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Description

Chaudière à granulés

1- Présentation

Le sujet se décompose en deux parties: elles peuvent être traitées dans un ordre indifférent.

Une partie commune 2I2D durée indicative 2h30.
Une partie enseignement de spécialité ITEC durée indicative 1h30.

2- Mise en situation

Les modes de chauffage individuel contribuent à l’épuisement des ressources d’énergies fossiles et à la production de polluants atmosphériques. L’étude suivante doit permettre de répondre à la problématique : en quoi le chauffage à granulés de bois constitue une solution d’avenir dans le cadre du développement durable ?
Les chaudières à granulés sont de plus en plus nombreuses dans les foyers français. Moderne et facile d’utilisation, la chaudière à granulés convient parfaitement aux personnes qui souhaitent bénéficier d’un chauffage naturel.

La chaleur produite permet de chauffer l’eau d’un circuit de chauffage central d’un logement. La production est automatisée grâce à un clavier ou à l’aide d’une télécommande : il suffit d’allumer sa chaudière à granulés, de la programmer, puis de la régler. Elle s’arrête automatiquement lorsqu’il n’y a plus de granulés.
Pour améliorer le confort d’utilisation, les granulés peuvent être stockés en grande quantité, par exemple dans un silo textile saisonnier.

Le sujet se décompose en deux parties distinctes:

Partie 1 : Ingénierie, innovation et développement durable

Problématiques générales :

- partie 1, le chauffage au bois permet-il de réduire les émissions de gaz à effet de serre,
- partie 2, quel est l’impact du chauffage au bois sur les émissions de particules fines,
- partie 3, comment évaluer la consommation annuelle en granulés,
- partie 4, comment optimiser le fonctionnement de la chaudière ?

Partie 2 : Innovation et Eco-Conception

Dans la partie spécifique, vous devez choisir entre traiter la partie A (choix 1) ou la partie B (choix 2). Les autres parties sont à traiter obligatoirement.

L’installation d’une chaudière à granulés répond aux attentes en ce qui concerne la réduction de l’usage de combustibles issus de ressources non renouvelables (gaz, fioul). Cependant cette technologie sera plébiscitée si elle n’amène pas de contraintes supplémentaires lors du fonctionnement.

C’est pourquoi la société Euroclima, qui commercialise ces chaudières, souhaite procurer à ses clients une installation technique permettant :
- une autonomie annuelle en besoin de granulés (Partie A) ;
- une sureté de fonctionnement de l’alimentation en granulés (Partie B) ;
- une automatisation de l’alimentation en granulés de la chaudière (Partie C).

PARTIE A - CHOIX 1 : Comment adapter le stockage des granulés ?

Une solution complète incluant la fonction « stockage des granulés ». Les particuliers investissant dans une chaudière à granulés n’ont souvent pas prévu la zone de stockage du combustible. Une solution consiste à installer un silo de stockage dans le local choisi.
Le système de stockage (DTS3) est constitué d’une structure porteuse démontable, pour être transportée puis assemblée dans le local, et d’une poche textile souple pour contenir la réserve de granulés.

PARTIE B – CHOIX 2 : Comment optimiser l’alimentation en granulés ?

Le rendement thermique d’une chaudière à granulés est garanti si l’alimentation en granulés est optimale. Dans le cas contraire, un manque de combustible entraîne la baisse de la température dans la chambre à combustion et réduit les performances de la chaudière. Une cause de défaillance est le bourrage des granulés lors de leur cheminement.
Le système d’alimentation doit pallier le risque de retour de flamme lors du fonctionnement de la chaudière. Pour cela une écluse anti-retour de flamme à sas rotatif est ajoutée.

PARTIE C : Comment assurer l’alimentation en granulés de façon autonome ?

La réduction des opérations de manutention des granulés est un critère de confort lors du fonctionnement de la chaudière. La solution retenue consiste à installer un convoyeur à vis sans fin et tube flexible.

PARTIE D : Synthèse

En vous aidant des résultats obtenus dans les différentes parties, conclure sur la validité des différentes solutions mises en œuvre.

Compétences évaluées

Référentiels par compétences [6]
- Bac technologique [7]
  - Bac technologique STI2D - Abrogé [8]
    - Spécialité innovation technologique et éco-conception [9]
  - Bac Technologique STI2D [16]

Fichiers et liens

STI2D sept-2021-sujet -ITEC [35]

STI2D sept-2021-sujet -ITEC-CORR [36]

Liens:
[1] https://eduscol.education.fr/sti/utilisateurs/francois-pescheux?node=14060
[2] https://eduscol.education.fr/sti/system/files/images/concours-examens/14060/14060-chaudiere-granules.GIF
[3] https://eduscol.education.fr/sti/system/files/images/concours-examens/14060/14060-principe-chaudiere-granules-ac.GIF
[4] https://eduscol.education.fr/sti/system/files/images/concours-examens/14060/14060-chaudiere-granules-itec.GIF
[5] https://eduscol.education.fr/sti/system/files/images/concours-examens/14060/14060-chaudiere-granules-itec2.GIF
[6] https://eduscol.education.fr/sti/referentiel-competences/referentiels-par-competences
[7] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences/bac-technologique
[8] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique/bac-technologique-sti2d-abroge
[9] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge/specialite-innovation
[10] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-innovation
[11] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-0
[12] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-4
[13] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-6
[14] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-9
[15] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-abroge-specialite-10
[16] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique/bac-technologique-sti2d-0
[17] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d/c1-caracteriser-des-produits
[18] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c1-caracteriser-des-1
[19] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d/c2-identifier-les-elements
[20] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c2-identifier-les-elements
[21] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d/c3-analyser-lorganisation
[22] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c3-analyser-lorganisation/c31
[23] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c3-analyser-lorganisation/c34
[24] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d/c5-imaginer-une-solution
[25] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c5-imaginer-une-solution/c56
[26] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c5-imaginer-une-solution/c58
[27] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c5-imaginer-une-solution-0
[28] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c5-imaginer-une-solution-2
[29] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d/c6-preparer-une-simulation-et
[30] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c6-preparer-une-simulation-0
[31] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c6-preparer-une-simulation-3
[32] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c6-preparer-une-simulation-7
[33] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c6-preparer-une-simulation-8
[34] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-technologique-bac-technologique-sti2d-c6-preparer-une-simulation-9
[35] https://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/14060/14060-sti2d-sept-2021-sujet-itec.pdf
[36] https://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/14060/14060-sti2d-sept-2021-sujet-itec-corr.pdf