Categories: CI4
      Date: 12/05/2011
     Title: Centre d'Intérêt 2 : Optimiser la consommation d'énergie du système d'éclairage sans altérer le confort visuel !

Problématique principale

Les lumières de la salle de technologie sont très souvent allumées et, parfois, j'oublie de les éteindre...
Comment pourrait-on gagner en terme de luminosité et optimiser la consommation d'énergie pour l'éclairage?

Ressources "CARTEC éclairage", cliquez sur "Plus"

-> Banc d'essais de différentes ampoules



Présentation CARTEC (.pdf)

A4 Numérique "Eclairage"

 

Ressources :

Eclairage (.pdf)

Eclairage classe (.doc)

Eclairage Guide Technique (.pdf)

Ingelux (.pdf)

Lampes (.pps)

Normes Européennes (.pdf)

Philips Scolaire (.pdf)

Tubes Fluorescents (.pdf)

 

Capacités visées

AC4 : Mettre en relation des contraintes que l’objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues.
AC5 : Identifier les éléments qui déterminent le coût d’un objet technique.
AC6 : Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée.
AC8 : Créer une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur.
AC9 : Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l’intégrer dans une maquette numérique.
EN1 : Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques.
RE5 : Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles.
M4 : Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.

Compétences, du socle commun, visées

C1.14 : Prendre la parole en public
C3.09 : Grandeurs et mesures : réaliser des mesures
C3.1 : Rechercher, extraire et organiser l’information utile.
C3.2 : Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes.
C3.3 : Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique, démontrer.
C4.3 : Utiliser les logiciels et les services à disposition.
C4.11 : Différencier une situation simulée ou modélisée d'une situation réelle.
C7.11 : Savoir prendre des initiatives et des décisions.

Résumé des synthèses prévues (structuration)

Solutions techniques trouvées (ce qui suit est une synthèse des différents groupes)
- conserver les tubes fluorescents (un remplacement par des ampoules à DEL ou à basse consommation serait trop cher et l'éclairage ne serait pas uniforme et souvent insuffisant)
- Insérer un vitrage dans le mur côté couloir et modifier le puits de lumière pour profiter de la lumière naturelle)
- peindre les murs en couleur claire
- conserver la minuterie dans le couloir (réduire le temps)
- un capteur de présence dans les salles couplé à l'éclairage
- rabaisser les châssis d'environ 30 cm
- Modifier l'implantation des châssis

Une solution supplémentaire, implanter un capteur de lumière sur les châssis côté fenêtre. Ainsi, lorsque la lumière naturelle est suffisante, les tubes fluorescents du châssis ne s'allument pas.
Les fenêtres étant récentes, un remplacement serait inutile et le coût serait trop important. Le choix de fenêtres en PVC se justifie par le coût. Cela dit, une structure en aluminium aurait un meilleur impact écologique
Un simple changement de type d'ampoule représenterait un coût important au regard du nombres d'ampoules et de salles.
Les modifications de l'implantation des châssis et de l'ajout de vitres est réalisé avec le logiciel "sketchup", la salle existante est déjà dessinée.
Le choix de fenêtres en PVC se justifie par le coût. Cela dit, une structure en aluminium aurait un meilleur impact écologique

Une solution technique est retenue lorsqu'elle satisfait le meilleur compromis entre la fonction d'usage, le coût d'achat, la valorisation des matériaux utilisés et la mise en œuvre.
Pour comparer différentes solutions techniques (ampoules), il faut mettre en oeuvre des solutions ayant des caractéristiques très proches.
Une maquette numérique permet de visualiser à moindre coût la mise ne œuvre d'une solution technique.

Cette problématique fait l'objet de recherches (en Belgique) pour des écoles, bâtiments administratifs. Je leur demande de consulter le site http://www.energieplus-lesite.be/energieplus/page_15942.htm
Les élèves ont été évalués tout au long de cette séquence. L'évaluation porte sur les traces écrites, l'organisation, le travail individuel, de groupe et les objectifs fixés pour chaque séance.

Questions clés permettant d'articuler les différentes séances...

Chaque groupe doit rechercher une ou des solution(s) techniques(s) permettant d'économiser l'énergie électrique utilisé pour l'éclairage, tout en respectant le confort des usagers.
Question posée : Qu'auriez-vous besoin pour répondre à cette question?
Dans un premier temps, les réponses sont orientées vers des solutions à envisager. Je suis obligé de préciser qu'il ne s'agit pas de me donner des solutions mais des "outils" (matériels, documents) permettant de répondre à cette question.
Les réponses (oui, je les guide dans leurs réponses...) :
- un banc d'essais de différentes ampoules (luminosité, consomètre, luxmètre, classe énergétique, avantages, inconvénients)
- de la documentation relative aux ampoules testées
- le coût de l'électricité
- un plan des la salle et du couloir
ll est clairement indiqué aux élèves que cette amélioration se fait dans le cadre d'une réhabilitation et non dans le cadre d'une reconstruction des locaux.
Je leur demande d'estimer le coût de ces modifications. Pas dans le détails, je ne veux pas de chiffrage de l'heure de main d'oeuvre. Je leur demande uniquement quels seront les éléments qui représenteront le coût le plus important. Le choix des matériaux doit être justifié.
Chaque équipe traduira ses solutions sous formes de croquis, dans un premier temps, puis en modifiant une maquette numérique (fichier 3D des salles de technologie et du hall existants)
Les élèves disposent :
- d'un plan (2D et 3D) leur permettant de modifier la disposition des luminaires
- d'un banc d'essais pour relever la puissance, la consommation et le taux d'éclairage de chaque ampoule
- d'un dossier ressources indiquant les avantages et inconvénients de chaque ampoule
- d'un accès internet pour rechercher des solutions et de vérifier le coût d'une installation de panneaux solaires et d'une éolienne.
- une facture d'électricité indiquant le coût du kw.h
- les élèves peuvent se déplacer et tester le système d'éclairage existant en éteignant une rangée de luminaires côté fenêtres ou côté couloir.

Nombre de séquences : 3

Nombre de séances : 9

 

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