Partie B · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - AC 2023

Partie B: la puissance thermique des générateurs d'air chaud est-elle suffisante ?

Le maître d'ouvrage souhaite, lors des compétitions, maintenir une température intérieure de $10\text{ }^\circ\text{C}$ en soufflant de l'air chaud grâce aux générateurs alimentés au gaz.

Cette température intérieure particulièrement basse permet à l'ouvrage de ne pas être soumis à la RT2012 (règlementation thermique en vigueur lors de la construction).

Document technique DTS2: températures extérieures de base en France

Question B.1

Relever la température extérieure de référence en hiver à Bonnac-La-Côte (altitude $430\text{ m}$) sur le DTS2.

Calculer $\Delta T$ (écart entre la température intérieure et la température extérieure de référence en hiver).

Reporter $\Delta T$ dans la case correspondante du DRS2.

Question B.2

Le débit d'air extérieur soufflé dans le dôme est $Q_v = 24\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$ soit $Q_v = 6{,}67\text{ m}^3\cdot\text{s}^{-1}$.

En sachant que la masse volumique de l'air $\rho_{\text{air}} = 1{,}292\text{ kg}\cdot\text{m}^{-3}$, convertir le débit $Q_v$ en $\text{kg}\cdot\text{s}^{-1}$ (on notera ce débit $Q_m$).

Question B.3

Les déperditions thermiques liées à l'air neuf extérieur se calculent de la façon suivante:

$D_{\text{air neuf}} \text{ (Watts)} = Q_m \times C_p \times \Delta T$

$Q_m$: débit en $\text{kg}\cdot\text{s}^{-1}$

$C_p$: capacité thermique massique de l'air ($1004\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{kg}^{-1}$)

$\Delta T$: écart entre la température intérieure et la température extérieure de référence en hiver en $^\circ\text{C}$.

Calculer les déperditions thermiques liées à l'apport d'air neuf extérieur $D_{\text{air neuf}}$.

Question B.4

Calculer les déperditions totales du dôme en complétant le DRS2.

Paroi / Apport

Résistance thermique $R_{\text{totale}}$ ($\,\text{m}^2\cdot\text{K}\cdot\text{W}^{-1}$)

Transmission thermique $U$ ($\text{W}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{K}^{-1}$)

$U = \frac{1}{R_{\text{totale}}}$

$\Delta T$ ($^\circ\text{C}$)

Surface ($\text{m}^2$)

Déperditions thermiques ($\text{kW}$)

Dôme (double membrane)

—

53

Sol (piste en béton)

—

248

Murs en béton (entrées)

0,26

150

Ponts thermiques ($= 30\,\%$ des déperditions par la double membrane)

$D_{\text{ponts thermiques}} =$

Air neuf

$D_{\text{air neuf}} =$

TOTAL

Document technique DTS3: caractéristiques thermiques des générateurs d'air chaud

Question B.5

Il y a trois générateurs d'air chaud de modèle PKE140 installés dans le vélodrome.

Conclure sur le choix de la puissance thermique utile maximale du générateur d'air chaud indiquée dans le DTS3.