Corrigé Épreuve E3 BTS FEE EI B 2015 - Eduscol

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ÉLÉMENTS DE CORRECTION E3 - ÉTUDE DES INSTALLATIONS - OPTION B SESSION 2015 1. - Consommation du bâtiment : Chauffage : BV = 1120 - 200 = 920 W/°C
Dju = 3652 d'où Cb = 56445 kW.h
i = 0,7
ECS 400 x 365 x 4,18 x (55 - 10) = 7629 kW.h
1 - Consommation de l'installation 1 :
Chauffage + ECS produite par chaudière gaz = 56445 + 7629 [pic]
0,85 = 75381 kW.h 2. - Consommation installation 2 : Production solaire chauffage 56445 x 0,35
ECS 7629 x 0,7 Total solaire = 25096 kW.h
Consommation appoint : 56445 + 7629 - 25096
[pic]
0,85
= 45856 kW.h
Economie annuelle : 80093 - 48722 ( ou 25096
[pic]
0,85 ) = 29525 kW.h
1 - Temps de retour :
Economie annuelle : 29525 x 0,083 = 2451 E Surcoût réel de la solution solaire : 31200 x 0,65 = 20280 E d'où Tr
= 8,3 ans
2 - Bilan CO2 :
Gain annuel en émission de CO2 : 29525 x 0,274 = 8090 kg CO2 / an 3. - Le paramètre ayant la plus grande influence sur le bilan d'une
installation solaire est la surface de capteurs. Le taux de couverture
augmente avec cette surface tandis que la productivité des capteurs,
en kW.h/m2, diminue.
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4. - N'ont pas été prises en compte les émissions liées au cycle de vie
des matériels spécifiques (capteurs, ballon, échangeur) ainsi que
celles résultant de la consommation de la pompe solaire. 2.1 - Chauffage 1. - La caractéristique d'un système PSD est que le stockage des calories
solaires se fait dans les dalles, le fluide caloporteur alimentant la
surface de captage circulant directement dans ces dalles.
Avantages :
- pas de ballon de stockage solaire « chauffage »
- pas d'échangeur entre les capteurs et les dalles, d'où une
température de fonctionnement de ceux-ci plus basse et un meilleur
rendement du système solaire
Inconvénients :
- circulation du fluide caloporteur dans l'ensemble du circuit
chauffage (puissance transportée plus faible pour un même débit,
augmentation des pertes de charges et des risques de fuite)
- difficulté de régulation liée au déstockage « en direct » des
calories solaires 2. - Pendant les arrêts nocturnes de la pompe solaire P5, le fluide
caloporteur se refroidit dans la surface de captage au contact de
l'extérieur. Au redémarrage de cette pompe, une partie du débit de ce
fluide est réinjecté dans la chaudière, via la bouteille hydraulique.
D'où une température de retour très basse.
Risque : condensation locale et détérioration rapide du corps de chauffe
si la chaudière n'est pas adaptée (cf CCTP § 4)
2.2 - Régulation du plancher chauffant « centre d'accueil »
2.2.1 et 2.2.2 : Schéma fonctionnel de régulation
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Graphes de fonctionnement Régulation : pour Text = 0°C, Tdépart planchers ? 34°C Sécurité : thermostat arrêtant la pompe P1 si la température de départ
planchers atteint 55°C. Le différentiel statique peut être fixé à 5°C.
Graphe d'action
50°C Pompe P1 1 20°C
- 21°C 19°C
Température extérieure
0 50°C 55°C
1 Température départ planchers
0
28 34 2.3 Production ECS
1. - Etat des vannes en fonctionnement normal | |V1 |V2 |V3 |V4 |V5 |V6 |V7 |
|Ouverte |x | |x |x | |x |x |
|Fermée | |x | | |x | | |
2. - Rôle des vannes
. Vanne V2 : utilisée pour bipasser le ballon solaire en cas
d'intervention sur l'installation solaire, l'appoint assurant alors
seul la production ECS
. Vanne V5 : utilisée pour bipasser le ballon d'appoint en cas
d'intervention sur celui-ci. La production d'ECS est alors confiée à
l'installation solaire seule.
. Vanne Vb : mitigeur en tête de distribution afin alimenter les
points de puisage en ECS à 55°C quelle que soit la température de
production en amont dans les ballons, solaire ou appoint.
Obligatoire en collectif.
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3. - Modification du schéma
Cette modification propose de bipasser le ballon d'appoint dés que la
température dans le ballon solaire dépasse la température de distribution,
soit 55°C. La vanne 3 voies dirigera alors directement l'ECS vers le
mitigeur, sans passer par le ballon d'appoint.
Le différentiel du régulateur peut être fixé à 5°C environ, le mitigeur
assurant une température de distribution constante. [pic] [pic] [pic]
3.1 - Dimensionnement du plancher chauffant zone « Réception »
1. Coefficients d'émission ?h = Rbas Rtot et ?b =
0,07 Rhaut Rtot 0,03 1
avec Rbas =
+ 1,6
0,01 1,15 0,1
+ 11,6
0,2
= 0,156 m2.°C/W
1
Rhaut = 1,6
+ + 0,04 1,4
+ = 2,706 « Rtot = 3,005 m2.°C/W 5
D'où ?h = 95 % et ?b = 5 %
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2. - La puissance à installer est donc de 3. - Calcul de la température de sol 8500
[pic]
0,95 = 8947 W
. Surface chauffante = 5 x 70 x 0,2 = 70 m2 8750
. ??= [pic] 11,6x70
= 10,8°C d'où ?sol = 29,8°C
Cette valeur est incompatible avec les prescriptions du DTU 65.14 (cf §
5.5) Ce dimensionnement ne peut donc être validé.
4. - Une augmentation du pas, qui conduit à une augmentation de la surface
chauffante (se rapprochant de la surface disponible) donc à une diminution
de la température de sol. Elle permettra de plus de diminuer la longueur de
tube à installer. 1 - Raccordement hydraulique du réseau « Communs»
1. - La fonction du by-pass entre la vanne 3 voies et la pompe est
d'abaisser le niveau de température départ planchers de 80 à 50 °C dans les
conditions nominales, la vanne 3 voies étant maintenue à pleine ouverture
dans ces conditions. 2. - Le fluide solaire circulant en direct dans les planchers
. Débit total dans les planchers (pompe P1) P = 45 kW
?? = 10°C (régime 50/40)
c = 3,76 kJ/kg.°C qm = 1,2 kg/s d'où QvP1 = 4464 l/h (avec ? = 1036
kg/m3) . Débit dans la voie commune P = 45 kW
?? = 40°C (régime 80/40)
c = 3,76 kJ/kg.°C Qvvoie com = 1116 l/h d'où Qv bp = 3348 l/h
3. - Sélection vanne 3 voies
La documentation indique Kvs = 7,5 m3/h
Qv
D'où ?pv = ( [pic] Kvs
)2 = 0,022 b = 220 daPa pour un fonctionnement à l'eau pure
soit ?pv = 297 daPa avec le fluide caloporteur 297
L' autorité est de [pic] 235 + 297
= 0,56
Cette autorité est satisfaisante, la sélection de la vanne peut donc être
validée. 3.2.3 - Sélection de la pompe
Les caractéristiques techniques de la pompe sont débit 4,5 m3/h (cf
question 3.2.2)
Hm = 235 + 297 + 5500 = 6032 daPa = 6 mCE |BTS FLUIDES ÉNERGIES ENVIRONNEMENTS - correction |Session |
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D'où la sélection PRIUX MASTER 32-65 Abaque > Pélec = 120 W en mode ?p-
c
3.3 - Raccordement hydraulique des capteurs
1. - L'équilibrage hydraulique est essentiel sur ce type d'installation car
un champ de capteur sous-alimenté en débit verra sa température moyenne
augmenter et son rendement diminuer rapidement, cette perte de rendement
pouvant même provoquer l'arrêt total de production du champ en question
et une chute importante du bilan solaire annuel. Un montage en
boucle de Tickelman est donc conseillé car il permet . De réaliser un équilibrage parfait des champs de capteurs montés en
parallèle (ceux-ci étant de surfaces identiques, donc parcourus par
le même débit) . De pallier aux erreurs et imprécisions de mise en service dans le cas
d'utilisation de vannes ou tés de réglages, ainsi qu'au risque de
déréglage en cours de maintenance.
Cette boucle doit être réalisée de