Etude de la production d'Eau Chaude Sanitaire - Eduscol

[pic] ETUDE D'INSTALLATION OPTION A : GENIE SANITAIRE ET THERMIQUE SESSION 2015
Durée : 4 heures Coefficient :
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|PARTIE |TITRE |TEMPS |
| | |conseillé|
| |Lecture du sujet |15min |
|1 | |30 min |
| |ANA LYSE TECHNIQUE DE L'INSTALLATION | |
|2 |DIMENSIONNEMENT DE LA PRODUCTION D'EAU |30 min |
| |CHAUDE SANITAIRE | |
|3 |ETUDE DU BOUCLAGE EAU CHAUDE SANITAIRE |30 min |
|4 |ANALYSE ENERGETIQUE DE LA PRODUCTION |30 min |
| |D'E.C.S. SOLAIRE | |
|5 |REGULATION ET GESTION AUTOMATIQUE DE LA|45 min |
| |PRODUCTION D'ECS | |
|6 |ETUDE DU TRAITEMENT D'EAU |60 min | |CORRIGE |Session 2015|
|ETUDE D'INSTALLATION OPTION A |CODE |Page 1 / 10 |
PREMIERE PARTIE : ANA LYSE TECHNIQUE DE L'INSTALLATION TEMPS CONSEILLE : ( 30 MINUTES) Question 1.1. : Le gymnase est équipé d'une production de type semi instantanée avec un
volume de stockage assez important. Ce type de système est particulièrement
adapté à des puisages forts et intenses tels qu'ils peuvent exister dans
les gymnases où les utilisateurs prennent leurs douches de manière groupée.
Question 1.2. : Il s'agit d'une production d'ECS à l'aide de capteurs solaire thermiques.
La récupération d'eau de pluie est une solution envisageable. Question 1.3. :
Le TH de l'eau est directement lié la concentration en calcium et
magnésium. Les sels associés à ces cations sont très incrustant à chaud, ce
qui signifie qu'il y aura précipitation de tartre calciques et magnésien
dans les parties les plus chaudes de l'installation : chaudières, capteurs
solaires,... si le traitement d'adoucissement n'est pas prévu. La
suppression totale du TH par adoucissement empêchera la formation des ces
dépôts qui réduisent les performances énergétiques (le tartre est un bon
isolant thermique) et hydraulique de l'installation, et favorisent les
effets de fatigue liés aux éventuels chocs thermiques associés aux
décollements de ces tartres dans les éléments chauffants.
Question 1.4. :. L'eau contenue dans les capteurs solaires est exposée aux intempéries
puisque le circuit est ici fermé et ne dispose pas de dispositif de
drainage automatique. Dans ce cas le risque de gel est fortement probable
et ce notamment en région parisienne. Le traitement antigel est donc
particulièrement utile.
Question 1.5. :. Le bouclage est utile ici pour plusieurs raisons : Tout d'abord il permet
de distribuer à chaque instant de l'eau à la température de la production
d'E.C.S. ce qui évite aux utilisateurs d'attendre et de faire couler de
l'eau inutilement avant d'obtenir une température suffisante. Par ailleurs
associé à un mitigeage au plus près du point d'utilisation le bouclage de
l'eau à une température proche de 60°C permet d'éviter la prolifération des
bactéries et en particulier la bactérie Légionella sur le réseau de
distribution. En ce qui concerne cette dernière ses chances de survie à
cette température sont de l'ordre de 30 à 60 secondes.
DEUXIEME PARTIE : DIMENSIONNEMENT DE LA PRODUCTION D'EAU CHAUDE SANITAIRE
TEMPS CONSEILLE : ( 30 MINUTES) Question 2.1. : Qvpointe = 0,2 X 42 X 0,57 = 4,788 [l/s] Pinst = Qvpointe . ? . C . (
Tpuisage - TEau Froide)
Pinst = 4,788 X 1 X 4185 X (38 - 7) = 621 171 [W]
Question 2.2. : Vp = 4,788 X 600 = 2872,8 [l] Vsto60°C = Vp10 . ( Tpuisage - TEau Froide) / ( Tstockage - TEau Froide)
Vsto60°C = 1680 X (38 - 7) : (60 - 7) = 1680 [l]
Question 2. 3. : VstoSEMI = (Vsto60°C . (1 - PSEMIinst / Pinst )) / ?STO
VstoSEMI = (1680 X (1 - 128 000 : 621 171 )) / 0,95 = 1404 [l] |CORRIGE |Session 2015|
|ETUDE D'INSTALLATION OPTION A |CODE |Page 2 / 10 | TROISIEME PARTIE : « ETUDE DU BOUCLAGE EAU CHAUDE SANITAIRE » Question 3.1. :
TEMPS CONSEILLE : ( 30 MINUTES) La chute de température est d'autant pus importante que le débit est
faible, c'est donc dans les tronçons aller que celle-ci peuvent être les
plus importante.
En additionnant les pertes dans les tronçons de A à F, on en déduit la
chute maximalet de 0.72 °C < 2°C
Question 3.2. :
Pdc + défavorable : 4.115 mCE
Question 3.3. :
La pompe stratos Z est une pompe basse consommation d'énergie dont le
moteur électrique peut être piloté en variation de vitesse de manière à
générer une hauteur manométrique constante ou proportionnelle au débit.
Sur la pompe Top Z la variation de vitesse se fait de manière manuelle
en sélectionnant grâce à un sélecteur Une vitesse parmi trois
prédéterminées.
Question 3.4. : Les puissances électriques consommées pour le même service rendu sont
respectivement pour la Stratos Z et la TOP Z de 90 W et 260 W en version
monophasé. En considérant un fonctionnement continu de la pompe de
bouclage 365 jours par an l'économie d'énergie électrique annuelle est
de :
Eco = (260 - 90) x 365 x 24 / 1000 = 1489 kWh / an
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QUATRIEME PARTIE : « ANALYSE ENERGETIQUE DE LA PRODUCTION D'E.C.S. SOLAIRE» Question 4.1. :
TEMPS CONSEILLE : ( 30 MINUTES)
En considérant un fonctionnement continu de la pompe de bouclage 365 jours
par ans La consommation d'énergie électrique annuelle est de :
Eco = 100 x 365 x 24 / 1000 = 876 kWh / an
t
La consommation d'énergie thermique est pour sa part de : Eco = 1500 x 365
x 24 / 1000 = 13 140 kWh / an
Question 4.2. : - Voir schéma |CORRIGE |Session 2015|
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Question 4.3. :
| | | | | |Avec |Sans Solaire|
| | | | | |Solaire | |
|Energie incidente | |kW.h |Thermiqu|265 569 |- |
| | | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|- |- |
| | | | |res | | |
|Energie récupérée par les |kW.h |Thermiqu|70 215 |- |
|capteurs | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|- |- |
| | | | |res | | |
|Energie perdue par le réseau |kW.h |Thermiqu|6 827 |- |
|solaire | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|576 |- |
| | | | |res | | |
|Energie perdue par les ballons |kW.h |Thermiqu|2 167 |- |
|solaires | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|- |- |
| | | | |res | | |
|Energie perdue par le ballon |kW.h |Thermiqu|2 003 |2 003 |
|d'appoint | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|- |- |
| | | | |res | | |
|Energie perdue par le réseau de|kW.h |Thermiqu|13 140 |13 140 |
|bouclage | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|876 |876 |
| | | | |res | | |
|Energie consommée par la |kW.h |Thermiqu|41 429 |107 652 |
|chaudière | |e | | |
| | | |kW.h |Auxiliai|35 |123 |
| | | | |res | | |
|Besoins en énergie pour ECS |kW.h |Thermiqu|82 143 |82 143 |
| | |e | | |
| | | | | | | |
|Rendement de la production |% | |/ |76.30 |
|d'ECS solaire | | | | |
| | | | | | | |
|Coût Energétique | |E |Thermiqu|1 719.30 |4 467.56 |
| | | |e | | |
| | | |E |Electriq|161 |108 |
| | | | |ue |