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Chaudière à micro cogénération.
S 5.1 : approche systémique du bien S 5.2 : approche fonctionnelle et temporelle
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1ère année STS Maintenance
Présentation :
L’analyse porte sur un produit mis sur le marché: MK5B WhisperGen.
Le WhisperGen est un système de production d’eau chaude et de courant électrique convenant aux usages domestiques ou pour de petites industries. Il peut remplacer une chaudière de chauffage central tout en produisant en même temps du courant électrique. C’est une chaudière à cogénération.
Le WhisperGen est en cours d’évaluation dans divers autres pays, dont l’Allemagne, la France et les Pays-Bas. Il n’est pas plus gros qu’une machine à laver la vaisselle, ne fait pas plus de bruit qu’un climatiseur. Il n’a pas besoin de lubrification, n’a pas de filtres et ses émissions sont très propres.
Un modèle de WhisperGen en courant alternatif (il existe aussi
des modèles en courant continu pour des utilisations sur les
bateaux, dans les mobil-homes ou tous les endroits isolés)
utilise plus de 90 % de l’énergie du carburant fourni. En plus du
courant, il donne 12kW en production d’eau chaude et de
chauffage central. Le brûleur spécialement mis au point par
WhisperGen permet de fonctionner avec différents gaz
domestiques. L’électricité produite peut être utilisée pour la
maison ou retourner au réseau ou permet d’avoir des batteries
bien chargées dans les endroits isolés.
Brûleur principal
Brûleur auxiliaire
Échangeur thermique
Tête de chauffage
Moteur
Ventilateur
Robinet de gaz (brûleur principal)
Robinet de gaz (brûleur secondaire)
Plaque de raccordement
Chaudière à micro cogénération.
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1ère année STS Maintenance
Données techniques :
Carburant : Gaz naturel Production de chaleur : 7,5-14,5 kW Production d'électricité : 1 kW Consommation d'électricité : 11-60W Efficacité énergétique : 96% Réduction des émissions de CO2 : 1 tonne ménage/an Dimensions :49,1cm largeur*83,8 cm hauteur*56,3 cm
profondeur Poids : 142 kg Bruit : 46 dB Puissance nominale à 60-80º C : 7.5-8.3 kW Puissance calorifique avec brûleur auxiliaire à 60-80º C : 13.2-14.5kW
La micro cogénération est définie comme une production simultanée de chaleur (énergie calorifique) et d’électricité (énergie électrique).
Son rendement global est supérieur à 90% en comparaison avec les chaudières conventionnelles où 70 à 80% du combustible est converti en chaleur et où le reste par en fumée.
Caractérisation des inter-acteurs
Inter-acteurs Caractérisations Valeurs
Consommateur Sexe Logement Intérêts
Indifférent Propriétaire Ecologique et/ou économique
Énergie entrante (combustible)
Type Pression nominale en admission Consommation maximale Gaz naturel : Prix PCI Propane : Prix PCI Butane : Prix PCI
Gaz domestique 2H classe2 20 mbar 1.55 m
3/h
0.065 €/kWh * 50 MJ/kg 0.097 €/kWh * 46,357 MJ/kg 0.075 €/kWh * 45,752 MJ/kg
Environnement
Température ambiante Comburant Humidité relative Types d’air pH de l’eau
Entre 0 et 45°C Entre -15 et 40°C Entre 0 et 95% Continental ou marin Entre 5 et 8
Énergies sortantes Puissance thermique Puissance électrique
12 kWh 1 kWh
Infrastructure
Support : Charge maximale Tuyauteries chauffage : Raccordement Type Pression maximale Conduit cheminé : Réseau électrique : Tension Intensité Fréquence
200 kq/m2 RP ISO 7/1 Cuivre, acier, PE 3 bars Compatible avec le système d’évacuation / admission d’air Cox Geelen Coxcentric RGE 80/125 220 V 16 A 50 Hz
Normes
Réglementation thermique Raccordement gaz er évacuation des produits de combustion Raccordement électrique sur l’installation intérieure
RT 2005 DTU 61-1 NFC 15-100
* Prix au 1 février 2010
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S 5.1 : approche systémique du bien S 5.2 : approche fonctionnelle et temporelle
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Diagramme des inter-acteurs :
Question n°1 :
Les fonctions de services sont données dans le tableau ci-après. Il est demandé :
D’indiquer si la fonction est principale ou contrainte est de les ordonnancées (FP1, FP2… FC1, FC2…),
De tracer sur le diagramme ci-dessus les liens des fonctions avec les inter-acteurs.
De nommer le lien (FP1…)
Chaudière à cogénération
Énergie entrante
(combustible)
Environnement
Énergies sortantes
Infrastructure
Normes
Consommateur
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Fonctions de services Critères Niveaux Flexibilité
FS1
Permettre au consommateur de transformer une énergie entrante (combustible) en énergies sortantes
Alimentation électrique : Puissance en veille Puissance en fonctionnement Puissance thermique : Brûleur Stirling Brûleur chaudière Mode nominal Chauffage central : Débit Système Pression dans le système Température de l’eau Sortie électrique : Tension Fréquence Puissance électrique utile Nombre de phase Facteur de puissance, cosφ Rendement (PCI)
9 W 100 W 5 kW 7 kW 7 kW 8,5 à 15 l/min Ouvert ou pressurisé 3 bars 85 °C 220 V AC 50Hz 1 kW 1 0.95 94
Maxi Maxi Mini ±3 %
FS2
Permettre au consommateur de limiter son empreinte sur l’environnement.
Diminution des rejets de CO2 -245 g/kWhe
FS3 S’adapter à l’environnement
Température d’échappement Condensat Résistance à la corrosion (non visible)
95°C 1,7 l/h 15 ans
Maxi Maxi Mini
FS4 S’adapter à l’infrastructure
Nombres d’opérations * Caisse à outil * Temps d’installation +mise en service * Etanchéité
Minimales Chauffagiste 5h -1l/an
±1h Maxi
FS5 Respecter les normes en vigueur.
Installation Bruit Vapeur d’eau Conduit de fumée
AFNOR NF E31 E31-360-1 NF EN 12952-12 NF EN 1443
Flexibilité du produit existant * Phase d’installation et de maintenance
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Diagramme FAST : voici le diagramme d’une des fonctions listés avant.
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Question n°2 :
Il est demandé de compléter les différents cadres vides en vous aidant des propositions ci-dessous :
a) Ventilateur
b) Créer la circulation
c) Exploiter l’énergie calorifique
d) Transformer une partie de l’énergie calorifique en électricité
e) Stopper la combustion
f) Evacuer les produits de combustion
g) Transformer l’énergie mécanique en énergie électrique
h) Mesurer la pression
i) Permettre au consommateur de transformer une énergie entrante en énergie sortante
j) Apporter le combustible
k) Moteur Stirling
l) Transformer l’énergie calorifique en énergie mécanique