Micro cogénération WhisperGen

Micro cogénération WhisperGen

Analyse fonctionnelle

Présentation :

L’analyse porte sur un produit mis sur le marché: MK5B WhisperGen.

Le WhisperGen est un système de production d’eau chaude et de courant électrique convenant aux usages domestiques ou pour de petites industries. Il peut remplacer une chaudière de chauffage central tout en produisant en même temps du courant électrique. C’est une chaudière à cogénération.

Le WhisperGen est en cours d’évaluation dans divers autres pays, dont l’Allemagne, la France et les Pays-Bas. Il n’est pas plus gros qu’une machine à laver la vaisselle, ne fait pas

plus de bruit qu’un climatiseur. Il n’a pas besoin de lubrification, n’a pas de filtres et ses émissions sont très propres.

Un modèle de WhisperGen en courant alternatif (il existe aussi des modèles en courant continu pour des utilisations sur les bateaux, dans les mobil-homes ou tous les endroits isolés) utilise plus de 90 % de l’énergie du carburant fourni. En plus du courant, il donne 12kW en production d’eau chaude et de chauffage central. Le brûleur spécialement mis au point par WhisperGen permet de fonctionner avec différents gaz domestiques. L’électricité produite peut être utilisée pour la maison ou retourner au réseau ou permet d’avoir des batteries bien chargées dans les endroits isolés.

Brûleur principal

Brûleur auxiliaire Échangeur thermique Tête de chauffage Moteur

Ventilateur

Robinet de gaz (brûleur principal)

Robinet de gaz

(brûleur secondaire)

Plaque de raccordement

Données techniques :

Carburant : Gaz naturel

Production de chaleur : 7,5-14,5 kW Production d'électricité : 1 kW Consommation d'électricité : 11-60W Efficacité énergétique : 96%

Réduction des émissions de CO2 : 1 tonne ménage/an Dimensions :49,1cm largeur*83,8 cm hauteur*56,3 cm

profondeur Poids : 142 kg Bruit : 46 dB

Puissance nominale à 60-80º C : 7.5-8.3 kW

Puissance calorifique avec brûleur auxiliaire à 60-80º C : 13.2-14.5kW

La micro cogénération est définie comme une production simultanée de chaleur (énergie calorifique) et d’électricité (énergie électrique).

Son rendement global est supérieur à 90% en comparaison avec les chaudières conventionnelles où 70 à 80% du combustible est converti en chaleur et où le reste par en fumée.

Caractérisation des inter-acteurs

Inter-acteurs Caractérisations Valeurs

Consommateur

Sexe Logement Intérêts

Indifférent Propriétaire

Ecologique et/ou économique

Énergie entrante (combustible)

Type

Pression nominale en admission Consommation maximale Gaz naturel :

Prix PCI Propane : Prix PCI Butane : Prix PCI

Gaz domestique 2H classe2 20 mbar

1.55 m³/h

0.065 €/kWh * 50 MJ/kg

0.097 €/kWh * 46,357 MJ/kg

0.075 €/kWh * 45,752 MJ/kg

Environnement

Température ambiante Comburant

Humidité relative Types d’air pH de l’eau

Entre 0 et 45°C Entre -15 et 40°C Entre 0 et 95%

Continental ou marin Entre 5 et 8

Énergies sortantes Puissance thermique Puissance électrique

12 kWh 1 kWh

Infrastructure

Support : Charge maximale Tuyauteries chauffage : Raccordement Type

Pression maximale Conduit cheminé :

Réseau électrique : Tension

Intensité Fréquence

200 kq/m2

RP ISO 7/1 Cuivre, acier, PE 3 bars

Compatible avec le système d’évacuation / admission d’air Cox Geelen Coxcentric RGE 80/125

220 V 16 A 50 Hz

Normes

Réglementation thermique

Raccordement gaz er évacuation des produits de combustion

Raccordement électrique sur l’installation intérieure

RT 2005 DTU 61-1 NFC 15-100

Diagramme des inter-acteurs :

Question n°1 :

Les fonctions de services sont données dans le tableau ci-après. Il est demandé :

 D’indiquer si la fonction est principale ou contrainte est de les ordonnancées (FP1, FP2… FC1, FC2…),

 De tracer sur le diagramme ci-dessus les liens des fonctions avec les inter-acteurs.

 De nommer le lien (FP1…)

Chaudière à cogénération

Énergie entrante (combustible)

Environnement

Énergies sortantes

Infrastructure Normes

Consommateur

Fonctions de services Critères Niveaux Flexibilité

FS1

Permettre au consommateur de transformer une énergie entrante (combustible) en énergies sortantes

Alimentation électrique : Puissance en veille

Puissance en fonctionnement

Puissance thermique : Brûleur Stirling

Brûleur chaudière Mode nominal

Chauffage central : Débit

Système

Pression dans le système Température de l’eau

Sortie électrique : Tension

Fréquence

Puissance électrique utile Nombre de phase

Facteur de puissance, cosφ Rendement (PCI)

9 W 100 W

5 kW 7 kW 7 kW

8,5 à 15 l/min

Ouvert ou pressurisé 3 bars

85 °C

220 V AC 50Hz 1 kW 1 0.95 94

Maxi Maxi

Mini

±3 %

Permettre au consommateur de limiter son empreinte sur l’environnement.

Diminution des rejets de CO2 -245 g/kWhe

FS3

S’adapter à l’environnement

Température d’échappement Condensat

Résistance à la corrosion (non visible)

95°C 1,7 l/h 15 ans

Maxi Maxi Mini

FS4

S’adapter à l’infrastructure

Nombres d’opérations * Caisse à outil *

Temps d’installation +mise en service *

Etanchéité

Minimales Chauffagiste 5h

-1l/an

±1h

Maxi

FS5

Respecter les normes en vigueur.

Installation Bruit

Vapeur d’eau Conduit de fumée

AFNOR NF E31

E31-360-1

NF EN 12952-12

NF EN 1443

Diagramme FAST :

Question n°2 :

Il est demandé de compléter les différents cadres vides en vous aidant des propositions ci-dessous : a) Ventilateur

b) Créer la circulation

c) Exploiter l’énergie calorifique

d) Transformer une partie de l’énergie calorifique en électricité e) Stopper la combustion

f) Evacuer les produits de combustion

g) Transformer l’énergie mécanique en énergie électrique h) Mesurer la pression

i) Permettre au consommateur de transformer une énergie entrante en énergie sortante j) Apporter le combustible

k) Moteur Stirling

l) Transformer l’énergie calorifique en énergie mécanique