Cliquer ici pour obtenir la version complète.

Transcription

1 Cliquer ici pour obtenir la version complète.

2 Chauffage des locaux par géothermie et par aérothermie (dossier pédagogique destiné aux enseignants) Objectifs : S INFORMER des différentes structures d installations domestiques de chauffage par géothermie ou par aérothermie et DÉFINIR le rôle des différents constituants (capteurs, pompe à chaleur, émetteurs) DÉCRIRE le fonctionnement d une pompe à chaleur à partir d informations spécifiques (caractéristiques fournies par les constructeurs : puissances, COP,...) DIMENSIONNER et CHOISIR les constituants d une installation domestique de géothermie ou d aérothermie (capteurs, pompe à chaleur, émetteurs) S INFORMER des aspects administratifs et financiers pour concrétiser un projet domestique. Élèves et filières concernés : Élèves des formations de niveau 4 des filières de l électrotechnique et de l électronique (baccalauréats technologiques et professionnels). Supports didactiques recommandés : Ouvrage de la collection Technique Pratique : «Comprendre et dimensionner les installations domestiques à énergies renouvelables» ( Diaporama «Chauffage des locaux par géothermie et par aérothermie» téléchargeable en ligne sur Évaluation (questionnaire) : E1 DESIGNER les trois constituants essentiels de toute installation géothermique domestique : E2 ÉNONCER les 4 types de captage qui peuvent être mis en œuvre dans une installation de géothermie et d aérothermie :

3 Évaluation (questionnaire suite) : E3 ÉVALUER, par le calcul, la surface approximative nécessaire pour l enfouissement de capteurs enterrés horizontaux afin de chauffer une maison de 120 m² : E4 DESIGNER les quatre constituants de base d une pompe à chaleur (PAC) : E5 DESIGNER les trois types de pompes à chaleur principalement utilisées : E6 La performance d une pompe à chaleur s exprime par un coefficient désigné COP. EXPRIMER, par une formule, la définition de ce coefficient : E7 Un particulier souhaite assurer le chauffage de sa maison de 140 m² par une installation de géothermie mettant en œuvre des capteurs horizontaux enterrés (sol argileux humide) associés à une PAC à fluides intermédiaires qui alimente deux types d émetteurs : des planchers chauffants et des radiateurs à basse température. De plus, cette maison est située dans le Finistère à une hauteur de 35 m au dessus du niveau de la mer. 71 En faisant usage des ressources documentaires jointes, CALCULER la puissance (en kw) que devra produire la PAC afin d obtenir une température ambiante de 19 C dans les différentes pièces de la maison : 72 Par usage des ressources documentaires jointes, CHOISIR la pompe à chaleur de type eau glycolée/eau de la gamme Vitocal 300 du constructeur VIESSMANN :

4

5

6

7

8

9 Évaluation (corrigé suite et fin) : 73 En faisant usage des ressources documentaires jointes, en DÉDUIRE la puissance frigorifique (en kw) que les capteurs enterrés devront fournir à la pompe à chaleur pour que celle-ci distribue une eau chaude à une température de 35 C : NOTA : Considérer une eau glycolée de captage à une température de 0 C. Graphiquement, pour une eau glycolée de captage de 0 C, la puissance frigorifique prélevée nécessaire à l obtention d une eau chaude de 35 C est de 8,4 kw. 74 Hypothèse : la puissance frigorifique captée est de 8,4 kw. Les canalisations enterrées mettent en œuvre des conduits de type PE 25. CALCULER la surface de captage et en DÉDUIRE le nombre de boucles de 100 m à enfouir dans le sol : Dans le cas le plus défavorable, le coefficient de prélèvement surfacique qe est de 25 W/m². Il en résulte une surface de captage de : S = P / qe = / 25 = 336 m². En conséquence, le nombre de boucles de 100 m à enfouir est de : Nombre = (2 x surface de captage) / 100 = (2 x 336) / 100 = 6,72 ; on enfouira 7 boucles de 100 m. 75 En raison de sa surface de 40 m², la salle de séjour justifie une puissance de chauffage de 3 kw. De plus, un carrelage d épaisseur 10 mm recouvre la chape en béton dans laquelle des conduits PER 13 x 16 sont parcourus par une eau chaude dont la température moyenne vaut 31 C. DÉTERMINER le pas de pose des conduits noyés dans la chape et disposés en «escargot» : Uh = / (40 x (31 19)) = / 480 = 6,25 W/m².K La résistance thermique Rth d un carrelage d épaisseur 10 mm est de 0,01 m².k/w. Cette valeur de résistance thermique amène à retenir des émissions thermiques de 6,19 W/m².K fournies par des conduits PER 13 x 16 disposés en escargot avec un pas de 15 cm (Vz15). 76 VÉRIFIER, calcul à l appui, que la température du sol ne dépasse pas 28 C : Tsol = ((6,19/11,6)x(31 19)) + 19 = 25,4 C