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BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL

TECHNICIEN DE MAINTENANCE DES

SYSTÈMES ÉNERGÉTIQUES ET CLIMATIQUES CODE SESSION 2015 CORRIGÉ

ÉPREUVE U21

Sujet 15AD32 DURÉE 4h COEFFICIENT 3 PAGE 1/7

Baccalauréat Professionnel

TECHNICIEN DE MAINTENANCE

DES SYSTÈMES ÉNERGÉTIQUES

ET CLIMATIQUES

Session 2015

CORRIGÉ

" Étude d"une exploitation thermique de bureaux »

Les situations professionnelles

Temps conseillé Pages S1

Production d"eau glacée

45 min 2/7 3/7

S2

Hydraulique

40 min 4/7

S3

Régulation climatique

35 min 5/7

S4

Climatisation

40 min 6/7

S5

Chauffage

35 min 7/7

S6

Isolation thermique

45 min 7/7

Sous-épreuve E.21 - Unité U.21

U.21 : Analyse scientifique et technique

d'une installation

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TECHNICIEN DE MAINTENANCE DES SYSTÈMES

ÉNERGÉTIQUES ET CLIMATIQUES

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DR1 / Production d"eau glacée

1) À l"aide du DT4 p. 4/13 qui détaille le groupe de production d"eau glacée, compléter le

tableau du document réponse N°1 en indiquant le nom et la fonction de chaque élément représenté.

Repère

Désignation Fonction

1 Conduite d"égalisation

externe Prise en compte de la perte de charge de l"échangeur par le détendeur.

2 Échangeur chaud Restitution des calories par l"eau.

3 Bouteille liquide Réserve de liquide et expansion des fluctuations du détendeur.

4 Vanne de départ Stockage du fluide frigorigène dans la bouteille liquide.

5 Flowswitch (contrôleur de débit d"eau) Contrôle la circulation de l"eau dans l"échangeur froid.

6 Ballon tampon Stockage de l"eau glacée pour éviter les court-cycles.

7 Thermostat de régulation d"eau glacée Commande la production de froid.

8 Thermostat de sécurité antigel Protège l"échangeur du gel.

9 Pressostat de régulation et sécurité basse pression. Coupure si pression trop basse, notamment en cas de température d"évaporation trop faible.

10 Compresseur Comprime les vapeurs de fluide frigorigène et les véhicule.

11 Pressostat de sécurité haute pression Coupure en cas de pression trop forte.

2) Énumérer les appareillages et dispositifs de prévention du gel de l"échangeur identifiés sur

le schéma de principe du GEG sur le DT4 p. 4/13.

Repère

Appareil Action

8 Thermostat de sécurité antigel

Coupe la production de froid si la température d"eau atteint un seuil critique.

5 Flowswitch ou contrôleur de débit d"eau

Coupe la production de froid si l"eau ne circule plus dans l"échangeur.

9 Pressostat BP

Coupe la production de froid si la pression d"évaporation est trop basse, et ainsi la température d"évaporation.

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ÉNERGÉTIQUES ET CLIMATIQUES

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DR1 / Production d"eau glacée 3) En utilisant les données du DT4 p. 4/13, tracer sur le diagramme enthalpique suivant le cycle

frigorifique de ce groupe de production d"eau glacée, puis compléter le tableau des relevés. Tableau des relevés du tracé du cycle thermodynamique sur le diagramme enthalpique.

Points Isobare

Pression

Bar abs Isotherme

Température

°C Isotitre

de vapeur x % Isenthalpe h kJ/kg Isochore v m 3/kg

1 Aspiration compresseur 2,8 16 1 412 0,080 2 Refoulement compresseur 18 84 1 455 0,0125 3 Sortie condenseur 18 63 0 284

4 Entrée évaporateur 2,8 - 1 0,43 284

5 Bulbe du détendeur 2,8 6 1 403

Débit masse du compresseur = 1,05 kg/s

Delta h compresseur : 455 - 412 = 43 kJ / kg

Soit débit masse =: Puissance kW / différence d"enthalpie = 45 / 43 = 0,97 kg/s

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DR2 / Hydraulique

1) Surligner en bleu la partie du tronçon

" à débit variable » piloté par la vanne trois voies, et en rouge la partie du tronçon à débit constant.

2) Déterminer les pertes de charge linéaires du circuit à débit variable : J en mce

J = j x L

Avec :

j = 0.033 mce/m

L = 45 m

J = 0.033 x 45 = 1,485 mce

3) Déterminer les pertes de charge singulières de ce circuit en considérant qu"elles sont

égales à 20 % des pertes de charge linéaires

Js = J x 20%

Avec :

J = 1,485 mce

Js = 1,485 x 0,2 = 0,297 mce

4) Déterminer les pertes de charge totales.

J total = J + Js + j filtre + j vanne TA + j bouteille

Jtotal

= 1,485 + 0,297 + 0,06 + 0,04 + 0,1 J total = 1,982 mce

Soit J

total = 19,82 kpa

5) Choisir la vanne trois voies pour ce circuit.

KVS 38 DN 50

6) Vérifier l"autorité de la V3V ainsi obtenue et commenter ce résultat.

a =

P V3V / (

Pc débit variable +

P V3V)

a = 20 / (19,82 + 20) a = 0,5

L"autorité de la V3V est bonne.

antivibratile 30m
50m
2m

Vanne T.A.

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DR3 / Régulation

1) En vous aidant du DT6 p. 6/13, sur laquelle est représentée la commande de 4

compresseurs en cascade, adapter et compléter le schéma de commande et de puissance des ventilateurs de l"aéroréfrigérant.

Platine des ventilateurs à adapter L

2) Tracer le diagramme séquentiel de fonctionnement des trois ventilateurs en fonction de la

température de retour d"eau. Nota : les étages pouvant être représentés "en escalier » . L L KM1 KM2 KM3 N F1

Sonde active température 4..20MA

0 1 F2 F3

35°C

XD1 XD2 XD3

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DR4 / Climatisation

1) Tracer l"évolution de l"air à travers cette CTA en situant les points suivants sur le

diagramme de l"air humide, vous indiquerez le sens de l"évolution :

Sur diagramme de l"air humide :

Situation des points : AN ; B ; S

Évolution avec indication du sens

2) Puissance de la batterie chaude :

P = qm x (h

s - h b)

Avec : qm = (1/v) x qv van = 0,756 m

3/kg qv

an = 7340 / 3600 = 2,04 m 3/s

Soit : qm = ( 1 / 0,756 ) x 2,04 = 2,7 kg/s

Avec : h

s = 29,2 kJ/kg et h b = 4,7 kJ/kg Nous avons : P = 2,7 x ( 29,2 - 4,7 ) = 66,15 kW soit 66 kW

Vérifier l"adéquation avec la puissance retenue par le concepteur et justifier la différence

de puissance éventuelle : La puissance de la batterie chaude retenue par le concepteur est de 77 kW, cette

différence correspond à une surpuissance de 15 % environ, afin de pallier aux conditions

climatiques plus extrêmes, ou pour effectuer les remises en régime.

3) Situer sur le diagramme de l"air humide le point correspondant aux conditions du local : L

Justifier l"écart des conditions climatiques entre le soufflage (S) et le local (L) : L"écart des conditions climatiques entre les points S et L correspond aux charges climatiques du local, charges en sensibles et charges en latents. Ces charges sont dues

aux déperditions du local et aux apports (occupants, éclairage, appareils électriques ... ).

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DR5 / Chauffage

1) Rechercher le modèle des chaudières installées dans la chaufferie.

Puissance génération : 170 kW assurée par deux chaudières de puissance identique.

Puissance d"une chaudière : 170 / 2 = 85 kW

Modèle des chaudières : E 87 ( puissance : 86 kW )

2) Justifier l"irrigation en permanence des chaudières et indiquer quel appareil permet de

la contrôler. L"irrigation en permanence des chaudières permet d"éviter une montée brutale de la température à l"arrêt de celles-ci (inertie). Un contrôleur de débit permet de vérifier cette irrigation.

3) Donner le débit nominal d"irrigation d"une chaudière.

Le débit d"irrigation d"une chaudière E 87 est de 3,75 m 3/h.

4) Déterminer la section des ventilations haute et basse nécessaires pour cette chaufferie.

Chaufferie en rez-de-chaussée, surface chaufferie : 21 m2 Section ventilation basse = puissance en th/h / 20

Avec puissance = 74 th/h pour une chaudière

Section ventilation basse = ( 74 x 2 ) / 20 = 7,4 dm 2

Section minimale des ventilations = 2,5 dm

2

Donc section ventilation basse = 7,4 dm

2 Section ventilation haute = Surface chaufferie en m

2 / 10

Section ventilation haute = 21 / 10 = 2,1 dm

2

Section minimale des ventilations = 2,5 dm

2

Donc section ventilation basse = 2,5 dm

2

DR6 / Isolation thermique

1) Citer les avantages à isoler le bouclage ECS.

- L"isolation du bouclage ECS permet de limiter les pertes de chaleur (déperditions) - Réaliser des économies d"énergie. - Etc ...

2) Identifier la valeur du coefficient de conductivité thermique de l"isolant Weber.therm XM

Ultra 22 pour une épaisseur de 11 cm. Déduire sa résistance thermique. Conductivité thermique de l"isolant Weber.therm XM Ultra 22 pour une épaisseur de 11 cm :

λ = 0,022 W / (m.K)

Résistance thermique : R = 5 (m

2.K) / W

3) Calculer les épaisseurs de laine de verre et de polystyrène XPS à mettre en oeuvre

pour obtenir la même résistance thermique.

Laine de verre : R = ep /

ep = R x

ʎ ep = 5 x 0.035 = 0,175 m

Soit épaisseur de laine de verre = 17,5 cm

Polystyrène XPS : R = ep /

ep = R x

ʎ ep = 5 x 0.029 = 0,145 m

Soit épaisseur de polystyrène XPS = 14,5 cm

4) Justifier thermiquement l"emploi de l"isolant Weber.therm XM Ultra 22.

L"utilisation de l"isolant Weber.therm XM Ultra 22 se justifie par sa performance thermique, pour une résistance de 5 (m

2.K) / W, 11 cm suffisent alors que pour les

mêmes performances il faut 14,5 cm de polystyrène XPS ou 17,5 cm de laine de verre.quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50