Les chaudières : exercices corrigés de CAP monteur thermique

Pour a), repère les mots « électricité » et « résistance » : il s'agit d'une chaudière électrique, qui n'a pas de combustible à brûler ⁴.

Pour b), repère « murale », « chauffage » et « eau chaude » : c'est une chaudière murale mixte, ici de type ventouse ².

Pour c), repère « au sol » et « brûleur à air soufflé » : c'est une chaudière au sol à brûleur soufflé, d'une puissance proche de celles des plates-formes de formation ².

Vérifie que chaque réponse nomme bien le critère qui t'a permis de décider (énergie, montage, service rendu).

Relève les données : $P = 21$ kW et $t = 2$ h.

Écris la relation : $E = P \times t$.

Remplace : $E = 21 \times 2$.

Calcule : $E = 42$ kWh.

Rédige la réponse : la chaudière fournit 42 kWh au circuit en 2 heures.

Identifie l'énergie utile : $E_{\text{utile}} = 45$ kWh, ce que reçoit l'eau.

Identifie l'énergie consommée : $E_{\text{consommée}} = 50$ kWh.

Écris la relation : $\eta = \dfrac{E_{\text{utile}}}{E_{\text{consommée}}} \times 100$.

Remplace : $\eta = \dfrac{45}{50} \times 100$.

Calcule : $\eta = 0{,}9 \times 100 = 90$ %.

Interprète : sur 50 kWh consommés, 5 kWh sont perdus, par exemple avec les fumées.

Rappelle la condition : le retour doit être inférieur à 55 °C pour que la vapeur d'eau des fumées se condense ⁵.

Compare : A (62 °C) est au-dessus du seuil ; B (48 °C) et C (30 °C) sont en dessous.

Réponse a) : la condensation fonctionne dans B et dans C.

Réponse b) : l'installation C est la situation idéale, car son retour est de l'ordre de 30 °C ⁵.

Pour c), calcule l'écart par rapport au seuil : $62 - 55 = 7$ °C.

Précise qu'il faut baisser la température de plus de 7 °C, puisque le retour doit être strictement sous le seuil.

Groupe des chaudières murales : $3 \times 21 = 63$ kW.

Groupe des chaudières au sol : $2 \times 20 = 40$ kW.

Additionne : $63 + 40 = 103$ kW.

Rédige la réponse : la puissance totale installée est de 103 kW.

Remarque que ces appareils ne fonctionnent pas forcément en même temps : 103 kW est une somme de puissances maximales, pas une consommation réelle.

Calcule l'énergie : $E = 21 \times 3 = 63$ kWh.

Écris la relation du coût : $\text{coût} = E \times \text{prix du kWh}$.

Remplace : $\text{coût} = 63 \times 0{,}10$.

Calcule : $\text{coût} = 6{,}3$ €.

Conclus : cette chauffe de 3 heures coûte 6,30 € avec ce tarif d'énoncé.

Identifie les deux critères de la cliente : retour d'eau très froid, récupération de l'énergie des fumées.

Conclus pour a) : une chaudière à condensation, bien adaptée au chauffage basse température ⁵.

Rédige b) : la vapeur d'eau des fumées se condense dans un échangeur parcouru par l'eau de retour froide ; en passant de l'état gazeux à l'état liquide, elle libère de la chaleur latente, transmise à l'eau du circuit ⁵.

Rédige c) : avec un retour trop chaud, la vapeur ne se condense pas ou peu ; l'appareil se comporte presque comme une chaudière classique et l'intérêt de la condensation diminue ⁵.

Ajoute une phrase de synthèse : l'appareil et le circuit doivent être pensés ensemble.

Durée hebdomadaire : $4 \times 5 = 20$ h.

Énergie utile : $E_{\text{utile}} = 21 \times 20 = 420$ kWh. Réponse a).

Relation du rendement : $\eta = \dfrac{E_{\text{utile}}}{E_{\text{consommée}}}$, donc $E_{\text{consommée}} = \dfrac{E_{\text{utile}}}{\eta}$.

Remplace : $E_{\text{consommée}} = \dfrac{420}{0{,}90}$.

Calcule : $E_{\text{consommée}} \approx 466{,}67$ kWh, soit environ 467 kWh.

Contrôle : 467 kWh consommés pour 420 kWh restitués, soit environ 47 kWh de pertes, ce qui est cohérent avec un rendement inférieur à 100 %.