Les éléments d’Ingénierie technique

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1 Les éléments d’Ingénierie technique
Sources : - Ingénierie hôtelière et de restauration, B.MOULART Cabinet d’Ingénierie DEMETER, VILLEURBANNE (69) Traité d’Ingénierie, JP. POULAIN, LARROSE Sites Internet

2 Préambule Ce chapitre va permettre de définir et d’analyser les éléments techniques d’un projet d’établissement tels que : Les énergies, L’éclairage, L’eau, La ventilation Le froid,

3 1. Les énergies Les entreprises hôtelières et de restauration se voient offrir 2 possibilités concernant le choix des énergies : Bi-énergie (électrique + gaz) Tout électrique

4 1.1 L’Électricité L’électricité est la seule source d’énergie capable de répondre à tous les besoins d’une entreprise. Dans le cadre d’un choix « tout électrique », il convient de maîtriser les tarifications et les consommations.

5 1.1.1 Généralités Le courant électrique : Le courant électrique est matérialisé par un flux d’électrons (protons (+), neutrons (-)) qui se déplace. On distingue le courant continu (DC ) et le courant alternatif (AC ) Certains matériaux sont dits « conducteurs », c’est-à-dire que leur structure permet de conduire l’électricité (métaux, eau, alliages) et d’autres sont dits « isolants », c’est-à-dire qu’ils ne laissent pas circuler le courant (bois, verre, linoléum…). Cette donnée a une importance lors de la conception de locaux.

6 1.1.1 Généralités Le courant électrique peut être définit selon plusieurs caractéristiques : L’intensité (symbole I) Exprimée en Ampères (A), l’intensité représente le débit de charges électriques passant dans une section. De l’intensité va dépendre le diamètre des sections afin d’éviter les chutes de tension (section trop grande) ou l’échauffement (section trop petite)

7 1.1.1 Généralités La tension électrique (symbole U)
La tension correspond à la force électromotrice du champ électrique. On peut la comparer à la pression de l’eau dans une canalisation. Les cuisines professionnelles sont alimentées en courant 220/240 volts (standard) et en 380/400 volts pour les appareils plus importants.

8 1.1.2 L’Installation électrique
L’installation électrique regroupe l’ensemble des éléments qui permet de diffuser l’électricité dans l’établissement. L’installation électrique doit être organisée en circuits différenciés (par zone) indépendants afin d’éviter de perturber l’ensemble du réseau en cas d’incident sur une zone.

9 Voici à présent les principaux composants d’une installation électrique :
Les câbles électriques et conducteurs : Nécessaire au transport de l’électricité, la nature des câbles est définie au niveau français (norme UTE) et également au niveau européen (norme CENELEC). Ces normes imposent des cahiers des charges précis en fonction des installations. Selon leur fonction, les câbles ont une couleur normalisée (bleu clair pour le neutre, bicolore jaune-vert pour la liaison à la terre et les autres couleurs pour les phases.

10 Les disjoncteurs Ils permettent la coupure automatique et instantané du courant lorsque ce dernier atteint la valeur limite déterminée lors de l’installation. C’est un dispositif de sécurité. Les coupe circuits (fusibles) Le système d’arrêt d’urgence (coup de poing) La mise à la terre Permet de relier à la terre les masses métalliques susceptibles d’être mises accidentellement sous tension. Elle est matérialisée par le câble bicolore vert-jaune relié à une pièce métallique enfouie dans le sol (2m).

11 1.1.2 L’Installation électrique
Il est à noter que les installations électriques sont sévèrement réglementées (décrets, règlements etc…) et que leur conception est réalisée par des professionnels (Bureau Etudes Thermiques fluides).

12 1.1.3 Les Puissances La puissance nominale
La puissance nominale est la puissance nécessaire au fonctionnement d’un appareil. Elle est indiquée sur une plaque située au dos de l’appareil, exprimée en W ou kW Ex : Four polycuiseur : 42 kW La puissance installée C’est la somme des puissances nominales de tous les appareils de l’établissement.

13 1.1.3 Les Puissances La puissance maximum appelée
C’est la somme des puissances nominales de tous les appareils qui sont susceptibles de fonctionner en même temps. Elle peut être calculée grâce au cœfficient de foisonnement. Cœfficient de foisonnement C’est le rapport entre la puissance installée et la puissance maximum appelée. Ce cœfficient varie de 50% (tout électrique) à 75 % (bi énergie)

14 Un petit exemple… La puissance nominale La puissance installée
Four 42Kw Plaque radiante 28 Kw Bain marie 10 Kw La puissance installée Soit = 80 Kw La puissance maximum appelée (puissance installée x coef. foisonnement) Soit 80 x 0,5= 40 Kw

15 1.1.3 Les Puissances La puissance souscrite
C’est la puissance mise à disposition par le fournisseur (EDF). Elle est dépendante des puissances évoquées précédemment, mais également des saisons, des pointes d’activité ou encore des tarifs.

16 1.1.4 La Consommation d’électricité
La consommation est exprimée en kW.h, elle dépend donc de deux facteurs : - la puissance en kW - le temps d’utilisation en heures La société EDF propose 3 types de tarifs, qui évoluent en fonction de la puissance souscrite : - Tarif bleu : 3 à 36 kW adapté aux ménages - Tarif jaune : 36 à 250 kW adapté aux PME - Tarif vert : + de 250 kW.

17 1.1.4 La Consommation d’électricité
Les tarifs varient ensuite selon les saisons et les heures de fonctionnement. On distingue ainsi* : HPE (Heures Pleines Été) HPH (Heures Pleines Hiver) HCE (Heures Creuses Été) HCH (Heures Creuses Hiver) La tarification est composée de deux éléments : l’abonnement La consommation *Env. 8 cts € en heure creuse et 13 cts en heure pleine

18 1.1.4 La Consommation d’électricité
Après analyse des tarifs, il convient donc d’optimiser les périodes de fonctionnement des appareils. Pour cela, il est possible de mettre en place différents systèmes : Programmation de l’eau chaude Gestion centralisée du chauffage et de la climatisation Programmation des appareils de cuisson Mise en place de dispositifs basse consommation: ampoules fluo-compactes, LED etc…

19 1.2 Le gaz Utilisé dans le cadre de la bi-énergie (par opposition au tout électrique), le gaz est encore beaucoup utilisé dans les entreprises hôtelières, notamment dans les locaux de production. Même si beaucoup de chefs d’entreprise ont aujourd’hui opté pour le tout électrique, plus propre et moins dangereux, certains chefs sont très attachés au travail sur le fourneau au gaz.

20 1.2.1 Les différents types de Gaz
Il existe deux grandes familles de gaz : Le gaz naturel Le gaz de pétrole liquéfié (GPL) Le tableau suivant vous présente les caractéristiques et les présentations commerciales de ces gaz.

21 1.2.1 Les différents types de Gaz
Gaz Naturel Gaz de Pétrole Liquéfié Gaz non stockable, distribué par le biais d’une canalisation, il est composé principalement de méthane. Naturellement inodore, il est odorisé pour permettre de repérer une fuite éventuelle. Il est facturé au m3. Il s’agit du butane et du propane. Il sont conditionnés en bouteille car ils sont les seuls a se laisser liquéfier a faible pression. Utilisé par les établissements situés loin des réseaux de distribution. Il est facturé à la livraison (prépaiement)

22 1.2.2 La consommation de gaz La consommation de gaz est exprimé en volume (m3). La quantité d’énergie fournie par ce gaz est calculée à partir du pouvoir calorifique du gaz. Ce pouvoir calorifique correspond à l’énergie, exprimée en Kw.h dégagée par la combustion d’un m3 de gaz. Ce pouvoir calorifique varie selon le type de gaz :

23 Pouvoir Calorifique Approximatif
1.2.2 La consommation de gaz Type de Gaz Pouvoir Calorifique Approximatif Kw.h par m3 Gaz naturel 10 Butane 33 Propane 25

24 1.2.2 La consommation de gaz Exemple : Un four d’une puissance de 42Kw, qui fonctionne 2 heures au gaz naturel aura consommé : 42 x 2 = 84 Kw.h 84/10 = 8.4 m3

25 1.2.3 L’installation du Gaz Tout comme l’electricité, la sécurité d’une installation de gaz est très réglementée. La conception des installations sont généralement confiées à un BET spécialisé (BET fluides)

26 Contrôle et économies de gaz
Mise en place de veilleuses ou brûleurs séquentiels Entretien régulier pour une combustion parfaite Purge périodique du système

27 2. L’Éclairage L’éclairage tient un rôle important dans une entreprise car il agit sur différents facteurs d’ordre technique, économique te même psychologique. Il est nécessaire de l’intégrer au projet dès la phase de conception.

28 2.1 Les différents types d’éclairage
Éclairage normal : Éclairage normal Éclairage ponctuel (lampes d’appoint) Éclairage occasionnel (spots, projecteurs) Éclairage de remplacement (fonctionne en cas de défaillance du système normal) Éclairage de sécurité Obligatoire dans les ERP, il est composé d’un éclairage de balisage et un éclairage d’ambiance

29 1.3.2 Vocabulaire spécifique
Photométrie : Étude des grandeurs liées à la lumière Lumière : Radiations visibles par l’œil humain. On appelle « source de lumière », tout système qui émet des rayons lumineux. Flux lumineux : C’est la quantité de lumière émise par une source lumineuse, exprimée en lumen (lm) Éclairement : Résultat de l’éclairage, sa mesure s’exprime en lux (lx). Un lux est égal à un flux lumineux de 1 lumen par m2. Les niveaux d’éclairement requis sont liés aux activités.

30 1.3.3 Comment éclairer un espace ?
Afin d’obtenir un éclairage satisfaisant, il est possible d’agir sur deux facteurs : le choix de la source lumineuse Le type de diffusion de l’éclairage De manière générale, l’étude de l’éclairage étant un domaine très spécifique, il est conseillé de confier sa conception à un éclairagiste professionnel, qui tiendra compte de tous les paramètres (température des couleurs, réflexion, confort visuel etc…)

31 1.3.3.1 Les sources lumineuses
Privilégier la lumière naturelle L’Incandescence : apporte une lumière diffuse, ressentie comme agréable L’Incandescence aux halogènes : D’une durée de vie importante, ces ampoules propose une lumière proche de la lumière du jour La fluorescence : Très peu esthétiques, ces tubes permettent un éclairage important, et une durée de vie très longue nouvelle génération: fluocompacte Les lampes à décharge : Utilisées à l’extérieur ou dans les halls (gymnases etc…), ces lampes proposent une lumière de faible qualité, de couleur jaune orangée. Les tubes luminescents : Utilisés pour les enseignes lumineuses colorées Les lampes LED: 75% du marché d’ici 2020 Durée de vie 3 fois sup. à Fluocompacte et 50 fois supérieure à incandescence.

32 CARACTERISTIQUES DES SOURCES LUMINEUSES
Type de lampes Puissance Durée de vie Lm / W Ordinaire (incandescence) 40 à 2000 W 1000 heures 10 à 20 Hallogène 200 à 2000 W 2000 heures 15 à 25 Tubulaires fluorescents 20 à 65 W 7500 heures 50 à 80 LED 1 à 5 W heures 20 à 100

33 1.3.3.2 Les types de diffusion de l’éclairage
Le type de diffusion de l’éclairage aura des conséquences sur le confort des clients mais également sur la mise en valeur de la décoration et des volumes architecturaux de l’établissement. Il peut agir également sur la fatigue des employés

34 1.3.3.2 Les types de diffusion de l’éclairage
Éclairage direct : La lumière est dirigée directement vers les zones à éclairer. La lumière peut être ressentie comme agressive et peu agréable. Éclairage indirect : La lumière est dirigée totalement vers le plafond ou un mur et agit par réflexion Éclairage mixte : C’est une combinaison des 2 précédents

35 1.3.3.4 Les niveaux d’éclairements requis
Rappel : 1 lux = 1 lumen par m2 Éclairage extérieur 30 lx Parking, entrée 50 lx Hall 200 lx Réception 300 lx Couloirs 150 lx Escaliers Chambres

36 Salle à manger 200 lx Sanitaires 150 lx Vestiaires Quai Economat Cuisine 400 lx Laverie Stockage poubelles Locaux techniques Bureaux

37 3. L’Eau Dans le cadre de la conception d’un projet, il convient d’étudier l’eau afin de résoudre les problématiques suivantes : Évaluation des besoins d’une entreprise en eau chaude Choix du matériel de production d’eau chaude Intérêts de l’investissement d’un adoucisseur d’eau Évacuation des eaux usées (obligations légales) Il est a noter que le circuit des eaux ainsi que le calcul des besoins sont conçus par des BET spécialisés (BET plomberie ou BET fluides)

38 3.1 Estimation des besoins
Les équipements doivent être aménagés de façon à satisfaire les besoins journaliers, en garantissant une température égale, y compris en période de pointe (6 – 10 heures et 18 – 22 heures). L’eau chaude est généralement produite entre 60 et 90°c, et distribuée à 45/50°c pour éviter toutes brûlures. Les besoins dépendent de plusieurs critères :

39 3.1 Estimation des besoins
Pour les hôtels : Catégorie de l’établissement Capacité d’accueil Équipements sanitaires (jacuzzi, baignoire ou simple douche) Pour les restaurants : Type de prestation Nombre de couverts Consommation des matériels

40 3.1 Estimation des besoins
Les besoins en eau chaude peuvent être déterminés selon deux méthodes : 1) En appliquant des ratios de la profession : Estimation des besoins journaliers Par chambre selon la catégorie 100 à 160 l 60°c Par couvert – rest. Trad. 10 à 12 l Par couvert – rest. collective 3 à 6 l Par kg de linge - laverie 8 à 12 l 90°c

41 3.1 Estimation des besoins
2) Par le calcul On appliquera une formule pour estimer les besoins de chaque utilisation Besoin en eau chaude = (C – A) * B D - A A : Température d’eau froide d’alimentation B : Nombre de litre d’eau nécessaire pour l’opération C : Température de puisage D : Température de stockage

42 Débit moyen par type d’appareil
Lavabo 12 l / minute WC 7 l / minute Douche 15 l / minute Baignoire 20 l / minute Bac de lavage 12 à 25 l / minute

43 3.1 Estimation des besoins
Exemple : Besoin pour l’eau nécessaire un hôtel de 40 chambres. Moyenne 2 douches par chambre Température de puisage : 37°c Température de stockage : 60°c Durée moyenne : 5 minutes Température de l’eau froide : 8°c Besoin en eau chaude (à 60°c) = (37 – 8)*(5*15) 60 – 8 = litres

44 3.2 Le matériel de production d’eau chaude
Le tableau suivant va préciser les avantages et inconvénients des 3 systèmes de production : - la production par hydro –accumulation - la production instantanée - la production semi instantanée

45 3.2 Le matériel de production d’eau chaude
Système Hydro - accumulation Instantanée Semi instantanée Principe de fonctionnement Le principe est de chauffer pendant les heures creuses et de stocker (chauffe eau) Le principe est de chauffer de l’eau en flux tendu, en fonction des besoins C’est un compromis entre les 2 autres système Avantages Économies d’énergies Stock pour les heures de forte demande Peu de surface La réserve peut pallier une trop forte demande instantanée Inconvénients Besoin de surface pour le stockage Ne tient pas compte des heures creuses Demande un puissance importante

46 3.3 Pourquoi et comment adoucir l’eau?
On classe l’eau en fonction de sa dureté. La dureté correspond à la quantité de sels minéraux dissous dans celle-ci. Elle sont classées en 4 catégories : Très douces Douces Dureté moyenne Très dures

47 3.3 Pourquoi et comment adoucir l’eau?
Les sels minéraux présents dans l’eau ont pour principales conséquences : Un dépôt de tartre qui obstrue les tuyauteries et qui finissent par réduire leur diamètre. Un dépôt sur les résistances et au fond des appareils (chauffe eau, four polycuiseur, machines de laverie) qui perturbe les montées en température, ce qui a pour conséquence de faire « forcer » les appareils. Ces dépôts ont également l’inconvénient de réduire les performances des appareils et d’accélérer leur usure  perte financière

48 3.3 Pourquoi et comment adoucir l’eau?
Ces problèmes peuvent être évités par l’achat d’un adoucisseur d’eau. Il représente un investissement supplémentaire mais compte tenu des avantages indéniables qu’il apporte, son prix est largement amorti à moyen et long terme. L’adoucisseur se place entre la sortie de l’eau et ses points de distribution.

49 3.4 L’Évacuation des eaux usées
Les eaux usées d’un établissement sont évacuées dans le réseau de traitement des eaux usées par des caniveaux de sols qui sont reliés par gravité et qui évacuent les eaux par le collecteur d’évacuation des eaux usées.

50 3.4 L’Évacuation des eaux usées
Le travail en hôtellerie restauration, notamment en cuisine nécessite des traitements préalables lors de l’évacuation des eaux usées. En effet, il est nécessaire de retenir 2 matières qui nuisent à l’efficacité de l’évacuation « classique » : - la graisse qui peut figer et entraver le passage des eaux - la fécule qui fermente rapidement et qui provoque des odeurs désagréables

51 3.4 L’Évacuation des eaux usées
Ainsi, lors de la construction de la cuisine, il est nécessaire de prévoir des installations spécifiques, intégrées dans le parcours d’évacuation des eaux : 1) Le débourbeur Filtre permettant de collecter les matières lourdes et les boues 2) Le bac à graisse Bac de décantation ou les graisses forment une croûte à la surface (différence de densité) 3) Le séparateur à fécule Placé généralement entre la parmentière et le collecteur, il permet de filtrer les matières amidonnées. Ces trois bacs sont vidés (par collecte  professionnels) et nettoyés régulièrement. (obligation réglementaire)

52 3.4 L’Évacuation des eaux usées
Garde manger Matériel cuisson Pâtisserie ZPF Plonge 1 2 3 4 1 : Débourbeur 2 : Bac à graisse 3 : Bac à fécule 4 : Collecteur

53 Pourquoi ventiler des locaux ?
4. La Ventilation Pourquoi ventiler des locaux ?  Sécurité : La ventilation permet d’évacuer les gaz brûlés, fumées et vapeurs dégagées par les appareils de cuisson  Confort : Permet de réguler la chaleur, et de maintenir une odeur neutre.

54 4.1 La réglementation Le traitement de l’air est réglementé par trois textes de loi : Le règlement sanitaire départemental  Fixe les débits d’air neuf à introduire dans les locaux Le règlement de sécurité contre l’incendie dans les ERP  Fixe les règles de désenfumage des locaux (débit d’air à extraire) Le règlement sur la maîtrise de l’énergie

55 4.1 La réglementation Le tableau suivant précise les volumes minimaux d’air à renouveler par repas et par heure Cuisines collectives Débit en m3/h/repas Office relais 15 Moins de 150 repas servis simultanément 25 151 à 500 repas 20 501 à 1500 repas + de 1500 repas 10

56 4.2 Le rôle de la ventilation
La captation des buées et fumées Rôle joué par la hotte et par le capteur modulaire; La hotte doit être installée minimum à 1.90 m du sol, et déborder de 20 à 25 cm par rapport à l’aplomb des appareils. Elle doit être équipée d’une gouttière de récupération des graisses.

57 4.2 Le rôle de la ventilation
La filtration Primordial pour des raisons de sécurité  risque d’incendie 3 effets sont observés dans le filtrage : Effet de cible : Les particules de graisses ont un diamètre supérieur à celui des ouvertures du filtre : elles se déposent Effet de barrage : Directement lié à l’effet de cible : les particules déposées font barrage Effet d’inertie : Les particules perdent de la vitesse en traversant le filtre  elles se déposent contre les parois à l’intérieur.

58 4.2 Le rôle de la ventilation
L’extraction de l’air vicié Se fait mécaniquement, par des tourelles ou des ventilateurs. L’introduction d’air neuf Se fait soit de façon naturelle (ouvertures), soit par le biais de la hotte  on parle de hotte à induction. L’air sera nécessairement propre donc filtré.

59 4.3. Les installations Il existe différents systèmes qui permettent de ventiler une cuisine : La ventilation mécanique (minimum légal), qui évacue simplement l’air vicié La ventilation avec induction d’air, qui évacue l’air vicié mais également réintroduit de l’air sain et frais Le plafond filtrant, qui a pour avantage de faire disparaître toutes les hottes  impression d’espace en cuisine

60 4.3 Les installations Hotte Fourneau 0.50 à 0.60 m 1.90 à 2.10 m
0.20 m min Fourneau

61 Collecteur de graisses
4.3 Les installations Évacuation de l’air vicié Capteur Filtre Gouttière – Collecteur de graisses

62 4.3 Les installations Système de hotte avec introduction d’air
8 m min Système de hotte avec introduction d’air (induction) Fourneau Air propre injecté Air vicié extrait

63 5. Le Froid La production de froid est basée sur les changements d’état physique de l’eau. Rappel Changement Dénomination Solide  Liquide Fusion Liquide  Solide Congélation Liquide  Gaz Vaporisation Gaz  Liquide Condensation

64 5.1 La production de froid « Produire du froid, c’est mettre en œuvre des phénomènes physiques capables de retirer de la chaleur à un milieu » Source : Ingénierie hôtelière et de restauration, B.Moulart Cette chaleur est exprimée en frigories. Une frigorie est une calorie négative. Produire une frigorie équivaut à enlever une kilo-calorie.

65 5.1 La production de froid PRINCIPE GENERAL
Le groupe frigorifique à pour but de déplacer des calories entre 2 milieux. 1 source froide à température plus basse que le milieu à refroidir, afin de lui prendre la chaleur qu’il contient. 1 source chaude à température plus élevée que le milieu extérieur, dans laquelle elle libère la chaleur absorbée. Source froide Source chaude Enceinte de stockage Libération de chaleur Liquide  gaz (Evaporation) Absorption de chaleur gaz  Liquide (Condensation) Libération de chaleur

66 5.2 Les besoins en froid d’une entreprise
Les besoins d’une entreprise concernant le froid sont calculés à partir de 2 types de données : Les données d’exploitation déterminées par rapport aux spécificités de la production Les données techniques de l’installation Déterminées en fonction de caractéristiques techniques du système : notions de pertes, renouvellement d’air etc… La compilation de l’ensemble de ces données permet d’obtenir le bilan frigorifique (à partir d’une formule mathématique complexe) d’un établissement. Ce bilan frigorifique est calculé par les frigoristes, et permet de déterminer les besoins en froid d’une entreprise pour 24 heures.

67 5.2 Les besoins en froid d’une entreprise
Calcul des besoins de stockage réfrigéré Au moment de l’implantation, il est nécessaire de calculer les futurs besoins de froid, afin d’ajuster la surface de chacune des chambres froides. Ces besoins sont calculés a partir de nombreux critères : Grammages utilisés Capacité clients Nature des produits Fréquence des livraisons Capacité de stockage de la CF au m² (Charge au sol)

68 5.2 Les besoins en froid d’une entreprise
La formule de calcul se résume ainsi : Portion en kg x Nbre de clients par jour x (Nbre de jours entre les livraisons + 1 (sécurité)) Charge au sol au m²

69 5.2 Les besoins en froid d’une entreprise
Exemple : Calculer la surface de la chambre froide «légumes» d’un restaurant ayant les caractéristiques suivantes : Ouverture 7j/7 midi et soir 200 clients le midi, 200 le soir 300 g de légumes par service Livraison lundi et jeudi Charge au sol  200kg/m²

70 5.2 Les besoins en froid d’une entreprise
La formule de calcul se résume ainsi : 0,300 x 400 x (4+1) 200 3 m²

71 5.3 Le choix des équipements
Après avoir calculé les besoins en surface nécessaire, l’entreprise pourra s’orienter vers plusieurs types d’équipements : Armoire frigorifique Chambre froide compacte Chambre froide modulable Chambre froide bâtie

72 5.3 Le choix des équipements
L’équipement de stockage de base sera complété, en fonction des besoins et contraintes de l’exploitant par des unités de stockage d’appoint : Armoires Timbres réfrigérés Chambres froides « tampon » Tiroirs frigorifiques

73 5.3 Le choix des équipements
Les équipements liés au froid auront une qualité minimale qu’il faudra spécifier précisément dans le cahier des charges : - épaisseur des parois - bruit - puissance etc…

74 5.3 Le refroidissement rapide
Étape primordiale d’une production en liaison froide, le refroidissement rapide est une technique qui agit sur de nombreux facteurs : Qualité organoleptique des produits Qualité hygiénique des aliments Organisation du travail Rendement

75 5.4 Le refroidissement rapide
En fonction des besoins, l’entreprise aura le choix entre 2 types de cellules : Classe A : Charge nominale inférieure à 50 kg Classe B : Charge supérieure à 50 kg par cycle