Enseignement de Sciences et Technologies

EnseignementdeSciencesetTechnologies‐FICHESYNOPSIS1/2
Contexteduproblèmeàrésoudre:
Le Grenelle de l’environnementet
les économies d'énergie.
Problématiqueexplicite:Définir l’influence des
paramètres extérieurs sur l’écart de la régulation de
température pour une consigne à 19°C
Durée:2h + 2h
? Cadred’activité:AP ? Niveau:TSTI2D EE
Lycée Polyvalent Pierre Emile MARTIN -BOURGES
Mathématiques
Activitéd'environ1h
Sciencesphysiques
1henAP
Sciencesettechniques
industriellesActivité
d'environ2hvoire3h!
Equipe
pédagogique:
Yannick LECLERC Vincent D'ARRAS Bruno PINOTEAU
Pointsde
convergences
disciplinaires:
Modélisation de
l’évolution des
grandeurs. Etudes de
situations variées
L’influence des matériaux
sur le flux thermique 
Les paramètres influents
de la régulation:
température extérieure
et isolation du bâti
(conductivité des
matériaux).
Notionsdu
programme
abordées:
Équations
différentielles. Etude
de fonctions
- Bilan thermique d’une
enceinte.
- Classer des matériaux
selon leurs propriétés
isolantes, leur conductivité
thermique étant donnée.
Contrôle instantané du
fonctionnement du
système en vue d'un
maintien au plus près d'un
point de fonctionnement
Pré‐requis:Dérivées, primitives
(1STI2D). Fonction
exponentielle
(TSTI2D)
Cours de 1ère sur la
thermique
-Caractéristiques
thermiques des matériaux
-Equation différentielle
du 1er ordre
Matérielset
documentation
Formulaire ?
Calculatrice
Conductivité thermiques
de différents matériaux
utilisés dans la
construction des
bâtiments.
-Radiateur électrique
(convecteur ou radiant ou
bain d'huile) avec son
thermostat d'ambiance
-Thermomètre
-Logiciel de simulation
Matlab /Simulink
Compétences
visées
Mener des
raisonnements,
communiquer, avoir une
analyse critique vis à
vis des résultats
- Rappel du cours sur la
thermique de 1ère pour
l’étude qui suit en STI.
- Déterminer l’équation
différentielle vérifiée par
la température dans une
maison au cours du temps.
C08 .EE1 Interpréter les
résultats d'une simulation
afin de valider une
solution et l'optimiser
Evaluationdes
acquis(auto‐
évaluation,
évaluation
formative
etc…)
Évaluation formative Evaluation formativeEvaluation formative

EnseignementdeSciencesetTechnologies‐FICHESYNOPSIS2/2
Déroulementdel’activité:
1. Décodagedelaproblématique:
Comment maintenir constante une température de confort dans une maison d'habitation?
2. Modélisationduprincipephysiquesurlequelonprendappui.
Déterminer les caractéristiques thermiques d’une maison en vue de l’étudier en
technologie.
3. Modélisationmathématiqueetrésolution.
Etablissement et résolution d'une équation différentielle du premier ordre, à coefficient
constant. Etude de la fonction solution et interprétation de certains résultats.
4. Retouraumodèletechnologique.
-Radiateur électrique avec son thermostat d'ambiance intégré
-Logiciel de simulation : Matlab /Simulink
5. Validationdelasolutiondanslecontexteétudié.Validationducomportement.(retoursurla
réponseadaptéeàlaproblématique)
Activité:
- A partir d'une observation, comparaison entre une régulation de température
en boucle ouverte et en boucle fermée (radiateur électrique avec son thermostat
d'ambiance réglé à deux valeurs différents (19°C et max), mesurer la
température ambiante et conclure)
-Simulation d'une régulation de température en boucle ouverte (visualisation la
température et de l'énergie consommée dans le temps puis conclure)
-Simulation d'une régulation de température en boucle fermée (visualisation la
température et de l'énergie consommée dans le temps) avec les paramètres
influents: températures extérieures différentes + natures de l'isolation
différentes (conductivité des matériaux)
-Simulation d'une régulation de température en boucle fermée (visualisation la
température et de l'énergie consommée dans le temps) avec 2 consignes de
température différente (19°C: occupation et 17°C: période d'inoccupation de la
maison ou nuit)