Suivi des températures d’un Chai étudié avec la STD

Par Christian SCHWARZBERG - Bureau d'Etudes VIVIEN

Chai du Domaine de Chevalier (Pessac-Léognan)

Le Chai signifie l’entrepôt où le vin est stocké, avant d’être transporté et commercialisé. C’est à la fois un local de type process où les conditions de températures intérieures sont strictes et à la fois une sorte de show-room des grands crus. C’est le Chai du Domaine de Chevalier (Pessac-Léognan) que nous avons étudié via la STD (Simulation Thermique Dynamique) et dont nous vous livrons les résultats réels provenant de l’instrumentation mise en place.

Simulation Thermique Dynamique pour 1,4 millions de bouteilles de vins

Schéma chai
Cliquez sur le schéma pour l'agrandir

Les vues ci-dessus montrent l’étendue du bâtiment de stockage long de 70 mètres pouvant contenir 1 400 000 bouteilles!

Travailler en milieu rural pour une denrée aussi noble que le vin mérite une attention sur les plans écologique et économique. Ainsi, il a été hors de question de recourir à une climatisation classique et pourtant les conditions intérieures sont strictes : maintien à une température constante de 21°C avec une possibilité maximum de dépasser cette température mais pas plus d’une semaine!

Un logiciel de STD adapté

Pour cela, nous possédons une grande quantité de logiciels dont les plus répandus en France sont TRNSYS et Pléiades Comfie. En menant l’étude en parallèle sur les deux logiciels nous avons essayé de savoir lequel choisir.

Dès la première saisie de l’enveloppe bâti, le rafraîchissement a été chose inévitable car le bâtiment démontrait des températures proches de 26°C.

Il fallait ensuite prendre en compte l’inertie thermique apportée par les bouteilles de vins soit une masse de liquide d’environ 400 tonnes ! De plus, cette masse de vin varie considérablement au cours de l’année.

Il a donc été plus que nécessaire d’utiliser et modéliser ce projet avec un logiciel de Simulation Thermique Dynamique.

TRNSYS

Après essais de deux logiciels, TRNSYS et Pléiades Comfie, il en est ressorti que la modélisation de notre projet était plus adaptée au logiciel TRNSYS, plus ouvert au développement de projets variés et plus complexes. L’échec du premier et le succès du second s’expliquent à notre avis avec le fait que Pléiades-Comfie est un logiciel plus “fermé” (seul le créateur peut le modifier), même s’il possède des qualités par ailleurs notamment la simplicité pour des projets plus standards.

Enveloppe thermique et équipement technique

Domaine Chevalier

Même si le bâtiment n’est pas chauffé et donc n’est pas soumis à la réglementation RT 2012, le mode de rafraîchissement a été pris en compte et a conduit à traiter le bâti avec une isolation thermique des murs et de la toiture renforcée. Pour conserver de l’inertie thermique, si paradoxal que cela puisse paraître, l’isolation du plancher sur terre-plein a été supprimée.

Coupe bâtiment

Bien évidemment le mode free-cooling en utilisant simplement l’air frais extérieur a été envisagé mais sans apport d’énergie, et il s’est avéré insuffisant, les 21°C étaient dépassés trop souvent. Ainsi, dans cette voie de faible consommation, nous avons opté pour un rafraîchissement adiabatique (par pulvérisation d’eau). En plus d’être économe, cette solution convient parfaitement à la situation car elle augmente le taux d’humidité ambiant améliorant ainsi les conditions de stockage du vin. Une série de caissons de rafraîchissement d’air adiabatique au débit de 5000 m³/h pour 165 Pascal, modèle Adiabox de Coolea ont été mis en œuvre. Le principe de rafraîchissement s’effectue par évaporation d’eau au travers d’un échangeur à nid d’abeille présentant 85% d’efficacité minimum.




1. Panneau latéral en acier galvanisé

2. Echangeur humide à cartouche

3. Système de distribution d'eau

4. Automate programmable

5. Ventilateur centrifuge à vitesse variable

6. Vanne d'arrivée d'eau + filtre

7. Moteur électrique

8. Vanne de vidange

9. Pompe de circulation 30 L/min

1 an de suivi des températures et concordance avec la simulation STD

Ce qui était prévu au niveau de l’étude :


  • Stockage : 0,5 à 7 semaines au-dessus de 20°C - T°max = 21°C-22°C
  • Préparation : 0 à 1,5 semaines au-dessus de 22°C - T°max = 22°C-24°C
  • Expédition : 0 à 1,5 semaines au-dessus de 22°C - T°max = 22°C-24°C
  • Réserve : non contrôlé

A/ Une grande inertie pour la zone de stockage


Graphique local de stockage

  • La température maximale de 22°C est au-dessus-du cahier des charges…
  • La température journalière est très stable grâce à l’inertie apportée par le vin. C’est particulièrement frappant sur les périodes de forte chaleur (voir graphique suivant)
  • Malgré de fortes températures en Avril, de l’ordre de 34°C, la température dans le stockage n’a été que très peu affectée.

Graphique local de stockage

  • Ce 2ème graphique correspond à un zoom sur une période de forte chaleur. On observe que malgré des températures extérieures supérieures à 34°C, l’ambiance évolue de maximum 2°C sur une journée. Cela s’explique par l’absence de vitrage, le rafraichissement adiabatique, l’inertie du vin et l’absence d’isolation du plancher bas qui apporte de la fraîcheur gratuite.

B/ Une chaleur dégagée par les occupants et le process pour le local préparation


Graphique local de préparation

  • On dépasse très ponctuellement les 24°C mais cela correspond à des minutes et non à des heures. Globalement on est toujours en-dessous de 24°C même par temps très chaud.
  • La période intéressante du graphique correspond au passage allant du 10/08 au 20/08. La température ambiante présente des oscillations de très faibles amplitudes qui s’expliquent par la fermeture pour congés. Cela montre bien l’impact de l’activité sur la température du local.

Par Christian SCHWARZBERG
Bureau d'Etudes VIVIEN bureau d'études Vivien, spécialiste en thermique et climatique du bâtiment Bordeaux - Mérignac - Région Aquitaine- tel : 05 56 40 68 10 – contact : cschwarzberg(at)be-vivien.fr

SOURCES ET LIENS

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