Un chalet en montagne : panneaux photovoltaïques + stockage + chauffe-eau thermodynamique (pompe à chaleur air-eau). On étudie (1) la production d'eau chaude et l'installation électrique, (2) le niveau sonore. Parties indépendantes.
Ballon de 200 L chauffé une fois par jour de θ₁ = 15 °C à θ₂ = 55 °C.
Données : c_eau = 4,18 kJ·K⁻¹·kg⁻¹ ; ρ_eau = 1,00 kg·L⁻¹ ; flux Φ = (θ_A − θ_B)/R_th ; 1 W·h = 3600 J. Garage à θ_air = 18 °C ; R_th(ballon) = 0,47 °C·W⁻¹.
PAC : coefficient de performance COP = |Q_utile|/E_élec = 3,2. Panneaux : 10 panneaux, P_élec = 300 W chacun, ensoleillement 5 h/jour. Consommation quotidienne du chalet = 8 kW·h + énergie de la PAC.
Q1. ΔU de l'eau (15→55 °C). Q2. Mode et sens du transfert thermique. Q3. Flux Φ à travers la paroi. Q4. Montrer Q₁ = 6,8×10³ kJ (pertes/jour). Q5. Exprimer Q₂ (premier principe) en fonction de ΔU et Q₁. Q6. Montrer Q₂ ≈ 11 kW·h. Q7. Énergie électrique E_PAC. Q8. Énergie des panneaux ; installation suffisante ?
À d₁ = 0,10 m : L₁ = 70 dB. Chambre à d₂ = 5,00 m ; seuil conseillé chambre : 30 dB. Isolation phonique du garage : atténuation 25 dB.
Données : I₀ = 1,0×10⁻¹² W·m⁻² ; atténuation géométrique I = P/(4·π·d²).