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Groupe : NOM : Prénom : 2015 Durée 2 heures Documents autorisés et nécessaires

Groupe : NOM : Prénom : 2015 Durée 2 heures Documents autorisés et nécessaires : un formulaire A4 recto verso personnel et les annexes distribuées en TD sans annotations Pour les exercices, les données issues des annexes devront être précisées / détaillées.Corrigé sur « le site à Gillou » Groupe : NOM : Gillou Prénom : QCM : Bonne réponse :1 point / pas de réponse :0 / mauvaise réponse :-1 Soit un local parallélépipédique de largeur 12m, de longueur 15 m et de hauteur 3 m. Le sol est à une température de 25°C.L’air à l’intérieur du local est à une température de 20°C.Les murs sont de couleur noire. Le facteur de forme Sol/Plafond est de 0,68 1 0,1 La somme des facteurs de forme sol/autres parois est de 0 1 √3 Le régime de convection entre le sol et l’air est : Laminaire Turbulent Totalitaire La valeur du coefficient d’échange par convection naturelle sol/air intérieur est de Module PCE5 Energétique – Devoir Surveillé Groupe : NOM : Prénom : 2015 1,5 W/m²/K 2 W/m²/K 2,5 W/m²/K Le flux par rayonnement varie suivant la température à la puissance : 4 3 2 Exercice I : Calorimétrie Une piscine de longueur 5m, de largeur 2 m et de profondeur 2 mètres peut être assimilée à un parallélépipède constitué d’une coque de béton remplie d’eau. Cette dernière est en équilibre à 15 °C. On veut chauffer la piscine à 20 °C en 5 h. I-1- En négligeant pertes, calculez l’énergie nécessaire à fournir à l’eau en Joules puis en kWh. 6 p p E m.C . .V.C . 1000x5x2x2x4180x(20 15) 418.10 kJ = ∆θ = ρ ∆θ = − = 6 418.10 1W.h 3600J E 116kW.h 3600x1000 = ⇒ = = I-2- Calculez la puissance nécessaire du système de chauffage en kW. E 116 E Pxt P 23,2kW t 5 = ⇒ = = = On procède au chauffage de l’eau en utilisant la puissance calculée ci-dessus, piscine couverte avec une bâche isolante et on se rend compte que la température finale n’est que de 19,5°C. I-3- Hormis aux pertes, à quoi cela est-il dû ? On a négligé l’énergie stockée dans le béton. I-4- Calculez la valeur en eau de la coque en béton de la piscine. Groupe : NOM : Prénom : 2015 ( ) ( ) 6 p p p E 418E E m .C . .V .C . .V 1000x5x2x2 2222kg C . 4180x(19,5 15) = + µ ∆θ = ρ + µ ∆θ ⇒µ = −ρ = − = ∆θ − Exercice II : Pompe à chaleur L’installation précédente est chauffée grâce à une pompe à chaleur qui puise son énergie dans la rivière voisine dont l’eau est à 10°C. II-1- Remplir dans les cadres en pointillés les éléments constitutifs d’une pompe à chaleur. Figure 1:Schéma théorique de la pompe à chaleur Evaporateur Rivière Piscine Ech4 Ech1 Détendeur Condenseur Compresseur Groupe : NOM : Prénom : 2015 II-2- On considère que l’échangeur (Ech4 sur la Figure 1) de la piscine doit fournir une puissance de 20 kW à l’eau. L’eau issue de la piscine rentre dans l’échangeur à une température de 18°C et en ressort à 21°C. Calculer le débit d’eau (exprimé en l/s) nécessaire dans cet échangeur. p p P 20 P m.C . m 1,59kg /s 1,59l/s C . 4,18x(21 18) = ∆θ ⇒ = = = = ∆θ − & & Le fluide frigorigène va céder 200 kJ/kg lors de cet échange. Déterminez le débit nécessaire pour ce fluide si l’on considère l’échangeur parfait. 20 P m. h m 0,1kg / s 200 = ∆⇒ = = & & II-3- On considère tous les échangeurs parfaits. L’eau de la rivière rentre dans l’échangeur (Ech1 de la Figure 1) à 10°C et en ressort à 8°C. Au cours de cette transformation le fluide frigorigène reçoit 160 kJ/kg. Quel doit être le débit de l’eau de la rivière si toute la chaleur qu’elle cède est récupérée par le fluide frigorigène ? p 0,1x160 m. h m.C . m 1,9kg /s 4,18x(10 8) ∆= ∆θ ⇒ = = − & & & II-4- Le moteur électrique du compresseur a une puissance de 5 kW. Calculer les coefficients de performance (COP) COPchaud et COPfroid de la pompe à chaleur. cond chaud Comp evap froid Comp Comp P 20 COP 4 P 5 P m. h 0,1x160 COP 3,2 P P 5 = = = ∆ = = = = & Exercice III : Diagramme de l’air humide Groupe : NOM : Prénom : 2015 La pompe à chaleur est placée dans un local de service hermétique de dimensions 2mx2mx2m dont le taux d’humidité relatif est de 70% et la température intérieure en journée de 20°C. III-1- Placer ce point « A » sur le diagramme de l’air humide fourni. III-2- Quelle est la température nocturne minimale pour qu’il n’y ait pas d’apparition de condensation sur les murs ? Placer ce point « B » sur le diagramme de l’air humide. Θrosée=14,5°C Groupe : NOM : Prénom : 2015 III-3- En réalité la température est descendue à 10°C. Placer ce point « C » sur le diagramme de l’air humide. Cf diagramme III-4- Quelle est la quantité d’eau théorique exprimée en litres qui a pu se condenser ? a c eau airsec w w 0,0105 0,0075 0,003kg / kg − = − = airsec airsec condensée airsec eau V 2x2x2 m 9,47kg v 0,844 m m . w 9,47x0,003 0,028kg = = = = ∆ = = Exercice IV : Transfert thermique Les murs du local de service sont constitués de blocs de béton creux de 12,5 cm d’épaisseur, suivis de 10 cm de laine de verre classe VA1, d’une lame d’air non ventilée de 1 cm et de briques de 3,5 cm d’épaisseur. Figure 2:Constitution du mur Blocs Laine de verre Air Brique Extérieur Intérieur Text T5 T4 T3 T2 T1 Tint Groupe : NOM : Prénom : 2015 On suppose la température extérieure est égale à 10°C et la température intérieure est égale à 20°C IV-1- Calculez le coefficient de transmission surfacique U 2 tot si brique La bloc se LV e 0,1 R R R R R R 0,13 0,08 0,15 0,13 0,04 2,658m .K / W 0,047  = + + + + + = + + + + + =  λ 2 tot 1 U 0,376w / m / K R = = IV-2- Calculez le flux surfacique de chaleur 2 int ext U.( ) 0,376x(20 10) 3,76W.m ϕ = θ −θ = − = IV-3- Tracez le profil de température du mur 1 int si 2 1 Brique 3 2 LA 4 3 LV 5 4 Bloc R . R . R . e . R . θ = θ − ϕ θ = θ − ϕ θ = θ − ϕ  θ = θ − ϕ  λ θ = θ − ϕ Groupe : NOM : Prénom : 2015 uploads/Finance/ devoir-surveille2015-corrige 1 .pdf