Formation continue en énergie pour un groupe d'enseignant-e-s du collège de Béthusy

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1 animénergie Avenue de Morges 90 association pour l'éducation à l'environnement 1004 Lausanne Association pour le Développement des Energies Renouvelables Formation continue en énergie pour un groupe d'enseignant-e-s du collège de Béthusy de novembre 2009 à janvier 2010 présentation et perspectives

2 Contenu: 1. Introduction: présentation de la démarche et contexte 2. Objectif général de la formation 3. Participant-e-s à la formation 4. Partie théorique: enjeux et politique énergétique 5. Construction de module I: maisons isolation 6. Construction de modules II: installation solaire thermique 7. Coûts et financement 8. Conclusion et perspectives 1. introduction: présentation de la démarche et contexte Depuis 2006, quelques classes du collège de Béthusy ont reçu différentes animations pilote sur la consommation d'énergie des bâtiments menées par Cédric Carles, membre de l'ader. Plusieurs enseignant-e-s ont souhaité poursuivre la collaboration avec l'ader et nous ont sollicité pour bénéficier d'une formation continue dans ce domaine, avec une demande marquée pour la construction de modules pouvant servir de support de cours ou de travaux pratiques (TP). Au sein du collège de Béthusy, un groupe de travail s'est constitué pour porter ce projet, constitué de: Nicole Hoffmann et Jacqueline Guignard, enseignantes en sciences, ainsi que Santo Mirabile, enseignant en travaux manuels. Ce groupe d'enseignant-e-s a sollicité leur directeur, puis a approché la HEP afin de trouver soutien et financement. La direction a donné son accord de principe à la démarche, la HEP quant à elle a posé des exigences qui ne permettaient pas au projet tel qu'imaginé par l'ader et les enseignant-e-s de se réaliser. L'ADER de son côté a délégué à «animénergie», son partenaire pédagogique, la coordination et la mise sur pied de ce projet de formation. Début 2009, une douzaine d'enseignant-e-s se sont préinscrit-e-s à cette formation, venant surtout du domaine scientifique, mais pas exclusivement, donnant à cette formation une coloration multidisciplinaire. L'appui financier des S.I. lausannois a été décisif pour concrétiser cette formation comprenant ½ journée théorique et 2 journées de construction de modules, avec l'idée que les enseignant-e-s participent activement à la construction de leur matériel pédagogique. Sur la base du financement à disposition, des attentes des enseignant-e-s et des compétences de l'ader, nous avons mis en place conjointement un programme de formation décrit en détail plus loin. La ½ journée théorique s'est tenue le 4 novembre; les journées de construction des modules pédagogiques se sont passées les 25 novembre et 2 décembre (module I) et 13 et 20 janvier (module II), par groupe de 6 personnes à chaque fois (dédoublement de la formation pratique). 2. Objectif général de la formation L'objectif de cette formation est de permettre aux enseignant-e-s de comprendre pourquoi la question énergétique est un enjeu majeur aujourd'hui et comment il est possible concrètement de mieux gérer l'énergie au quotidien, dans le but de pouvoir répondre aux interrogations des élèves. C'est pourquoi, cette formation ne s'adresse pas uniquement aux

3 enseignant-e-s des branches scientifiques, mais à toutes celles et ceux qui se préoccupent des questions environnementales. Nous avons lié l'approche théorique avec la fabrication de matériel pédagogique. Ce matériel a été construit par les enseignant-e-s, avec notre soutien logistique et technique. La participation des enseignant-e-s à la fabrication de leur matériel pédagogique leur permet de mieux comprendre comment fonctionne ce matériel, de se l'approprier et de pouvoir éventuellement l'améliorer, l'adapter ou le réparer. Dans la conception des modules didactiques, nous avons accordé une grande importance aux attentes et besoins des enseignant-e-s. 3. Participant-e-s Parmi les 12 personnes inscrites, il y avait: 4 enseignant-e-s de sciences 4 enseignant-e-s de physique 2 enseignant-e-s de travaux manuels 1 enseignante d'art visuel 1 enseignante de géographie Un enseignant de travaux manuels a contribué activement à la réalisation des modules en préparant des pièces de bois destinés tant au module I que II. 4. Aspect théorique: enjeux et politique énergétique Date et lieu: 4 novembre 2009, dans les locaux de l'ader (Sévelin 36) Intervenants: Cédric Carles et Philippe Huguenin (animénergie) Georges Ohana(Services Industriels) Objectifs: Donner aux enseignant-e-s les clés pour comprendre les enjeux énergétiques d'aujourd'hui et présenter quelques réponses proposées au niveau régional (Suisse) et local (Lausanne) Contenu: Après présentation des notions de base dans le domaine de l'énergie, nous avons dressé un aperçu des enjeux actuels sur la question, tant au niveau global que local en abordant les sujets suivants: - Consommation et production d'énergie en Suisse - Enjeux autour de la production et consommation d'énergie dans le monde - D'où vient l'énergie que l'on consomme à Lausanne? - Politique énergétique de la commune de Lausanne: exemples de réalisations et quelques projets en cours - Importance et comparaison de la consommation d'énergie dans les bâtiments - Energie grise et efficacité énergétique Une large place a été laissée aux questions et aux discussions des participant-e-s.

4 5. Construction de module I: maisons isolation Date et lieu: Intervenants: Objectifs: Documents fournis: Matériel construit: 25 novembre et 2 décembre 2009, dans les locaux de l'ader (Sévelin 36) André Rosselet, Jérôme Bouglé et Michel Aebischer (ADER) Cédric Carles et Philippe Huguenin (animénergie) Construire des maquettes de maison qui modélisent de manière simple les échanges thermiques dans un bâtiment. Ces maquettes sont destinées à être utilisées par les élèves pour faire des mesures comparatives et comprendre l'influences des différents facteurs sur le chauffage des bâtiments. Dossier présentant les aspects abordés dans la partie théorique 6 maquettes de maison avec différents types d'isolation, équipées de thermomètres et d'un système de chauffage Déroulement: Introduction théorique sur les questions d'isolation des maisons, du transfert de chaleur et des normes existantes dans le domaine de la construction. Par groupe de deux, construction et assemblage des maquettes avec du matériel préparé: verre, panneaux tri-pli, panneau d'isolation (sagex, laine de verre, laine de mouton, herbe séchée) Installation des thermomètres et de la résistance électrique servant au chauffage. Description du module: Pour comprendre l'isolation thermique des bâtiments, nous avons conçu des maquettes simples de maison où le toit, les murs et le sol peuvent être isolés avec différents matériaux: sagex, laine de verre, laine de mouton, herbe séchée. Pour laisser la lumière entrer à l'intérieur de la maison, on peut choisir entre un système de simple ou double vitrage. Il est possible de chauffer la maison grâce à une résistance électrique placée à l'intérieur. Une plaque en cuivre glissant sous les vitrages représente la présence d'un pont thermique. Il est également possible d'introduire dans la maquette un volume liquide représentant une masse d'inertie.

5 En jouant avec ces paramètres, les élèves peuvent mesurer l'évolution de la température à l'intérieur des maquettes et ainsi mieux comprendre les phénomènes de transfert de chaleur. Plusieurs travaux pratiques ont déjà été testés avec ces modules, dont des exemples sont illustrés ci-dessous. Maquette de maison sans isolation et avec isolation En complément et dans le prolongement des animations sur l'énergie à destination des classes lausannoises, nous avons, avec les enseignants de science du collège de Béthusy, créé un module pédagogique intitulé «thermographie et efficacité énergétique». Cette animation-pilote a été soutenue par les SIL ainsi que par la direction du collège de Béthusy. Le rayonnement infra-rouge et l'énergie sont parties intégrantes du programme de science. Cette animation a permis de concilier un apprentissage académique avec une pratique directe d'expérimentation énergétique avec prises de vues thermographiques. Non seulement les élèves peuvent appréhender les notions invisibles et très abstraites des échanges de chaleur, mais en plus, ils repartent avec un bagage de connaissance sur les moyens d'économiser l'énergie dans un bâtiment en répondant aux questions fondamentales : où? comment? pourquoi? Les maquettes de maisons réalisée dans lors de la formation des enseignant-e-s ont pu être thermographiées. Trois différentes maisons-isolation et leur image thermographique

6 6. Construction de modules II: installation solaire thermique Date et lieu: 13 et 20 janvier 2010, dans les locaux de l'ader (Sévelin 36) Intervenants: Objectifs: Documents fournis: Matériel construit: Déroulement: Cédric Carles et Philippe Huguenin (animénergie) Cora Jaquet et David Albert (Sebasol) Construire une installation de chauffage thermique miniature, avec absorbeur, pompe de circulation et échangeur, afin de faire comprendre le fonctionnement des systèmes solaires thermiques. Dossier présentant les aspects abordés dans la partie théorique 2 modules identiques, montés sur roulettes Présentation des différentes installations de chauffage solaire: chauffage pour eau sanitaire, chauffage des bâtiments Soudage par brasage à l'étain des tubes de cuivres sur la plaque sélective Construction du caisson entourant l'absorbeur Filassage des tubes filetés et assemblage des tubes et tuyaux Mise en service et essais d'étanchéité La construction de ce module nécessite d'apprivoiser le maniement du chalumeau afin d'assurer un contact optimal entre les tubes de cuivre et la plaque sélective. Cela s'effectue par brasage à l'étain. Pour l'assemblage des tubes, vannes et autres robinets, nous avons utilisé quelques notions de plomberie. Cette partie a été menée avec des membres de l'association Sebasol, active dans l'autoconstruction solaire et qui partage ses locaux avec l'ader. Soudage à l'étain des tubes de cuivre sur la plaque sélective Serrage à la pince à tube des éléments de plomberie

7 Description du module: Ce module comprend plusieurs parties: -absorbeur solaire où le rayonnement solaire est transformé en chaleur -caisson d'isolation et de soutien pour l'absorbeur (ici, isolation en herbe séchée) -système de transport de chaleur (tube de cuivre, tuyaux flexibles en plastique et pompe 220V) -échangeur de chaleur: réservoir isolé parcouru par un serpentin relié à l'absorbeur Le tout est monté sur roulette permettant au module d'être facilement déplacé et orienté suivant l'ensoleillement. Mise en place des charnières sur le caisson d'isolation Grâce aux thermomètres placés à l'entrée et à la sortie de l'absorbeur, ainsi que dans le réservoir (boiler), il est possible de comprendre les échanges thermiques et d'évaluer le rendement d'une telle installation. Ce module simple permet également de montrer aux élèves la différence entre le fluide caloporteur, qui amène la chaleur de l'absorbeur jusqu'au réservoir d'eau et l'eau chauffée (pour l'eau sanitaire ou le chauffage) qui ne traverse pas les panneaux.

8 7. Coûts et financement Ce projet de formation continue a nécessité une grande part de préparation et de conception, car il s'agissait pour nous d'une démarche tout à fait nouvelle. Le montant de 5000 CHF que nous avons obtenu des SI pour réaliser ce projet a été largement dépassé, si bien que tant l'ader qu'animénergie a puisé dans ses fonds propres à hauteur d'environ 5000 CHF en tout. Le coût total en heure passée est donc d'environ 10'000 CHF. Le matériel nécessaire à cette formation a été payé contre justificatifs par l'établissement de Béthusy, pour un montant total de 2300 CHF. 8. Conclusion et perspectives Cette formation accordant une large place à la pratique a été très appréciée par les enseignant-e-s qui ont pour la plupart montré une très bonne capacité à manier les outils et techniques à disposition. Afin que cette expérience puisse être reproduite, nous prévoyons de rassembler plans, listes de matériel et marche à suivre nécessaires au bon déroulement de cette formation. Nous espérons que cette formation pourra se reproduire, en gardant la même approche participative, en adaptant la construction des modules aux attentes des enseignant-e-s. Dans ce sens, nous envisageons d'approcher différents partenaires institutionnels actifs dans le domaine pédagogique et de l'éducation à l'environnement afin de faire en sorte que notre expérience et notre compétence puissent bénéficier à toutes celles et ceux qui le souhaiteraient. Lausanne, le 20 avril 2010 Remerciements: M. Ohana, service stratégique des SI Lausanne M. Cretton, ingénieur responsable SEBASOL-Vaud M. Richard, directeur de l'établissement de Béthusy M. Poget, ingénieur de production à Grammitherm, Orbe