Transcript 1 B

Les calculs de base
1
Les chiffres après la virgule..
• Il faut au moins 4 chiffres dit significatifs
• On écrira 103.4 et pas 103.42
• On écrira 1.364 et pas 1.36
• On écrira 81597 et pas 81597.23
• Les arrondis se font de manière habituelles
• 103.47 devient 103.5 puisque 7 ≥ 5
• 103.42 devient 103.4 puisque 2 < 5
2
La puissance
•
•
•
•
•
•
L’unité de base est le Watt (se note W)
1000 W = 1 kW (kilowatt)
1000000 W = 1 MW(mégawatt)
Autres unités………
1 cheval = 736 W
1 BTU (british thermal unit) = 0.3 W
3
Les unités de puissances
interdites…..
• Depuis plus de 25 ans il ne faut pas utiliser
dans les calculs …
• La kilocalorie/h
(1 kcal/h) = 1.163 W
• La thermie/h
(1 Th/h) = 1.163 kW
• la millithermie/minute (1 mth/min) = 69.76 W
4
exercices
•
•
•
•
Une voiture de 500 chevaux fait…..
………….kW
………….W
………….BTU
• 1 climatiseur de 9000 BTU fait……..
• …………..W
• …………..kW
5
L’énergie
• Energie = puissance X temps ……..
•
•
•
•
•
E=PXt
L’unité légale est le joule (et ses multiples)
1 Joule (J) = 1W X 1 s
Les multiples sont:
le kilojoule (kJ) = 1000 J
Le mégajoule (MJ) = 1000000 J
• Exemple , une ampoule de 100 W allumée pendant 60
secondes consomme 100 X 60 = 6000 J = 6 kJ
6
exercices
• Une radiateur électrique de 2 kW
fonctionne pendant 1 journée (24h). En
réalité par son thermostat il n’est
réellement en marche que 30% du temps.
Combien a-t-il consommée en…..
• ………………J
• ………………kJ
• ………………MJ
7
Les kWh…….
• Le joule est peu utilisé … on a pas
l’habitude
• Le kWh c’est aussi de l’énergie
• Donc puissance X temps
•
1kW X 1 heure = 1 kWh
• Et bien sur 2 kW X 5 h = 10 kWh…….
8
Et les Wh……
• Idem les kWh mais en plus petit
• Toujours puissance X temps…..la formule
s’écrit
E=PXt
• 1 W X 1 h = 1 Wh
• 6 W X 7 h = 42 Wh
• 1000 W X 1 h = 1000 Wh =……1 kWh
9
exercices
• Un appareil de 2500 W fonctionne
pendant 8 heures de manière continue
• Il a consommé
• …………Wh
• …………kWh
10
Conversion joules/Wh et autres…
• Pour avoir des joules il faut multiplier des W par
des secondes.
• Comme 1 heure c’est 3600 seconde….
• 1 W X 1 h = 1 Wh
• 1 W X 3600 s = 3600 J = 3.6 kJ
• 1 kW X 1 h = 1 kWh
• 1000 W X 3600 s = 3600000 J = 3600 kJ = 3.6 MJ
11
exercices
• Une spot halogène de 750 W reste allumée
toute la nuit pour rien……..soit 10 heures
• Elle a consommée (bien inutilement):
• ……………………J
• ……………………kJ
• ……………………MJ
• ……………………Wh
• ……………………kWh
12
Energie et combustible
• Les combustible contiennent de l’énergie
• On utilise le PCI (pouvoir calorifique
inférieur) dans les calculs
• Et pourquoi inférieur ??? Parce que la
combustion produit de la vapeur d’eau
dont on ne peut récupérer la chaleur que
dans certaines condition…. Si on
récupérait cette chaleur on parlerait de
PCS (pouvoir calorifique supérieur)
13
Le PCI
• Le PCI c’est toujours………
• 1 quantité d’énergie / une quantité de
combustible
• La quantité d’énergie souvent donnée en
kWh peut également se donner en J, kJ
ou MJ
• La quantité de combustible est le plus
souvent le m3 pour le gaz et le kg pour le
fioul (et les GPL, butane et propane)
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Exemples de PCI
•
•
•
•
•
Gaz naturel 10 kWh/m3
Fioul domestique 12 kWh/kg
Fioul domestique 10 kWh/litre
Propane 12.78 kWh/kg
Butane 12.66 kWh/kg
• Et tout combustible a son PCI , charbon, bois,
hydrogène…même la m….. de cochon et ouais il
y a des chaudières qui marchent au lisier en
Bretagne
15
exercices
• Gaz naturel ….. ……….MJ/m3
• Fioul domestique ………… MJ/kg
• Fioul domestique ………… MJ/litre
• Propane …………MJ/kg
• Butane ………….MJ/kg
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Les différentes puissances
Pertes par les
fumées
Qn puissance absorbée
Pn puissance utile
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Exemple en chiffres
Pertes par les
fumées = 3 kW
Qn = 30 kW
Pn 27 kW
18
Exemple en chiffres
10% Pertes par les
fumées
100%
90%
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Relation entre Qn et Pn
• Qn – Pn = pertes par les fumées
• Le Rendement se note  (lettre grecque éta)
• Rendement
exemple :
 = Pn / Qn
• 
= 27 kW/30 kW
= 0.9 = 90%
• Et en bougeant la formule…..on en a d’autres
• Qn X  = Pn
Pn /  = Qn
Si on ne connait pas le rendement on l’estime souvent = a 90%
…….donc 10% de pertes
20
exercices
Calculez le rendement
• Pn = 22 kW et Qn = 26 kW ,donc …………………..
• Qn = 33 kW et Pn = 29 kW donc …………………..
Trouvez Qn
•  = 89% et Pn = 25 kW donc……………………
Trouvez Pn
• = 92% et Qn = 24 kW donc………………….
21
Qn
•
•
•
•
•
•
•
Qn a d’autres noms…..
Débit thermique
Puissance thermique
Débit calorifique
Puissance calorifique
Puissance absorbée (ça devrait être le vrai nom)
Puissance flamme
Puissance enfournée……….etc.……..
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Qn
• Qn est beau…Qn est surtout grand, c’est
la plus élevée des puissances d’une
chaudière
• Qn est fixe sur les chaudières murales, on
la lit sur la plaque signalétique
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Qn sur les chaudieres murales
• Les chaudieres murales sont des
ensembles chaudieres/bruleurs
indissociables contrairement a la plupart
des chaudieres au sol
• Qn max est utilisé surtout en sanitaire
• En chauffage la puissance sera inférieure
et réglée en fonction de l’habitation
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Qn sur les chaudières au sol
• Pour les chaudières au sol (a équiper de
bruleur fioul ou gaz) Qn n’est pas toujours
donné sur la plaque signalétique
• Si il n’y a qu’un chiffre (par exemple 20 kW)
c’est Pn
• Qn comme Pn peuvent être une plage de
puissance…… exemple:
• 20 kW a 30 kW (Pn) et 23 kW a 33 kW (Qn) 25
Qn sur les bruleurs fioul et gaz
• Seul Qn est donné sur les bruleurs, jamais
Pn
• C’est toujours une plage de puissance qui
est donnée
• Pour le fioul Qn peu être donné en
débit de fioul (en kg / h) il faut X par 12
pour avoir des kW
26
exercices
• Un bruleur fioul est donné pour 2 a 4 kg/h
trouvez la plage de Qn de ce bruleur
• ………………..kW a………………..kW
• Un bruleur fioul est donné Qn 30 a 55 kW, a
quelle plage de débit fioul (en kg/h) cela
correspond ????
• De…………kg/h a ………………kg/h
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Relation Qn et PCI
• Vous avez-vous c’est 12 pour le fioul…..(des petits malin vous
diront 11.89……en réalité cela varie un tout petit peu d’un
fioul a l’autre , mais 12 ça va bien
3 kg/h X 12 kWh/kg = 36 kW………
• Débit combustible X PCI (du combustible) = Qn
• Et bien ça marche pour tous les combustibles cette
formule…….reste a placer dans la formule le bon PCI et le
bon débit de combustible……
28
PCI…Qn…. et débit combustible
• La formule peut être inversée…
• Débit combustible = Qn / PCI (du combustible)
Avec Qn toujours en kW
mais l’unité du débit de combustible sera l’unité issue du
PCI du combustible…….
Si PCI en kWh / kg ,débit combustible en kg/h
Si PCI en kWh / m3 ,débit combustible en m3 /h
Etc.…………….
29
exercices
•
•
•
•
•
•
•
•
Qn = 29 kW trouvez le débit……..
Fioul en l/h …………………
Fioul en kg/h………………….
Gaz naturel en m3/h……………..
Gaz naturel en l/h………………
Gaz naturel en l/min……………..
Propane en kg/h……………….
Butane en kg/h…………………
•
Voir les pci des combustibles diapositive n° 15
30
Relation Qn et PCI au gaz naturel
• Le PCI du gaz naturel est pris a 10 kWh/m3
• Si on rempli un cube de gaz (1m x 1m le cube) cela
représente une énergie de 10 kWh environ……en
réalité ce chiffre varie en fonction de la
température, de la pression et de la nature exacte
du gaz, mais en petite puissance (moins de 70 kW)
on tient rarement compte de ces variations
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Le gaz
Donc………..au gaz naturel
• Débit gaz (en m3 / h) X 10 = Qn
Et en bougeant encore une fois le truc…
• Qn / 10 = débit gaz (en m3 / h)
32
exercices
•
•
•
•
Qn = 28 kW , débit gaz = …………………….
Débit gaz = 2.3 m3/h , Qn =…………………..
Pn = 22 kW, R = 90 % , débit gaz =………….
Débit gaz = 3.12 m3/h , Pn = 27 kW , R =…..
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Les litres/minutes gaz
• Comme on ne reste 1 heure devant un compteur
on calcule très souvent le débit gaz en
litres/minute
Du coup on est plus précis pour le PCI que les
10 pris généralement, et ça donne…après
calculs que je vous épargnerais….…
• Débit gaz (en l/min) / 1.72 = Qn
34
exercices
• Débit gaz = 42 l/min , Qn=……………..
• Qn = 28 kW , débit gaz =…………
• Pn = 22 kW , débit gaz = 44 l/min, R=…….
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Pn
• Puissance utile…transmise a l’eau
(chauffage ou sanitaire) par la chaudière
• Se nome aussi puissance eau
• Puissance aux brides
• Puissance nominale
Elle apparait toujours sur les plaques
signalétiques des appareils
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En sanitaire
• Pn sera a son maximum….toujours en sanitaire
• Pn chauffe l’eau…..augmente la
température…..on parle de delta T
• Une formule relie Pn,  T et débit d’eau :
Pn (kW) =  T X 1.163 X débit d’eau
3
m /h)
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Les m3/h et les litres/min
Ben……..
- Si 2 m3/h on a 2 X 1000 = 2000 l/h
Et on a 2000 / 60 = 33 l/min
- Si on a 20 l/min on a 20 X 60 = 1200 l/h
Et donc 1200 / 1000, = 1.2 m3/h
38
exercices
• Eau froide 10°, eau chaude 54° , débit d’eau = 12
litres/min , trouvez Pn= ……kW
• Pn = 35 kW, delta T= 30° , trouvez le débit d’eau
sanitaire = ………………l/min
NB vu que delta T = 30 ce débit est dit spécifique : DS
• Trouvez dans l’exo précédent par combien il faut X
Pn pour avoir le DS?
Pn X ……….. = DS
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En chauffage
• C’est l’écart de température entre l’entrée
et la sortie de la chaudière (et des
radiateurs) qui nous intéresse….
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• On a toujours:
Pn = débit d’eau X 1.163 X  T
Mais………….
Pn sera une puissance chauffage…le plus souvent
réglée plus faible que la Pn sanitaire qui est maximum
 le débit d’eau ne sera pas du sanitaire mais le débit
d’eau dans les radiateurs
Le delta T sera celui entre départ et retour radiateur
( et chaudière), le plus souvent 15 Kelvin (15K) = 15°
41
exercices
• Pn chauffage réglée a 14 kW Delta T radiateurs a 15°,
débit eau =…….............
• Si on double le débit d’eau , calculez ce que devient le
delta T =……………………
• Le rendement étant de 92% Qn =………..
• Si je suis au fioul le débit fioul = ……….kg/h
• En gaz nat débit gaz en l/min = …………….
• Et au propane débit gaz =………en…………
• Et au butane
=………en………….
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TP
• Sur un maximum de chaudières……
Relevez……par la plaque signalétique ou la
documentation….
• Qn max
• Pn max
• débit gaz
• débit d’eau chauffage (si Pn chauffage = 75%
de la Pn maximum)
• Débit spécifique en sanitaire
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