Citez à partir de vos observations trois éléments à prendre en compte dans le choix d une technique de chauffage et de l emplacement des radiateurs.

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1 Problématique : Quels sont les éléments qui sont à prendre en compte dans la définition d un choix de chauffage. C.I.2-P1 Relevez les températures dans chaque pièces d un étage de votre habitation et dessiner sur la feuille ci-dessous le plan à main levée indiquant sur votre schéma, l orientation (Le soleil se lève à l est et se couche à l ouest), les ouvertures, portes, fenêtres, les dimensions des pièces et toutes les sources de chaleurs (radiateurs) Citez à partir de vos observations trois éléments à prendre en compte dans le choix d une technique de chauffage et de l emplacement des radiateurs. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 1

2 Problématique : Quels sont les éléments qui sont à prendre en compte dans la définition d un choix de chauffage. Capacités : Identifier des contraintes. C.I.2-P2 Ouvrez l animation «Orientation d une habitation et consommation énergétique.» et relevez les consommations de chauffage correspondantes. Expliquez les résultats.... Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 2

3 Problématique : Quels sont les éléments qui sont à prendre en compte dans la définition d un choix de chauffage. Capacités : Identifier des contraintes. C.I.2-P2 Quel est la partie de la maison qui engendre la plus grande perte de chaleur?..... Proposer 4 solutions techniques pour limiter les pertes de chaleur? Par combien peut-on diviser les pertes de chaleur en rénovant un logement ancien? Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 3

4 FICHE SYNTHESE Mettre en relation des contraintes que l objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues. C.I.2-P1/P2-S Le chauffage d une habitation doit être choisi en prenant en compte plusieurs éléments de contraintes : Contrainte : Obligation créée par les règles en usage dans un milieu, par les lois propres à un domaine, par une nécessité, etc. Dans le cas d un chauffage, les contraintes à prendre en compte pour le choix d un système de chauffage sont : - Orientation de l habitation. - Volume des pièces. - Isolation des cloisons et ouvertures. - Nombres et dimensions des ouvertures. Solutions techniques : Ce sont les choix technologiques effectués pour répondre au fonctions de service en respectant les différentes contraintes techniques, réglementaires, etc. Fonctions de services : Ce sont toutes les fonctions que doit remplir un objet technique pour répondre au besoin envisagé. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 4

5 Problématique : Quelles peuvent être les sources d énergies pour un système de chauffage? Capacités : Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l objet technique. C.I.2-P3 Parmi les types d énergies, quel est celui de la chaleur appelé aussi Energie calorifique? Pourquoi? Expliquez les mots. Rappel : Energie Musculaire Energie hydraulique Energie électrique Energie thermique Energie mécanique Energie éolienne Energie chimique Energie solaire Proposez 3 sources d énergies permettant de créer de la chaleur. Autrement dit : Avec quoi peut-on créer de la chaleur? Expliquez simplement le principe de fonctionnement d une de vos propositions. Par un croquis ou par des phrases ou les deux. Proposez 2 raisons expliquant le choix d une source d énergie pour le chauffage plutôt qu une autre. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 5

6 Problématique : Quelles peuvent être les sources d énergies pour un système de chauffage? Capacités : Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l objet technique. C.I.2-P3 Une chaine d énergie se représente sous la forme suivante : Rappel : Dans un vélo, l éclairage est obtenu à partir de l énergie musculaire. Pédalier, chaine, etc. Dynamo Lampe Energie musculaire Energie mécanique Energie électrique Energie lumineuse Proposez maintenant quatre chaines d énergies différentes permettant d obtenir une énergie calorifique en vous appuyant sur les propositions de vos camarades présentés précédemment. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 6

7 Problématique : Quelles peuvent être les sources d énergies pour un système de chauffage? FICHE SYNTHESE C.I.2-P3-S Rappel : Energie Musculaire Energie hydraulique Energie électrique Energie thermique Energie mécanique Energie éolienne Energie chimique Energie solaire L énergie calorifique est la. L énergie lumineuse est la. Une Dynamo transforme l énergie. Une cellule photovoltaïque transforme.. Une résistance (ou résistor). Une éolienne.. Un moteur transforme. La combustion = Un carburant (essence, alcool, fuel, bois,) + comburant (O2) + étincelle Une chaine d énergie se représente sous la forme d un diagramme comme ci-dessous. Panneau photo-voltaïque Convecteur électrique Energie solaire Energie électrique Energie calorifique Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 7

8 Problématique : Comment choisir la source d énergie? Capacités : Mettre en relation des contraintes que l objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues. C.I.2-P4 Pour les coûts et émission de Co2, effectuez sur feuille libre, les calculs nécessaires et présentez les résultats dans deux tableaux et histogrammes. Effectuez la même chose grâce au tableur-grapheur, présentez votre document et imprimez-le. (A effectuer pour un radiateur de 2Kw/h nécessaire pendant 2 heures pour chauffer une pièce) Prix des énergies en Euros TTC, mai 2006 Energie Electricité (effet joule) Electricité (effet thermodynamique, pompe à chaleur) Gaz propane (cuve) Fioul domestique Gaz naturel Bois (bûches) Bois (granulés vrac) Solaire Coût du kilowattheure (1) 0,106 0,06 0,075 0,077 0,044 0,022 0,046 0,00 Frais annuels typiques (abonnement, location) Capacité énergétique et émissions de CO2 (gaz à effet de serre) de différents combustibles Combustible Pouvoir calorifique inférieur PCI (supérieur PCS) en kwh/kg Emission de CO2 par rapport à PCI (PCS) en kg/kwh Houille 8,14 0,350 Fuel domestique 10,08 0,312 Gaz naturel 10,42 0,200 Propane (à 0,51 kg/l) 12,90 0,240 Qu en déduisez-vous? Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 8

9 Problématique : Comment choisir la source d énergie? FICHE SYNTHESE C.I.2-P4-S Le choix d une source d énergie doit se faire en fonction du.. et de la. de celleci. LE COUT Il faut prendre en compte le. Il faut prendre en compte les. Il faut prendre en compte également.. Les différences peuvent être très importantes en, fonction du. et de la. LA PROPRETE Il est nécessaire de prendre en compte le rejet de... On peut aussi prendre en compte la durabilité c est dire. ENERGIE Le.. du nom de.. est l unité de mesure de la puissance. Le. Est l unité de la consommation ou de la production énergétique. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 9

10 Problématique : Comment se compose un système de chauffage? Capacités : Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction. C.I.2-P5 Un système chauffage se décompose toujours en plusieurs parties : Une source de chaleur - Un émetteur de chaleur - Un ou plusieurs systèmes de transport de la chaleur Schéma de fonctionnement simplifié d un système de chauffage. Compléter le diagramme de chaîne de fonctionnement ci dessous en indiquant la fonction et la solution technique choisie : Si je veux pouvoir régler le chauffage que dois-je ajouter? Et où? Indiquez-le sur le schéma de fonctionnement simplifié d un système de chauffage par une croix. Recopiez maintenant le diagramme en incluant cette modification : Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 10

11 Problématique : Comment se compose un système de chauffage? Capacités : Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction. C.I.2-P5 Cas 1 : Pour un système de chauffage composé par une chaudière au gaz un système de distribution d eau chaude et de radiateurs. Proposez un schéma, une chaine fonctionnelle et une solution pour pouvoir commander le chauffage. Cas 2 : Pour un système de chauffage composé par des radiateurs électrique, un système de distribution de l électricité et une source, l arrivée EDF. Proposez un schéma, une chaine fonctionnelle et une solution pour pouvoir commander le chauffage. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 11

12 Problématique : Comment se compose un système de chauffage? Capacités : Chaîne d informations. C.I.2-P5 Pour ces deux systèmes d éclairage et de lavage de la vaisselle. Quel est la méthode de commande? Comment peut-on définir ces systèmes? Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 12

13 Problématique : Comment est commandé un système de chauffage? FICHE SYNTHESE C.I.2-P5-S Une chaîne fonctionnelle ou chaîne de fonctionnement décrit les fonctions réalisées par un objet technique. Elle est accompagnée des éléments réalisant ces fonctions Exemple : Source d énergie Arrrivée Edf Transport de l énergie Fils électriques Emetteur et convecteur de chaleur Radiateur électrique Un système de commande peut être ajouté. Ces systèmes de commandes peuvent être très différents. Système logique Un interrupteur par exemple est (appelé couramment..), dit aussi.naire. Dans ce cas, les informations sont numériques et sont constituées de bits ne pouvant prendre que 2 valeurs 0 ou 1. Un octet se compose de 8 bits. Les informations logiques ou binaires facilitent le traitement de l information et la communication avec les objets techniques Système analogique Un thermostat électrique est par exemple une élément permettant d acquérir une information analogique qui peut prendre une infinité de valeur au cours de son évolution dans le temps (température, pression, luminosité,). Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 13

14 Problématique : Comment est commandé un système de chauffage Capacités : Chaîne d informations. Identifier les modes et dispositifs d acquisition de signaux, de données. Identifier la nature d une information et du signal qui la porte. Repérer, à partir du fonctionnement d un système automatique la chaîne d informations C.I.2-P6 Dans le cas d un système composé d une chaudière au fuel commandée électriquement alimentant des radiateurs par des tuyaux, dessinez la chaine fonctionnelle et décrivez la REGULATION AUTOMATIQUE SOUHAITEE de température dans la pièce par un texte et un schéma. Quelles sont les informations qui vous semblent nécessaires pour réguler la température? Comment capter ces informations? Comment les traiter? Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 14

15 Problématique : Comment est commandé un système de chauffage? Capacités : Chaîne d informations. C.I.2-P6 A l aide de la plaquette que le professeur va distribuer, complétez ces chaines de fonctionnement et d informations de manière à ce que la REGULATION de température soit assurée, en découpant les vignettes et en les collant. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 15

16 Transporter la chaleur Tuyaux Transporter la chaleur Tuyaux Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 16

17 Comment est commandé un système de chauffage? FICHE SYNTHESE Capacités : Chaîne d informations. Identifier les modes et dispositifs d acquisition de signaux, de données. Identifier la nature d une information et du signal qui la porte. Repérer, à partir du fonctionnement d un système automatique la chaîne d informations C.I.2-P6-S Une chaîne d information se compose toujours de 3 fonctions : Acquérir : Les capteurs sont.. Les détecteurs sont Traiter : Communiquer et transmettre :. Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 17

18 FICHE SYNTHESE Chaîne d énergie, chaîne fonctionnelle et chaîne de communication C.I.2-S Chaîne d énergie Les chaînes d énergies ne montrent que les étapes de transformation de l énergie et doit préciser entre les blocs la forme d énergie et dans le bloc l élément qui transforme l énergie. Tous les éléments d un système ne sont pas forcément présents. Panneau photo-voltaïque Convecteur électrique Energie solaire Energie électrique Energie calorifique Chaîne de fonctionnement ou fonctionnelle Cette chaîne de fonctionnement montre tous les éléments du système depuis le début jusqu à la fin. De la source à l émetteur dans le cas du chauffage. Exemple : Source d énergie Arrrivée Edf Transport de l énergie Fils électriques Système de commande Interrupteur Emetteur et convecteur de chaleur Radiateur électrique La chaîne d information Cette chaîne permet de réguler un système en échangeant des informations. Les blocs ne peuvent être qu Acquérir, Transmettre ou Traiter. Dans cette chaîne on indique la fonction et l élément réalisant la fonction. Il peut y avoir autant de blocs identiques que nécessaire. Cette chaîne se rajoute en générale à la chaîne de fonctionnement. Elle n est en générale jamais représentée seule. Acquérir Sonde de chaleur Acquérir Thermostat Traiter Centrale de régulation Transmettre Fils électrique Tous droits réservés Michel Hubert Collège Saint Louis Page 18