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Problématique

Problématique. Comment prévoir le plus finement possible la consommation énergétique d’un pavillon à usage d’habitation ?. Objectifs : La découverte du contexte, les paramètres caractéristiques, l’analyse des prescriptions réglementaires (RT 2012),

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Presentation Transcript

  1. Problématique Comment prévoir le plus finement possible la consommation énergétique d’un pavillon à usage d’habitation ?

  2. Objectifs : • La découverte du contexte, les paramètres caractéristiques, l’analyse des prescriptions réglementaires (RT 2012), • Les notions de flux, les déperditions, les solutions techniques, • L’analyse des relevés d’un bâtiment existant, la simulation par deux types de logiciels, • La mesure de l’écart performances simulées / performances mesurées, • La mesure de l’écart performances mesurées / performances attendues, • La mesure de l’écart performances simulées / performances attendues, • L’analyse et l’interprétation de ces écarts. Situation dans le cycle de formation : Deuxième partie de l’année en classe de première ou première partie de l’année en classe de terminale.

  3. Les connaissances et capacités visées A2 : mettre en relation les propriétés du matériau avec les performances du système B1 : identifier les propriétés des matériaux des composants qui influent sur le système B4 : proposer des modifications structurelles pour améliorer les performances du système A3 : quantifier des écarts et proposer des causes aux écart constatés C2 : Analyser les résultats expérimentaux B1 : identifier les pertes d’énergie D1 : optimiser les paramètres en vue de répondre au problème posé B1 : décrire les lois d’évolution des grandeurs B4 : modifier les paramètres d’un modèle

  4. Organisation temporelle de la séquence Titre 2 Texte calibri 18 TD (2h) Cours (2h) TP (2h) Synthèse (2h) Évaluation (2h) Lancement mini projet

  5. Le système choisi Les caractéristiques du bâtiment sont connues. Le scénario de vie du bâtiment est connu.

  6. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D C TP S E MP TD 2h Phase de lancement

  7. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D C TP S E MP TD 2h Phase de lancement • Les objectifs de la RT2012 • Les exigences réglementaires :- BBIO : Besoins Bio climatiques • CEP : Consommation en Energie Primaire • TIC : Température Intérieure de Confort. • Les contrôles, les mesures.

  8. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD TP S E MP Cours 2 h Vidéo collective : bien isoler sa maison • - La répartition des déperditions thermiques. • - Les différents types d’isolants. • Comment agit un isolant ? • Les paramètres dépendant de la résistance thermique R. • La valeur optimale de R. • - Des recommandations.

  9. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD TP S E MP Cours 2 h Réinvestissement - Analogies

  10. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD TP S E MP Cours 2 h La résistance thermique

  11. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD TP S E MP Cours 2 h Le flux de chaleur

  12. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD TP S E MP Cours 2 h Exercice : Comparaison des déperditions pour un mur isolé et non isolé de 10 m² avec DT=15°K Φ = 43,8W Φ = 600W

  13. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD TP S E MP Cours 2 h Expérience collective Tests de différents matériaux et solutions techniques d’isolation

  14. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 1/3

  15. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 1/3 Influence de l’orientation et de la surface des baies vitrées unité : kWhep/m2.an

  16. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 1/3 Influence de l’épaisseur de l’isolant des murs extérieurs et du plancher haut. L’isolation de la maison simulée est performante. Une sur isolation est inutile.

  17. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 1/3 Bilan de l’étude • Pour optimiser la consommation énergétique d’un bâtiment, il faut : • Ouvrir la maison coté sud (baies vitrées) et la fermer côté nord, • Avoir une surface de baies vitrées la plus grande possible (éclairage artificiel limité, apports gratuits d’énergie solaire, maison lumineuse et agréable à vivre), • Ne pas sur isoler les murs et les combles.

  18. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 2/3

  19. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 2/3 Deux logiciels de simulation utilisés 51 kWhep/m².an 67 kWhep/m².an

  20. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 2/3 Mesures réelles : consommation de gaz,: consommation d’électricité. 56 kWhep/m².an

  21. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 2/3 Bilan de l’étude • Justification des écarts simulation / mesures : • Trop de paramètres, pas tous maîtrisables, entrent en jeu : • l’impact des données climatiques variables d’une année sur l’autre, • l’impact du débit exact d’air , • l’impact des apports de chaleur dus à l’électroménager, • l’impact des réglages et pilotages des installations.

  22. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 3/3

  23. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 3/3 Mesures réelles : consommation de gaz, : consommation d’électricité.

  24. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D TD C S E MP TP 2h Groupe 3/3 Bilan de l’étude • Consommation de 56 kWhep/m².an conforme à la RT 2012. • Pour affiner la mesure, il faudrait instrumenter les prises électriques, • Une maison neuve consomme toujours plus d’énergie.

  25. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D Phase de restitution - Synthèse TD C TP E MP Synt. 2h

  26. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D Evaluation TD C TP S MP Eval 2h • Les élèves disposent d’un rapport d’une campagne de mesures sur un bâtiment de 7 étages, des résultats d’une simulation dynamique et des exigences de la RT2012. • Le travail consiste à : • justifier les écarts, • calculer des déperditions, • - proposer des modifications à apporter pour diminuer la consommation énergétique de ce bâtiment.

  27. Semaine 2 Semaine 1 L M M J V S D L M M J V S D Lancement d’un mini projet TD C TP S E Mini projet • Les élèves, en groupes, sont les thermiciens d’un BE. • A partir des éléments d’un bâtiment existant (construction 1990), ils quantifient les gains énergétiques réalisés: • en améliorant l’isolation, • en remplaçant les menuiseries extérieures, la chaudière… • en augmentant les apports solaires.

  28. Conclusion de l’activité : les acquis des élèves Caractéristiques des grandeurs physiques Matériaux Matériaux MODÉLISER ANALYSER Notion de pertes d’énergie Analyser le besoin Analyser le système Caractériser des écarts Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système Proposer ou justifier un modèle Résoudre et simuler Valider un modèle Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système Proposer ou justifier un modèle Résoudre et simuler Valider un modèle Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système Proposer ou justifier un modèle Résoudre et simuler Valider un modèle Analyser le besoin Analyser le système Caractériser des écarts Analyser le besoin Analyser le système Caractériser des écarts Sélection, tri et classement de données SYSTÈME Analyse des écarts Structures Grandeurs influentes d’un modèle Justifier le choix d’un protocole expérimental Mettre en œuvre un protocole expérimental Justifier le choix d’un protocole expérimental Mettre en œuvre un protocole expérimental Rechercher et traiter des informations Mettre en œuvre une communication Rechercher et traiter des informations Mettre en œuvre une communication COMMUNIQUER EXPÉRIMENTER Modèles de comportement

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