sujet Épreuve E21 - BTS FEE - juin 2015 - Eduscol

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FLUIDIQUE - ÉNERGÉTIQUE - ENVIRONNEMENT
SESSION 2015 Durée : 4 heures Coefficient : 4 Matériel autorisé :
Toutes les calculatrices de poche y compris les calculatrices
programmables, alphanumériques ou à écran graphique sous réserve que leur
fonctionnement soit autonome et qu'il ne soit pas fait usage d'imprimante
(circulaire n°99-186, 16/11/1999).
Tout autre matériel est interdit.
Documents-réponse à rendre avec la copie :
­ DR
1..........................................................................
........................................... page 17/19
­ DR
2..........................................................................
........................................... page 18/19
­ DR
3..........................................................................
........................................... page 19/19 Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu'il est complet. Le sujet comporte 19 pages, numérotées de 1/19 à 19/19.
|BTS FLUIDES ÉNERGIES ENVIRONNEMENTS |Session 2015 |
|Fluidique - Énergétique - Environnement |Code : FEE2FLU |Page : 1/19 |
Consignes générales - Aucun document personnel n'est autorisé.
- Chaque partie sera rendue sur copie séparée.
- Le document rendu sera numéroté de 1/n à n/n, n étant le nombre total de
compris les documents réponses à compléter.
- Il est rappelé que la présentation, la lisibilité, la rédaction des
copies sont l'évaluation du travail fourni par le candidat.
feuilles rendues, y des éléments de
- Toutes les réponses devront
être justifiées à l'aide d'une explication,
d'une référence
documentaire, d'une note de calcul,... Temps de travail estimatif par partie et barème :
|PARTIE |TITRE |TEMPS |
| | |conseillé |
| |Lecture du sujet |10 min |
|1 |Étude thermique et fluidique |60 min |
|2 |Étude de la climatisation et régulation |70 min |
|3 |Impact énergétique et environnemental |45 min |
| |d'une PAC | |
|4 |Étude de l'échangeur piscine |30 min |
|5 |Étude acoustique |25 min |
Documents mis à la disposition du candidat Sujet.......................................................................
.......................................... pages 2 à 8/19
Annexes :
Formulaire
............................................................................
........................ pages 10 à 11/19 DT documentations techniques
.................................................................... pages
12 à 15/19
DR documents à rendre avec la copie
.......................................................... pages 17 à 19/19
Description sommaire Le dossier proposé porte sur la rénovation d'une ancienne station de
téléski en un centre aqualudique situé dans la station de ski de Piau
Engaly (dept : 65 ; altitude : 1840m), région Midi Pyrénées. Le bâtiment est construit sur trois niveaux : le sous-sol
technique, le rez-de-chaussée (zone
aqualudique) et les combles (réservés aux systèmes de climatisation). La
surface de la zone aqualudique est d'environ 338 m². La structure du bâti étant entièrement repensée, le maître d'ouvrage impose
que les études techniques de chauffage et de traitement d'air soient
réalisées dans un souci d'optimisation de leur performance énergétique et
dans l'obligation d'étudier toutes les pistes de réduction des
émissions de CO2 et des
consommations énergétiques, tout en assurant le
confort et la sécurité des personnes accueillies. Ainsi, le maître d'?uvre souhaite au minimum, l'incorporation d'un puits
canadien et l'utilisation, en matière de ventilation, d'un système à
récupération de chaleur. |BTS Fluides Energies Environnements |Session 2015 |
|Fluidique - Energétique - Environnement |Code : FEE2FLU |Page : 2/19 |
EXTRAIT DU CAHIER DES CHARGES
1) Caractéristiques techniques et climatiques du site - Localisation : Piau Engaly (station de ski).
- Altitude : 1840 m. - Constitution du sol (étude du forage réalisé à proximité du site par le
bureau BRGM). Compatible avec le forage du puits canadien (données non
nécessaires dans l'étude). |Profondeur|Lithologie |Stratigraphie|
|De 0 à 1,1|Terre végétale de débris | |
|m | | |
|De 1,1 à 7|Sable gris fin avec débris |Quaternaire |
|m |rocheux avec quelques filons | |
| |de calcite | |
|De 7 à |Calcschiste |Dévonien |
|10,5 m | | | - Température du sol à la profondeur de 6m : 5 °C (en hiver et en
moyenne).
- Conditions climatiques extérieures en hiver:
. Text = -14 °C
. HRext = 90 % Conditions de chauffage de la zone aqualudique étudiée ici : - conditions climatiques intérieures : Tint = 29 °C HR = 70 % - nombre d'heures de chauffage jusqu'à 8°C extérieur : 4507 h/saison
de chauffe
- volume de la zone étudiée : 1200 m3
- charges climatiques :
. hiver : déperditions sensibles : 85 kW
charge hydrique : 150 kgeau/h
. été : non fournies.
Caractéristiques du puits canadien projeté : société REHAU
Le puits canadien permettra le préchauffage de l'air pulsé dans la zone
aqualudique (piscine).
. Débit d'air neuf véhiculé : 6500 m3/h
. Longueur totale du puits: 30 m
. Nombre de piquages : 15
. Collecteur (Dext x ép) : 630 mm x 24,0 mm
. Piquages (Dext x ép) : 250 mm x 8,80 mm
. Conductivité thermique du tube : 0,16 W/m.K (qualité alimentaire)
. Schéma de principe : voir DT1 page 12/19
. Coût global du puits installé : 35 000 E.
Centrale de traitement d'air de la zone aqualudique :
. Composition :
- filtre type F2 ;
- récupérateur double batteries ;
- caisson de mélange ;
- batterie chaude à eau ;
- filtre type F7.
Prix de l'énergie électrique sur site : 14 cE/kWh
|BTS Fluides Energies Environnements |Session 2015 |
|Fluidique - Energétique - Environnement |Code : FEE2FLU |Page : 3/19 |
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L'étude va porter sur la zone aqualudique. Seule cette zone sera équipée
de puits canadien.
On donne : - conditions techniques et climatiques : extrait du cahier
des charges ;
- schéma de principe du puits canadien : page 12/19 ;
- formulaire : page 10/19. Étude énergétique sans la présence du puits a) Déterminez la puissance nécessaire au chauffage de l'air neuf porté à
la température de 8 °C (valeur de la température dans le caisson de
mélange de la centrale de traitement d'air).
b) En supposant que ce chauffage est réalisé par une batterie électrique,
déterminez la consommation énergétique liée au débit d'air neuf
introduit dans la zone.
On donne le rendement du système de chauffage : 0,95
c) Pour un coût de 14 cE/kWh, calculez le montant de la facture
énergétique (hors abonnement) de la ventilation d'air neuf de la zone
aqualudique.
Étude énergétique avec la présence du puits 1) Étude thermique du puits canadien
a) Calculez la vitesse de l'air dans un tube (piquage).
b) Calculez la résistance thermique par mètre linéaire du tube «
Rtotale » en m.K/W, et par conséquent le coefficient de
transmission thermique du tube « K ».
c) Évaluez la température de l'air à la sortie du puits.
On donne : masse volumique moyenne de l'air : 1,2 kg/m3 chaleur
massique de l'air : 1000 J/kg.K Étude de l'impact énergétique du puits canadien d) Calculez la puissance récupérée par le puits si la température de
l'air en sortie du puits est estimée à -1 °C.
e) Évaluez le gain énergétique réalisé sur la saison par l'utilisation
du puits canadien, en kWh puis en euros.
f) Estimez le temps de retour brut sur l'investissement de ce puits
canadien. Concluez.
Optimisation du puits canadien : Le projet a été basé sur une longueur totale du puits de 30 m. Le maître
d'?uvre souhaiterait savoir s'il est possible de doubler la puissance
récupérée si on doublait la longueur du puits, soit une longueur de
piquage de 60 m. On donne : Ktube = 6,00 W/m.K
Calculez alors la puissance récupérée par le puits. Conclure sur le
résultat obtenu vis-à-vis du projet initial.
|BTS Fluides Energies Environnements |Session 2015 |
|Fluidique - Energétique - Environnement |Code : FEE2FLU |Page : 4/19 |
[pic] L'étude va porter sur la zone aqualudique. Cette zone est initialement
équipée d'une CTA sans récupération de chaleur. On considéra ici l'air
neuf à la température extérieure de base (pas de présence du puits
canadien). Le nombre de personnes maximum en forte occupation pouvant être
accueilli (FMI : Fréquence Maximale Instantanée) dans cette zone du
bâtiment est de 145. L'étude se fera uniquement dans le cas HIVER. On donne : conditions techniques et climatiques : extrait du
cahier des charges formulaire pages 10/19 et 11/19
réglementation ventilation : RSDT : 22 m3/h d'air neuf
par personn