2 - Production chaleur
Production de chauffage à partir des eaux usées
Les bâtiments d'exploitation du réseau de transport sont chauffés par un système de récupération de chaleur sur un réseau d'eaux usées domestiques sous une rue proche.
Les eaux usées ont la particularité de conserver une température stable comprise entre 12 °C et 17 °C. Cette température constitue une source d'énergie qui sera exploitée en hiver grâce à un échangeur, placé au fond des canalisations, qui permet de transférer les calories des eaux usées à un fluide caloporteur (liquide qui permet le transport de chaleur entre deux éléments). Ce fluide alimente une pompe à chaleur qui assure le chauffage du bâtiment.
Une étude préalable a estimé que les besoins de chauffage pouvaient être couverts à 80 % par ce dispositif, appelé « Degrés Bleus ».
Question
Q1-5 / REPÉRER sur le schéma fluidique, les trois éléments suivants :
- l'échangeur de chaleur, constitué de plaques en inox qui permettent de transférer les calories des eaux usées au fluide caloporteur. Il garantit la séparation du réseau de chauffage de celui des eaux usées ;
- le fluide caloporteur qui récupère les calories des eaux usées et les achemine jusqu'à la pompe à chaleur. Il circule en boucle fermée de l'intérieur des échangeurs à la chaufferie du bâtiment. Il est constitué d'eau glycolée dont la température passe de 4 °C à 8 °C au contact de l'échangeur ;
- la pompe à chaleur qui concentre les calories prélevées de façon à élever la température jusqu'à ce qu'elle soit suffisante (entre 50 °C et 63 °C) pour le chauffage du bâtiment.
Les besoins énergétiques annuels en chauffage pour les ateliers sont de 2 100 MWh. La courbe ci-dessous indique, sur une année, les modes de chauffage utilisés (puissance et source de chauffage en fonction du nombre d'heures).
Question
Q1-6 / ESTIMER, à partir de cette courbe de distribution annuelle, la part réelle de « Degrés Bleus » dans la production de chauffage. CALCULER l'écart avec l'étude préalable.
Indice
Le besoin énergétique global annuel est représenté par l'air de la surface entre la courbe et les axes
Le calcul est fait en utilisant les valeurs des abscisses et des ordonnées des axes.
Indice
Le besoin global est la somme de la production ''Degrés Bleus'' et de production source d'appoint.
Indice
La zone ''Production source d'appoint" est assimilée à un triangle.
\(A_{Triangle}= \frac {L * l} {2}\)
La fonction de la vanne trois voies est de mélanger à l'eau chaude du départ planchers une certaine quantité d'eau refroidie du retour planchers. Le contrôle de ce mélange permet de réguler la température des locaux. L'ouverture et la fermeture de la vanne sont pilotées par un servomoteur commandé par un signal électrique (tension de 0 à 10 V) fourni par le régulateur.
Ce régulateur est intégré dans une armoire de gestion technique du bâtiment (GTB) utilisant le réseau de terrain KNX.
Question
Q1-7 / À partir de la caractéristique ci-dessous, DETERMINER la valeur de la tension de commande que le régulateur doit fournir au servomoteur de la vanne trois voies, pour une demande de charge de 40 %.
Indice
La courbe indique la valeur de la tension de commande du servomoteur de la vanne 3 voies en fonction du % de demande de charge
Question
Le réseau de terrain KNX permet au régulateur de transmettre une donnée numérique au servomoteur. Cette donnée est convertie en tension pour commander le servomoteur.
Le message KNX destiné au servomoteur comprend au total 200 bits transmis successivement (transmission série). La vitesse de transmission des données est de 9 600 bits/s.
Q1-8 / CALCULER le nombre de valeurs que l'on peut coder sur 8 bits. CALCULER la valeur décimale à transmettre correspondant 1V. Puis CALCULER la valeur décimale correspondant à la tension déterminée à la question précédente (ne prendre que la valeur entière).
Question
Q1-9 / En vue de la transmission, CONVERTIR la valeur analogique de tension déterminée à la question précédente en une valeur binaire codée sur 8 bits.