SECTION 3: CHING CH.11: SYSTEMES MEC ET ELEC

Équilibre et confort thermique

• Le corps produit de la chaleur :

  • au repos : environ 400 Btu/h (117 W)

  • marche modérée : environ 750 Btu/h (220 W)

  • activité intense : jusqu’à 1200 Btu/h (351 W)

• Pour rester confortable, le corps doit évacuer cette chaleur vers son environnement.

4 façons de perdre de la chaleur

• Conduction : chaleur transférée par contact direct.
  Exemple : pied chaud sur un plancher froid.

• Convection : chaleur transférée par l’air qui circule.
  Exemple : courant d’air froid qui refroidit la peau.

• Rayonnement : chaleur transmise sous forme d’ondes, sans contact direct.
  Exemple : le corps perd de la chaleur vers une fenêtre froide.

• Évaporation : la sueur s’évapore et refroidit le corps.
  Plus l’air circule, plus l’évaporation augmente.

Température de l’air + TMR

• La TMR = température moyenne des surfaces autour de nous : murs, fenêtres, plafond, etc.

• Si les surfaces sont chaudes, l’air peut être un peu plus froid tout en restant confortable.

• Si les surfaces sont froides, il faut un air plus chaud.

• La TMR influence fortement le confort.

• En hiver, les surfaces intérieures des murs extérieurs ne devraient pas être beaucoup plus froides que l’air intérieur.

Température + humidité

• Humidité relative = quantité de vapeur d’eau présente dans l’air par rapport au maximum possible.

• Plus l’humidité est élevée, plus la température de l’air devrait être basse.

• Humidité trop faible, < 20 % :

  • électricité statique

  • dessèchement du bois

• Humidité trop élevée :

  • condensation

Température + circulation de l’air

• Plus l’air circule, plus le corps perd de chaleur par convection et évaporation.

• Donc :

  • air plus rapide = sensation plus froide

  • air plus lent = sensation plus chaude

• Vitesse recommandée : environ 3 à 15 m/min.

• Trop rapide = courants d’air inconfortables.

• En été, la circulation d’air aide à se refroidir par évaporation.

diagramme psychrométrique

• Psychromètre : appareil qui mesure l’humidité avec 2 thermomètres :

  • réservoir sec = température normale de l’air

  • réservoir humide = refroidi par évaporation

  • plus la différence entre les deux est grande → plus l’air est sec

  • petite différence → air plus humide

• Point de rosée : température à laquelle l’air devient saturé et où la condensation commence.

• Humidité relative : pourcentage de vapeur d’eau présente par rapport au maximum que l’air pourrait contenir à cette température.

• Température effective : sensation réelle de chaud/froid ressentie par une personne; elle dépend de la température + humidité + circulation de l’air.

• Teneur en eau : quantité réelle de vapeur d’eau contenue dans l’air.

• Enthalpie : quantité totale de chaleur contenue dans l’air = chaleur de l’air + chaleur associée à la vapeur d’eau.

• Température moyenne radiante (TMR) : température moyenne ressentie provenant des surfaces autour de nous : murs, plafond, plancher, fenêtres.

• Refroidissement par évaporation : l’eau s’évapore → elle absorbe de la chaleur → la température baisse.

• Réchauffement adiabatique : l’air se réchauffe sans recevoir directement de chaleur extérieure, notamment lors de certains changements d’état/compressions.

Sources d’énergie pour chauffage et refroidissement

• Gaz naturel : brûle proprement, sans résidus; généralement distribué par gazoduc.

• Propane : brûle aussi sans résidus, mais coûte souvent un peu plus cher que le gaz naturel.

• Mazout : efficace, mais doit être livré par camion et stocké dans un réservoir.

• Charbon : peu utilisé pour le résidentiel; encore présent surtout dans certains bâtiments commerciaux ou industriels.

• Électricité : propre au point d’utilisation, sans combustion ni stockage sur place.

  • système compact;

  • appareils petits et silencieux;

  • peut coûter cher selon la région et la source de production.

• L’électricité doit elle-même être produite à partir d’autres sources :

  • hydroélectricité;

  • nucléaire;

  • combustibles fossiles;

  • vent.

• Nucléaire : permet de produire de l’électricité, mais implique des enjeux de sécurité et de gestion des déchets.

sources d’energie de remplacement

• Énergie solaire : utilise le rayonnement du soleil pour chauffer, éclairer ou produire de l’électricité.

• Énergie éolienne : transforme l’énergie du vent en électricité grâce à des turbines.

• Biomasse : utilise la matière organique, comme le bois ou les résidus végétaux, pour produire de la chaleur, de l’électricité ou des carburants.

• Hydrogène : sert de combustible ou dans des piles à combustible pour produire de l’électricité et de la chaleur.

• Énergie hydrolienne : utilise le courant des cours d’eau ou des marées pour faire tourner des turbines.

• Hydroélectricité : utilise l’eau stockée ou en mouvement pour entraîner des turbines et produire de l’électricité.

• Énergie marine : utilise les marées, les vagues ou les différences de température des océans pour produire de l’énergie.

• Énergie géothermique : utilise la chaleur du sol ou de la croûte terrestre pour chauffer, refroidir ou produire de l’électricité.

charges de refroidissement et chauffage

Charge de chauffage :

• Charge de chauffage : quantité de chaleur perdue par une pièce chaque heure; elle sert à dimensionner le système de chauffage.

• Unités : Btu/h ou watts.

• Conversion : 1 Btu/h = 0,293 W.

• 1 watt = 1 joule/seconde.

• Btu : chaleur nécessaire pour augmenter de 1 °F la température de 1 lb d’eau.

• Degré-jour : mesure l’écart entre la température extérieure moyenne et une température de référence.

• Degré-jour de chauffage : utilisé lorsque la température extérieure est sous 18,3 °C (65 °F); plus il y en a, plus les besoins de chauffage sont élevés.

• Les degrés-jours servent à estimer la consommation d’énergie et la taille du système CVCA

Charge de refroidissement :

• Charge de refroidissement : quantité de chaleur qui entre dans une pièce chaque heure; elle sert à dimensionner le système de climatisation.

• Unité : Btu/h.

• Degré-jour de refroidissement : utilisé lorsque la température est au-dessus de 24 °C (75 °F); plus il y en a, plus les besoins de climatisation sont élevés.

• 1 tonne de réfrigération = 12 000 Btu/h ≈ 3,5 kW.

• Indice d’efficacité énergétique : mesure combien de Btu de chaleur sont retirés pour chaque watt d’électricité consommé.

• Plus cet indice est élevé, plus l’appareil est efficace.

4 types de chauffages

Chauffage à air pulsé

Chauffage à eau chaude

Chauffage électrique

Chauffage rayonnant

Chauffage à air pulsé

• Une fournaise chauffe l’air.

• Un ventilateur pousse l’air chaud dans des conduits.

• L’air chaud sort par des registres ou diffuseurs dans les pièces.

• L’air refroidi revient vers la fournaise par les conduits de reprise.

• Le cycle recommence.

Éléments à connaître

• Fournaise : chauffe l’air.

• Ventilateur : pousse l’air dans le réseau.

• Plénum : grosse chambre juste au-dessus de la fournaise qui reçoit l’air chaud avant sa distribution.

• Conduit principal : transporte l’air chaud vers les différentes zones.

• Conduits secondaires : amènent l’air jusqu’aux pièces.

• Registre / diffuseur : endroit où l’air sort dans la pièce.

• Reprise d’air froid : ramène l’air vers la fournaise.

• Montée / colonne : conduit vertical qui transporte l’air vers les étages.

• Collecteur : conduit avec plusieurs sorties vers différents conduits.

• Branchement : transition entre un grand conduit et un plus petit.

• Réduit : transition entre deux conduits de dimensions différentes.

Le système peut aussi faire autre chose

• Filtrer l’air.

• Humidifier ou déshumidifier.

• Refroidir l’air si on ajoute un système de climatisation.

Types de distribution montrés

• Plénum étendu : un gros conduit central avec plusieurs branches.

• Chauffage de périmètre : l’air chaud est envoyé près des murs extérieurs, fenêtres et portes.

• Unité murale : chauffe directement une pièce, souvent sans réseau de conduits.

Chauffage à eau chaude

• Une chaudière chauffe l’eau.

• Une pompe pousse l’eau chaude dans des conduits.

• L’eau arrive aux radiateurs ou convecteurs.

• Ils transfèrent la chaleur à la pièce.

• L’eau refroidie retourne à la chaudière.

• Le cycle recommence.

Les éléments importants

• Chaudière : chauffe l’eau.

• Pompe : fait circuler l’eau.

• Radiateur : chauffe surtout par rayonnement.

• Convecteur : chauffe surtout l’air par convection.

• Conduit d’alimentation : amène l’eau chaude.

• Conduit de retour : ramène l’eau refroidie.

• Soupape de sûreté : libère la pression si elle devient trop élevée.

Système à 1 conduit

• Un seul conduit passe d’un radiateur au suivant.

• L’eau chaude traverse les appareils successivement.

• Donc l’eau devient de plus en plus froide en avançant.

Schéma mental :
chaudière → radiateur 1 → radiateur 2 → radiateur 3 → chaudière

Système à 2 conduits

• Un conduit apporte l’eau chaude à chaque radiateur.

• Un deuxième conduit ramène l’eau à la chaudière.

• Les radiateurs reçoivent une eau plus uniforme en température.

Schéma mental :
chaudière → alimentation → radiateurs
radiateurs → retour → chaudière

Retour direct vs retour inverse

• Retour direct : le radiateur le plus proche de la chaudière a aussi le chemin de retour le plus court.

• Retour inverse : les longueurs totales aller + retour sont plus semblables pour chaque radiateur, donc le débit est plus facile à équilibrer.

Radiateur vs convecteur

• Radiateur : tuyaux chauds qui émettent surtout de la chaleur par rayonnement.

• Convecteur : l’air froid entre par le bas, est chauffé par un tuyau à ailettes, puis l’air chaud monte.

Chauffage à vapeur

Même principe général, sauf que :

• la chaudière produit de la vapeur;

• la vapeur va aux radiateurs;

• elle se condense en eau;

• l’eau retourne à la chaudière.

Chauffage électrique

• Le chauffage électrique fonctionne par résistance : le courant traverse un élément qui résiste au passage de l’électricité et produit de la chaleur.

• Cette chaleur peut servir à chauffer directement l’air ou à chauffer l’eau d’un système hydronique.

Types à connaître

• Convecteur-plinthe : élément chauffant près du sol; l’air froid entre en bas, se réchauffe et monte par convection.

• Convecteur avec ventilateur : un ventilateur force l’air à passer sur l’élément chauffant, puis le renvoie dans la pièce.

• Convecteur encastré : installé dans un mur ou dans le plancher, souvent près d’une fenêtre.

• Convecteur industriel : appareil suspendu au plafond ou au toit pour chauffer de grands espaces.

• Radiateur au quartz : produit surtout de la chaleur par rayonnement infrarouge.

Avantages

• simple;

• compact;

• silencieux;

• pas de combustion sur place.

Limite

• Les convecteurs électriques chauffent l’air, mais ne contrôlent pas directement l’humidité ni la qualité de l’air.

Chauffage rayonnant

• Le chauffage rayonnant chauffe directement les surfaces et les objets, au lieu de chauffer seulement l’air.

• La chaleur se propage en ligne droite, un peu comme les rayons du soleil.

• Elle n’est pas vraiment influencée par les mouvements d’air.

Deux types principaux

• Électrique :

  • câbles chauffants dans le plafond, le plancher ou parfois les murs;

  • l’électricité chauffe les câbles;

  • les surfaces chauffées rayonnent ensuite dans la pièce.

• À eau chaude :

  • des tubes contenant de l’eau chaude sont placés dans ou sous le plancher;

  • l’eau peut être chauffée par une chaudière, thermopompe, solaire ou géothermie;

  • le plancher devient chaud et rayonne vers la pièce.

Plancher chauffant

• Tubes ou câbles souvent noyés dans une dalle de béton.

• Il faut de l’isolant sous ou autour de la dalle pour éviter de perdre la chaleur vers le sol.

• Pare-vapeur souvent nécessaire.

• Pour les tubes dans le béton : espacement environ 150 à 455 mm c/c selon la chaleur voulue.

Avantages

• Très confortable.

• Système caché.

• Peu ou pas de mouvement d’air.

• Chauffage uniforme.

Désavantages

• Réagit lentement aux changements de température, surtout quand les tubes sont dans une dalle épaisse.

• Ne fait pas directement la ventilation, le refroidissement ou le contrôle de l’humidité.

Système d’énergie solaire actif

• Un système solaire actif capte l’énergie du soleil, la transporte et peut la stocker pour chauffer ou refroidir un bâtiment.

• Les 3 parties principales :

  • panneaux solaires = captent la chaleur;

  • fluide de transfert = air, eau ou autre liquide qui transporte la chaleur;

  • stockage = conserve la chaleur pour plus tard.

• Les panneaux doivent être orientés près du sud et éviter les zones d’ombre.

• Angle du panneau : environ latitude du site + 10°.

• Surface recommandée des panneaux : environ 1/3 à 1/2 de la surface de plancher du bâtiment.

Fluide de transfert

• Peut être de l’air ou un liquide.

• Système à liquide = plus efficace pour transporter la chaleur, mais risque de gel, fuite et corrosion.

• Système à air = plus simple, mais demande de plus gros conduits.

Stockage

• Peut stocker la chaleur dans :

  • un réservoir d’eau;

  • un autre liquide;

  • des pierres ou sels pour les systèmes à air.

Fonctionnement simple

soleil → panneau → fluide chaud → échangeur de chaleur → bâtiment / stockage

• Une pompe fait circuler le liquide.

• Un ventilateur fait circuler l’air.

• Un chauffage de secours est recommandé quand il n’y a pas assez de soleil.

3 dispositifs refrigerants

• Réfrigération par compression : le fluide frigorigène absorbe la chaleur dans l’évaporateur en devenant vapeur, le compresseur augmente sa pression, puis le condenseur rejette la chaleur et le fluide redevient liquide.

• Pompe à chaleur : elle utilise le même cycle que la réfrigération par compression, mais peut inverser le sens du transfert de chaleur pour refroidir en été et chauffer en hiver.

• Réfrigération par absorption : au lieu d’un compresseur, elle utilise un absorbeur et un générateur chauffé pour faire circuler le réfrigérant et produire le refroidissement.

CVCA = chauffage, ventilation et conditionnement de l’air

Le système sert à contrôler :

• température

• humidité

• qualité de l’air

• circulation de l’air

Le trajet de l’air:

air frais extérieur + air repris du bâtiment
→ filtres
→ chauffage ou refroidissement
→ humidification au besoin
→ ventilateur
→ conduits
→ pièces
→ air repris vers le système

Les éléments importants:

• Air frais : air neuf venant de l’extérieur.

• Air repris : air qui revient des pièces pour être traité de nouveau.

• Air expulsé : partie de l’air rejetée dehors.

• Filtres : enlèvent poussière et impuretés.

• Ventilateur : fait circuler l’air.

• Humidificateur : ajoute de l’humidité.

• Chaudière : produit de l’eau chaude ou de la vapeur pour chauffer.

• Refroidisseur d’eau : produit de l’eau froide pour refroidir le bâtiment.

• Unité de traitement d’air : endroit où l’air est filtré, chauffé/refroidi et distribué.

• Registres : contrôlent le débit d’air dans les conduits.

• Tour de refroidissement : rejette vers l’extérieur la chaleur extraite du bâtiment.

• Cheminée : évacue les gaz de combustion.

Systemes de CVCA

• Systèmes tout air

  • VAC : volume d’air constant, donc même débit d’air tout le temps.

  • VAV : volume d’air variable, donc le débit change selon le besoin.

  • Double gaine : une gaine d’air chaud + une gaine d’air froid, puis mélange.

  • Réchauffe terminale : l’air arrive frais puis est réchauffé localement dans chaque zone.

• Systèmes tout eau

  • L’eau chaude ou froide circule dans des tuyaux jusqu’aux unités dans les pièces.

  • 2 tuyaux : un aller + un retour, donc chauffage ou refroidissement selon le mode.

  • 4 tuyaux : circuit chaud + circuit froid séparés, donc chauffage et refroidissement possibles en même temps dans différentes zones.

• Systèmes air-eau

  • On utilise à la fois de l’air et de l’eau.

  • L’air vient de la centrale et l’eau chaude/froide ajuste localement la température dans chaque pièce.

• Systèmes monobloc

  • Tout l’équipement est regroupé dans une unité.

  • Peut être sur le toit, près du bâtiment ou dans le mur.

  • Le système à deux blocs = unité extérieure + unité intérieure, comme un système split.

  • Les petites unités terminales desservent généralement une seule pièce.

Systemes de CVCA - criteres de selection

• Coût et efficacité : coût d’installation + coût d’utilisation + rendement énergétique.

• Source d’énergie : gaz, électricité, eau, etc., et facilité d’approvisionnement/stockage.

• Souplesse : capacité à chauffer/refroidir différentes zones selon leurs besoins.

• Distribution : gaines et tuyaux les plus courts et directs possible, avec peu de coudes.

• Espace disponible : les systèmes à gaines prennent plus de place que les systèmes à tuyaux ou électriques.

• Entretien : prévoir un accès facile aux équipements.

• Bruit et vibrations : doivent être contrôlés.

• Résistance au feu : respecter les exigences de sécurité.

• Poids : la structure doit supporter les équipements.

• Emplacement : intégrer les équipements et gaines sans nuire à l’apparence du bâtiment.

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• système local/décentralisé = moins cher, plus facile à régler pièce par pièce;

• système central = généralement plus efficace, plus facile à entretenir et meilleure qualité de l’air;

• équipements CVCA = peuvent occuper environ 10 à 15 % de l’aire du bâtiment.

bouches de distribution d’air

• Les grilles et diffuseurs servent à faire entrer ou sortir l’air de chauffage, climatisation ou ventilation.

• Diffuseur : répartit l’air dans plusieurs directions.

• Diffuseur de plafond : envoie l’air à basse vitesse dans plusieurs directions.

• Grille : protège simplement une ouverture.

• Grille de registre : permet aussi de régler le débit d’air avec des lames ajustables.

• Grille de plancher : souvent placée près des fenêtres ou murs extérieurs pour réduire les pertes de chaleur et la condensation.

Deux termes importants

• Portée (P) : distance parcourue par le jet d’air avant qu’il ralentisse suffisamment.

• Étalement (E) : largeur du jet d’air à la fin de sa portée.

Types :

• jet en éventail : E ≈ P

• jet droit : E ≈ P/3

Placement

• Les bouches doivent distribuer l’air uniformément.

• Éviter les courants d’air directs sur les occupants.

• Tenir compte des obstacles dans la pièce.

• La portée devrait être au moins environ 3/4 de la profondeur de la pièce.

Alimentation en eau (jusqu’au batiment)

• L’eau d’un bâtiment sert à la consommation, au nettoyage, à l’hygiène, au CVCA et à la protection incendie.

• L’eau doit arriver en quantité suffisante, avec un bon débit et une pression adéquate.

• L’eau potable doit être propre, sans bactéries dangereuses et agréable au goût.

• Une eau trop dure ou trop acide peut causer des dépôts ou de la corrosion.

Deux sources principales

• Réseau public : l’eau vient de la conduite principale de la ville.

• Puits privé : utilisé lorsqu’il n’y a pas de réseau public.

Puits privé

• Une pompe fait remonter l’eau.

• Un réservoir sous pression maintient la pression dans le réseau.

• Le puits doit être éloigné d’au moins 30 m des égouts, fosses septiques et sources de contamination.

• L’eau du puits doit être analysée avant consommation.

Réseau public

Trajet simple :

conduite principale → branchement → compteur d’eau → robinet d’arrêt → bâtiment

• Compteur : mesure la quantité d’eau utilisée.

• Robinet d’arrêt : permet de couper toute l’alimentation en eau du bâtiment.

• Branchement principal : relie le bâtiment au réseau municipal.

Alimentation en eau (dans le batiment)

• Le réseau d’eau intérieur fonctionne sous pression pour alimenter tous les appareils de plomberie.

• La pression doit être assez forte pour compenser :

  • la hauteur du bâtiment;

  • le frottement dans les conduites;

  • les besoins des appareils.

Pression

• Pression publique courante : environ 345 kPa (50 lb/po²).

• Cette pression suffit généralement pour les bâtiments d’environ 6 étages ou moins.

• Si le bâtiment est plus haut :

  • on utilise des pompes;

  • ou un réservoir placé en hauteur pour distribuer l’eau par gravité.

• Si la pression est trop forte : utiliser un réducteur ou régulateur de pression.

Distribution dans le bâtiment

• Colonne montante : conduit vertical qui transporte l’eau vers les étages.

• Branchement : conduit qui part de la colonne vers les appareils.

• Eau froide : distribuée directement aux appareils.

• Eau chaude : produite par le chauffe-eau puis envoyée aux appareils.

• Retour d’eau chaude : ramène l’eau au chauffe-eau ou au réservoir pour maintenir l’eau chaude disponible.

Eau chaude

• Chauffe-eau : chauffe et stocke l’eau chaude.

• Température courante : environ 50 à 60 °C.

• Peut fonctionner au gaz ou à l’électricité.

• Les grands bâtiments peuvent avoir des réservoirs supplémentaires.

• Chauffe-eau instantané : chauffe seulement l’eau au moment où elle est utilisée, donc pas de gros réservoir.

Autres éléments

• Adoucisseur d’eau : enlève une partie du calcium et du magnésium pour réduire l’eau dure et les dépôts.

• Joints de dilatation : permettent aux longues conduites d’eau chaude de se dilater sans dommage.

• Robinets extérieurs : doivent être protégés contre le gel dans les climats froids.

• La pression diminue à cause :

  • de la hauteur que l’eau doit monter;

  • du compteur d’eau;

  • du frottement dans les conduites;

  • des coudes, raccords et soupapes.

• Donc :
  pression de service = pression requise aux appareils + toutes les pertes de pression.

Conduites

• Matériaux courants :

  • cuivre;

  • acier galvanisé;

  • plastique.

• Cuivre :

  • résiste bien à la corrosion;

  • solide;

  • peu de pertes par frottement.

• Plastique :

  • léger;

  • facile à installer;

  • ne rouille pas;

  • certains types seulement conviennent à l’eau chaude.

Diamètre des conduites

• Dépend du nombre d’appareils et du débit nécessaire.

• Plus il y a d’appareils, plus la conduite doit généralement être grosse.

• On dimensionne aussi selon les pertes de pression.

Demande en eau

• Tous les appareils ne fonctionnent pas en même temps.

• Donc la demande totale réelle n’est pas simplement la somme de tous les débits maximaux.

Coup de bélier

• Coup de bélier = choc dans les conduites quand l’eau en mouvement est arrêtée brusquement.

• Des chambres d’air ou dispositifs spéciaux absorbent ce choc.

Robinets d’arrêt

• Permettent d’isoler un appareil ou une partie du réseau pour réparation ou entretien.

Installation

• Les conduites doivent être bien supportées.

• Eau froide : isolée pour éviter le réchauffement et parfois la condensation.

• Eau chaude : isolée pour réduire les pertes de chaleur.

• Eau chaude et eau froide parallèles : garder environ 150 mm de séparation.

• En climat très froid : prévoir une façon de vidanger les conduites exposées au gel.

Systèmes de protection contre les incendies

• Le système d’alarme incendie se déclenche grâce à des détecteurs de fumée ou de chaleur.

• Les gicleurs s’ouvrent automatiquement lorsqu’une température prédéterminée est atteinte.

• Les têtes de gicleurs sont normalement fermées par un élément fusible qui fond avec la chaleur.

Types de systèmes de gicleurs :

• Système sous eau : les conduites sont toujours remplies d’eau sous pression; l’eau sort immédiatement quand un gicleur s’ouvre.

• Système à eau sous air : les conduites contiennent de l’air sous pression; lorsqu’un gicleur s’ouvre, l’air sort puis l’eau entre dans le réseau. Utilisé lorsqu’il y a risque de gel.

• Système préactif : ressemble au système à eau sous air, mais un détecteur d’incendie déclenche d’abord l’arrivée de l’eau; utilisé pour protéger des endroits avec des objets de grande valeur.

• Système déluge : tous les gicleurs sont toujours ouverts et une vanne libère l’eau dans tout le réseau lorsqu’un détecteur détecte un incendie.

Éléments importants :

• Réservoir d’eau : réserve d’eau pour le système.

• Pompe d’incendie : maintient ou augmente la pression d’eau.

• Clapet de retenue : permet à l’eau de circuler dans un seul sens.

• Colonne d’incendie : conduite verticale qui transporte l’eau aux différents étages.

• Boyau d’incendie : permet aux occupants ou pompiers d’utiliser directement l’eau.

• Raccord en Y extérieur : permet aux pompiers d’injecter de l’eau dans le réseau du bâtiment.

• Robinet de sectionnement : permet d’isoler une partie du réseau.

• Vanne d’alarme : déclenche une alarme lorsqu’il y a circulation d’eau dans le système.

Les appareils de plomberie

• Les appareils de plomberie reçoivent l’eau du réseau d’alimentation et évacuent les eaux usées vers le réseau d’égout.

• Ils doivent être faits de matériaux lisses, denses et non absorbants pour être faciles à nettoyer.

Intervalle d’air

• Intervalle d’air = espace vertical entre le bec du robinet et le niveau de trop-plein de l’appareil.

• Il empêche l’eau sale de retourner dans le réseau d’eau potable en cas de pression négative.

Niveau de trop-plein

• Niveau de trop-plein = niveau maximal que l’eau peut atteindre avant de déborder de l’évier, lavabo, baignoire, etc.

Siphon

• Siphon = partie courbée en U ou en S sous un appareil.

• Il garde toujours une petite quantité d’eau appelée garde d’eau.

• Cette eau forme une barrière qui empêche les gaz et mauvaises odeurs d’égout de remonter dans la pièce.

• Chaque appareil de plomberie doit avoir un siphon.

• L’écoulement de l’eau aide aussi à nettoyer le siphon et éviter l’accumulation de dépôts.

Toilettes

• Le siphon est directement intégré dans la cuvette.

• La sortie peut être :

  • au plancher;

  • au mur pour certaines toilettes suspendues.

Siphon à tambour

• Siphon plus gros et fermé, parfois utilisé pour une baignoire.

• Il possède généralement un couvercle d’accès pour l’entretien.

Raccords de conduite pour evacuation des eaux usees

Il y a essentiellement 5 familles.

1. Changer de direction

   • Coude 45° = tourne un peu.

   • Coude 90° = tourne à angle droit.

   • Coude de plafond = coude avec oreilles pour le fixer.

   • Coude de toilette = gros coude 90° directement sous la toilette.

Mémo : coude = tourner.

2. Créer une branche

   • T = 3 directions, forme de T.

   • Y = branche à environ 45°, forme de Y.

   • Té pied-de-biche = T avec virage arrondi pour faciliter l’écoulement vers la conduite principale.

Mémo : T / Y = ajouter une branche.

3. Relier deux conduites

   • Mamelon = petit morceau fileté à l’extérieur aux 2 bouts.

   • Manchon = pièce filetée à l’intérieur qui reçoit 2 conduites.

   • Union = raccord démontable; permet de séparer les conduites sans les couper.

   • Joint d’emboîtement = un tuyau entre dans l’extrémité élargie d’un autre.

Mémo :
mamelon = filets dehors
manchon = filets dedans
union = démontable

4. Changer de diamètre

   • Augmentation = petit → grand.

   • Réduction = grand → petit.

Ça, c’est presque impossible à oublier.

5. Fermer une conduite

   • Bouchon mâle = filets à l’extérieur → entre dans la conduite.

   • Bouchon femelle = filets à l’intérieur → se place autour de l’extrémité.

Mémo :
mâle = entre
femelle = reçoit.

Donc pour ton examen, apprends surtout cette logique :

coude = direction
T / Y = branche
mamelon / manchon / union = connexion
augmentation / réduction = diamètre
bouchon = fermer

Et visuellement, si on te montre une image :
L → coude
T → té
Y → Y
petit vers gros → augmentation
gros vers petit → réduction
pièce au bout → bouchon

Réseaux d’évacuation des eaux usées

1. Principe général

   • Le réseau d’évacuation enlève les eaux usées du bâtiment.

   • L’écoulement se fait principalement par gravité.

   • Les conduites doivent être assez directes, avec peu de coudes.

   • Des regards de nettoyage permettent de déboucher les conduites.

2. Trajet des eaux usées
   appareil → siphon → drain secondaire → colonne verticale → drain du bâtiment → égout

3. Éléments principaux

   • Drain secondaire : reçoit les eaux usées d’un ou plusieurs appareils.

   • Colonne de chute : conduit vertical pour les eaux des toilettes et urinoirs.

   • Colonne de renvoi : conduit vertical pour les autres eaux ménagères : évier, lavabo, douche, etc.

   • Drain du bâtiment : conduit principal situé au bas du bâtiment; reçoit les eaux des colonnes.

   • Branchement d’égout : relie le bâtiment à l’égout municipal.

   • Drain pluvial : évacue seulement l’eau de pluie.

   • Regard de nettoyage : accès pour nettoyer ou déboucher une conduite.

   • Pompe de vidange : utilisée lorsque les appareils sont plus bas que l’égout et que la gravité ne suffit pas.

4. Pente des conduites horizontales

   • Petites conduites : environ 1/4 po par pied.

   • Grosses conduites : environ 1/8 po par pied.

   • La pente permet aux eaux usées de s’écouler par gravité.

5. Réseau d’évents

   • Les évents font circuler de l’air dans le réseau d’évacuation.

   • Ils évacuent les gaz d’égout vers l’extérieur.

   • Ils équilibrent la pression dans les conduites.

   • Ils empêchent le siphon de se vider et protègent donc la garde d’eau.

6. Types d’évents à reconnaître

   • Colonne d’évent : conduit vertical principal pour l’air.

   • Évent de siphonnement : protège directement un siphon.

   • Évent commun : dessert deux appareils.

   • Évent continu : prolongement vers le haut d’une conduite de drainage.

   • Évent en circuit ou bouclé : dessert plusieurs appareils.

7. Mémo important

   • Colonne de chute = toilettes / urinoirs

   • Colonne de renvoi = autres eaux usées

   • Colonne d’évent = air

   • Drain pluvial = pluie

   • Siphon = bloque les gaz d’égout

   • Évent = protège le siphon

donc :

eaux usées :
appareil → siphon → drain → colonne → égout

air :
évent → équilibre la pression → garde l’eau dans le siphon → empêche les odeurs d’égout

Réseau d’égout privé / fosse septique

Réseau d’égout privé / fosse septique

• Si le bâtiment est raccordé à la ville :
  eaux usées → égout municipal → usine de traitement.

• S’il n’y a pas de réseau public :
  eaux usées → fosse septique → champ d’épuration → sol.

Fonctionnement de la fosse septique :

1. Les eaux usées arrivent dans la fosse.

2. Les solides lourds tombent au fond → boues.

3. Les graisses et matières légères flottent en haut.

4. Des bactéries décomposent une partie des matières organiques.

5. Le liquide partiellement traité quitte la fosse.

6. Ce liquide est envoyé dans le champ d’épuration.

7. Il s’infiltre lentement dans le sol, qui aide à le filtrer et à le traiter davantage.

Les boues qui restent dans la fosse doivent être retirées périodiquement par pompage. Sinon, la fosse finit par se remplir et peut causer des problèmes.

Éléments à connaître :

• Fosse septique : sépare les solides du liquide et commence le traitement.

• Champ d’épuration : réseau de conduites perforées qui répartit l’eau dans le sol.

• Distributeur : répartit l’effluent dans les différentes conduites du champ.

• Chambre de dosage : envoie une certaine quantité d’effluent à la fois.

• Puisard d’infiltration : autre méthode permettant à l’eau de s’infiltrer dans le sol.

• Filtre à sable : traitement supplémentaire quand le sol naturel ne convient pas suffisamment.

• Séparateur de graisse : retient les graisses avant qu’elles atteignent la fosse; parfois utilisé selon le bâtiment.

• Eau grise : eau provenant des éviers, douches, baignoires, lave-vaisselle, etc., qui peut parfois être récupérée et réutilisée selon les règles applicables.

energie electrique

• Unités principales

  • Volt (V) : force qui pousse le courant.

  • Ampère (A) : quantité de courant qui circule.

  • Ohm (Ω) : résistance au passage du courant.

  • Watt (W) : puissance électrique.

  • Relation : W = V × A.

• Alimentation d’un bâtiment
  compagnie d’électricité → transformateur → bâtiment → panneau électrique → circuits → appareils

  • Le transformateur adapte la tension avant l’entrée dans le bâtiment.

  • L’électricité est ensuite distribuée dans plusieurs circuits.

• Résidentiel au Canada

  • Système courant : 120/240 V, monophasé, 3 fils.

  • Ligne 1 + neutre = 120 V.

  • Ligne 2 + neutre = 120 V.

  • Ligne 1 + ligne 2 = 240 V.

  • 120 V : lumières, prises, petits appareils.

  • 240 V : gros appareils, chauffage électrique, cuisinière, sécheuse, etc.

• Monophasé / triphasé

  • Monophasé : maisons et petits bâtiments.

  • Triphasé : bâtiments commerciaux, industriels et gros équipements.

• Neutre et mise à la terre

  • Neutre : chemin de retour normal du courant.

  • Mise à la terre : protection contre les chocs électriques et les défauts.

service electrique

• Branchement : relie le réseau public au bâtiment; aérien ou souterrain.

• Transformateur : réduit la tension à une valeur utilisable.

• Compteur : mesure la consommation en kWh.

• Interrupteur principal : coupe l’alimentation du bâtiment.

• Tableau principal : distribue l’électricité vers les panneaux et circuits.

• Disjoncteurs/fusibles : protègent contre les surintensités.

• Mise à la terre : protège en cas de défaut électrique.

• Grands bâtiments : peuvent avoir leur propre transformateur.

• Immeubles à logements : compteur individuel possible pour chaque logement.

Trajet :
réseau public → transformateur → branchement → compteur → interrupteur principal → tableau → circuits

Technologies photovoltaïques

• Cellule photovoltaïque : transforme directement la lumière du soleil en électricité.

• Module/panneau solaire : ensemble de plusieurs cellules photovoltaïques.

• Réseau photovoltaïque : ensemble de plusieurs panneaux reliés pour produire davantage d’électricité.

• Les panneaux produisent du courant continu (c.c.).

• Onduleur : transforme le courant continu en courant alternatif (c.a.) utilisable dans le bâtiment.

• Accumulateurs : batteries qui stockent l’énergie produite.

• Régulateur de charge : évite de trop charger ou trop décharger les batteries.

• Les panneaux sont inclinés approximativement selon la latitude du site pour maximiser l’énergie reçue.

• La production se mesure en watts (W) ou kilowatts (kW).

• L’électricité produite peut être utilisée directement, stockée ou parfois envoyée au réseau électrique.

Trajet à retenir :

soleil → cellules/panneaux → courant continu → régulateur/batteries → onduleur → courant alternatif → bâtiment

Système photovoltaïque intégré au bâtiment :

• Les cellules peuvent être intégrées directement à la toiture, aux murs, fenêtres ou murs-rideaux.

• Elles peuvent donc produire de l’électricité tout en faisant partie de l’enveloppe du bâtiment.

Circuits électriques

• Panneau de contrôle = distribue = répartit et protège les différents circuits du bâtiment.

• Disjoncteur = protège = coupe automatiquement le circuit en cas de courant excessif et peut être réenclenché.

• Circuit de dérivation = alimente = part du panneau et alimente prises, lumières ou appareils.

• Circuit tout usage = plusieurs appareils = alimente plusieurs prises, lumières et petits appareils.

• Circuit individuel = un seul appareil = réservé à un seul gros appareil.

• Circuit pour électroménagers = appareil spécifique = prises ou circuits spécialement prévus pour certains électroménagers.

• GFI = protection près de l’eau = coupe rapidement le courant s’il détecte une fuite vers la terre.

• Basse tension = commandes/communication = moins de 50 V; utilisée pour sonnettes, interphones, commandes et certains systèmes d’éclairage.

• Téléphone / câble / sécurité / alarme = circuits séparés = généralement indépendants des circuits électriques ordinaires.

Câblage électrique

• Conducteur = transporte le courant = généralement en cuivre, car il conduit bien l’électricité.

• Isolant = protège = recouvre le conducteur pour éviter les contacts, la chaleur, l’humidité et la corrosion.

• Conduit électrique = protège les fils = tube ou gaine qui contient les conducteurs et les protège contre les chocs et la corrosion.

Types de câbles / conduits :

• Câble armé (BX) = protection métallique flexible = conducteurs isolés entourés d’une gaine métallique en spirale.

• Câble gainé non métallique (Romex) = câble résidentiel courant = conducteurs isolés dans une gaine non métallique résistante à l’humidité et au feu.

• Câble à isolant minéral = très résistant au feu = conducteurs dans une gaine de cuivre remplie d’un isolant minéral.

• Conduit métallique rigide = protection très solide = tube d’acier épais vissé.

• Tube électrique métallique = conduit métallique léger = tube d’acier mince assemblé avec des raccords.

• Conduit métallique flexible = absorbe les mouvements = utilisé près des moteurs et appareils qui vibrent.

• Boîte de jonction = protège les connexions = endroit où plusieurs fils ou câbles sont raccordés.

Installation :

• Les conduits doivent suivre un trajet aussi court et direct que possible.

• Il faut éviter trop de coudes.

• Les câbles peuvent passer dans les murs, plafonds, planchers ou sous terre.

• En construction à ossature de bois, on utilise souvent BX ou Romex.

• En construction résistante au feu, on utilise davantage des conduits métalliques.

• Sous terre, on utilise souvent des conduits de plastique.

Planchers surélevés

• Plancher surélevé = crée un vide technique = panneaux démontables posés sur des plots au-dessus du vrai plancher.

• Panneaux amovibles = accès facile = permettent d’atteindre rapidement câbles, conduits et équipements sous le plancher.

• Plots réglables = règlent la hauteur = supportent les panneaux et permettent d’ajuster le niveau.

• Longerons = stabilisent = relient les plots et augmentent la stabilité latérale.

• Vide sous le plancher = espace technique = reçoit câbles électriques, informatique, sécurité et communications.

• Vide sous le plancher = peut aussi distribuer l’air = peut servir de plénum pour le système CVCA.

• Plancher surélevé = très flexible = pratique lorsque les bureaux ou équipements changent souvent de place.

• Utilisation courante = bureaux, hôpitaux, laboratoires, salles informatiques et centres de communication.

• Panneaux = généralement environ 24 po × 24 po = peuvent être en acier, aluminium, bois ou béton léger.

• Hauteur = généralement réglable = environ 12 à 30 po, mais des systèmes plus bas existent.

Le concept à retenir :
vrai plancher → plots → vide technique → panneaux de plancher → finition.

prises et symboles

interrupteur et prises

Interrupteurs et prises

• Interrupteur à bascule = ouvre/ferme = commande simplement un circuit électrique.

• Interrupteur unipolaire bidirectionnel = commande depuis 2 endroits = fonctionne avec un deuxième interrupteur du même type.

• Interrupteur bipolaire bidirectionnel = commande depuis 3 endroits = fonctionne avec deux interrupteurs unipolaires bidirectionnels.

• Gradateur = règle l’intensité = permet d’augmenter ou diminuer la luminosité.

• Prise double = alimentation = permet de brancher des appareils électriques.

• Prise GFI = protection près de l’eau = coupe rapidement le courant en cas de fuite électrique.

• Nombre et espacement des prises = selon le Code = dépendent du type de bâtiment, de la pièce et de l’utilisation.

Lumière

• Lumière visible = rayonnement électromagnétique = environ 370 à 800 nm.

• Plus on s’éloigne d’une source, plus la lumière se répartit sur une grande surface → elle paraît moins intense.

Les 3 unités

• Candela (cd) = intensité dans une direction = à quel point la source est forte dans une direction précise.

• Lumen (lm) = quantité totale de lumière = tout ce que la lampe produit.

• Lux (lx) = lumière reçue sur une surface = nombre de lumens qui arrivent sur 1 m².

Distance

• Loi de l’inverse du carré = plus tu éloignes la lampe, plus l’éclairement diminue rapidement.

• distance ×2 → lumière ÷4

Angle de la lumière

• Loi du cosinus = une lumière qui frappe une surface directement éclaire mieux qu’une lumière qui arrive en angle. SOHCAHTOA

• Plus le rayon arrive de biais → moins la surface est éclairée.

Quand la lumière frappe une surface, elle peut faire 3 choses :

• Réflexion = rebondit sur la surface.

• Absorption = la surface absorbe la lumière.

• Transmission = la lumière traverse la matière.

Réflexion

• Angle d’incidence = angle avec lequel la lumière arrive.

• Angle de réflexion = angle avec lequel elle repart.

• Ils sont égaux.

Réfraction

• Réfraction = la lumière change de direction lorsqu’elle passe d’un matériau à un autre.

Les termes moins importants

• Stéradian = mesure d’un angle dans l’espace en 3D.

• Pied-bougie / footcandle = ancienne unité d’éclairement, semblable au lux.

resume:

• Candela = intensité = force de la lumière dans une direction.

• Lumen = flux lumineux = quantité totale de lumière produite.

• Lux = éclairement = quantité de lumière reçue sur une surface.

• Distance ×2 = éclairement ÷4.

• Angle plus oblique = moins d’éclairement.

• Réflexion = lumière rebondit.

• Absorption = lumière absorbée.

• Transmission = lumière traverse.

• Réfraction = lumière change de direction en changeant de matériau.

Lumière et vision

• Luminance / luminosité = lumière vue par l’œil = quantité de lumière provenant d’une surface dans une direction donnée; mesurée en cd/m².

• Contraste = différence de luminosité = permet de distinguer un objet de son arrière-plan.

• Contraste élevé = forme plus facile à voir = utile pour distinguer contours et objets.

• Contraste trop élevé = éblouissement = peut fatiguer l’œil et réduire la visibilité.

• Éblouissement direct = source trop brillante dans le champ de vision = ex. lampe ou soleil directement visible.

• Éblouissement réfléchi = lumière réfléchie vers l’œil = ex. reflet sur une table ou un écran.

• Réflectance par diffusion = reflet qui réduit le contraste = rend les détails plus difficiles à voir.

• Surface claire et lisse = réfléchit davantage = paraît généralement plus lumineuse qu’une surface foncée ou rugueuse.

• Pour réduire l’éblouissement = contrôler la direction de la lumière = utiliser diffuseurs, écrans ou placer la source hors de la ligne de vision.

Sources de lumière: Lampes à incandescence

• Lumière artificielle = lumière produite par un appareil fabriqué = peut provenir de lampes à incandescence, fluorescentes ou à décharge.

• Ampoule = enveloppe de verre = protège le filament et contient généralement des gaz inertes.

• Filament = produit la lumière = chauffe lorsqu’un courant électrique le traverse.

• Lampe à incandescence = filament chauffé = produit une lumière agréable, rend bien les couleurs, mais a un faible rendement.

• Gradation = facile = l’intensité lumineuse peut être réduite avec un gradateur.

• Rendement = efficacité lumineuse = quantité de lumière produite par rapport à l’électricité consommée, exprimée en lm/W.

• Durée de vie nominale = durée moyenne = nombre d’heures pendant lesquelles une lampe fonctionne normalement.

• Lampe longue durée = moins d’énergie et durée plus longue = conçue pour être plus efficace que les modèles standards.

Formes d’ampoules à reconnaître surtout :

• A = forme classique = ampoule standard.

• G = globe = forme ronde.

• C / CA = décorative = forme conique ou flamme.

• R / ER / PAR = réflecteur = dirige la lumière dans une direction.

• T = tubulaire = forme longue et étroite.

• MR = petit réflecteur = produit un faisceau dirigé.

Lampes halogènes

• Halogène = version améliorée de l’incandescence = filament de tungstène dans une ampoule de quartz contenant un gaz halogène.

• Gaz halogène = prolonge la vie du filament = aide le tungstène évaporé à se redéposer sur le filament.

• Lampe halogène IR = améliore le rendement = réfléchit une partie de la chaleur vers le filament.

Sources de lumière: fluorescents

• Lampe à décharge = produit la lumière par une décharge électrique = courant entre des électrodes dans un gaz.

• Fluorescent = tube à faible décharge = la décharge excite le phosphore à l’intérieur du tube, qui produit la lumière.

• Ballast = contrôle le courant = maintient le courant nécessaire au fonctionnement du fluorescent.

• T12 / T8 / T5 = diamètre du tube = plus le chiffre est petit, plus le tube est mince; T8 et T5 sont plus récents et efficaces que T12.

• Fluorescent compact (CFL) = fluorescent replié = remplace souvent une ampoule à incandescence avec moins d’énergie.

• Fluorescent = bon rendement = environ 60 à 72 lm/W pour les modèles compacts indiqués.

• Fluorescent = longue durée de vie = environ 6 000 à 24 000 h selon le type.

• Fluorescent = peu de chaleur = généralement plus efficace qu’une lampe à incandescence.

• Mercure = présent en petite quantité = nécessite une élimination/recyclage approprié.

Types d’allumage :

• Amorçage à chaud = préchauffe les électrodes avant l’allumage.

• Allumage rapide = garde les électrodes légèrement chauffées = démarrage plus rapide.

• Allumage instantané = démarre directement = pas de préchauffage.

Sources de lumière – décharge haute intensité

• Lampe à décharge haute intensité = forte lumière = produit de la lumière par une décharge électrique dans une vapeur métallique.

• Vapeur de mercure = lumière par vapeur de mercure = ancien type de lampe HID.

• Halogénures métalliques = meilleur rendu des couleurs = semblable au mercure, mais avec des halogénures ajoutés.

• Sodium haute pression = lumière jaune-blanc = très efficace mais rendu des couleurs plus limité.

Couleur de la lumière

• IRC = qualité du rendu des couleurs = indique à quel point les couleurs paraissent naturelles sous une lampe.

• IRC élevé = couleurs plus fidèles = 100 correspond à un excellent rendu, comme une lumière de référence.

• TCP = température de couleur = indique si la lumière paraît chaude ou froide, mesurée en kelvins (K).

• Faible K = lumière chaude/jaune = ex. environ 2700 K.

• K élevé = lumière froide/bleutée = ex. lumière du jour autour de 5500 à 7500 K.

Exemples :

• Incandescence = environ 2700 K = lumière chaude.

• Halogène = environ 3000 K = chaude mais plus blanche.

• Fluorescent = environ 2700 à 6500 K = grande variété.

• DEL = environ 2800 à 6000 K = grande variété.

• Lumière du jour = environ 5500 à 7500 K = lumière froide.

tableau comparatif

Type	Rendement énergétique (lm/W)	Très forte lumière	Rendu des couleurs	Durée de vie	Allumage / contrôle
DEL / LED	Excellent	Excellent	Excellent	Très longue	Instantané, facile à contrôler
HID	Très bon	Excellent	Moyen à bon	Longue	Lent à démarrer
Fluorescent	Bon	Bon	Bon	Longue	Assez rapide
Halogène	Faible	Moyen	Excellent	Courte	Instantané
Incandescence	Très faible	Faible	Excellent	Très courte	Instantané

Luminaire = appareil d’éclairage complet

• = lampe + douille + réflecteur + éléments qui dirigent/protègent la lumière.

• Douille = tient la lampe = assure aussi le contact électrique.

• Réflecteur = dirige la lumière = répartit les rayons produits par la lampe.

• Réflecteur parabolique = rend les rayons presque parallèles = produit un faisceau dirigé.

• Réflecteur elliptique = concentre la lumière = rassemble les rayons vers une zone.

Contrôle de la lumière :

• Déflecteurs = cachent partiellement la source = réduisent l’éblouissement.

• Lentille = modifie la direction de la lumière = concentre, disperse ou redirige.

• Lentille de Fresnel = concentre la lumière = utilise des rainures.

• Lentille prismatique = redirige la lumière = utilise plusieurs petits prismes.

• Diffuseur = répartit/adoucit la lumière = réduit la vue directe de l’ampoule.

Angles :

• Angle d’obturation = angle où la source commence à être cachée.

• Angle de passage = angle où la lampe devient visible.

Diagrammes :

• Courbe d’intensité lumineuse = montre dans quelles directions la lampe envoie sa lumière.

• Isocourbes = lignes reliant les endroits ayant le même éclairement.

• Rendement du luminaire = lumière réellement sortie du luminaire ÷ lumière produite par les lampes.

À comprendre surtout :