Réseaux de Gaz et d’Électricité
Comprendre le Réseaux de Gaz et d’Électricité
Vous êtes un ingénieur en génie civil travaillant pour la compagnie InfrastructureTech, spécialisée dans la conception d’infrastructures. Votre mission consiste à concevoir les réseaux de gaz naturel et d’électricité pour « La Roseraie », un nouveau quartier résidentiel en pleine expansion à la périphérie de Lumenville. Ce quartier abritera 100 maisons individuelles modernes et deux immeubles d’appartements en copropriété, avec un focus sur des réseaux performants, éco-responsables, et sécuritaires.
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Données Fournies:
- Zonage du quartier : 50 hectares au total, avec 80% réservé aux zones résidentielles, 10% aux espaces verts, et 10% aux zones commerciales et de services.
- Demande de Gaz :
- Maisons individuelles : Utilisation pour le chauffage et la cuisine avec une estimation de consommation de 2,500 kWh/an par maison.
- Immeubles d’appartements : Chaufferie centrale pour le chauffage et la production d’eau chaude, avec une consommation annuelle de 50,000 kWh par immeuble.
- Demande d’Électricité :
- Maisons individuelles : Estimation à 6 000 kWh/an.
- Immeubles d’appartements : Estimation à 25 000 kWh/an par immeuble.
- Caractéristiques du Gaz : Pouvoir calorifique de 10,5 kWh/m³ et pression de service de 4 bars.
- Tension Électrique : Standard du réseau à 230 V (monophasé).
- Coefficients de Diversité : Gaz à 0,6 et Électricité à 0,8.
Questions:
1. Calcul de la Demande Totale en Gaz :
- À partir des données fournies, calculez la consommation annuelle totale en gaz pour les maisons individuelles et pour les immeubles d’appartements. Ensuite, déduisez la demande totale en gaz pour le quartier de La Roseraie.
2. Calcul de la Demande Totale en Électricité :
- Estimez la consommation annuelle totale en électricité pour les maisons individuelles et pour les immeubles d’appartements. Calculez ensuite la demande totale en électricité pour le quartier.
3. Capacité du Tuyau de Gaz :
- Sur la base de la demande totale en gaz et des caractéristiques fournies, déterminez la capacité nécessaire pour le tuyau de gaz, en mètres cubes par an.
4. Capacité du Câble Électrique :
- Déterminez la capacité requise pour le câble électrique, en ampères, compte tenu de la demande totale en électricité et des spécifications techniques fournies.
Correction : Réseaux de Gaz et d’Électricité
1. Calcul de la Demande Totale en Gaz
1.1. Consommation annuelle en kWh
a. Maisons individuelles
Donnée : Chaque maison consomme 2 500 kWh/an.
Nombre de maisons : 100
Calcul :
\[ \text{Consommation maisons} = 100 \times 2\,500 \] \[ \text{Consommation maisons} = 250\,000 \, \text{kWh/an} \]
b. Immeubles d’appartements
Donnée : Chaque immeuble consomme 50 000 kWh/an.
Nombre d’immeubles : 2
Calcul :
\[ \text{Consommation immeubles} = 2 \times 50\,000 \] \[ \text{Consommation immeubles} = 100\,000 \, \text{kWh/an} \]
c. Consommation totale en énergie
\[ \text{Consommation totale} = 250\,000 + 100\,000 \] \[ \text{Consommation totale} = 350\,000 \, \text{kWh/an} \]
1.2. Conversion de l’énergie en volume de gaz
Donnée : Pouvoir calorifique du gaz = 10,5 kWh/m³
Formule :
\[ \text{Volume (m³/an)} = \frac{\text{Consommation (kWh/an)}}{\text{Pouvoir calorifique (kWh/m³)}} \]
Calcul :
\[ \text{Volume initial} = \frac{350\,000}{10,5} \] \[ \text{Volume initial} \approx 33\,333 \, \text{m³/an} \]
1.3. Application du coefficient de diversité
Donnée : Coefficient de diversité pour le gaz = 0,6
Formule :
\[ \text{Volume effectif} = \text{Volume initial} \times \text{Coefficient de diversité} \]
Calcul :
\[ \text{Volume effectif} = 33\,333 \times 0,6 \] \[ \text{Volume effectif} \approx 20\,000 \, \text{m³/an} \]
Conclusion pour la demande en gaz :
La demande totale en gaz, tenant compte du coefficient de diversité, est d’environ 20 000 m³/an.
2. Calcul de la Demande Totale en Électricité
2.1. Consommation annuelle en kWh
a. Maisons individuelles
Donnée : Chaque maison consomme 6 000 kWh/an.
Nombre de maisons : 100
Calcul :
\[ \text{Consommation maisons} = 100 \times 6\,000 \] \[ \text{Consommation maisons} = 600\,000 \, \text{kWh/an} \]
b. Immeubles d’appartements
Donnée : Chaque immeuble consomme 25 000 kWh/an.
Nombre d’immeubles : 2
Calcul :
\[ \text{Consommation immeubles} = 2 \times 25\,000 \] \[ \text{Consommation immeubles} = 50\,000 \, \text{kWh/an} \]
c. Consommation totale en énergie
\[ \text{Consommation totale} = 600\,000 + 50\,000 \] \[ \text{Consommation totale} = 650\,000 \, \text{kWh/an} \]
2.2. Application du coefficient de diversité
Donnée : Coefficient de diversité pour l’électricité = 0,8
Formule :
Consommation effective:
\[ = \text{Consommation totale} \times \text{Coefficient de diversité} \]
Calcul :
\[ \text{Consommation effective} = 650\,000 \times 0,8 \] \[ \text{Consommation effective} = 520\,000 \, \text{kWh/an} \]
2.3. Conversion de l’énergie annuelle en puissance moyenne
Pour déterminer la capacité requise du câble, il faut convertir la consommation annuelle en une puissance moyenne (en kW).
Formule :
\[ \text{Puissance moyenne (kW)} = \frac{\text{Consommation effective (kWh/an)}}{\text{Nombre d’heures par an}} \]
Donnée : Nombre d’heures par an = 8 760 h
Calcul :
\[ \text{Puissance moyenne} = \frac{520\,000}{8\,760} \] \[ \text{Puissance moyenne} \approx 59,41 \, \text{kW} \]
2.4. Calcul de la capacité du câble électrique (en ampères)
Pour trouver l’intensité (en A), on utilise la relation entre puissance, tension et courant.
Formule :
\[ I = \frac{P}{U} \]
où
- \( P \) = puissance moyenne en watts (1 kW = 1\,000 W)
- \( U \) = tension du réseau.
Donnée : Tension électrique = 230 V
Conversion de la puissance :
\[ 59,41 \, \text{kW} = 59\,410 \, \text{W} \]
Calcul :
\[ I = \frac{59\,410}{230} \approx 258,3 \, \text{A} \]
Conclusion pour la demande en électricité :
La demande totale en électricité, après application du coefficient de diversité, correspond à une puissance moyenne de 59,41 kW soit une intensité d’environ 258 A.
3. Capacité du Tuyau de Gaz
La capacité nécessaire pour le tuyau de gaz se base sur la consommation en volume effective calculée précédemment.
-
Conclusion :
La capacité requise pour le tuyau de gaz est d’environ 20 000 m³/an.
4. Capacité du Câble Électrique
La capacité requise pour le câble électrique est déterminée par l’intensité moyenne calculée.
-
Conclusion :
Le câble doit pouvoir supporter une intensité d’environ 258 A.
Récapitulatif Final
-
Demande totale en gaz (après coefficient de diversité) : ~20 000 m³/an
-
Demande totale en électricité (après coefficient de diversité) :
-
Puissance moyenne : ~59,41 kW
-
Intensité : ~258 A
-
-
Capacité du tuyau de gaz : ~20 000 m³/an
-
Capacité du câble électrique : ~258 A
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