Séance
Comment orienter une maison pour optimiser les apports solaires ?
L'orientation d'une habitation est particulièrement déterminante pour sa capacité à profiter des apports du soleil tout au long de l'année. Pour le comprendre, testons les différentes orientations et leurs implications.
Mise en situation
- 15 min -
- En classe entière - Rechercher
Activité de l’élève
Les élèves réagissent à l'image proposée : si la récupération des apports solaires par les parois vitrées contribue à chauffer la maison en hiver, a-t-on intérêt à orienter la maison indifféremment ? Ne faut-il pas choisir une orientation judicieuse ? Comment déterminer la meilleure orientation avant construction ?
Rôle de l’enseignant
Projeter le document. Susciter la réaction des élèves.
Production attendue
Rédaction de la (des) problématique(s) et des hypothèses émises collectivement.
Conseil à l’enseignant
Pour la suite, les deux activités, les tests sur banc d'essai d'une part, et les simulations sur SketchUp d'autre part, sont à répartir entre les membres de chaque équipe. Au sein d'une même équipe, un binôme effectue les expérimentations pendant que l'autre binôme réalise les simulations numériques. Toute l'équipe travaille sur le même support : une maison.
Cette organisation est à adapter en fonction du matériel disponible dans le laboratoire (banc d'essai notamment).
Investigation par une simulation numérique (SketchUp)
- 60 min -
- En groupe - Simuler
Activité de l’élève
Sur la maquette virtuelle (fichier sketchUp) de l'habitation, les élèves observent le degré d'ensoleillement sur chacune des façades en fonction des horaires de la journée et des saisons. Ils relèvent dans un tableau type Excel les surfaces vitrées exposées au soleil, puis examinent le degré d'ensoleillement calculé et les graphiques obtenus, et enfin analysent les résultats.
Cette maquette virtuelle d'une maison permettra aux élèves d'effectuer des relevés de mesure de surface.
Fichiers à télécharger
Maquette virtuelle d'une habitation sous SketchUp. [zip - 525.5 KB]
RESSOURCES COMPLÉMENTAIRES
Tutoriel SketchUp : effectuer un relevé de mesure de surface. [doc - 3.01 MB]
Tableau de report des résultats. [xls - 123 KB]
Production attendue
Production d'un compte-rendu contenant l'ensemble des tableaux pour une façade par exemple, et un texte explicatif.
Conseil à l’enseignant
Il est judicieux de répartir entre les équipes l'étude des façades.
Investigation par des tests sur banc d'essai
- 60 min -
- En groupe - Expérimenter
Activité de l’élève
Les élèves testent sur le banc d'essai "ombres portées" des implantations possibles pour une habitation tout en respectant les contraintes règlementaires d'une part, l'optimisation des apports solaires d'autre part. Ils réalisent les plans nécessaires et en tirent une conclusion.
Production attendue
Production d'un plan donnant l'orientation choisie à l'issue des tests effectués et rédaction d'une synthèse des observations.
Restitution et bilan
- 15 min -
- En classe entière - Communiquer
Activité de l’élève
Chaque équipe restitue pour la classe entière son étude et les résultats obtenus.
Cette restitution est suivie d'un bilan effectué en commun. Ce bilan porte sur l'optimisation de l'orientation d'une maison pour bénéficier d'apports solaires.
Production attendue
Bilan écrit
Conclusion
Pour maîtriser les dépenses d'énergie, la récupération des apports solaires par les parois vitrées devient incontournable.
Pour cela, il convient d'orienter l'habitation de façon judicieuse.
Le sud est la meilleure orientation, le soleil étant apparent toute l'année.
De plus, la différence de hauteur du soleil dans le ciel entre hiver et été fait en sorte qu'une grande partie des rayons solaires pénètre dans les locaux pendant la période hivernale.
En période estivale, en revanche, il faut trouver des solutions pour garder une température confortable.
