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BACCALAUREAT PROFESSIONNEL ELECTROTECHNIQUE, ENERGIE ET EQUIPEMENTS COMMUNICANTS

BAC PRO ELEEC



Enseignements PROFESSIONNELS

Référence :

MU-TP3

Connaissances visées

UTILISATION DE L’ENERGIE CHAUFFAGE D’UN APPARTEMENT


Type d’activité

TP (travaux pratiques)

4h

Thème : UTILISATION DE L’ENERGIE


DONNéES PéDAGOGIQUES

Fonctions principales

F1 – ORGANISATION

F2 - REALISATION

F3 – MISE EN SERVICE

Activités professionnelles

T 1-1 Etablir la liste du matériel d’exécution, d’installation, de vérification, et de sécurité et si nécessaire rédiger une liste complémentaire de matériel à commander.

T 2-3 Vérifier la conformité de réalisation de l’ouvrage.

T 2-2 Adapter, si nécessaire l’implantation et la pose du matériel.

T 3-1 Effectuer les essais, réglages et vérifications nécessaires à la réception technique de l’ouvrage.

T 3-2 Fournir les éléments, donner les informations, mettre à jour les documents pour permettre la bonne exécution des plans de recollement.

T 3-3 Procéder à la livraison de l'ouvrage en relation avec le client.

Résultats escomptés

R 2-3 Vérification de la réalisation de l’ouvrage préalablement à la mise en service.


R 2-4 Rédaction d'un compte-rendu concernant la conduite du chantier.

R 3-1 L’ouvrage est vérifié conforme.
Présentation d'un compte-rendu.


R 3-2 Les écarts de réalisation par rapport au cahier des charges sont notifiés pour mise à jour du dossier technique.

Compétences

C1-3 Décoder les documents relatifs à tout ou partie d’un ouvrage.

C1-6 Collecter les divers éléments de déroulement des travaux.

C2-7 Configurer les éléments de l’ouvrage.

C2-8 Contrôler l’adéquation entre la réalisation et : le cahier des charges, Les normes en vigueur.

C2-9 Vérifier les grandeurs caractéristiques de l’ouvrage.

C2-10 Contrôler le fonctionnement de l’installation.

C2-19 Présenter au client l’ouvrage et son fonctionnement.

C4-4 Dialoguer avec les différents intervenants du chantier.

C5-3 S'assurer de la disponibilité des matériels, de l'outillage, des appareils de mesurage et de contrôle et des équipements de protection collectifs.


Prérequis

TP1 : Découverte + TP2 Préparation et Réalisation.
DONNéES TECHNIQUES

Problématique

Comment piloter par SMS ou commande vocale une installation de chauffage ?

Environnement

Matériel

Système + outillage

Documentaire

Dossier technique du système

Logiciel

MUSITEL 742




Noms Prénoms

Observation:


Mise en situation

Le développement d’objets connectés, associés à l’intelligence numérique, rend possible le vieux rêve d’une maison ou d’un logement dit intelligent.

Piloter son chauffage à distance, choisir ses consignes de température avant d’arriver, être averti d’un dégât des eaux, d’une intrusion, ou d’une température intérieure trop basse est aujourd’hui une réalité.

Avec sa couverture, le réseau GSM permet de rendre accessible la commande partout et par tous.
Des modules d'entrées sorties tout ou rien, pilotés par GSM, ouvrent ainsi la porte de la supervision et de la commande à distance. Moyennant un forfait minime de quelques unités d’euros, ils traitent de façon bidirectionnelle les informations vocales préenregistrées et SMS.

La configuration simple du système permet de transformer son téléphone portable en véritable télécommande.
La mise en situation propose l'utilisation d'un module d’entrées sorties piloté par SMS pour la commande de chauffage avec fil pilote 4 ordres, qui s’inscrit parfaitement dans les nouvelles directives RT2012.



Conditions de réalisation :

Le TP s’effectue dans la zone système, sous système ou préparation suivant l’implantation des ateliers et l’insertion du système.



Objectifs pédagogiques :

L’étude porte sur une installation de chauffage (convecteurs) commandés par fil pilote (4 ordres).

  • L’élève est amené à vérifier les conditions de mise en œuvre et de choix d’un matériel de chauffage, d’une pièce ou d’une zone dans un bâtiment à partir d’un cahier des charges.

  • La consigne par thermostat et les ordres de commandes sont analysés et pris en compte dans le but d’optimiser l’efficacité énergétique du bâtiment.


Savoirs et compétences mises en œuvre :


Activités professionnelles :

F1 : Organisation F2 : Réalisation F3 : Mise en service







Savoirs

Exigences

compétences

S0.4 Electrotechnique- Expérimentation

S0-4 Appareils de mesures.

Multimètres TRMS (règles d’emploi).

C2-7 C2-8 C2-9 C2-11 C5-2

S2 : Utilisation de L’énergie

S2-2 Electrothermie.

Principes des différents modes de chauffage.

C1-3

C3-1

Caractéristiques nécessaires a l’étude, au choix à la réalisation et à la mise en service du chauffage d’une pièce par radiateurs communicants.

C1-1 C2-1 C2-4 C2-5 C2-7 C2-9 C2-10 C3-1

S3 : Commande de l’énergie

S3-1 Commande en tout ou rien de l’énergie.

Fonction de la commande.

Nom et définition des caractéristiques principales.

C5-1

C4-3

S4 : Communication et traitement de l’information

S4-6 Représentation des ouvrages et des systèmes.

Décodage de schémas.


C1-3

C2-2

C2-12

S4-5 Acquisition de données

Capteurs et détecteurs.

Principes de détection des différentes grandeurs physiques (température).

C3-1

- Différentes solutions technologiques.

C2-1 C3-2 C4-1 C5-1

- Caractéristiques nécessaires à la mise en œuvre et à l’utilisation des différents capteurs, détecteurs.

C2-4

C2-6

C3-4

S5 : Mise en service Maintenance

S5-1 Mise en service.

Procédure concernant les essais fonctionnels, conformément aux notices constructeur.

C2-7 C2-8 C2-9 C2-10 C2-11 C2-19

Mesures de grandeurs électriques et physiques, réalisées dans le respect des règles de sécurité.

C1-3 C2-9 C2-11

S6 : Qualité, sécurité et réglementation.

S6-2 Habilitation.

Les règles de sécurité sont respectées.

C1-7 C5-2 C5-3 C5-5

S7 : Technique de communication et de gestion.

S7-5 Connaissance du produit.

Nom, fonction, gamme, référence, prix.

C4-1 C5-1 C5-2

S7-7 Communication orale

Présentation de l’ouvrage au client.

C2-19 C3-1 C4-1 C4-2 C4-5 C4-6 C4-7


Travail demandé : CRITERES D’EVALUATION :





Travail demandé

Capacité évaluée

Travail évalué

Note

Degré d’acquisition*

1

Analyser les documents constructeurs







/2




2

Décoder les données techniques relatives au Système de contrôle de chauffage par fil pilote.







/2




3

Décoder les données techniques relatives au principe de chauffage par convection.







/2




4

Procéder aux essais, puis aux relevés des consignes et des signaux de commande.







/2




5

Rendre compte oralement et par écrit.







/2




6

Respect des règles de sécurité.







/2




7

Organiser son poste de travail







/2




8

Gérer son temps







/2




9

Adopter un comportement professionnel







/2




10

Conclure







/2




*degré d’acquisition NA : Non Acquis ; AR : Acquis à revoir ; A : Acquis.




NOTE :


/20


Scénario du concept : Modulation et utilisation de l’énergie électrique.


Travail a effectué :

I/. Identification du matériel et prise en compte des documents.

II/. Analyse des quatre ordres de commande.


  • II/. 1. Comprendre les ordres.

  • II/. 2. Comprendre le schéma.

  • II/. 3. Relevés les signaux de commande « fil pilote ».



III/. Bilan énergétique de l’installation de chauffage.

IV/. Procédé de chauffage par convection : Avantages et inconvénients.

V/. Essais de fonctionnement du système conformément au cahier des charges (les ordres sont donnés par le MUSITEL lui même contrôlé par SMS).

VI/. Effectuer le compte rendu d’activité à la hiérarchie.

Cahier des charges.
Deux sorties du transmetteur MUSITEL sont utilisées pour fabriquer le groupe de Quatre ordres qui va permettre le pilotage des convecteurs à fil pilote.

Une association de relais et de diodes permet de moduler l’énergie électrique et transforme la tension sinusoïdale EDF 50 Hz en quatre formes de signaux distincts.

Les fils pilote commanderont de la même façon les convecteurs en zone nuit et en zone jours.

I/. Identification du matériel et prise en compte des documents.
I/.1. En vous aidant du dossier technique et ressource, colorier sur le schéma architectural ci dessous les convecteurs électriques de la zone jours et de la zone nuit.




Zone Nuit




Zone Nuit



Zone jours

Zone jours

I/. 2. Effectuer les relevés des plaques signalétiques des convecteurs puis complétez le tableau ci dessous :




P (W)

U(V)

N° de Classe

IP :

Convect. N°1.

500

230V

II

45

Convect. N°2.

500

230V

II

45

Convect. N°3.

500

230V

II

45

Convect. N°4.

500

230V

II

45


I/. 3. Identifier les protections des circuits et leurs calibre.

Compléter le tableau ci dessous.

(Toutes les lignes ne sont pas à remplir).




Zone (jours ou nuit)

Calibre Thermique.

Type de courbe de la protection magnétique.

Pouvoir de coupure.

Puissance totale installée sur le circuit.

Section des conducteurs.

Circuit chauffage N°1

C16

16A

Courbe C

4500A

1000W

1,5mm2

Circuit chauffage N°2

C16

16A

Courbe C

4500A

1000W

1,5mm2

Circuit chauffage N°3




















II/. Analyse des quatre ordres de commande.

  • II/. 1. Comprendre les ordres.

Les signaux ci-dessous sont relevés entre Fil pilote et neutre.dce13c93

1









2



3




4



Commentaires (remarques) :

Seul les commandes numérotées 1, 2, 3, et 4 sont disponibles en sortie des modules du système SMSPilot.


II/. 1.1. Expliquer ci-dessous comment l’on peut de façon simple fabriquer les signaux de commande confort, réduit et hors gel du convecteur à l’aide d’une diode.

La commande hors gel peut être construite à partir d’un montage redresseur « simple alternance ». (Expliquer le schéma ci dessous).

La diode ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens (le sens de la flèche).

Dans le sens anode cathode seul les alternances positives franchissent la diode. On obtient un signal redressé mono-alternance ci contre :

Dans le sens cathode anode seul les alternances négatives franchissent la diode. On obtient un signal redressé mono-alternance ci contre : 

Dans le montage ci dessus le contact du relais envoie sur le fil pilote la phase en direct (230V AC) ou la phase au travers d’une diode montée a l’envers (sens cathode anode) donnant le signal redressé mono alternance négatif vu ci dessus.

Le montage ci dessus permet donc d’obtenir les deux types d’ordres ci dessous:





Et si le deuxième relais coupe complètement la phase alors on obtient un troisième ordre :





S1

S2

L









FP


II/. 1.2. Compléter le tableau de fonctionnement ci dessous :


Etat logiques de S1 et S2.




Ordre obtenu sur le convecteur

0

0




confort

0

1




Hors gel

1

0




Eco ou réduit

1

1




Hors gel


- II/. 2. Comprendre le schéma.

En utilisant le schéma fournis en document technique « DT7 » compléter le tableau ci dessous.


Etat de la sortie NO1 du Musitel 742.

Etat de la sortie NO2 du Musitel 742.




Ordre obtenu sur le convecteur

0

0




confort

0

1




Arrêt

1

0




Hors gel

1

1




Eco ou réduit




  • II/. 3. Relevés les signaux de commande « fil pilote ».


A l’aide de l’oscilloscope relever les signaux de commande sur le fil pilote de l’un des convecteurs.

Demander la consignation du poste.

Procéder à la mise en place de la sonde de l’oscilloscope puis faite vérifier le câblage par le professeur avant remise sous tension du système.

Faites contrôler les signaux obtenus à l’écran par le professeur.
Identifier les signaux ci-dessous:


La courbe « B » représente l’alimentation 230V du convecteur.

La courbe « A » l’ordre transmit sur le fil pilote.

Il s’agit don ici d’une commande « ECO ou REDUIT » (230V AC).

La courbe « B » représente l’alimentation 230V du convecteur.

La courbe « A » l’ordre transmit sur le fil pilote.

Il s’agit don ici d’une commande « CONFORT » (aucuns ordre transmit).







La courbe « B » représente l’alimentation 230V du convecteur.

La courbe « A » l’ordre transmit sur le fil pilote.

Il s’agit don ici d’une commande « Arrêt » (Alternances positives uniquement).

La courbe « B » représente l’alimentation 230V du convecteur.

La courbe « A » l’ordre transmit sur le fil pilote.

Il s’agit don ici d’une commande « Hors gel » (Alternances négatives uniquement).


III/. Bilan énergétique de l’installation de chauffage.

Calculer la puissance totale installée sur la plateforme électrotechnique.


Ptotal = somme des puissances de chauffage installées.

Soit : Ptotal = P1+P2+P3+P4 = 500+500+500+500 =2000W
Ptotal = 2KW.


En vous aidant du document ressource DT 10 du dossier technique, donner le volume des pièces pouvant être chauffées.

Il nous faut 40W par m3.

Soit : 2000/40 = 50 m3

Notre installation peut chauffer 50 m3 de volume.


Quelle serait alors la puissance approximative totale des convecteurs à installer pour un appartement de 80 m et 2,5m de hauteur sous plafond.

Volume = surface × hauteur

Soit : Volume de l’appartement = 80m2 ×2,5 m = 200m3

Donc : puissance = 200m3 ×40W = 8000W

Il nous faut donc 8KW de convecteurs électriques pour chauffer cet appartement.


IV/. Procédé de chauffage par convection : Principe, Avantages et inconvénients.

(Aidez vous de votre cours de technologie sur les différents procédés de chauffage).
Principe de fonctionnement :

Une résistance parcourue par un courant électrique monte en température et chauffe l’air qui l’entoure.

L’air chaud monte et attire l’air froid par la grille du bas du convecteur, créant ainsi une circulation d’air appelée convection.




Avantages.

Inconvénients.

Chauffage rapide de la pièce.

Installation facile et rapide.

Appareil de chauffage peut couteux.

Chauffage de l’air mal répartit dans la pièce.

Gros consommateur d’énergie.

La circulation d’air le long des murs laisse des traces.


V/. Essais de fonctionnement du système conformément au cahier des charges (les ordres sont donnés par le MUSITEL lui même contrôlé par SMS).
Mettre en service le système SMS pilote.

En vous aidant de la notice du MUSITEL 742 : on vous demande d’activer les sorties NO1 et NO2 de façon à configurer tous les convecteurs de la plateforme en position confort.
Vous effectuerez alors les mesurages des intensités des courants au départ de chaque circuit.

Puis vous complèterez le tableau ci dessous avec les résultats de vos mesurages.

Conclure en indiquant si le calibre thermique de la protection du circuit est adéquat.

Donner U(V) et calculer P(W).





I (A)

U(V)

P(W)

Cal thermique I(A)

Conforme ou non conforme.

Circuit 1

2 A

236V

472W

16A

conforme

Circuit 2

2,1 A

238V

499,8W

16A

conforme


VI/. Effectuer le compte rendu d’activité à la hiérarchie.

Souligner les problèmes rencontrés.

Proposez un moyen d’améliorer l’efficacité énergétique de l’installation du client.



L’amélioration de l’efficacité énergétique du client peut se faire en utilisant d’autres technologies de chauffage en fonction des pièces :

Exemple : radiant ou soufflant ponctuellement dans la salle de bain.

Chauffage a accumulation pour le salon et les chambres. Etc…
Bien sur il faut considérer le bâtiment comme bien isolé au niveau des murs et des vitrages.




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