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Exercice de thermique

Posté par
soyuka
29-11-09 à 15:29

Bonjour, je bloque sur un exercice sur une installation solaire qui comprend un chauffe eau solaire thermique et des capteurs photovoltaïques.

On a tout d'abord un rayonnement moyen journalier sur les capteurs solaires (Kwh/m^2/j) pour 12 mois :

Exemple du moi de janvier : 1,58

L'etude du chauffe eau solaire : celui-ci comprend 5 m^2 de capteurs ainsi qu'un ballon de stockage cylindrique de 200l de diamètre intérieur 0,5m.

Les capteurs ont un rendement moyen de 65%, à quelle température finale moyenne peut on élever 200l d'eau prélevés journalièrement sur le réseau à 12° ?

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 29-11-09 à 17:22

Bonjour,
On a 1,58 kWh.m-2.j-1 .
5 m2 de capteurs ==> x 5
rendement moyen de 65%  ==> x 0,65
On a ainsi la quantité d'énergie (chaleur) récupérée par les capteurs.
Après, on applique :
W = m c (f - i)
Et on trouve  f

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 29-11-09 à 17:46

Merci,
dans la formule : W étant la quantité d'énergie récupérée par les capteurs, m=200l=200Kg, la température initiale : 12 mais qu'est c ?

Cela nous donnerait :
\phi_f=\frac{W}{mc}-12=\frac{5,135}{200c}-12=?

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 29-11-09 à 18:50

c est la chaleur massique.
Pour l'eau, c = 4186 J.kg-1.K-1

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 29-11-09 à 18:51

Cela doit être donné dans l'énoncé d'ailleurs (à la fin par exemple)

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 29-11-09 à 18:53

Attention, dans la formule, W est en joules !
Quand on fait  1,58 x 5 x 0,65, on obtient des kWh/j

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 29-11-09 à 18:57

" m = 200 l = 200 kg "==> une masse en litres, ça fait désordre...
Il vaudrait mieux écrire : Veau = 200 L ==> meau = 200 kg

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 12:25

Merci, j'ai résolu le premier exercice en entier.
Mais j'ai de nouveau un souci après (exercice 2)

On nous demande de calculer la production énergétique journalière de l'installation pour chaque mois de l'année, les capteurs ayant un rendement énergétique de 13%. Avec 8m^2 (8 panneaux de 1m^2 et de tension nominale 12V) de capteur plus batterie de stockage.

J'ai ces résultats pour cette question :
Jan Fev Mars Avr Mai Juin JuilletAoutSept Oct Nov Dec
Rayonnement moyen journalier :
1,58 2,38 3,27 4,45 5,01 5,26 5,37 4,75 4,37 3,14 1,7 1,26
Production d'énergie journalière des capteurs :
1,64 2,48 3,40 4,63 5,21 5,47 5,58 4,94 4,54 3,27 1,77 1,31

(13%x8x1,58 pour le mois de janvier par exemple)

Maintenant on me dit : une famille consommant en moyenne 4000 kWh par an cette installation vous semble-t-elle suffisante pour assurer la consommation d'une famille en autonomie ?
Puis, le dimensionnement de installation électrique de capteurs photovoltaïques se fait pour un éclairement de 1000W/m2

Merci pour votre aide

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 12:33

J'ai fait 30 fois la somme de toutes les énergies et cela me donne 1327,24 mais je ne pense pas que c'est sa...

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 12:36

J'ai fait 30 fois la somme de toutes les énergies et cela me donne 1327,24 mais je ne pense pas que c'est sa...
Ca doit être bon...

Puis, le dimensionnement de installation électrique de capteurs photovoltaïques se fait pour un éclairement de 1000W/m2. Dimensionnez les conducteurs reliant les capteurs (sur le toit) au régulateur solaire et à l'ondulateur ( au sous-sol), ces conducteurs ont une longueur de 10m et l'on ne veut pas plus de 5% de chute de tension) On envisagera les trois montages suivants : tous les modules en série, tous en parallèle, et modules en série deux pas deux puis en parallèle.
Mode de pose : câble multiconducteur

Quelqu'un pourrait m'expliquer cette question ? Merci

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 15:53

En faisant la somme des productions d'énergie journalière, je trouve 44,24 kWh.
Pour un an , on a donc 44,24 x 365 = 16147,6 kWh

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 18:05

Ah, merci...

Mais, comprenez vous ceci ? :

Puis, le dimensionnement de installation électrique de capteurs photovoltaïques se fait pour un éclairement de 1000W/m2. Dimensionnez les conducteurs reliant les capteurs (sur le toit) au régulateur solaire et à l'ondulateur ( au sous-sol), ces conducteurs ont une longueur de 10m et l'on ne veut pas plus de 5% de chute de tension) On envisagera les trois montages suivants : tous les modules en série, tous en parallèle, et modules en série deux pas deux puis en parallèle.
Mode de pose : câble multiconducteur

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 20:50

Non, j'ai dit une bêtise...
Janvier  : 1,64 kWh par jour ==> 1,64 x 31 = 50,84 kWh
Février  : 2,48 kwh par jour ==> 2,48 x 28 = 69,44 kWh
Mars     : ....
.
.
.
Décembre : 1,31 kWh par jour ==> 1,31 x 31 = 40,61 kWh

Tu fais ça pour tous les mois et tu additionnes...

Quant au reste, je réfléchis un peu...

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 21:03

Il n'y aurait pas la résistivité du métal (cuivre ? ) des câbles quelque part ?
Je pense qu'on a besoin...

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 02-12-09 à 21:11

1000 W/m2, je pense qu'on peut trouver la puissance électrique générée dans les capteurs :
P = 0,13 x 8 x 1000  W
Quand ils sont en série, on a une tension de 12 x 8 = 96 V.
Ce qui nous permet de trouver I = P / U
5% de chute de tension ==> 5% x 96 = 4,8 V
Rmax = 4,8 / I
R = l / S
Pour trouver le diamètre des câbles, on a la longueur l mais il faut la résistivité ...

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 03-12-09 à 17:49

S=0,4^2\times\Pi\times2+2\Pi\times0,4\times h=2m^2
 \\ h=\frac{0,2}{0,4^2\times\Pi}

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 03-12-09 à 18:28

Hmm, on a qu'a dire qu'on prend des cables en cuivres de résistivité 0,017, ce sont les plus courants dans ce genre d'installation il me semble...
Cela nous ferait donc :
P=1040
U=96V
I=10,83
RMax=0,44
S=0,39 m

Probable non ?

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 03-12-09 à 21:28

Citation :
S=0,4^2\times\Pi\times2+2\Pi\times0,4\times%20h=2m^2%20\\%20%20h=\frac{0,2}{0,4^2\times\Pi}

Je ne comprends pas d'où vient ce calcul...

De mémoire, je dirais que la résistivité du cuivre est   1,6.10^{-8}\,\,\Omega .m.
Alors, tu dis que la résistivité du cuivre est 0,017... Mais 0,017 quoi ?

Posté par
soyuka
re : Exercice de thermique 04-12-09 à 16:52

Le calcul était une erreur désolé, on ne peut pas éditer sur ce forum...
Ohm*mm²/m 0.0171

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 04-12-09 à 17:57

Non, une fois le message parti, on ne peut plus intervenir... Mais il y a l'aperçu...
.mm2/m, c'est une drôle d'unité pour une résistivité. Cela veut-il dire qu'un fil  de cuivre a une résistance de 0,017 quand la section est de 1 mm2 et la longueur 1 m ?

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 04-12-09 à 18:55

Citation :
Cela veut-il dire qu'un fil  de cuivre a une résistance de 0,017 quand la section est de 1 mm2 et la longueur 1 m ?

Oui, je confirme, c'est bien ce que ça veut dire ...

Posté par
Marc35
re : Exercice de thermique 04-12-09 à 19:01

Par rapport au calcul du message "Posté le 03-12-09 à 18:28", je trouve S = 0,384 mm2.
Donc   = 0,7 mm  environ

Sauf erreur éventuelle...



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