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BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL TMSEC

TECHNICIEN DE MAINTENANCE DES SYSTÈMES ÉNERGÉTIQUES ET CLIMATIQUES

SESSION 2014

E2 – ANALYSE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE D’UNE EXPLOITATION

UNITÉ U2

1409-TMS T DOSSIER CORRIGÉ

4H

COEF. 3








Présentation générale

Page 2/12

SG1

Schéma de principe production ECS solaire

Page 3/12

SG2

Schéma de principe production thermique fioul

Page 4/12

SG3

Schéma de principe C.T.A. Salle de Spectacles avec système de récupération

Page 5/12










Dossier sujet

Dossier ressources

Dossier réponses

Note / 80

Note

/ 20

Temps conseillé

Question n° 1

1°/ Energie renouvelable

Page 6/12




DR 1a et 1b

Pages 2/17 et 3/17

/ 10

/ 2,5

30 min

Question n° 2

2°/ Production thermique

Page 7/12



DR 2a et 2b

Pages 4/17 et 5/17

/ 08

/ 02

20 min

Question n° 3

3°/ Traitement de l’air

Page 8/12

Annexe 1

Page 2/10

DR 3a, 3b et 3c

Pages 6/17 à 8/17

/ 16

/ 04

45 min

Question n° 4

4°/ Hydraulique

Page 9/12

Annexes 2.1 et 2.2

Pages 3/10 et 4/10

DR 4a, 4b, 4c

Pages 9/17 à 11/17

/ 14

/ 3,5

45 min

Question n° 5

5°/ Electricité

Page 10/12

Annexes 3.1, 3.2 et 3.3

Pages 5/10 à 7/10

DR 5a et 5b

Pages 12/17 et 13/17

/ 12

/ 03

40 min

Question n° 6

6°/ Régulation

Page 11/12

Annexes 4.1 et 4.2

Pages 8/10 et 9/10

DR 6a, 6b et 6c

Pages 14/17 à 16/17

/ 12

/ 03

40 min

Question n° 7

7°/ Protection Environnement

Page 12/12

Annexe 5

Page 10/10

DR 7

Pages 12/13 et 17/17

/ 08

/ 02

20 min










Total :

/ 80

/ 20





DOSSIER CORRIGÉ

FORMULAIRE RÉCAPITULATIF DE NOTATION








NOTES

1° ANALYSE DE L’INSTALLATION

/ 30 pts

a)

/10 pts

b)

/8 pts

c)

/7 pts

d)

/5 pts

2° ÉNERGIES RENOUVELABLES

/ 20 pts

a)

/6 pts

b)

/6 pts

c)

/4 pts

d)

/4 pts

3° EXPANSION

/ 30 pts

a)

/6 pts

b)

/10 pts

c)

/7 pts

d)

/7 pts

4° GESTE ÉCOLOGIQUE

/ 20 pts

a)

/7 pts

b)

/6 pts

c)

/4 pts

d)

/3 pts

5° TRAITEMENT DE L’AIR

/ 35 pts

a)

/5 pts

b)

/12 pts

c)

/8 pts

d)

/10 pts

6° PRODUCTION FRIGORIFIQUE

/ 35 pts

a)

/6 pts

b)

/8 pts

c)

/7 pts

d)

/8 pts

e)

/6 pts

7° THERMIQUE

/ 30 pts

a)

/8 pts

b)

/9 pts

c)

/6 pts

d)

/7 pts




TOTAL

/200 pts


1° ANALYSE DE L’INSTALLATION
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Document réponse : DR 1

Question a)

Dans le tableau ci-dessous, identifier et donner la fonction des éléments repérés de 1 à 5 sur le schéma de principe SG1.

Note : …./10



NOM

FONCTION

1


Vase d’expansion


Permet de compenser la dilatation de l’eau dans l’installation.

2


Pompe


Permet de faire circuler l’eau et vaincre les pertes de charges de l’installation.

3


Bouteille d’injection


Permet de réaliser l’introduction dans l’installation de produit de rinçage et de glycol.

4


Bouteille de découplage hydraulique


Permet de réaliser un découplage hydraulique de la pression.

5


Filtre


Permet de capter les impuretés en suspension dans l’eau.



Question b)

Calculer la température d’eau froide sortie « TSE » échangeur en °C pour une température d’eau d’entrée « TEE » de16°C.

Note : …./8

Qm=ρ . Qv donc Qm= 1000 x ((4800)/1000) = 4800 Kg/ h =1,33 Kg/s

(delta Téta) = TSE -TEE

P= Qm . c . (delta Téta) d’où (delta Téta)= TSE -TEE = P / (Qm . c )

Donc : TSE = P / (Qm . c ) + TEE = 39 / (1,33 . 4,185) + 16

TSE = 23 °C

Question c)

À l’aide des relevés effectués, il vous est demandé de calculer la puissance de l’échangeur en kW et de conclure sur l’anomalie constatée.

Note : …./7

P= Qm . c . (delta Téta)

P= 1,33 . 4,185 . (21,4 -16) = 30,05 kW

Conclusion : L’échangeur est pris en Tartre, il faut donc réaliser une campagne de détartrage de celui-ci.
Question d)

À l’aide du schéma ci-dessous et des documents ressources, il vous est demandé de lister l’ordre chronologique de détartrage du primaire de l’échangeur à plaques.

Note : …./5

- Fermer les vannes V1 et V2,

- Connecter le machine détartrante aux vannes V1’ et V2’,

- Remplir la machine de produits détartrants,

- Ouvrir les vannes V1’ et V2’,

- Mettre en fonctionnement la pompe pour le détartrage de l’échangeur,

- Vider le bac des produits détartrants,

- Répéter l’opération avec un produit neutralisant pour rincer l’échangeur,

- Fermer les vannes V1’ et V2’,

- Déconnecter le machine détartrante des vannes V1’ et V2’,

- Ouvrir les vannes V1 et V2,
……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………



2° ÉNERGIES RENOUVELABLES
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Document réponse : DR 2

Question a)

Dans le tableau ci-dessous, identifier et donner la fonction des éléments repérés de 1 à 6 sur le schéma de principe SG2.

Note : …./6



NOM

FONCTION

1


Ventilateur


Permet la circulation de l’air et de vaincre les pertes de charge du circuit.

2


Évaporateur


Permet l’échange de calories entre l’air et le FF qui sortira à l’état vapeur.

3


Compresseur


Permet de comprimer de la BP à la HP, aspirer et refouler un FF.

4


Condenseur


Permet l’échange de calories entre l’eau et le FF qui sortira à l’état liquide.

5


Détendeur


Permet de faire chuter la pression de la HP à la BP et d’alimenter correctement l’évaporateur en fluide frigorigène.

6


Résistance électrique


Permet la réalisation de l’appoint.



Question b)

Expliquer le fonctionnement du ballon thermodynamique.

Note : …./6

Le condenseur de la PAC cède ses calories à l’eau pour la chauffer. L’évaporateur récupère les calories de l’air ambiant ou extérieur par échange thermique. ……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………
Question c)

À l’aide de la fiche technique du R134a, il vous est demandé d’expliquer pourquoi ce fluide frigorigène est dit : « écologique ».

Note : …./4

Il est dit écologique car il possède un indice ODP = O.

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

Question d)

À l’aide des fiches techniques constructeur faire le choix technologique d’une solution permettant d’avoir un meilleur COP.

Note : …./4

Pour avoir un meilleur Coefficient de Performance il est préférable de coupler le réseau d’une centrale double flux au ballon. Ainsi celui-ci aura toujours une température à l’entrée de l’évaporateur qui sera constant (égale à la température de reprise) et supérieur à la température d’évaporation du Fluide Frigorigène. ……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

3° EXPANSION
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Document réponse : DR 3

Question a) Quelles sont les fonctions du vase d’expansion ?

Note : …./6

1) Le vase permet d’absorber le volume de dilatation de l’eau. ……………………………………………………………………………………………………

2) Le vase permet de maintenir la pression dans tout le réseau. .………………………………………………………………………………………………..…

Question b) Calculer le vase d’expansion à installer.

Note : …./10

Prendre 470 litres

% augmentation de volume 0.75%

Volume d’expansion (470x0.75)/100 = 3.52 l

Effet utile ((3+1)-(0.5+1))/(3+1) = 0.625

par le calcul vase de (3.52)/0.625 = 5.63 litres
Question c) Sélectionner le vase d’expansion à installer.

Note : …./7

Vase FLEXCON 8 code 26085
Question d) Mettre dans l’ordre les phases de remplacement.

Note : …./7




Phase

4

Vérification du gonflage

5

Mise en eau de l’installation

1

Vidange de l’installation

3

Montage du vase neuf

6

Purge de l’installation

7

Mise à la pression de service du réseau

2

Démontage du vase défectueux


4° GESTE ÉCOLOGIQUE
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Document réponse : DR 4

Question a) À quoi peut servir l’eau de pluie récupérée ?

Note : …./7




UTILISATION POSSIBLE

1


L’alimentation de sanitaire, lave-linge,


2


L’arrosage des jardins, terrains agricoles,


3


Le nettoyage des voitures,


4


Le remplissage de bassins, piscine,


5


L’alimentation du bétail,



6



L’usage alimentaire après traitement, selon les pays,



7


Le lavage d’exploitations agricoles, centres techniques.



Question b) Donner le cumul annuel par m² de toiture.

Note : …./6

758 mm par m²/an soit 0.758 m³ par m² et par an soit 758 l par m² et par an

……………………………………………………………………………………………………

Question c) Donner le cumul d’eau total pour toute la toiture en m³/an et en litres/an.

Note : …./4

La toiture fait 650 m² donc x .758 = 492,7 m³

……………………………………………………………………………………………………

Question d) Si les cuves sont posées début juin quand peut-on espérer les voir remplies ?

Note : …./3

Volume d’une cuve : 10,4x8,88x1,55= 143,14 m³.

Volume pour 3 cuves : 3 x 143,14= 429,4 m³ donc remplissage complet courant décembre.

5°/ TRAITEMENT DE L’AIR
Document réponse : DR 5a
Question a) : Tracer sur le diagramme de l’air humide l’évolution de l’air à travers la batterie chaude. Faire apparaître les deux points (entrée, soufflage) et le sens de l’évolution. Note : …./5




Document réponse : DR 5b
Question b) : Compléter le tableau des caractéristiques de l’air des deux points de la batterie chaude.

Caractéristiques

 sèche

h

Hr

r

V’

Unités

°C

kJ/kgas

%

geau/kgas

m3/kgas

Point « e »

Entrée batterie chaude

16

30

50

5,7

0,826

Point « s »

Soufflage

29.5

43,5

23

5,7

0,865

Note : …./12
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Question c) : Déterminer le débit massique qmas à l’entrée de la batterie en [kg/s]. Note : …./8

qmas = qv / v’ = (1500/3600) / 0,826 = 0,504 kg/s ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Question d) : Déterminer la puissance de la batterie chaude PBC en [kW]. Note : …./10

PBC = qmas x Δh = 0,504 x ( 43,5-30 ) = 6,8 kW …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
6°/ PRODUCTION FRIGORIFIQUE
Document réponse : DR 6a
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Question a) : Déterminer les températures de condensation K et d’évaporation 0.


Température de Condensation :

Température d’évaporation :

Calcul : K = sc + 5 °C = 35 +5

Calcul : 0 =  - 5 °C = 11 - 5 °C 

k = 40 °C

0 = 6 °C 

Note : …./6
Question c) : Déterminer le débit massique qmff en [kg/s] de la pompe à chaleur, à l’aide du tableau page x et du formulaire. Note : …./7

qmff = K / (hec – hsc) = 34,5 / ( 466,27 - 256,89 ) = 0,165 Kg/s ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Question d) : Déterminer la puissance du compresseur Pcp en [kW], à l’aide du tableau page 11/13 et du formulaire. Note : …./8

Pcp = qmff x (hscp - hecp) = 0,165 x ( 472,39 - 435,82 ) = 6,03 kW …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Question e) : En déduire le COP chaud. Note : …./6

COP chaud = K/Pcp  = 34,5 / 6,03 = 5,72 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Document réponse : DR 6b
b
CONDENSEUR

EVAPORATEUR

4

4’

5

6’’

6

1

2

3

3’
connecteur droit avec flèche 17 connecteur droit avec flèche 18 connecteur droit avec flèche 19 connecteur droit avec flèche 22 connecteur droit avec flèche 23 connecteur droit avec flèche 24
Entrée CP

Sortie CP

Entrée CD

Sortie CD

Entrée EV

Sortie EV

) Compléter le diagramme en inscrivant le nom des éléments d’une machine frigorifique de base correspondant à l’évolution de chaque côté du cycle. Note : …./8

7° THERMIQUE
Les formules doivent être posées, les unités des différents termes mentionnées et les calculs détaillés.
Document réponse : DR 7
Question a)

D’après le zoom du bureau 1, cotez ( en mètres) et désignez la paroi extérieure qui est représentée ci-dessous en coupe. Note : …./8


Laine de roche RA3



Plaque plâtre BA13


Bardage Bois





Enduit plâtre


0.03

0.185

0.002


0.013


Questions b) et c)
À l’aide des documents ressources, calculez la résistance thermique totale de la paroi extérieure du bureau, puis calculez le coefficient de transmission surfacique. Note b) : …./9

Rappel des formules : Note c) : …./6

DÉsignation des ÉlÉments

constituant la paroi

Epaisseur e

en mètre

l  coefficient de

conductivité thermique

en W/m.K

Résistance thermique

m².K/W

Bardage Bois résineux léger

Laine de Roche RA3

Plaque de plâtre courant

Enduit de plâtre courant

Rsi+Rse



0.03

0.185

0.013

0.002


0.13

0.038

0.35

0.35


0.231

4.868

0.037

0.006

0.17




Résistance thermique totale R en m².K/W



5.312


Coef de transmission thermique U en W/m².°K



0.188

Question d)

À l’aide des conditions ressources, vérifier que le mur extérieur du bureau 1 vérifie les recommandations pour la réglementation thermique 2012.

Note : …./7

0.188W/m².K<0.20W/m²K

Donc Uparois
Ainsi le mur 1 vérifie les recommandations RT2012.

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………



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