Rénovation énergétique d'une piscine, Bts EEC 2019. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . ...... ..... Chauffage des eaux de baignade. (9,5 points). Le chauffage de l'eau compte pour environ 30 % de la facture énergétique et le chauffage  de l'eau chaude sanitaire représente 4 à 7 % de cette facture. Dimensions de la piscine : 50,0 m ; 25,0 m et 3,0 m de profondeur. La réglementation impose deux vidanges de bassins par an et nécessite de chauffer de l'eau froide à 12°C à une température de 25°C. A1. Chauffage de l'eau lors de ces deux vidanges. A.1.1 Montrer que le volume d'eau utilisé lors de ces deux vidanges est V = 7,5 103 m3. V = 2 x ( 50,0 x25,0 x3,0) = 7500 = 7,5 103 m3. A.1.2. Exprimer l'énergie thermique Qvidange à fournir pour chauffer les eaux de baignade lors des deux vidanges en fonction de r, V, ceau, qc et qf. Calculer sa valeur. Masse d'eau m = r V ; Qvidange = r V ceau ( qc-qf). Qvidange = 1,0 103 x 7,5 103 x4,18 (25,0-12,0)=4,0755 108 ~4,08 108 kJ. A.1.3  Quelle doit être la puissance minimale de la chaudière qui permet, au cours d'une seule vidange, de chauffer l'eau en 72 h ? Energie ( kJ) pour une vidange / durée ( s) = 2,04 108 / (72 x3600) =786 kW. A.2. Chauffage de l'eau du bassin pour compenser les pertes quotidiennes. Par jour, on estime que les pertes thermiques représentent une énergie thermique Qpertes = 50 109 J / jour. La majorité des pertes se fait par évaporation évaluée à 0,240 L / h par m2 de bassin. Chaleur latente de vaporisation de l'eau à 20°C : Lvap = 2454 kJ kg-1. A.2.1. Sur une année entière, montrer que l'énergie thermique consommée pour compenser les pertes thermiques vaut environ Qpertes / an = 1,8 1013 J. Qpertes x 365 = 50 109 x 365 =1,825 1013 ~1,8 1013 J. A.2.2. Justifier que l'on peut négliger l'énergie thermique Qvidange devant l'énergie thermique Q pertes / an. Qvidange  / Q pertes / an =4,08 1011 / (1,8 1013) ~0,023 ( 2,3 %). A.2.3. Calculer le volume d'eau évaporé dans l'air dans une journée et évacuée par déshumidification. Surface de la piscine 50,0 x 25,0 = 1,25 103 m2. Volume d'eau évaporée par jour : 1,25 103 x0,240 x24 =7,2 103 L = 7,2 m3. A.2.4. IJustifier que de l'énergie doit être fournie à l'eau pour qu'elle s'évapore. En déduire la conséquence de cette évaporation sur la température des eaux du bassin. L'évaporation est endothermique. Pour s'évaporer, l'eau puisse de l'énergie thermique dans les eaux du bassin. Celles-ci vont se refroidir. A.2.5. Déterminer l'énergie thermique Qvap perdue quotidiennement par l'eau du bassin par évaporation. Quel pourcentage représente cette énergie sur les pertes thermiques quotidiennes ? Masse d'eau évaporée : 7,2 103 kg ; Qvap = 2454 x 7,2 103 =1,77 107 kJ = 1,77 1010 J. 1,77 1010 / (5 1010) =0,354 ( 35 %). A.2.6. Le schéma ci-dessous représente les différentes pertes thermiques. A.2.6.1 Donner le nom du mode de transfert thermique représenté par la flèche 3. Transfert par conduction. A.2.6.2. Le nom du transfert représenté par la flèche 2 peut être décrit par le texte suivant : La ...... concerne le transfert thermique de la piscine à l'air ambiant par le mouvement de l'eau et le mouvement de l'air. La chaleur de l'eau s'échappe alors par ..... dans l'air plus frais. Donner le nom de ce transfert thermique. Transfert par convection. A.2.6.3. En déduire le nom du transfert thermique représenté par la flèche 1. Transfert par rayonnement. ... B. Utilisation de différentes chaudières. (6,5 points ). On utilise une chaudière à condensation pour chauffer l'eau des bassins et le combustible est le méthane. PCSméthane = 55 MJ kg-1. B.1.1 Ajuster l'équation de combustion du méthane. CH4 + 2O2 ---> CO2 + 2H2O. B.1.2. Montrer que la masse m de  nécessaire pour chauffer les eaux de bassin en une année est de 3,3 102 t. Calculer la quantité de matière n correspondante. m =1,8 1013 /(55 106)=3,27 105 kg ~3,3 102 t. M(méthane) = 12 +4 = 16 g / mol. n = m / M(méthane) = 3,27 108 / 16 = 2,045 107 ~2,0 107 mol. B.2. Utilisation d'une chaudière numérique. La chaleur dégagée par le fonctionnement d'un centre de données ( data center ) permet de récupérer une puissance de 50 kW utile pour assurer le chauffage de l'eau des bassins et compenser les pertes thermiques. B.2.1 Montrer que cette chaudière permet de diminuer les sonsommations énergétiques en gaz d'environ 9 %. Puissance utile au chauffage : 1,8 1013 /(365 x24 x3600) =5,7 105 W = 570 kW. 50 / 570 = 0,0876~0,09  ( ~ 9 %). B.2.2. Déterminer la masse de CO2 qui ne sera pas rejetée dans l'atmosphère grace aux économies de chauffage réalisées en utilisant cette chaudière. Quantité de matière de CO2 : n = 2,045 107 mol ; M(CO2) = 44 g / mol. Masse de CO2 : 2,045 107 x44 ~9,0 108 g = 9,0 105 kg = 9,0 102 t. Masse de CO2 non rejetée : 9,0 102 x 0,0876 ~ 79 t. B.3 Utilisation d'une pompe à chaleur. Il est possible de valoriser les eaux usées en énergie grçace à une solution qui consiste à détourner une partie des eaux usées vers un échangeur thermique, afin de transférer l'énergie qu'elles contiennent vers un fluide caloporteur. Le coefficient de performance de cette pompe, noté COP, est le rapport entre l'énergie thermique utile Q et l'énergie électrique consommée E par la pompe à chaleur, soit COP = Q / E = 4. Par jour E = 3000 kWh. Quelques prix : 1 kWh électricité : 15 cts € ; 1 tonne de méthane : 1500 € ; installation totale pompe à chaleur : 600 000 €. B.3.1 Déterminer l'énergie utile Q liée au fonctionnement annuel de la pompe à chaleur. 3000 x365 = 1,095 106 ~ 1,1 106 kWh. B.3.2 Calculer le coût annuel pour l'alimentation électrique de cette pompe. 1,095 106 x 0,15 = 1,64 105 €. B.3.3 Déterminer la durée à partir de laquelle l'installation de la pompe à chaleur sera rentabilisée. On appelle n le nombre d'années au bout desquelles la pompe est rentabilisée. Coût de cette pompe : 1,64 105 n + 6,0 105 €. Energie hermique économisée gràace à cette pompe : 4 E = 4 x1,095 106 = 4,38 106 kWh soit 4,38 106 x3600 =1,58 1010 kJ = 1,58 107 MJ. Masse de méthane économisée : 1,58 107 / 55 = 2,87 105 kg ou 2,87 102 t. Economie : 2,87 102 x1500 =4,3 105 € par an. 1,64 105 n + 6,0 105 < 4,3 105 n ; 1,64 n +6,0 < 4,3 n ; 6,0 < 2,66 n ; n > 2,3 ans. .... C. Composition d'une bache de couverture. ( 4 points). Pour diminuer les consommations énergétiques on peut installer une bçache de couverture vendue en mousse de polyéthylène. On estime à 10 h par jour la durée pendant laquelle cette bçache est déployée. Elle permet de diminuer d'environ 40 % les dépenses énergétiques liées à l'évaporation. Cette bçache est constituée d'un polymère : le polyéthylène C.1. Donner la définition d'un polymère. Macromolécule obtenue  à partir d'un grand nombre de petites molécules ( monomère) , associées par liaisons de covalence. Le degré de polymérisation est égal au nombre moyen de monomères constituant le polymère. C.2 Donner la formule semi-développée du monomère. H2C=CH2. C.3. Donner le nom en nomenclature officielle du monomère. éthène ( éthylène). C.4. Donner l'équation de formation de ce polymère. n CH2=CH2 ---> ...[CH2---CH2 ]... n fois. D C.5. Calculer le degré  de polymérisation n d'un polyéthylène dont la masse molaire moyenne est 300 kg / mol. M(éthylène) = 2 x12 +4 = 28 g / mol. n = 300 103 / 28 = 1,07 104.   .

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