Etude d'une installation thermique. Bac S Amérique du Nord 2015

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Dans un souci écologique,mais aussi économique, le propriétaire d'un terrain de camping à Valence souhaite installer un bloc sanitaire ( WC et douches) dont l'eau sera chauffée par une installation thermique solaire.
Un transfert thermique peut s'effectuer suivant trois modes. Illustrer chacun de ces trois modes dans le cas du chauffe-eau solaire.

Au niveau du capteur, l'énergie solaire rayonnante est convertie en énergie thermique.
Dans l'échangeur thermique du ballon le transfert thermique entre l'eau froide et le fluide caloporteur s'effectue par conduction.
Dans l'eau sanitaire du ballon, il y a des courants de convexion.
Le camping a une capacité d'accueil de 75 campeurs. Les besoins journaliers en eau chaude sanitaire sont estimés à 50 L par personne. Calculer le nombre de ballons d'eau chaude nécessaire pour cette installation. Volume de stockage d'un ballon : 750 L.
Volume d'eau chaude nécessaire chaque jour : 75*50 =3750 L.
Nombre de ballons : 3750 / 750 =  5 ballons.
Quelle est ( kWh) la quantité d'énergie qu'il est néccessaire d'apporter à la totalité de l'eau pour élever sa température de 17 °C à 65 °C ?
Q = m c Dq = 3750*4180 (65-17)=7,524 108 J.
1 kWh = 3,6 106 J ; Q =
7,524 108 /(3,6 106)=209 ~2,1 102 kWh.





Rédiger en une quizaine de lignes maximum, un projet détaillant les conditions optimales d'implantation des panneaux solaires nécessaires au chauffage sanitaire moyen journalier.
Les panneaux solaires seront orientés au sud suivant une inclinaison d'un angle égal à la latitude : le rendement est alors optimal. L'énergie reçue par jour, à Valence, est égal à 4,2 kWh par m2 de panneaux.
Le toit du bâtiment B est orienté  15° sud-ouest avec une inclinaison de 30° : le rendement est optimal.
 L'insatllation sur le toit du bâtiment A est défavorable, ( orientation ouest et inclinaison de 70 ° ) le rendement ne serait que de 60 à 70 %.
Surface de panneaux nécessaire : 210 / 4,2 = 50 m2.
Surface d'un panneaux : 2,7 m2.
Nombre de panneaux à installer : 50 / 2,7 ~19 panneaux.

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