B  Chauffe -eau solaire

Un chauffe-eau solaire comprend trois éléments :


- les capteurs qui absorbent l'énergie du soleil et la restituent sous forme de chaleur à l'aide d'un échangeur ;
- le ballon d'eau qui est un réservoir calorifugé ;
- la station électronique qui gère l'installation et commande la pompe destinée à transférer la chaleur absorbée par les capteurs vers le ballon ; un régulateur électronique contrôle les températures des capteurs et du ballon et enclenche la pompe à partir d'un écart de température de 4 °C entre les capteurs et le ballon.

B.2.1 - Les capteurs de température utilisent une résistance au platine Pt1000 parcourue par un courant continu I = 1,00 mA.
B.2.1.1 - En utilisant la caractéristique suivante, déterminer les valeurs R0, R65 et R100 prises par la sonde Pt1000 pour les températures respectives θ = 0 °C, θ = 65 °C et θ = 100 °C.

B.2.1.2 - Déterminer la tension aux bornes de la sonde Pt1000 pour une température θ = 100 °C.
U= R* I
U = 1,43V

B.2.2 - Après conditionnement électrique du signal, le capteur de température délivre une tension de la forme v(θ) = 10 + 5.10-2.θ. La température θ est exprimée en degrés Celsius et la tension v(θ) en volts
B.2.2.1 - On applique en entrée de ce capteur une variation de température Δθ = 10 °C. Calculer la variation de la tension de sortie Δv correspondante.
B.2.2.2 - Déterminer la sensibilité s du capteur de température s

B.2.3 Le régulateur électronique contrôle les températures des capteurs notée θC et du ballon notée θB, puis élabore une tension de commande vS = 2.(θC — θB).
B.2.3.1 - Déterminer la valeur de vS lors du déclenchement de la pompe, qui se produit pour un écart de température de 5,0 °C.
B.2.3.2 - Sachant que la valeur maximale que peut délivrer le régulateur est vSMAX = 14 V, quel est l'écart maximal de température ΔθMAX que peut mesurer le régulateur ?

B.2.4 - La pompe de circulation a un débit volumique proportionnel à la tension de commande vS. L'eau entre dans le capteur solaire à la température θB = 55 °C et sort à la température θC= 65 °C.
B.2.4.1 - Déterminer la valeur du débit volumique de la pompe DV en L.s-1 lorsque vS = 12 V.
B.2.4.2 - Déterminer la quantité de chaleur Q reçue par l'eau glycolée si elle traverse le capteur solaire en une minute.
B.2.4.3 - En déduire la puissance Ps du capteur solaire.

Données : DV = 0,25vS avec DV en m3.h-1 et vS en V.
Capacité thermique massique de l'eau glycolée : C = 3 290 •J.kg-1.K-1
Masse volumique de l'eau glycolée ρ =1 060 kg.m-3