CNRS – ECOTRON - UPS3248 Olivier Ravel – Philippe Didier

CNRS ECOTRON UPS3248
1 Chemin du Rioux - Campus International de Baillarguet - 34980 MONTFERRIER SUR LEZ
Tél : 04 67 91 37 02/90 52/90 51 E-mail : pré[email protected]
Olivier RAVEL – Marc Defossez – Philippe Didier
Cahier des charges pour :
 La conception et la réalisation d’une enveloppe de
protection thermique
 La conception et la réalisation d’un support d’enceinte
climatique
Sommaire
1.
Description générale du plateau mésocosme ..................................................................................... 2
2.
Lysimètres (hors marché)..................................................................................................................... 4
3.
Enveloppe de protection thermique ..................................................................................................... 5
4.
3.1.
Protection thermique .................................................................................................................... 5
3.2.
Support d’enceinte climatique ..................................................................................................... 6
Enceinte climatique (hors marché) ...................................................................................................... 6
Pièces attendues pour la sélection du candidat ............................................................................................... 7
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Objet
Le présent Cahier des charges a pour but de définir:
1) les caractéristiques requises d’une protection thermique autour d’un lysimètre du
plateau mésocosme,
2) la structure qui vient se fixer en partie haute du précédent point.
Ce projet doit être réalisé pour le compte du C.N.R.S. sur son site Ecotron de
Montferrier-Sur-Lez (34).
1. Description générale du plateau mésocosme
A terme, 24 unités seront installées sur le plateau mésocosme.
Une unité mésocosme se compose de quatre parties : le lysimètre (conteneur + sol +
végétation) sur sa table thermorégulée, l'enveloppe thermique isolante (Fig. 1), et l'enceinte
climatique (Fig. 2) et une centrale de traitement d’air.
a)
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b)
Fig. 1 Ensemble lysimètre-enveloppe thermique-base du dôme, a)vue en coupe, b) vue de dessus (note: l’enceinte
climatique n'est pas représentée ici)
Fig. 2 Exemple d'enceinte climatique sur sa base rigide
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Comme les dimensions des lysimètres peuvent varier en taille et en volume, l'ensemble doit
être conçu de telle sorte qu’il puisse s'adapter tout en facilitant les interventions des
techniciens.
2. Lysimètres (hors marché)
A l’intérieur des lysimètres, des capteurs divers (température, humidité, etc.) sont présents
en permanence ; des capteurs extérieurs peuvent être ajoutés si besoin est, ce qui nécessite
un accès aisé tant au niveau de la surface du sol que sur l'ensemble des parois du lysimètre.
La surface maximale du lysimètre est de 1 m2 (ce qui correspond à un carré de 1 m de côté,
ou à un cercle de 1.13 m de diamètre + épaisseur des parois Fig.3).
Les lysimètres peuvent avoir deux hauteurs : 1m ou 2m.
La masse maximale du lysimètre est de 2 m × 1 m2 x 1.5 t m-3 = 3 tonnes + la masse du
lysimètre à vide et de ses équipements, soit un maximum de 4 tonnes.
Dans chaque mésocosme, il sera possible d'installer plus d'un lysimètre, à condition que les
dimensions et la masse totale n'excèdent pas celles définies plus haut.
Lysimètre cubique
Lysimètre cylindrique
Fig.3 Photos de 2 lysimètres
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3. Enveloppe de protection thermique
Cette structure qui enveloppe le lysimètre joue deux fonctions :
 Elle assure une protection thermique du monolithe de sol contre les conditions
extérieures
 Elle sert de support de base à la structure qui coiffe la végétation
3.1. Protection thermique
Le monolithe de sol repose sur une table thermo régulée. Sa fonction est de reproduire le
gradient naturel de température entre 14°C dans le sol (à partir de 1 m de profondeur) et la
surface qui peut être plus chaude ou plus froide. Toutefois, pour que cette table joue
pleinement son rôle, il faut que le monolithe soit protégé des conditions climatiques
extérieures (Rappelons que le monolithe est placé à l’extérieur donc soumis aux aléas
climatiques).Le dimensionnement thermique de cette protection tiendra compte des
conditions climatiques de Montpellier (météo montpellier 2009.xls) et des caractéristiques
de la table thermo régulée (environ 3kw). La structure devra limiter au maximum les ponts
thermiques pour éviter une condensation excessive.
Outre les contraintes thermiques, cette structure doit respecter les contraintes mécaniques
suivantes :
 Les éléments qui la composent doivent être démontables, de préférence par
emboîtement plutôt que par vis, et transportables par une personne
 Le fait de démonter ces éléments ne doit pas entraîner une usure excessive ou une
déformation de la structure.
 Modulable en hauteur, car la structure doit être adaptable pour des lysimètres de 1
ou 2 mètres de haut.
 Les 4 faces doivent être démontables individuellement pour pouvoir accéder aux
capteurs sans altérer ni la stabilité ni la rigidité de l'ensemble, ce qui nécessite une
structure portante interne.
 Entre le lysimètre et l’enveloppe, il doit exister un espace libre de 40 cm; le carré
représentant la base de l'enveloppe thermique doit donc avoir environ 2 m de côté
(2 x (1.13 / 2 + 0.4) = 1.93 + 2 x épaisseur des parois de l'enveloppe).
 Résister aux intempéries (vent, précipitations, aux écarts de température entre
l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe), ainsi qu'aux agressions d'insectes
 Les parties métalliques doivent être protégées de la corrosion.
 L'ensemble de la structure (structure portante interne et enveloppe) doit pouvoir
supporter le poids d'un expérimentateur marchant sur sa partie supérieure.
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3.2. Support d’enceinte climatique
La partie aérienne du lysimètre contient de la végétation. Pour mener à bien les expériences,
celle-ci doit être recouverte d’une cloche transparente (UV-visible) afin de l’isoler du climat
extérieur. Cette enceinte climatique ne doit pas reposer sur le lysimètre car elle fausserait la
mesure de masse (vibrations produites par le vent). L’enveloppe thermique doit donc servir
de support structurel.
Une pièce mécanique appelée base rigide doit être réalisée pour assurer l’interface entre
l’enveloppe thermique et la base de l’enceinte. Cet élément permettra de combler en partie
l’espace résiduel entre le lysimètre et l’enveloppe thermique. La jonction finale entre cette
interface et le lysimètre doit être effectuée par un film souple. Cette membrane de
caoutchouc sera prise en sandwich entre la base rigide et le sommet de l’enveloppe
thermique.
La base doit être la plus légère possible pour permettre une manutention aisée, tout en
garantissant une stabilité suffisante ainsi qu'une bonne tenue aux contraintes comme le
vent. Cette structure doit pouvoir supporter le poids d’une personne.
La base contient aussi les entrées-sorties d'air (diamètre 160mm), l'ouverture de passage
des câbles, un tube sur sa périphérie intérieure pour la reprise d'air ainsi qu'un autre tube
pour l'injection d'air neuf par le sommet, et éventuellement un dispositif d'arrosage.
4. Enceinte climatique (hors marché)
L’enceinte climatique sera reliée à la CTA via des conduits souples. La circulation de l’air dans
l’enceinte sera du haut vers le bas. La basse de l’enceinte sera équipée d’un anneau de
reprise et le sommet d’un diffuseur.
La face nord de l’enceinte sera équipée d’une trappe de visite (80 x 70 cm) qui permettra aux
expérimentateurs d’accéder au couvert végétal.
L’enceinte doit supporter une enveloppe de téflon. Elle doit être facilement amovible,
éventuellement avec l’aide d’une potence externe, tout en résistant aux intempéries. Elle ne
doit aussi produire qu’un minimum d’ombre sur les échantillons de végétation, et posséder
une courbure supérieure à 30° par rapport à l’horizontale afin d’éviter que des gouttes de
condensation à sa paroi ne tombent sur le lysimètre.
La fixation de la bâche en FEP sur la structure doit assurer une bonne étanchéité, sachant
que l'intérieur de l'enceinte est en légère surpression afin d'éviter de fausser les mesures
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avec une contamination extérieure. Les fixations de la toile doivent être facilement
démontables.
L’ensemble des pièces mécaniques de l'enceinte doivent être traitées contre l’oxydation
avec un produit neutre pour les mesures de gaz.
En fonction des expériences le couvert végétal aura des hauteurs variées. Pour répondre à
ces contraintes, l’ECOTRON fera réaliser une nouvelle enceinte adaptée aux besoins. Il est
donc impératif que la base rigide (cf1.2) soit capable de recevoir différents types d’enceinte.
Pièces attendues pour la sélection du candidat



Devis détaillé précisant les matériaux utilisés, le principe technique mise en œuvre,
et les schémas;
Délais de livraison;
Références des prestations similaires de moins de trois ans.