Partie C - Questions C.2-C.4, C.8 : Efficacité lu… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - EE 2023

PARTIE SPÉCIFIQUE (1,5h) — 8 points

Énergie et environnement

VÉLODROME RAYMOND POULIDOR

Mise en situation

Le vélodrome Raymond Poulidor, initialement pensé comme un équipement de plein air, est constitué d’une piste en béton sur remblai pour s’intégrer au mieux à la qualité paysagère du site.

Après la réalisation et l’utilisation des pistes, le besoin d’une couverture est devenu une évidence pour optimiser l’usage de cette structure tout au long de l’année. Une solution gonflable, communément appelée « dôme », a été privilégiée d’un point de vue économique et pour répondre efficacement aux contraintes imposées par le site en pente.

Malgré la couverture, la piste reste humide de par le phénomène de condensation.

La solution pour éviter cette condensation, a été de déshumidifier l’air entrant dans le dôme et de le réchauffer. Le contrôle de la température de l’air, de l’humidité à l’intérieur et de la température du sol permet de régler le problème en s’éloignant du point de rosée.

Travail demandé

Partie A: comment maintenir gonflé le dôme du vélodrome tous les jours de l’année ?

Trois générateurs d'air chaud placés à l'extérieur injectent de l'air neuf dans le volume du dôme afin de maintenir une pression constante de $300\text{ Pa}$ selon les conditions météorologiques.

Chaque générateur d'air a un débit disponible maximum de $30\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$. Dans les pires conditions (ouverture des portes lors des accès, tempêtes où la pression augmente pour stabiliser le dôme) un maximum de $105\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$ est requis.

Une centrale de traitement d'air de secours ultime ($35\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$) peut assurer (sans chauffage) un fonctionnement a minima afin de maintenir le dôme en état.

Le débit d'air neuf nominal injecté toutes portes d'accès fermées est de $24\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$ environ.

En cas de chute de neige, ou en cas de besoin de monter en température du volume du vélodrome, les brûleurs gaz des trois générateurs d'air sont utilisés. Ils sont alimentés par une cuve de capacité $3\text{ tonnes}$ de propane et se mettent en fonctionnement jusqu'à une température de $10\,^\circ\text{C}$ à l'intérieur du dôme.

Un anémomètre placé à l'extérieur de la couverture permet d'adapter le débit d'air pour compenser la poussée du vent sur le dôme.

Partie C: comment diminuer la consommation électrique de l'éclairage ?

Le niveau d'éclairage vertical requis pour un classement en catégorie 2 du vélodrome est 1 000 lux minimum avec un coefficient d'uniformité de 0,7 (Uo). Pour les entraînements sans spectateur, un éclairage de 300 lux minimum est préconisé. Le pilotage de l'éclairage s'effectue via l'application SMARTDOME. Quatre possibilités sont offertes: 0 lux, 300 lux, 700 lux, 1 000 lux.

DTS9 & DTS10: Caractéristiques des luminaires (DUOL)

DTS9: Éclairage direct (LaserLED direct L2)

Flux lumineux des modules LED · 21 900 lm

Puissance consommée · 197 W

Température de couleur · 4 000 K

Durée de vie · 80 000 h

DTS10: Éclairage indirect (LaserLED indirect L2)

Flux lumineux des modules LED · 57 600 lm

Puissance consommée · 402 W

Température de couleur · 4 000 – 6 000 K

Durée de vie · 100 000 h

DTS11: Étiquette énergétique des lampes et luminaires

Classe d'efficacité énergétique

Efficacité lumineuse totale

Ancienne classe correspondante

A · Supérieure à 210 lm·W⁻¹ · N'existait pas

B · Entre 185 et 210 lm·W⁻¹ · N'existait pas

C · Entre 160 et 185 lm·W⁻¹ · N'existait pas

D · Entre 135 et 160 lm·W⁻¹ · A++

E · Entre 110 et 135 lm·W⁻¹ · A++

F · Entre 85 et 110 lm·W⁻¹ · A++ à A+

G · Inférieure à 85 lm·W⁻¹ · A+ à E

Question C.2

Calculer l'efficacité lumineuse des luminaires utilisés pour l'éclairage indirect en lm·W⁻¹. Indiquer leur classe d'efficacité énergétique. Conclure sur les performances de ces luminaires.

DTS12: Implantation et scénarii d'éclairage

Nombre de luminaires allumés pour 1 000 lux:

144 luminaires indirects (sur 38 piliers) et 56 luminaires directs (sur 30 piliers).

Nombre de luminaires allumés pour 300 lux:

68 luminaires indirects (sur 34 piliers) et 0 luminaire direct.

Question C.3

Calculer la puissance électrique totale consommée et le flux lumineux total produit pour l'éclairage en mode 300 lux et en mode 1 000 lux.

Mode 300 lux:

Mode 1 000 lux:

Question C.4

Calculer en pourcentage l'économie de puissance électrique consommée si les utilisateurs du vélodrome ne choisissaient qu'un éclairage de 300 lux.

%

Question C.8

À partir de l'étude précédente, commenter les résultats obtenus et proposer une solution pour améliorer l'efficacité de l'éclairage.