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DM : énergie dans l'habitat
Bonsoir, je suis en première STI2D et j'ai un devoir maison de physique chimie à faire pendant les vacances, j'ai répondu à deux questions et aprés avoir lu tout le devoir je m'aperçois qu'il est vraiment compliqué, je viens donc ici avec espoir de reçevoir un petit coup de pouce.
L'énoncé est assez long, désolé.
Doc 1:
Un bâtiment BBC a besoin d'une très faible quantité d'énergie pour garantir l'utilisation du chauffage, de l'eau chaude sanitaire, de la climatisation et de l'éclairage. Le label BBC atteste la performance énergétique d'un bâtiment basse consommation. L'exigence principale de ce label est de respecter une consommation maximale définie en fonction de 3 caractérisantes du logement : la surface, la localisation, la nature de la construction.
La consommation maximale autorisée pour l'attribution du label BBC est exprimée en kilowatts heure d'énergie primaire consommées par mètre carrée et par an (kWh.m-².an-exposant1). Ainsi on peut réaliser une mesure égalitaire de la consommation énergétique, quelle que soit l'énergie utilisée (gaz naturel, électricité, bois,etc..) Elle prend en compte le chauffage, l'eau chaude sanitaire, la ventilation, l'éclairage.
La consommation d'une maison BBC doit être inférieur à 50 kWh.m-².an-exposant1 pour que le label BBC lui soit accordé.
Doc2
Pour effectuer des bilans énergétiques, on distingue l'énergie secondaire (ou énergie finale) disponible pour l'usage et l'énergie primaire que la société distributrice doit effectivement fournir. Lorsque l'usager dispose d'une énergie électrique de 1 kWh à son compteur (énergie secondaire), la centrale de la production d'électricité a du fournir en fait une énergie de 2,58 kWh (énergie primaire) en tenant compte de la production et de la distribution. Pour l'électricité, on définit donc un coefficient de conversion de l'énergie secondaire en énergie primaire de 2,58. Ainsi le coefficient est fixé a 1 pour le gaz, 0,6 pour le bois et 2,58 pour l'électricité.
Doc3. (c'est un tableau donnant les caractéristiques d'une maison lauréate du concours "habitat solaire, habitat d'aujourd'hui").
---------------------------------------------------------------------- | Spécificités
Certification |----------------------------------
| BBC-Effinerie (construction
|en
|France,réglementation
| thermique RT2012
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Superficie de la maison | 160m²
|----------------------------------------------------------------
Principales caractéristiques | Géométrie et exposition| -Compacte; -façade sud
| |pour capter les rayons
| |solaires; Locaux techniques
| |et pièces peu occupés au
| |Nord; Garage face aux vents
| |dominant, il joue un role de
| |déflecteur.
--------------------------------------------------------------------
| Isolation thermique | -Excellente; -Limite la
| |consommation d'énergie
| | pour le chauffage.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Apports d'énergie | Poêle à bois pour le chauffage |3.5 stères par an (la
| De la maison | combustion d'un stère
| | libère 1600kWh.)
-------------------------------------------------------------------------------------
|Panneaux solaires photovoltaiques | 26m² de surface.
|raccordés au réseau EDF
-------------------------------------------------------------------------------------
| Capteurs thermiques (*) pour la |7.2 permettant d'apporter
|production partielle d'eau chaude |2100kWh.an-exposant1 et
| sanitaire. | d'assurer 75% de l'énergie
| | nécessaire à la production
| |d'eau chaude (les 25%
| |restants étant apportés par
| |un résistance électrique
| |(chauffe-eau))
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(*) L'énergie apportée par des capteurs thermique n'est pas une prise en compte dans la consommation d'énergie primaire relative au label BBC.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Exercice 1
1)Quelles sont les natures des sources d'énergie qu utilisent la maison lauréate du concours 2010 "habitat solaire............"? Sont-elles renouvelables ?
2) Calculer l'énergie finale "BOIS" utilisée pour le chauffage de cette maison en kHw.m².an-exposant1?
3)Quelle quantité d'énergie électrique complémentaire exprimées en kHw.m².an-exposant1 est nécessaire pour la production d'eau chaude sanitaire ?
4)A partir des infos des docs 2 et 3, déterminer la quantité d'énergie primaire que consomme cette maison pour la production d'eau chaude sanitaire et pour son chauffage.
5) Déduire de ce dernier résultat l'énergie électrique finale en kHw.m².an-exposant1 que peut utiliser le proprio pour l'éclairage de la maison et la ventilation s'il veut respecter le label BBC.
Pour la première question de l'exercice 1 j'ai répondu
1) Les panneaux photovoltaïques utilise les rayons du soleil pour produire de l'électricité, les capteurs thermiques utilise la chaleur du soleil pour chauffer l'eau.
Pour le deuxième exercice :
2) 1600x3.5/160= 35kHw.m-².an-exposant1
Cependant je n'ai vraiment rien compris au prochain exercice.
Bonjour Hugo,
1. Tu ne réponds pas entièrement à la question :
- pour alimenter électriquement la maison, il y a effectivement la production électrique issue des panneaux photovoltaïques : ils convertissent l'énergie lumineuse du Soleil en électricité ;
- pour chauffer la maison, on utilise un poêle à bois, c'est une énergie de biomasse (matière organique d'origine végétale utilisable comme source d'énergie). La chaleur est extraite par la combustion directe du bois dans le poêle ;
- pour chauffer partiellement l'eau (75% de l'énergie de chauffage nécessaire au ballon), on utilise des capteurs thermiques (qui captent l'énergie du Soleil pour chauffer l'eau).
Ensuite, pour les questions suivantes, j'aimerais que tu expliques ton raisonnement comme lorsque tu écriras tes réponses sur une copie (expliquer quelle formule est utilisées, détailler le calcul, conclure, ...).
Merci de votre réponse et de votre aide,
2) Sachant que la maison se chauffe à la Poêle a bois, 3.5 stères par un est utilisé, que un stère et équivaut à 1600 kWh et que la superficie de la maison est de 160m².
1600x3.5/160= 35kHw.m-².an-exposant1
L'énergie Finale "bois" est de 35kHw.m-².an-exposant1
Aha parfait alors,
Ducoup pour la question suivante, on parle d'énergie électrique complémentaire, qu'est ce que c'est ?
Il faut utilisé les coefficient de conversion ? j'y vois pas très clair 
Bonsoir Hugo,
Alors, souviens-toi de ce qui est indiqué dans l'énoncé : il est précisé que les capteurs thermiques assurent 75% du chauffage de l'eau. Il faut 25% d'énergie complémentaire pour chauffer des résistances électriques => si les 75% n'entrent pas dans le calcul de la consommation d'énergie de la maison, il faut calculer l'énergie électrique secondaire nécessaire pour chauffer l'eau en complément.
Pour la question 4. il faut calculer les énergies primaires consommées par la maison, à partir des énergies secondaires calculées en questions 2 et 3.
Et là oui, effectivement, il faudra utiliser les coefficients de conversions fournis par type d'énergie.
Encore merci pour vos réponses,
Comment calculer une énergie secondaire ? Il est dit que quand un usager dispose d'une énergie électrique de 1 kWh à son compteur (énergie secondaire), la centrale de la production d'électricité a du fournir en fait une énergie de 2,58 kWh (énergie primaire) en tenant compte de la production et de la distribution.
C'est important pour l'instant? sa me perd un peu
Alors, il faut déjà maîtriser la notion d'énergie primaire et secondaire avant de poursuivre. Pour ce faire, peux-tu lire attentivement cet article stp : 
A la lecture de ce dernier, l'énergie secondaire (électrique) est ce qui arrive effectivement au compteur électrique pour ensuite chauffer les résistance.
Regarde les exemples fournis dans l'article et on en rediscute au besoin
Je pense avoir compris cette notion, donc dans notre cas l'énergie primaire c'est l'énergie thermique et le secondaire l'énergie électrique car les capteurs thermiques absorbent la chaleur pour chauffer l'eau mais crée aussi de l'électricité?
Prenons un exemple :
les capteurs thermiques assurent 75% de l'énergie nécessaire au chauffage de l'eau (le rayonnement solaire est directement capté, il n'y a pas de conversion), ce qui correspond à 2100 kWh/an.
Le complément de chauffage de l'eau est fait à l'aide des résistances électriques chauffantes, qui consomment :
75% <=> 2100 kWh/an
25% <=> x
soit x = 2100*25/75 = 700 kWh/an d'énergie électrique apportée par le réseau électrique = énergie secondaire.
Mais cette électricité du réseau est une énergie secondaire issue de la transformation d'une énergie primaire (centrale au gaz, centrale nucléaire, centrale hydroélectrique, etc.) => on te donne le coefficient de conversion de l'énergie secondaire en énergie primaire : 2,58
donc l'énergie primaire nécessaire pour assurer 25% du chauffage de l'eau domestique est 700*2,58 = 1806 kWh/an, soit 1806/160 = 11,3 kWh/an/m².
Ahhh d'accord, juste le calcule pour l'énergie secondaire me poser problème, ducoup sa répond à une partie de l'exercice 4 ? il faut faire pareille pour le chauffage mais j'arrive pas a déterminer son énergie secondaire, le primaire c'est une énergie de biomasse, mais il y a pas d'autre transformation ?
Pour le bois tu as déjà fait le calcul d'énergie secondaire pour le chauffage de la maison au bois :
1 stère <=> 1600 kWh
3,5 stères <=> x
donc x = 3,5*1600/1 = 5600 kWh/an,
soit 5600/160 = 35 kWh/an/m² en énergie secondaire de chauffage.
Le coefficient de conversion énergie secondaire => primaire étant de 0,6, on a une énergie primaire consommée de 35*0,6 = 21 kWh/an/m²
D'accord merci beaucoup,
Pour l'exercice 5 je me suis trompé dans l'énoncé ci-dessus, l'unité n'est pas kHw.m².an-exposant1 mais seulement kWh.an-exposant1.
Donc Il faut comme les exercices précédent calculer l'énergie secondaire mais celui de l'éclairage et de la ventilation, a savoir que pour respecter le label BBC il faut que la consommation de la maison doit être inférieur a 50 kHw.m².an-exposant1, donc on doit s'aider des précédents énergie secondaire pour en déduire les deux autres pour bien savoir si sa rentre dans les normes,
Mon résonnement est exact ?
Juste quelle donnés dois-je utilisé pour calculer l'énergie secondaire de la ventilation et de l'électricité ? Je trouve pour l'electricité, 160 qui est la superficie de la maison, 26 pour la surface des panneaux solaires, pour la suite je suis perdu
Pas de panique !
Conseil d'ami : lorsque tu affronte un nouvel exercice, commence par surligner (ou souligner) toutes les informations importantes de l'énoncé, de manière à ne pas les oublier au fur et à mesure
La consommation maximale autorisée pour l'attribution du label BBC est exprimée en kilowatts heure d'énergie primaire consommée par mètre carrée et par an (kWh/m²/an).
On a calculé ensemble :
- la quantité d'énergie primaire nécessaire au chauffage de la maison au bois est 21 kWh/an/m² (cf. mon message du 03-11-18 à 19:31) ;
- la quantité d'énergie primaire en complément (25%), nécessaire au chauffage de l'eau domestique (par des résistances) est 11,3 kWh/an/m² (cf. mon message du 03-11-18 à 12:44)
Donc pour respecter la label BBC, il reste 50 - 21 - 11,3 = 17,7 kWh/an/m², soit 17,7*160 = 2832 kWh/an d'énergie primaire pour l'éclairage et la ventilation de la maison.
Je trouve ces chiffres fantaisistes, mais bon, c'est l'énoncé qui les propose (ou alors j'ai mal compris ce dernier)
Il n'y a pas une erreur quelque part ? Car il est dit qu'on doit trouver normalement un résultat inférieur à 50 kWh/m²/an, vous trouvez 2832 kWh/m²/an, c'est normal ? Ou alors c'est fait exprés et la maison ne respect donc pas du tout les normes du label BBC
Attention, tu confonds la consommation d'énergie primaire annuelle ramenée à une unité de surface (kWh/an/m²) et celle annuelle pour la surface totale (kWh/an).
50 kWh/m²/an aboutit à une consommation d'énergie primaire annuelle tolérée pour la maison de 50*160 = 8000 kWh/an (sa surface totale étant de 160m²).
Ah d'accord je vois bien la différence, c'est à dire qu'il faut beaucoup convertir,
Je vous remercie beaucoup de votre aide, merci, merci, passez une très bonne soirée.
Hugo,
Un schéma de synthèse pour être sûr que tu as compris les notions abordées :
L'énergie primaire correspond à l'énergie initiale d'un produit non transformé : 1L de pétrole brut, 1 stère de bois, le rayonnement solaire, etc.
L'énergie secondaire est la quantité d'énergie qu'il reste après la transformation de l'énergie primaire : l'énergie électrique produite par des panneaux solaire photovoltaïque, la chaleur produite par la combustion du bois dans un poêle, etc.
Reprends tout ça à tête reposée, histoire de bien rédiger tes réponses.
Je t'en prie ! Bonne soirée, bonne reprise et à une prochaine fois peut-être 
.
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