Rapport projet technologique vitrage

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Ce rapport est le rsultat dun travail de recherche et de ralisation technologique effectue par les lves de 5e anne. Le projet consistait, dune part, raliser un dispositif exprimental permettant dobserver et de mesurer les flux de chaleur travers une paroi et dautre part dintgrer ce dispositif dans une recherche plus vaste visant estimer concrtement les pertes totales de chaleur par les nombreuses fentres munies de simple vitrage dans notre cole secondaire.

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  • 1. Mesure des pertes dnergie par du simple vitrage : eapplication au cas de lInstitut du Sacr-Coeur de Nivelles e Travail ralis par les l`ves de 5e anne de lISC-Nivelles e e ee e Option Sciences Appliques, anne scolaire 2008-2009 e e Dans le cadre du cours de physique de M. Hirtt 3 juin 2009
  • 2. Prambule eCe rapport est le rsultat dun travail de recherche et de rallisation technologique eectu par e e eles l`ves de 5e anne de loption Sciences Appliques ` lInstitut du Sacr Coeur de Nivelles ee e e a e(Belgique), dans le cadre du projet technologique prvu au programme de leur cours de physique. eLobjectif pdagogique dune telle dmarche est dapprendre collectivement ` grer un projet de e e a etype scientique ou technologique : en dnir les buts, le dcrire avec prcision, planier sa mise e e een oeuvre, rsoudre les probl`mes scientiques et technologiques quil pose, fabriquer concr`tement e e eles lments du projet, naliser et produire un rapport. Dans la mesure du possible, jessaie aussi eede choisir, avec les l`ves, un th`me dont la mise en oeuvre puisse servir de cadre ` ltude des ee e a econcepts scientiques prvus au programme de physique. eIci, le projet consistait, dune part, ` raliser un dispositif exprimental permettant dobserver et a e ede mesurer les ux de chaleur ` travers une paroi et dautre part dintgrer ce dispositif dans une a erecherche plus vaste visant ` estimer concr`tement les pertes totales de chaleur par les nombreuses a efentres munies de simple vitrage dans notre cole secondaire. e eChaque partie du prsent rapport a t rdige, pour lessentiel, par un l`ve. Je me suis content e ee e e ee edy apporter quelques corrections de style et dorthographe et de complter un peu leur texte equand ctait ncessaire. Ce rapport explique en dtail la dmarche suivie et, bien sr, il prsente e e e e u eles conclusions (interpellantes !) du travail ainsi ralis. e eNico Hirtt,professeur de physique. Fig. 1 Adeline, Baudouin, Marie- Paule, Marek, Gregory, Adrien, Oli- vier, Audrey, Megan et Ornela (Gilles est absent) entourent leur bo ther- te mostatique en cours de construction 1
  • 3. Chapitre 1Prsentation du projet eDans notre cole, il reste beaucoup de fentres munies de simples vitrages. Or, le simple vitrage e elaisse beaucoup plus facilement passer la chaleur que le double vitrage. Nous avons eectu cette erecherche et rdig ce rapport pour montrer combien ces simples vitrages entra e e nent de pertes dechaleur pour notre cole, ce qui a dimportantes consquences cologiques et conomiques. e e e eNous sommes dabord sensibles aux menaces de changements climatiques ` cause de leet de serre, aainsi qu` lpuisement et au gaspillage des ressources nergtiques. a e e eLe rchauement climatique est un phnom`ne daugmentation de la temprature moyenne des e e e eocans et de latmosph`re, ` lchelle mondiale et sur plusieurs annes, d ` leet de serre qui e e a e e u aest un processus naturel de rchauement de latmosph`re. La cause principale du changement e eclimatique actuel est la combustion de combustibles fossiles comme le charbon, le ptrole et le gaz enaturel. Leur combustion dgage du CO2 , un gaz renforant leet de serre qui rchaue notre e c eplan`te. ePour viter des catastrophes (inondations, tornades, scheresses, dsertication...) nous devons e e estopper laugmentation de la temprature mondiale. Le seul moyen dendiguer le changement cli- ematique est de diminuer de toute urgence et de mani`re drastique les missions de CO2 . Pour y e earriver, nous devons remplacer nos sources dnergie fossile comme le ptrole et le charbon par des e ealternatives meilleures pour le climat mais aussi lutter contre les gaspillages dnergie. eUn deuxi`me probl`me est la pollution, cest-`-dire la dgradation de lenvironnement biophysique e e a eet humain par lintroduction de mati`res dites polluantes non prsentes en temps normal. Cette e edgradation entra une perturbation plus ou moins importante de lcosyst`me. Bien quelle puisse e ne e eavoir pour cause un phnom`ne naturel comme une ruption volcanique, elle est majoritairement e e edorigine humaine.Les pertes de chaleur cotent aussi beaucoup dargent ` lcole, alors que lon peut conomiser en u a e emettant du double vitrage car toute la chaleur resterait dans la salle et il ny aurait pas de pertesde chaleur vers lextrieur. e 2
  • 4. Dans le cadre du projet technologique du cours de physique sur la thermodynamique, notre classede 5`me sciences appliques a donc choisi de mesurer les pertes de chaleur qui sopraient ` travers e e e ales simples vitrages de lcole. eLe probl`me qui nous tait pos tait de savoir comment nous allions trouver les donnes de e e e e etemprature, la surface vitre de lcole et calculer le coecient de perte de chaleur au travers e e edu verre. Il nous a t facile de trouver les donnes de temprature au cours de la derni`re anne ee e e e egrce ` un site internet de mtorologie. Nous avons relev les donnes quotidiennes depuis un an, a a ee e etempratures maximales, minimales, moyennes et ce, pour chaque jour. eEn ce qui concerne la surface vitre de lcole, le probl`me a t vite rsolu, nous avons fait le tour e e e ee ede lcole en mesurant avec soin toutes les fentres en simple vitrage. e eMais la partie srement la plus intressante consistait ` calculer le coecient de perte de chaleur u e aau travers des vitres. Pour ce faire, il nous a fallu imaginer et crer une boite thermostatique qui eaurait les caractristiques dune pi`ce : cinq des parois sont isoles le mieux possible, alors que e e ela derni`re paroi se compose dun cadre dans lequel nous pouvons insrer des vitres dpaisseurs e e