La piscine : aspect énergétique, le chlore dans l'eau. Bac Sti2d 2014


Aspects énergétiques.
La consommation énergétique d'une piscine est estimée en moyenne à 4,00 103 kWh m-2 par an.
La piscine étudiée a une surface totale de bassins égale à 1650 m2.
Estimer la consommation annuelle totale de cette piscine.
4,00 103 *1650 =6,6 106 kWh.
Montrer que la consommation énergétique annuelle pour la production d'eau chaude est de l'ordre de 1,3 106 kWh.
Le chauffage de l'eau des sanitaires et des bassins représente 20 % de la consommation énergétique annuelle :
0,20 *
6,6 10=1,3 106 kWh.
Utilisation de capteurs solaires thermiques.
Pour diminuer la consommation énergétique, la piscine est équipées de 140 m2 de capteurs solaires thermiques.
Lénergie solaire rayonnée est de l'ordre de 1,30 103 kWh m-2 par an. Les capteurs convertissent au mieux 80 % de l'énergie reçue.
Montrer que ces capteurs assurent 11 % de la production d'eau chaude.
1,30 103 *140*0,80 ~ 1,5 105 kWh.
1,5 105 / (1,3 106) =0,11 ( 11 %).
Définir le rendement d'un capteur thermique et calculer sa valeur.

Rendement = Puissance utile / Puissance solaire incidente =7,60 102 /(1,00 103) = 0,76 ( 76 %).
Le rendement d'un capteur thermique est défini par : h = ß-K(Ta-Text) / E.
ß : rendement optique du capteur ou puissance absorbée par le capteur / puissance solaire incidente.
Ta : rempérature du fluide caloporteur ; Text : température extérieure.
E : éclairement reçu ( W m-2) ; K : coefficient de déperdition du capteur.
Montrer que ß = 0,80, calculer h pour E = 1,00 103 W m-2, K=2
ß =(7,6 102 + 4,00 101) / (1,00 103) = 0,80.
h = 0,80-2(30-10)/(
1,00 103)=0,76, valeur cohérente avec celle trouvée précédemment.



Capteurs photovoltaïques.
La surface des capteurs photovoltaïques est de 163 m2.
Montrer que la puissance maximale d'un panneau est d'environ 320 W.
Tension à puissance maximale Umax = 54,7 V ; intensité à puissance maximale Imax =5,86 A.
Pmax = Umax Imax =54,7*5,86= 320 W.
Déterminer l'éclairement correspondant à cette puissance.

Déterminer la puissance électrique fournie par l'ensemble des panneaux.
Surface des panneaux : 163 m2. Rendement 19,8 %. Puissance solaire 1000 W m-2.
Puissance électrique : 163 *1000 *0,198 =3,23 104 W.

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Le chlore dans l'eau.
Ecrire le couple acide base cité.
Acide hypochloreux / ion hypochlorite. HClOaq / ClO- aq.
L'acide hypochloreux se dissocie en partie dans l'eau pour former l'ion hypochloreux ClO-aq.
HClOaq + H2O = ClO-aq + H3O+aq.
Le terme chlore utilisé par les "piscinistes" correspond aux différentes espèces contenant l'élément chlore.
Réglementation des piscines publiques : pH : 6,9 à 7,7 ; chlore actif 0,4 à 1,4 mg/L ; chlore combiné inférieur à 0,6 mg/L.

Donner le nom de l'espèce chimique correspondante au chlore actif. Pourquoi sa mesure est-elle déterminante ?
Le chlore actif est l'acide hypochloreux HClO aq, désinfectant plus efficace que l'ion hypochloreux.
Le controluer fait un prélevement et relève : pH = 7,2 ; chlore libre 1,4 mg/L ; chlore total : 2,2 mg/L.
Déterminer la teneur en chlore actif du prélevement et conclure.

Cette valeur correspond à la réglementation.
Montrer que le pourcentage du chlore actif du prélevement vaut 67 %.
Chlore actif / chlore libre = 0,94 / 1,4 = 0,67 ( 67 %).

Comment varie la teneur en chlore actif en fonction du pH pour une teneur en chlore libre constante
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A teneur en chlore libre constante, la teneur en chlore actif diminue quand le pH augmente.
Les chloramines se forment dans l'eau des bassins à partir des matière azotées composées de la sueur des baigneurs, du mucus et de l'urine. Elles sont responsables de la fameuse odeur dite de "chlore".
A quel type de chlore correspondent les chloramines ?
Les chloramines correspondent au chlore combiné.
Quel est le nom de la chloramine principalement présente dans l'eau contrôlée ? Conclure quant à la prolifération des microorganismes.
A pH supérieur à 7, la monochloramine NH2Cl prédomine ; celle-ci a une bonne efficacité désinfectante.
Calculer la teneur en chlore combiné de l'eau. Conclure.
Teneur en chlore total-teneur en chlore libre = 2,2-1,4 = 0,80 mg/L.
Cette valeur est supérieure à la réglementation.




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