Corrigé Épreuve E3 BTS FEE EI D 2015 - Eduscol

BTS FLUIDE ENERGIES ENVIRONNEMENTS
ETUDE DES INSTALLATIONS-OPTION D
SESSION 2015 Durée : 4 heures Coefficient : 4 Remarque :
. Le barème par questions est indiqué
en face de chaque question.
. Il sera attribué des points sur le
raisonnement et sur l'utilisation
des abaques.
[pic] Production de chaleur (DT1)
1.1.
Grâce au montage en boucle de Tickelman, le fluide caloporteur parcourt la
même distance que ce soit pour aller dans une chaudière ou dans l'autre. On
égalise donc les pertes de charges linéaires sur ces deux parcours. 1.2.
Sonde de température 1 : sonde de température extérieure
Sonde de température 2 : sonde de température sortie d'une chaudière Sonde
de température 3 : sonde de température sortie de l'autre chaudière Sonde
de température 4 : sonde de température départ chauffage 3. réponse sur DR1 température de départ en °C 100 50
- 10
- 05 00
05 10 15 20
température extérieure en °C 4. réponse sur DR1
puissance de chauffage en fonction des besoins Production de froid
60 70
7880
8385 90
température départ chauffage en °C
1.5.
Réseau à dessiner en rouge :
. toute la partie avant la bouteille de découplage venant de la
chaufferie
. après la bouteille de découplage jusqu'au bipasse avec vanne TA (6).
Réseau à dessiner en bleu :
. du groupe d'eau glacée « bureaux » jusqu'aux piquages (après
les V2V motorisées) en passant par le ballon tampon.
. Des piquages (après les V2V motorisées) jusqu'aux ventilo-
convecteurs. Réseau à dessiner en vert :
. Du bipasse avec vanne TA (6) jusqu'aux ventilo-convecteurs. 1.6.
Les quatre V2V motorisées permettent la permutation « été/hiver ». Les
ventilo- convecteurs seront raccordés soit sur le groupe d'eau glacée «
bureaux » soit sur la chaufferie. 1.7.
Ce bipasse fixe permet de diminuer le régime de température sur un émetteur
(45/40) lorsque le régime de température au niveau de la production est
plus élevé (90/70).
La vanne TA sert à régler le débit sur ce bipasse. Traitement de l'air (DT2)
1.8.
0n est en montage décharge inversé. On régule donc la puissance des
batteries par variation de débit. 1.9.
C'est un thermostat antigel. Il a deux rôles :
. Il ouvre progressivement la V3V de la batterie chaude si la
température de l'air est trop basse.
. Si la température de l'air continue à baisser, il fermera le
registre d'air et par conséquent arrête les ventilateurs de
soufflage et de reprise (une alarme doit alors être
enclenchée). 1.10.
Ce sont des ventilo-convecteurs 2 tubes avec changement de régime été/hiver
(change over), reliés à une CTA par un réseau de gaines. Les avantages d'un
tel système sont :
. Une amenée d'air hygiénique assurée par la CTA.
. Une régulation individuelle sur chaque ventilo-convecteurs
(grâce à une V3V) assurée par un thermostat d'ambiance.
[pic] 2.1.
Lecture sur tableau : Pfrigo = 182,4 Kw
Régime de température d'eau évaporateur : 7°C / 12°C 2.2.
Qm = 182,4 / (3,85 x (12-7)) = 9,47 kg/s
Donc Qv = Qm x 3600 / 1035 = 32,96 m3/h
2.3. Lecture de la pdc de l'évaporateur sur abaque (DR3) :
?Pevap = 30 mCe Lecture du abaque
DR4 : j = 32 mmCE/m Donc
?PR = 0,032 x 15,60
= 0,5
mCe Et
?PS = 15% ?PR
= 0,075
mCe 2.4.
On propose deux types de circulateur. DIE 204 ou DIE 205. Suivant les
caractéristiques demandées, ces deux circulateurs peuvent être
sélectionnés. Mais l'abaque général de présélection nous préconise le DIE
204. Pour un débit proche de 33 m3/h et une Hmt de 30,575 mCe, il faut choisir
le circulateur DIE 204-17/5,5 à débit constant. Ce type de circulateur n'a
qu'une vitesse.
2.5.
On doit rajouter une DP de 2mCe avec un débit proche de 33 m3/h ; Grâce à
l'abaque de perte de charge DR4, on peut connaître le diamètre de tube à
installer : 88,9 x 3,2. Autrement
dit du DN80. Donc il faut sélectionner une vanne TA DN80 et la régler sur 5,7 tours.
[pic] 3.1
Régime de température d'eau évaporateur : 7°C / 12°C Régime de
température d'eau condenseur : 30°C / 35°C 3.2
Voir tracé frigorifique page suivante
3.3
Débit massique de fluide frigorigène : 182,4 / (428 - 260) = 1,086
kg/s Puissance évacué au condenseur : 1,086 x (445 - 260) = 200,86
kW 3.4
En fonctionnement normal :
- Qva = 1,086 x 0,033 = 0,03583 [m3/s]
- ?v = 1 - 0,05 (24/8,5) = 0,859
- Qvb = 0,0417 [m3/s]
Si fonctionnement avec une température de condensation de 50°C :
- HP passe à 31 bar au lieu de 24 bar
- h5 passe à 282 [kJ/kg] au lieu de 260 [kJ/kg]
- ?v = 1 - 0,05 (31/8,5) = 0,818
- Qva = Qvb x ?v = 0,0417 x 0,818 = 0,0341
[m3/s]
- Qm = Qva / v1 = 1,033 [kg/s]
- Puissance frigo = 1,033 x (428 - 282) = 150,84
kW
- Soit une diminution d'environ 17% Une augmentation de la température de condensation entraîne :
- une diminution de la puissance frigorifique
- une augmentation de la température de fin de compression.
- une décomposition du fluide frigorigène.
- dégradation des joints.
- détérioration du circuit frigorifique par formation d'acides.
- détérioration de l'huile. [pic]
4.1
Le schéma doit faire apparaître au minimum :
- au niveau hydraulique ;
- vanne d'isolement,
- vanne de réglage,
- vanne d'alimentation eau froide
- un circulateur
- une V3V
- vase d'expansion et de soupape de sécurité
- au niveau régulation :
- une sonde de température (en amont du circulateur),
- un régulateur commandant la V3V, le ventilateur et le
circulateur de la tour de refroidissement
-----------------------
Barème de notation Partie 1 : Analyse des technologies et des équipements installés Valeur de la pente : (90-20) / (15-(-5)) = 3,5 Pour une température extérieure de -5°C, la température départ doit être
de 55°C 4/3 100% 2/3 50% Différentiel : 7°C pour les
deux chaudières Partie 2 '(,-KLMNOPWX\]òæØæɯ....s...\¯òQDQ9h?^Jh>|smH
sH
h?^Jh?^J@^þÿmH
sH
h?^Jh?^JmH
sH
,h?^J: Dimensionnement du réseau hydraulique du
nouveau groupe EG ?PTOTAL = ?PS + ?PR + ?Pevap
= 30,575 mCe ?PVANNE = 2 mCe Partie 3 : sélection du groupe d'eau glacée « extension » | |Pabs |h [kJ/kg]|v |? [°C] |
| |[bar] | |[dm3/kg] | |
|1 |8.5 |428 |33 |6 |
|2 |24 |457 |12 |60 |
|3 |24 |445 |11 |50 |
|4 |24 |264 |/ |40 |
|5 |24 |260 |/ |35 |
|6 |8,5 |260 |/ |2 |
|7 |8,5 |426 |32 |2 |
3 2 5 4 7 1 6 Partie 4 : Modification du réseau de rejet de chaleur