Épreuve U41 sujet BTS FED 2016

Brevet de Technicien Supérieur
Fluides Énergies Domotique
U.41 Analyse et définition d'un système
SESSION 2016 Durée : 4 heures
Coefficient : 4 Matériel autorisé :
Toutes les calculatrices de poche y compris les calculatrices
programmables, alphanumériques ou à écran graphique à condition 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. Le sujet comporte trois parties.
Chaque partie doit être traitée sur une copie différente.
Documents à rendre avec les copies :
DR 1 Schéma de principe hydraulique page 17/22
DR 2 Diagramme de l'air humide (à rendre en partie 2) page 18/22
DR 3 Tableau récapitulatif des consommations et des économies page
19/22
DR 4 Liste des points physiques page 20/22
DR 5 Schéma unifilaire général de l'installation photovoltaïque page
21/22
DR 6 Productible et ratio de performance page 22/22
Liste des documents techniques :
DT 1 Normes et calcul règlementaire page 10/22
DT 2 Schéma de principe aéraulique page 11/22
DT 3.1 Schéma électrique de la régulation de l'installation (folio
6)......... page 12/22
DT 3.2 Schéma électrique de la régulation de l'installation (folio
9)......... page 13/22
DT 3.3 Schéma électrique de la régulation de l'installation (folio
10)...... page 14/22
DT 4. Documentation technique TRANE page 15/22
DT 5 Documentation technique panneaux photovoltaïques page 16/22
Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu'il est complet.
Le sujet comporte 22 pages, numérotées de 1/22 à 22/22.
Chaque partie sera rendue sur une copie séparée |PARTIE|TITRE |TEMPS CONSEILLE |
| |Lecture du sujet |15 minutes |
|1 |Analyse de l'installation de chauffage |2 heures |
| |et de rafraichissement | |
|2 |Analyse de l'installation de |50 minutes |
| |ventilation | |
|3 |Analyse de l'installation |55 minutes |
| |photovoltaïque | | COMPLEXE CINEMATOGRAPHIQUE DANS LE TARN
Présentation :
L'étude porte sur un nouveau complexe cinématographique qui propose aux
spectateurs quatre salles de projection : deux au rez-de-chaussée, une de
90 et l'autre de 150 places, deux à l'étage, une de 90 et l'autre de 250
places.
Toutes les salles sont équipées d'une technologie de projection très
pointue, elles permettent d'assurer un confort physique, acoustique et
visuel optimal tout en consommant le moins d'énergie possible.
L'objectif général de cette étude est de faire une analyse des solutions
techniques retenues pour la réalisation d'un complexe cinématographique
dans le Tarn dont le permis a été déposé en 2010 et le bâtiment a été livré
en 2014.
L'objectif du Maitre d'Ouvrage était de respecter le label THPE (voir DT1
page 10/22). Les équipements thermiques :
Le bâtiment se compose globalement des systèmes suivants : Voir DT2 page
11/22 et DR1 page 17/22
. Production de chaleur / eau glacée : 2 PAC réversibles monoblocs de
type air/eau
. Ventilation de type double flux via 5 centrales de traitement d'air
avec dispositifs de récupération d'énergie de type bypassable
. 2 extracteurs type VMC
. Chauffage :
o Sanitaires : Convecteurs électriques
o Hall et bureaux : Planchers Chauffants Basse Température.
o Billetterie, régies et salle de convivialité : Ventilo-
convecteurs (VC) 4 tubes
o Salles de projection : Centrales de traitement d'air
. Climatisation/ Rafraîchissement :
o Hall et bureaux : Planchers rafraîchissants
o Billetterie, régies et salle de convivialité : Ventilo-
convecteurs (VC) 4 tubes
o Salles de projection : Centrales de traitement d'air (une CTA
par salle, fonctionnant en mélange air neuf /air repris)
o Production d'eau chaude sanitaire par chauffe-eau situé à
proximité immédiate des points de puisage (pas de bouclage)
PREMIÈRE PARTIE : Analyse de l'installation de chauffage et de
rafraichissement
Temps conseillé : (2 heures) Objectifs : Dans cette partie on souhaite comprendre analyser les choix
retenus par le bureau d'étude en ce qui concerne l'installation de
chauffage et de rafraichissement. EXTRAIT DU CCTP : | |BESOINS EN CHALEUR |BESOINS EN FROID |
|Besoins réels |150 kW |100 kW |
|Préconisations |175 kW |115 kW | La production d'eau chaude et eau glacée sera réalisée à partir de deux
pompes à chaleur réversibles montées en parallèle de la marque CIAT :
Aquaciat 2 350V ILD compatible KNX.
L'installation permet le fonctionnement d'une pompe à chaleur ou de 2
pompes à chaleurs suivant le besoin, en été ou en hiver, mais également
des 2 pompes à chaleurs (l'une en chaud, l'autre en froid) si le besoin
existe en intersaison.
Le constructeur préconise de glycoler l'installation si la pompe à chaleur
est implantée dans une région soumise à des températures extérieures
négatives. Les températures extérieures hivernales peuvent atteindre
-15°C dans la région, le taux de MPG est donc fixé à 40% même si la
température de base est de -5°C. Taux de Mono
Propylène Glycol (MPG).
Leurs caractéristiques principales dans les conditions décrites ci-dessus
sont les suivantes :
|Libellé |Puissance |EER (froid) |Puissance |COP (chaud) |
| |frigorifique kW| |calorifique kW | |
|PAC n°1 |92.41 |2.9 |95.4 |2.99 |
|PAC n°2 |92.41 |2.9 |95.4 |2.99 |
Les PAC sont associées à 2 ballons tampons de 250 litres. Le ballon tampon
chaud est équipé d'une résistance électrique de 45 kW en secours (environ
25% des besoins). QUESTIONS :
1. ANALYSE REGLEMENTAIRE (DT 1 page 10/22).
1. Donner la désignation intégrale du sigle CCTP. Quel est son rôle ? 2. Quelle réglementation thermique ou label a voulu atteindre le
Maitre d'?uvre lors de la réalisation du complexe
cinématographique et pourquoi ? 3. En analysant les résultats du calcul numérique (voir DT1 page
10/22) avec le moteur de calcul du CSTB, montrer que le label THPE
est respecté. 2. ETUDE DU FONCTIONNEMENT HIVER, ETE et MI SAISON.
En analysant le schéma de principe (DR1 page 17/22) 1. Expliquer le fonctionnement en mode hiver, en mode intersaison et
en mode été de la production. 2. Justifier l'intérêt de séparer les ballons tampons chaud et froid
alors que les PAC sont réversibles. 3. Donner le rôle des vannes 3 voies entourées en pointillés dans le
DR1 page 17/22.
3. DISTRIBUTION D'EAU CHAUDE ET EAU GLACEE (DR1 page 17/22).
Les caractéristiques principales des circuits de distribution d'eau
chaude sont les suivantes :
|Libellé |Puissance nominale en |Régime de température |
| |KW |nominal en °C |
|Batteries CTA et VC / Eau |130 |45/35 |
|chaude | | |
|Planchers / Mode chaud |50 |30/25 |
|Batterie CTA et VC / Eau |70 |8/14 |
|glacée | | |
|Planchers / Mode Froid |50 |16/21 |
Des contrôleurs d'ambiance (sondes de température) permettent la
régulation de la température pièce par pièce.
La régulation associée aux planchers chauffants / rafraîchissants se fait
à l'aide de robinets thermostatiques certifiés et permet un arrêt total
de l'émission.
Gestion du mode de fonctionnement (Chaud/Froid) sur le réseau planchers
chauffants
Le basculement en mode froid ou chaud nécessite l'inversion du mode de
fonctionnement via un jeu de vannes automatisées sur le réseau planchers
chauffants. QUESTIONS :
1. Encadrer sur le document DR1 page 17/22 les jeux de vannes
permettant l'inversion du mode de fonctionnement Chaud / Froid
(change over). 2. Colorier de deux couleurs différentes le passage de l'eau aller et
retour dans le cas hiver et dans le cas été en aval des ballons
tampons sur le document DR1 page 17/22 et indiquer le sens du
fluide. 3. Expliquer pourquoi le raccordement du ballon d'eau glacée est
différent de celui de l'eau chaude. 4. Expliquer pourquoi ces jeux de vannes sont nécessaires sur le
réseau planchers chauffants contrairement au circuit ventilo-
convecteur 4 tubes et préciser les précautions à prendre pour la
gestion automatique de ce change over. 4. Analyse du schéma de principe hydraulique. (DR1 page 17/22 et DR2