TP Chauffe Eau Solaire [PDF]

Zitiervorschau

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TP Chauffe eau solaire Préparation Travail préparatoire à effectuer hors la classe et à remettre au début de la séance consacré à cette activité. Objectifs ​: ​Comprendre le principe d’un chauffe eau solair individuel Q1/ Dans le tableau ci-dessous indiquer les numéro manquant en accord avec le synoptique

Constituant

N°

Echangeur

3

Ballon de stockage

2

Panneau solaire thermique

1

Mitigeur

7

Circulateur

4

Fluide caloporteur

8

Entrée eau froide sanitaire

6

Sortie eau chaude CESI

11

Eau à température mitigée

9

Appoint électrique

10

Calculateur

5

Sonde de température en sortie du panneau thermique

12

Sonde de température CESI

13

Modulation vitesse du circulateur

14

Constitution et principe de fonctionnement : Q1 /​ À partir du schéma de principe ci-contre, ​COMPLÉTER​ le tableau suivant, avec les noms des constituants de l'installation. Exigence

Constituant / “block”

Chauffer un fluide

Résistance électrique

Assurer la circulation

Pompe de circulation

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Stocker l’eau

Ballon

Restituer

Capteur

Pallier l’insuffisance d’ensoleillement

Régulateur

Q2 /​ Après avoir repéré ces différents constituants sur le schéma fluidique ci-dessus, COLORIER​ les différents fluides en respectant les couleurs imposées sur le schéma ci-dessous.

Q3 / CITER​ deux constituants autres que la résistance électrique assurant un transfert thermique au sein de ce système (​exemple​ : la résistance électrique d'appoint permet le transfert de l'énergie électrique en énergie calorifique). ​PRÉCISER​ entre quels éléments s'effectue ce transfert. Le soleil sur le panneau solaire assure un transfert thermique ( rayonnement ) et l'échangeur assure aussi un transfert thermique ( conduction ) au niveau de l’échange des deux eau ( cahud et froid ).

Efficacité énergétique de l'installation : Q4 /​ À l'aide du document technique DT1, ​CALCULER​ ​« Es »​. 𝐸𝑠 = ½ × 𝐸 × 𝑓𝑖 × 𝑓𝑜 × 𝑓𝑐 = ½ x 4 x 0.95 x 0.83 x 0.9 = ​1.4193 EN DÉDUIRE​ l'énergie solaire générée par l'installation composée de deux capteurs.

PICHARD Lylou SAOUDI Nivine SALEM Sabrina L’énergie solaire génère 1.4193 kWh·m-2 ·j

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Q5 / COMMENTER le choix de l'implantation des capteurs solaires du CESI et PROPOSER​ des améliorations afin d'optimiser la puissance de l'installation. Le choix de l'implantation des capteurs solaires du CESI permet d’économiser de l’argent, et de moins polluer. Nous pourrons aussi plus tard essayer de créer un capteur encore moins polluant et demandant moins d’énergie. Q6 / Pour de l'eau initialement à T = 15 °C, ​CALCULER l'énergie thermique « ​Q » à fournir pour atteindre la température désirée. Q = m x c x ΔT = 140 x 4 185 x 45 = ​26365500 J EXPRIMER​ cette valeur en kWh (1Wh = 3 600 J). 26365500 / 3600 = ​7323.75 kWh EN DÉDUIRE​ l'énergie « ​EMOIS ​ ​ » à fournir pour un mois de 30 jours, en kWh. Emois = 7323.75 x 30 =​ 219712.5 kWh Q7 / COMPLÉTER dans le tableau suivant les valeurs du taux de couverture solaire et de l'énergie d'appoint nécessaire. ​DÉTAILLER​ les calculs pour le mois d'octobre (N° 10).

N° mois

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

An

Besoin énergétique (kWh)

267

239

254

238

236

219

223

111

224

242

247

264

2764

Energie solaire fournie (kWh)

75

123

198

240

272

284

326

288

234

165

80

46

2333

TCS (%)

28.1 51.5 79

100

100

100

123

100

100

66.8

32.4

19.4 73

Appoint

192

0

0

0

0

0

0

354

167

100

116

56

824

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nécessaire (kWh)

COMMENTER les résultats obtenus. Les résultats obtenus sont inférieurs et supérieur au précédent mois ( Septembre ). En effet l’énergie solaire fournie et le TCS sont inférieurs. Mais le besoin énergétique et l’appoint nécessaire sont supérieurs.

Temps de retour sur investissement. Q8 / DÉTERMINER​, par un tracé sur le graphique ci-dessous, le temps de retour sur investissement du CESI à appoint électrique par rapport aux autres solutions techniques.

COMMENTER les résultats. Le CESI électrique revient entre 4500 et 4800 euro en 20 ans. Le CESI gaz revient moins cher et revient à 4200 euro, le chauffe-eau gaz revient à 5200 euro et le chauffe eau électrique revient à 8400 euro. L'inflation du prix du kWh (électrique et gaz) ne sera pas prise en compte.

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