Partie 5 - Récupération d'énergie solaire thermiq… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - AC 2022

Partie 5: comment estimer les possibilités de récupération d'énergie solaire sur le toit de la piscine Boisé et gérer le chauffage des bassins ?

Partie 5: comment estimer les possibilités de récupération d'énergie solaire sur le toit de la piscine Boiséo et gérer le chauffage des bassins ?

DT5 - Plans toiture piscine Boiséo

Photo aérienne réalisée durant le chantier (Source: https://www.google.fr/maps/):

Plans toitures piscine Boiséo:

DT6 - Conditions climatiques de référence à La Broque

Les données statistiques ci-dessous permettent de connaître l'apport d'énergie solaire moyen par mois et par année d'un lieu géographique.

Les données ci-dessous concernent la ville de « La Broque » où est implantée la piscine Boiséo.

Régulation et gestion des sources d'énergie (DR2)

La régulation de température de l'eau des bassins de la piscine se fait à l'aide de capteurs implantés sur le circuit d'eau des bassins et sur le circuit du fluide caloporteur des panneaux solaires thermiques. À partir de ces relevés, la source d'énergie est sélectionnée pour chauffer l'eau des bassins.

L'énergie thermique provenant des panneaux solaires thermiques est utilisée en permanence. Pour maintenir la température à une valeur constante, la pompe à chaleur vient compléter cet apport d'énergie de la manière suivante:

Si l'écart de température entre le fluide caloporteur des panneaux solaires thermiques et l'eau des bassins est inférieur ou égale à 50 °C, la pompe à chaleur est à l'état « MARCHE » pour compléter l'apport d'énergie.

Si l'écart de température entre le fluide caloporteur des panneaux solaires thermiques et l'eau des bassins est supérieur à 50 °C, la pompe à chaleur est à l'état « ARRÊT ».

Remarque: le chauffage au gaz (chaudière à condensation), n'est utilisé que pour la mise en chauffe initiale des bassins.

Variables:

$T_b$ = Température de l'eau des bassins en °C

$T_{cps}$ = Température du liquide caloporteur des panneaux solaires thermiques

$C_hPC$ = Chauffage Pompe à Chaleur

5.1

À l'aide du document technique DT5, calculer la surface maximale $S_t$ en m² de toiture de la piscine Boisé sur laquelle il est possible d'installer des panneaux solaires (toitures terrasse 1 + terrasse 2).

m²

5.2

À partir du document technique DT6, relever la valeur de l'irradiance (rayonnement solaire) quotidienne moyenne en kW·h·m⁻²·jour⁻¹.

kW·h·m⁻²·jour⁻¹

5.3

En prenant l'irradiance $I = 3\text{ kW}\cdot\text{h}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{jour}^{-1}$, et $S_t = 350\text{ m}^2$, calculer l'énergie quotidienne théorique totale $W_{tq}$ en kW·h·jour⁻¹ récupérable sur les toitures des deux terrasses.

kW·h·jour⁻¹

5.4

En prenant $W_{tq} = 1000\text{ kW}\cdot\text{h}\cdot\text{jour}^{-1}$, et sachant que les panneaux solaires thermiques ont un rendement moyen de 80 %, calculer l'énergie quotidienne $W_{psth}$ en kW·h·jour⁻¹ récupérable par ces panneaux.

kW·h·jour⁻¹