technique
1. Gain énergétique par rapport aux COP réels
Tout d’abord, sur le devis de Jonhson Controls l’entrée de l’eau dans le condenseur
est à 31°C. Cependant, à la BnF l’arrivée de l’eau se fait à 28°C. Nous avons dû recalculer le
nouveau COP en fonction de cette donnée.
Nous avons contacté Johnson Controls pour avoir un nouveau tableau des donnés à
28°C, mais nous n’avons pas eu de réponse. Du coup, nous avons dû employer une
empirique. Le fluide dans l’installation est du R134a, nous avons regardé les pressions à 31°C
et à 28°C.
Ce qui nous donne :
Température
31°C
28°C
Pression
9,2 bars
8,4 bars
J’ai donc ensuite divisé 8,4 par 9,2, ce qui me donnait un ratio de 0,913043478. J’ai ensuite
divisé l’ancien COP à 31°C par ce ratio.
En voici le résultat :
P abs à 31°C
COP à 31°C
8,4/9,2
COP à 28°C
P frigo
P abs à 28°C
%
558
500
445
394
347
302
248
202
154
128
5,376
5,4
5,393
5,33
5,187
4,967
4,839
4,455
3,896
3,524
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
0,913043478
5,888
5,914
5,907
5,838
5,681
5,440
5,300
4,879
4,267
3,860
3000
2700
2400
2100
1800
1500
1200
900
600
451,1
510
457
406
360
317
276
226
184
141
117
100
90
80
70
60
50
40
30
20
15
J’ai pu ensuite commencer l’étude. J’ai tout d’abord créé des paliers de puissance, de
10 % à 100 % du compresseur 3000 kW. Grâce aux valeurs de la GTC, j’ai pu extraire le
nombre d’heure de fonctionnement en fonction des paliers de puissances. J’ai comparé
ensuite la consommation électrique par mois des différents groupes par rapport à des COP
réels. C’est-à-dire qu’à 2640 kW, le centrifuge 3 MW consommerait 12000 kWh, tandis que
le compresseur à vis consommerait 16500 kWh, au mois de juin 2010. J’ai ensuite multiplié
la consommation par le prix de l’électricité au kWh.
Mon travail peut se résumer en un tableau des coûts en électricité des groupes.
44
Puissance frigorifique de 2640 à 4700 kW
Prix électricité TTC en €
Juin 2010
Juillet 2010
Août 2010
Septembre 2010
Octobre 2010
Novembre 2010
Décembre 2010
Janvier 2011
Février 2011
Mars 2011
Avril 2011
Mai 2011
Juin 2011
Juillet 2011
Août 2011
Septembre 2011
Octobre 2011
Novembre 2011
Prix total en € sur 17 mois
Totaux 12 mois
Vis rejet 2,5 MW
8 685,90 €
10 791,05 €
9 594,78 €
5 801,89 €
3 249,41 €
1 032,89 €
- €
17,45 €
609,66 €
3 180,98 €
7 319,86 €
10 836,74 €
10 943,09 €
12 106,51 €
11 863,97 €
11 319,68 €
6 401,63 €
1 643,51 €
Centrifuge 5,2 MW
1 478,77 €
1 829,26 €
777,09 €
- €
- €
- €
- €
- €
- €
113,19 €
1 598,95 €
1 427,95 €
1 403,74 €
1 473,40 €
2 227,02 €
932,87 €
320,44 €
- €
Centrifuge 3 MW
989,72 €
1 223,13 €
531,20 €
- €
- €
- €
- €
- €
- €
72,13 €
1 059,07 €
935,39 €
926,07 €
970,94 €
1 512,26 €
613,99 €
210,54 €
- €
80 199 €
46 619 €
115 399 €
66 962 €
13 583 €
8 244 €
9 044 €
5 476 €
Entre le centrifuge 3 MW et le vis 2,5 MW
Economies sur 12 mois
20 343,37 €
Economies totales
23 111,75 €
Retour sur investissement
Puissance frigorifique de 4700 à 5200 kW
Centrifuge 3 MW
6 021,33 €
7 582,15 €
6 686,48 €
4 022,20 €
2 242,71 €
708,85 €
- €
12,62 €
441,09 €
2 169,24 €
5 175,83 €
7 577,88 €
7 572,18 €
8 450,43 €
8 246,05 €
7 786,21 €
4 388,10 €
1 115,36 €
13 ans
45
Entre le centrifuge 3 MW et le centrifuge 5,2 MW
2 768,38 €
Si investissement de 300 000 euros
2. Par rapport aux COP ESEER
J’ai ensuite fait une comparaison avec les COP ESEER (European Seasonal Energy
Efficiency Ratio). Le COP ESEER est un coefficient de performance prenant compte de la
charge du compresseur à 20%, 50%, 75% et 100%. Le COP ESEER est donc plus juste que le
COP dit normal, car le groupe frigorifique régulera sa puissance en fonction de la demande.
Des études ont donc donné cette formule :
ESEER = 0.03 x COP à100% + 0.33 x COP à75% + 0.41 x COP à50% + 0.3 x COP à20%
COP
Centrifuge 3 MW
Vis 2,5 MW
Centrifuge 5,2 MW
20%
4,27
3,10
2,83
50%
5,44
3,59
3,66
75%
5,87
4,13
5,08
100%
5,89
4,58
6,49
Dans notre cas, nous avons :
COP ESEER centrifuge 3 MW
COP ESEER vis 2,5 MW en rejet
COP ESEER centrifuge 5,2 MW
= 5,63
= 3,90
= 4,22
On remarque que le COP ESEER du centrifuge à 3MW est plus élevé, ce compresseur va donc
consommer moins d’électricité que les autres compresseurs.
46
Puissance frigorifique de 2640 à 4700 kW
Prix électricité TTC en €
Centrifuge 3MW
Puissance frigorifique de 4700 à 5200 kW
Vis rejet 2,5 MW
Centrifuge 3 MW
Centrifuge 5,2 MW
Juin 2010
Juillet 2010
Août 2010
Septembre 2010
Octobre 2010
Novembre 2010
Décembre 2010
Janvier 2011
Février 2011
Mars 2011
Avril 2011
Mai 2011
Juin 2011
Juillet 2011
Août 2011
Septembre 2011
Octobre 2011
Novembre 2011
6 661,41 €
8 406,80 €
7 313,72 €
4 426,30 €
2 418,09 €
769,41 €
- €
11,52 €
402,55 €
2 510,26 €
5 651,96 €
8 365,02 €
8 544,88 €
9 288,21 €
9 143,63 €
8 813,14 €
4 891,15 €
1 285,74 €
9 602,42 €
12 118,39 €
10 542,71 €
6 380,50 €
3 485,67 €
1 109,10 €
- €
16,61 €
580,28 €
3 618,54 €
8 147,30 €
12 058,16 €
12 317,44 €
13 388,95 €
13 180,54 €
12 704,14 €
7 050,59 €
1 853,39 €
1 087,69 €
1 345,81 €
568,47 €
- €
- €
- €
- €
- €
- €
84,27 €
1 179,18 €
1 055,98 €
1 036,25 €
1 087,98 €
1 631,97 €
689,05 €
236,80 €
- €
1 449,60 €
1 793,60 €
757,62 €
- €
- €
- €
- €
- €
- €
112,30 €
1 571,53 €
1 407,34 €
1 381,04 €
1 449,99 €
2 174,98 €
918,32 €
315,59 €
- €
Totaux sur 12 mois
51 531,83 €
74 283,08 €
6 075,63 €
8 097,18 €
Economies sur 12 mois
Entre le centrifuge 3 MW et la vis 2,5 MW
22 751,25 €
Economies totales
Retour sur investissement
Entre le centrifuge 3 MW et le centrifuge
5,2 MW
2 021,55 €
24 772,80 €
12 ans
47
Si investissement de 300 000 €
D’après ces deux études, la bibliothèque nationale de France économisera environ
25 000 euros par an d’électricité. Sachant que la facture électrique sur un an se chiffre à
3 200 000 euros, l’économie réalisée serait de 0,78 %.
h) Bilan
La BnF et le lycée Maximilien Perret sont partenaires et chaque année deux élèves
vont à la BnF pour réaliser une étude. Quand mon professeur m’a présenté le sujet de
l’étude, j’étais déconcerté, je me demandais comment j’allais pouvoir faire le travail. Mais en
arrivant à la bibliothèque, Serge MATHE et Thibaut LE m’ont bien expliqué en quoi consistait
l’étude. Tandis que les étudiants de ma classe dimensionnaient une installation, je calculais
les économies d’énergies d’un groupe par rapport à un autre.
Je pense que ce travail deviendra de plus en plus important dans les années à venir,
puisqu’avec l’augmentation constante du prix des énergies, les grosses entreprises ou lieux
public feront de plus en plus attention à leurs factures électriques, gaz, eau. Elles
préfèreront investir d’avantage dans une machine plus onéreuse mais qui consomme moins.
48
IV. Conclusion
Après mon stage ouvrier effectué chez Trane, je voulais découvrir le monde des
bureaux d’études, que j’ai découvert à la Bibliothèque nationale de France. Il peut sembler
étrange que la BnF ait un bureau d’étude mais il fait partie du département des moyens
techniques. Les personnes le composant sont électriciens, énergéticiens, plombiers,
frigoristes.
Lors de ce stage, j’ai rencontré quelques difficultés notamment sur l’utilisation du
logiciel Excel. J’ai dû passer par une autoformation en regardant certaines astuces sur
Internet pour faciliter mon travail, j’ai pu aussi compter sur l’aide de Thibaut LE.
Comparé à Trane où l’entraide était vraiment développé, à la BnF étant donné que
les compétences ne sont pas les mêmes, les personnes composant le département des
moyens techniques ne s’aident pas beaucoup entre eux, même s’il règne une bonne
ambiance.
J’ai pu aussi suivre un changement de compresseur à vis pendant ma période de
stage. Cela était très intéressant car j’ai pu voir les méthodes mis en œuvre pour déplacer un
compresseur de 4 tonnes.
Les relations avec les techniciens de chez Johnson Controls sont bonnes car le
personnel de la BnF leur fait confiance pour entretenir leurs matériels.
Cependant, je suis déçu de n’avoir pas fait un stage dans une entreprise de
dimensionnement d’installation. J’aurais voulu répondre à un problème technique en
apportant une solution concrète.
49
Enfin pour conclure, je dirais que ces deux stages m’ont beaucoup apporté. Lors du
stage chez Trane, les techniciens me faisaient confiance pour effectuer des tâches manuelles
alors que je ne connaissais pas le métier de frigoriste.
Tandis qu’à la BnF j’ai acquis de l’autonomie pour réaliser mon étude, même si je
pouvais compter sur MATHE Serge et LE Thibault.
Depuis quelques années, je me demandais comment fonctionnait un bâtiment, un
centre commercial, une bibliothèque au niveau de la climatisation, de l’éclairage, de la
plomberie … C’est pour ça que j’ai rejoint le BTS Fluides Energétiques Environnements, car il
répond à mes interrogations.
L’an prochain, je souhaiterais faire l’IFFI (Institut français du froid industriel et du
génie climatique) pour pouvoir approfondir davantage mes connaissances.
50