I] Etude sur site de l instrumentation :

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1 S2-TP6 Instrumentation des circuits de départ et d arrivée chauffage des bâtiments et ECS du lycée Couffignal 4 H Objectifs : Relever, identifier et contrôler une installation industrielle instrumentée (chaudières et PAC du lycée Couffignal) I] Etude sur site de l instrumentation : 1-1) Situer les chaudières, les PAC (pompe à chaleur) et les puits de relevage et de rejet de l eau de la nappe sur la photo satellite du lycée en annexe ) Repérer les principaux éléments de cette installation sur l annexe ) Le local des départs et arrivées chauffage est situé à côté de la chaufferie (prévoir l échelle) Pour chaque binôme s équiper à tour de rôle des EPI (équipement individuel de protection) afin de relever séparément l instrumentation pour le départ et l arrivée du circuit de chauffage ou ECS qui vous est attribué voir en annexe 3. Relever les indications complètes de chaque capteur et actionneurs suivants en les identifiant sur le schéma TI fourni par l installateur (annexe 3) : - Deux capteurs de températures dédiés au compteur d énergie thermique (Multical 601). Voir l extrait de notice de cet appareil en annexe 5. - Un capteur de température dédié à la régulation de température - Un débitmètre volumique pour le compteur d énergie thermique - Un indicateur de température - Une vanne trois voies - Les vannes repérées VR100 et VP Pompes Faire un tableau de synthèse avec les items suivants : Repère schéma TI Désignation appareil Marque Indications relevées sur plaque Principe physique II] Schéma TI et principes des capteurs pour la mesure de la puissance thermique du circuit de chauffage étudié : 2-1) Renseigner le tableau associé au schéma TI (page suivante) du circuit de chauffage étudié. Désignation Grandeur physique mesurée TE1 TE2 FT JIT Principe technologique Etendue d échelle Fabricant Référence constructeur TP INSTR TS1 PAC 1/8 YD

2 TE1 Circuit de chauffage TE2 FT JIT 2-2) Préciser le principe du calcul de la puissance thermique à partir des mesures fournies par les capteurs de température et de débit ; fournir la formule en précisant les unités (voit TP de physique). 2-3) Compléter le document page 3/6 concernant le principe du débitmètre utilisé, afin de démontrer que le débit massique est : Préciser la valeur de k. 2-4) Justifier le choix des sondes de température utilisées. 2-5) Faire un relevé ponctuel (préciser sa date et son heure) des différentes indications fournies par le compteur d énergie. Retrouver la puissance thermique fournie par calcul à partir de ces relevés. III] Vérification des capteurs : 3-1) On se propose de contrôler les deux capteurs de température de départ et d arrivée du circuit de chauffage étudié. Proposer une procédure de vérification de ces capteurs (appareils à utiliser, installation et précaution de mise en place, autre matériel à prévoir, schéma de raccordements). 3-2) Faire valider cette procédure par le professeur. 3-3) Réaliser ce contrôle et rassembler vos mesures dans un tableau du type : T1 départ en C relevé sur le compteur T1 départ en C contrôlée T2 arrivée en C relevé sur le compteur T2 arrivée en C contrôlée 3-4) Conclusion sur vos relevés. TP INSTR TS1 PAC 2/8 YD

3 Principe de mesure du débitmètre massique à ultrasons: La méthode de différence des temps de transit repose sur le fait que la vitesse de propagation d'un signal ultrasonore dans un liquide dépend de la vitesse d'écoulement de ce dernier. Tel un nageur se déplaçant à contre-courant, un signal ultrasonore se propagera plus lentement en direction contraire de l'écoulement que dans la direction d'écoulement elle-même. Pour la mesure, une impulsion ultrasonique est émise dans la direction d'écoulement et une autre dans la direction opposée. Les capteurs A et B servent alternativement d'émetteur et de récepteur. Le temps de transit des signaux ultrasonores se propageant en direction d'écoulement est plus court que celui des signaux se propageant en direction contraire. La différence Δt des temps de transit est mesurée et permet de déterminer la vitesse moyenne d'écoulement sur la trajectoire des signaux. Expression du débit massique d eau de chauffage : m eau Avec : V : vitesse de l eau dans le tube de mesure S : section du tube de mesure eau : masse volumique de l eau =1000kg/m 3 Détermination de la vitesse de l eau de chauffage : D A B V.cosθ V θ L On note C la vitesse du son dans l eau au repos (de l ordre de 1480m/s à 20 c) Dans le sens de l écoulement (de A vers B) de l eau la vitesse du son Dans le sens contraire à l écoulement (de B vers A) de l eau la vitesse du son Le temps T1 de parcours de A vers B du son dans l eau Le temps T2 de parcours de B vers A du son dans l eau TP INSTR TS1 PAC 3/8 YD

4 Annexe 1 : Schéma complet du chauffage des bâtiments du lycée Couffignal TP INSTR TS1 PAC 4/8 YD

5 Annexe 2 Photo satellite du lycée Couffignal Schéma de principe d une PAC eau-eau W électrique 3 pompes KSB dont 2 avec variateur 7KW 100m 3 /h 12 C 200m 3 /h 8 C 4 pompes SALMSON DIL 4KW 73m 11 C 3 /h 160m 3 /h Circuit froid Q f puisée 6 C Vapeur basse pression et basse température Evaporateur à tubes 422KW /PAC Compresseur à vis Vapeur haute pression et haute température Fluide caloporteur frigorigène R134A Condenseur à tubes 580KW/PAC Circuit chaud Q c fournie Chauffage lycée Puits nappe (crépines) 40m Rejets 20m Echangeur à plaques Sondex 932KW Liquide basse pression et basse température Détendeur Liquide haute pression et haute température TP INSTR TS1 PAC 5/8 YD

6 Annexe 3 : Départ et arrivée des circuits de chauffage et ECS lycée Couffignal (schéma de l installateur) Détails de l instrumentation sur le circuit de chauffage «des nouveaux ateliers» (bâtiment H) : TP INSTR TS1 PAC 6/8 YD

7 Annexe 4 : Bilan de puissances installées Puissance thermique installée 6910KW répartie suivant le schéma : CH1 Chaudière gaz De Dietrich 1450KW CH2 Chaudière gaz De Dietrich 1450KW CH3 Chaudière gaz De Dietrich 1450KW CH4 Chaudière gaz Wiessmann 1400KW PAC1 Carrier 580KW PAC2 Carrier 580KW Les deux pompes à chaleur PAC eau-eau sont installées depuis Le marché a été attribué le 22 avril 2008 pour un coût total de 593 K, se répartissant : - Forage es puits à la société FORALEST de Wittelsheim pour 167 k - Installation de la PAC par la société DALKIA de Geispolsheim L installation est gérée par des automates TAC avec un superviseur. Débits nominaux pour le chauffage et l eau chaude sanitaire (ECS) Bât E Internat Bât D cuisine DN150 70m 3 /h Bât C DN125 65m 3 /h Bât F Atelier Aérothermes DN100 30m 3 /h Bât F Nouveaux Ateliers Radiateurs DN100 38m 3 /h ECS DN80 22m 3 /h Circuit de principe du chauffage du lycée Couffignal : PAC1 PAC2 CH1 CH4 Nourrice PAC ou collecteur aller Nourrice PAC ou collecteur retour Nourrice CH ou collecteur aller Nourrice CH ou collecteur aller Circuits de chauffage JI T TP INSTR TS1 PAC 7/8 YD

8 Annexe 5 : extrait de notice du compteur d énergie thermique MULTICAL 601 : TP INSTR TS1 PAC 8/8 YD