Maîtrise de l énergie dans l habitat

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1 Séquence 1 : Quels sont les postes de consommation d énergie dans une habitation? 2 séances Séance Séquence 2 : Quel est le systéme de chauffage le plus économique? Séance Séquence 3 : Quels éléments composent la gestion de l énergie d une habitation? Séances Maîtrise de l énergie dans l habitat Eléments pour la synthèse : Gestion de l énergie, régulation. Eléments pour la synthèse : Contrainte économique Caractéristiques économiques des matériaux Adaptation aux besoins et à la société Contrainte de développement durable Propositions d activités Recherches sur Les causes du coût élevé de la consommation d énergie domestique Le rôle des éléments de régulation Propositions d activités Recherches sur Les coûts de différents systèmes de chauffage. Les systèmes de maîtrise de l énergie dans le temps dans le monde Expérimentation Propositions d activités Eléments pour la synthèse : Recherches sur Représentation fonctionnelle Solution technique Le rôle de chaque composant des Chaîne d énergie Chaîne d information chaînes d information et d énergie Acquisition du signal Expérimentation sur Fonctionnement des chaînes d énergie et d information Ressources et supports Simulation sur logiciel Composants réels : Thermostat d ambiance, programmateur, vanne thermostatique, capteur de présence Factures consommation énergie, Dossier ADEME Ressources et supports Devis, factures installation, factures maintenance, adresses de sites Ressources et supports Maquette maison programmée Automate Séquence 4 : Comment piloter un système de gestion de l énergie? Séances Séances Eléments pour la synthèse : Propositions d activités Chaîne d information Recherches sur Acquisition du signal, forme du signal Le signal Traitement du signal Expérimentation Adaptation de la maquette pour Commande d un OT et logique combinatoire répondre à un nouveau cahier des charges Ressources et supports Maquette Automate Logiciel Objets techniques

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3 Cahier de synthèses Nota : - Chaque approche est caractérisée par une couleur que l on retrouve dans les documents ressources pour la classe - Les approches en italique ne pourront être abordées que si l établissement possède le matériel nécessaire. Séquences Approches Connaissances Capacités L analyse et la conception Mettre en relation des contraintes que l objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues (N2) de l objet technique Quelles sont les sources de dépenses d énergie dans une Contraintes : - liées au fonctionnement ; - liées au développement durable. Solution technique Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. (N.2) habitation? Les énergies mises en œuvre Gestion de l énergie régulation Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l objet technique.(n2) Identifier dans la chaîne de l énergie les composants qui participent à la gestion de l énergie et au confort. (N.2) Quel est le système de chauffage le plus économique? L analyse et la conception de l objet technique Les matériaux utilisés Contraintes économiques : coût global. Propriétés des matériaux : propriétés intrinsèques (aspect physique, propriétés mécaniques, électriques, thermique) ; Identifier les éléments qui déterminent le coût d un objet technique. (N1) Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l objet technique. Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété électrique ou thermique donnée. Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée. Caractéristiques économiques des matériaux : - coût de mise à disposition ; - valorisation (au sens de l écologie). Mettre en relation le choix d un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.(n2) Les énergies Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l objet technique.(n2) Evolution des objets techniques Adaptation aux besoins et à la société Associer l utilisation d un objet technique à une époque, à une région du globe (N.2) Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d OT d époques différentes (N.2)

4 Quels éléments composent la gestion du chauffage d une habitation? L analyse et la conception de l objet technique Solution technique Contraintes : - liées au fonctionnement ; - liées au développement durable Représentation fonctionnelle Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. (N.2) Mettre en relation des contraintes que l objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues (N2) Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction (N2) Etablir un croquis du circuit d alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d un OT (N3) La communication et la gestion de l information Chaîne d informations Chaîne d énergie Repérer à partir du fonctionnement d un système automatique : (N.1) la chaîne d informations (acquérir, traiter, transmettre) Identifier les éléments qui les composent (N.1) Comment piloter un système de régulation du chauffage? La communication et la gestion de l information Acquisition de signal : saisie, lecture magnétique, optique, numérisation, utilisation de capteurs Chaîne d informations Acquisition du signal : saisie, lecture magnétique, optique, numérisation, utilisation de capteurs. Forme du signal : information analogique, information numérique. Traitement du signal : algorithme, organigramme, programme. Identifier les modes et dispositifs d acquisition de signaux, de données. (N.1) Repérer à partir du fonctionnement d un système automatique : (N.1) la chaîne d informations (acquérir, traiter, transmettre) Identifier les éléments qui les composent (N.1) Identifier les modes et dispositifs d acquisition de signaux, de données. (N.1) Identifier la nature d une information et du signal qu elle porte. (N.1) Identifier les étapes d un programme de commande représenté sous forme graphique. (N.1) Modifier la représentation du programme de commande d un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu. (N.2) Commande d un OT et logique combinatoire (et, ou non). Identifier une condition logique de commande (N.2)

5 Séquence 1 : 2 séances Maîtrise de l énergie dans l habitat Approches Connaissances Capacités Contraintes : - liées au fonctionnement ; - liées au développement durable. L analyse et la conception de l objet technique Les énergies mises en œuvre Solution technique Gestion de l énergie régulation Mettre en relation des contraintes que l objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues (N2) Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. (N.2) Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l objet technique.(n2) Identifier dans la chaîne de l énergie les composants qui participent à la gestion de l énergie et au confort. (N.2) Socle commun La maîtrise de la langue française, La maîtrise des techniques usuelles de l information et de la communication, Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique Thème de convergence Energie Histoire des arts Parcours de découverte des métiers et des formations Situation déclenchante : Mr X reçoit une facture d énergie (Electricité/Gaz/Fuel/Bois) : somme très élevée (2000 ) Ou Image scène de vie d une famille (quels sont les différents postes de consommation d énergie?) Déroulement : Problème à résoudre 1 : Comment aider Mr X à comprendre ses dépenses d énergie? Ressources : Factures détaillées, ADEME, Bilan suite à la restitution : la consommation d énergie dépend des appareils consommateurs d énergie Problème à résoudre 2 : Quels sont les appareils consommateurs d énergie dans une habitation? Ressources : enquête aux domiciles des élèves, étiquettes avec intrus, OT réels Actions mises en œuvre par les élèves : rechercher et lister OT consommateurs d énergie, classer ces appareils par nature d énergie, réaliser l expérience p25 livre 4 Foucher, classer ces appareils en 2 catégories (consommateurs énergie, «économiseur» énergie) Synthèse 1 : Problème à résoudre 3 : Comment aider Mr X à réduire sa facture? Comment réduire chaque poste de consommation d énergie? Ressources : synthèse 5 énergie (classeur ou blog), animation, site éco énergie, livres Actions mises en œuvre par les élèves : rechercher et proposer différentes solutions Synthèse 2 : Gestion énergie

6 Séquence 2 : séances Maîtrise de l énergie dans l habitat Approches Connaissances Capacités Contraintes économiques : coût global. Propriétés des matériaux : propriétés intrinsèques (aspect physique, propriétés mécaniques, électriques, thermique) ; L analyse et la conception de l objet technique Les énergies Les matériaux utilisés Identifier les éléments qui déterminent le coût d un objet technique. (N1) Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l objet technique.(n2) Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l objet technique. Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété électrique ou thermique donnée. Evolution des objets techniques Caractéristiques économiques des matériaux : - coût de mise à disposition ; - valorisation (au sens de l écologie). Adaptation aux besoins et à la société Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée. Mettre en relation le choix d un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.(n2) Associer l utilisation d un objet technique à une époque, à une région du globe (N.2) Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d OT d époques différentes (N.2) Socle commun Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique La maîtrise de la langue française, La maîtrise des techniques usuelles de l information et de la communication Thème de convergence Energie Histoire des arts Parcours de découverte des métiers et des formations Situation déclenchante : Une famille veut s équiper d un système de régulation de chauffage. Contrainte : développement durable, économique (fixer une somme) Lequel choisir?cas concret : vous devez proposer et présenter un devis d installation à vos clients. Déroulement : Problème à résoudre : Quels moyens de chauffage sont possibles? Que proposez-vous? Quelles solutions pour quelles économies d énergie au cours des âges? Ressources : devis, factures, sites définis par avance, plaquettes d information produit, livre Actions mises en œuvre par les élèves : Travail en équipe, chaque équipe devra présenter ses solutions. Proposition d organisation : Equipe divisée en 2 : a) recherche, b) bilan effectué dans chaque équipe, c) bilan en classe. Expérience p76 livre 4 Foucher Bilan suite à la restitution : liste des moyens de chauffage par type d énergie et types d installation Synthèses : Contrainte économique, Contrainte de développement durable Nature de l énergie pour un objet technique Caractéristiques économiques des matériaux Adaptation aux besoins et à la société Propriétés des matériaux

7 Maîtrise de l énergie dans l habitat Séquence 3 : séance Approches Connaissances Capacités L analyse et la conception de l objet technique La communication et la gestion de l information Socle commun Solution technique Contraintes : - liées au fonctionnement ; - liées au développement durable Représentation fonctionnelle Chaîne d informations Chaîne d énergie Acquisition de signal : saisie, lecture magnétique, optique, numérisation, utilisation de capteurs Forme du signal : information analogique, information numérique. Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. (N.2) Mettre en relation des contraintes que l objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues (N2) Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction (N2) Etablir un croquis du circuit d alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d un OT (N3) Repérer à partir du fonctionnement d un système automatique : (N.1) la chaîne d informations (acquérir, traiter, transmettre) Identifier les éléments qui les composent (N.1) Identifier les modes et dispositifs d acquisition de signaux, de données. (N.1) Identifier la nature d une information et du signal qu elle porte. (N.1) La pratique d une langue vivante étrangère La maîtrise de la langue française, La maîtrise des techniques usuelles de l information et de la communication Thème de convergence Energie Histoire des arts Parcours de découverte des métiers et des formations Situation déclenchante : la maquette mise en route. Vous devez expliquer le fonctionnement à des clients potentiels.

8 Déroulement : Problème à résoudre : Observez et décrivez le fonctionnement Comment les éléments communiquent entre eux? Actions mises en œuvre par les élèves : - Prendre des mesures à différents points de la chaîne d acquisition, dans différentes configurations en déduire s il s agit de signaux numérique ou analogique. - - Associer blocs et composants, - Décrire le rôle de chacun et donner leur technologie (optique, contact, magnétique ) - Représenter les 2 chaînes (en nommant les composants de la chaîne d énergie.) - Lister les contraintes - Associer les blocs-composants aux contraintes Ressources : maquette en fonctionnement, Bilan suite à la restitution : chaque équipe présente le fonctionnement de la maquette en mettant en évidence : - la relation entre chaque bloc fonctionnel et solution technique - les éléments de chaque chaîne et leurs rôles - le type de signaux acquis Synthèses : Représentation fonctionnelle Solution technique Chaîne d énergie Chaîne d information Acquisition du signal Séquence 3 : séances 11et 12 Maîtrise de l énergie dans l habitat Approche Connaissances Capacités Chaîne d informations La communication et la gestion de l information Acquisition du signal : saisie, lecture magnétique, optique, numérisation, utilisation de capteurs. Forme du signal : information analogique, information numérique. Traitement du signal : algorithme, organigramme, programme. Repérer à partir du fonctionnement d un système automatique : (N.1) la chaîne d informations (acquérir, traiter, transmettre) Identifier les éléments qui les composent (N.1) Identifier les modes et dispositifs d acquisition de signaux, de données. (N.1) Identifier la nature d une information et du signal qu elle porte. (N.1) Identifier les étapes d un programme de commande représenté sous forme graphique. (N.1) Modifier la représentation du programme de commande d un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu. (N.2) Socle commun Thème de convergence Histoire des arts PDMF Commande d un OT et logique combinatoire (et, ou non). Identifier une condition logique de commande (N.2) La pratique d une langue vivante étrangère, L'autonomie et l initiative, La maîtrise de la langue française, La maîtrise des techniques usuelles de l information et de la communication Energie

9 Situation déclenchante :la configuration précédente ne permettait pas une réelle économie d énergie Voici un nouveau cahier des charges : Régulation de température Période hivernale : o de 6h30 à 8h30 si T <20 C chauffer o de 17h30 à 23h si T <20 C chauffer o de 8h31 à 17h29 si T <17 C chauffer o de 23h01 à 6h29 si T <17 C chauffer Période estivale : o si T >23 C baisser le store o si T <19 C monter le store o radiateurs hors fonctionnement Gestion de l éclairage Si pas de nuit et présence éteindre Si pas de nuit et pas de présence éteindre Si nuit et présence éclairer Si nuit et pas de présence éteindre Déroulement : Problème à résoudre : Adapter et programmer la maquette pour répondre à ce cahier des charges Actions mises en œuvre par les élèves : - Repérer, lister et choisir les composants, les dispositifs permettant l acquisition du signal - Lancer un programme et lister les actions effectuées sur la partie opérative. - Modifier le programme pour obtenir le fonctionnement attendu - Mettre en fonctionnement et valider le fonctionnement, - Apporter des corrections au programme, au système si besoin. Ressources : maquettes chaîne d information, maquettes chaîne d énergie complètes, Dossier technique de la maquette, Description d un fonctionnement répondant au besoin particulier (compte rendu des investigations séquence 3) Bilan suite à la restitution : présentation et démonstration de la nouvelle configuration Synthèses : Traitement du signal Commande d un OT et logique combinatoire

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