Les Cahiers de l'Instrumentation n°14.pdf

de l'instrumentation Le journal d'information pour l'enseignement de Chauvin Arnoux et Metrix

n 14Novembre 2014Smart House

ou btiments connects

Les cahiers de linstrumentation n 14 Novembre 2014

dito

sommaireDes btiments intelligents en plein dveloppement, au service du confort et de la gestion dnergie

Les btiments, et plus particulirement ceux du rsidentiel-tertiaire,consomment la plus grande proportion dnergie finale, soit environ 40% dutotal, devant lindustrie et les transports. Les diagnostiques de performancenergtique montrent quen 2012, plus de la moiti (53,6 %) du parc des loge-ments en France mtropolitaine est mdiocre. Ils consomment entre 151 et330 kWhEP/m2/an (tiquette nergtique moyenne D ou E), contre seulement14 % qui bnficient dtiquettes plus performantes (A, B ou C) 1.

Lessentiel de lnergie consomme dans les btiments, soit 72%, est consa-cr au chauffage et la climatisation. Les gains possibles en matire dco-nomie dnergie sont considrables. Laugmentation de la performance ner-gtique des btiments passe par des solutions passives disolation mais ga-lement par une meilleure efficacit nergtique et une gestion intelligentedes consommations. Il ne sagit pas pour autant de sacrifier la qualit de viedes occupants, qui ont des exigences de confort dans toutes les circonstancesde vie, lintrieur des btiments et lextrieur proche. Cela ncessite lagestion de grandeurs comme la temprature et le niveau dclairage et pluslargement la maitrise dlments polysensoriels comme lambiance lumi-neuse et sonore.

Depuis plus de vingt ans, la domotique offre des solutions, mais a rencontrde relles difficults convaincre les utilisateurs potentiels, en se limitant leplus souvent la gestion spare du chauffage, de lclairage et de la moto-risation des volets et portails.

Une forte volution sest engage avec la mise en rseau de ces objets quideviennent communicants et sintgrent un environnement numrique per-sonnel dsormais familier. Daprs le prsident de la fdration franaise dedomotique, Monsieur Jeuland, On assiste la convergence entre les qui-pements traditionnellement grs par la domotique et la multitude desobjets connects qui envahissent peu peu nos maisons 2. La gestion delnergie sy trouve intgre grce aux smart nergie box . On parle ainside smart-home ou de maison intelligente ou connecte.

Le march qui souvre de cette nouvelle domotique est trs dynamique, enprogression prvisible annuelle de 35%. Selon une tude du cabinet deconseil indpendant Xerfi il slverait 1 milliard deuros en 2015, avec80 milliards dobjets connects en 2020 contre 15 milliards aujourdhui 3.

De nombreuses entreprises franaises sont dores et dj bien positionnessur ce march prometteur en termes de chiffre daffaire et demplois.Lducation Nationale participera la russite de ce secteur innovant par laformation initiale et continue des ressources humaines indispensables. De nombreux diplms de la voie professionnelle, technologique et scienti-fique pourront y tre associs.

Samuel ViollinInspecteur Gnral de lducation NationaleSciences et Techniques Industrielles

v Le Club 1Les publications du Club 1

v Mesurage 2Le confort et la gestion des diffrents paramtres dans lhabitat 2 -4

v TP 1 5Pistes pour des TP MESURES COMMUNICANTES : LE PEL 103 en action au Lyce Professionnel LOdysse 5 - 11

v TP 2 12Efficacit dune VMC double flux 12 - 17

v Pdagogie 18Une Certification Mesure de Chauvin Arnoux et un nouveau site web ddis aux tudiants et enseignants 18 - 21

v Rforme 23Comment aborder le mesurage (Mesures & Contrles) dans les enseignements de la filire maintenance des vhicules ? 22 - 30

v Ouverture 31Association Un bateau pour tous

31 - 33

v Gardons le sourire 34

v Les Cahiers de lInstrumentationDirecteur de la publication :Marlyne Epaulard

Comit de rdaction :Luc Dezarnaulds, Marlyne Epaulard, Marie Courrire, Claude Royer, Didier Villette, Laurent Grignon

Secrtaire de rdaction :Laurent Grignon

Revue dinformations techniquesLe Club du Mesurage190, rue Championnet75876 Paris Cedex 18 - FranceTl. : +33 1 44 85 44 20Fax : +33 1 46 27 07 48E-mail : [email protected] : www.leclubdumesurage.com

Conception graphique, ralisation :AD.Com / +33 (0)1 43 68 03 43

1 - Source : http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/2 - Source : La Tribune 20133 - tude du Think tank europens Idate ralise en 2013

le clubClaude BergmannPrsident dhonneur du Club du MesurageInspecteur Gnral de lducation NationaleSciences et Techniques Industrielles

Les membres du bureau du Club du Mesurageet du comit de rdaction

Claude RoyerInspecteur de lducation Nationale honoraireEnseignement TechniqueSciences et Techniques [email protected]

Luc DezarnauldsPrsident du Club du MesurageDirecteur Commercial France Chauvin [email protected]

Didier VilletteInspecteur de lducation NationaleEnseignement TechniqueSciences et Techniques IndustriellesAcadmie de [email protected]

Laurent GrignonResponsable Communication SalonsChauvin [email protected]

Marlyne EpaulardDirectrice Communication du groupeChauvin [email protected]

Marie CourrireResponsable march ducation [email protected]

Jean-Pierre CollignonInspecteur Gnral de lducation NationaleSciences et Techniques Industrielles

Les publications du Club du Mesurage :

Christian CagnardInspecteur Pdagogique Rgional honoraireConsultant Expert ducation

Philippe AlbertInspecteur de lducation NationaleEnseignement TechniqueSciences et Techniques IndustriellesAcadmie de Nancy-Metz

Georges MichailescoAncien Directeur de lIUT de Cachan

Rda Farah Inspecteur de lducation NationaleEnseignement TechniqueSciences et Techniques Industrielles Acadmie de Paris

Les cahiers de linstrumentation n 14 Novembre 2014 1

Samuel Viollin Inspecteur Gnral de lducation NationaleSciences et Techniques Industrielles

Les cahiers de linstrumentation, renseignement pratique.Si vous dsirez recevoir les prochains numros, renvoyez rapidement le bulletindabonnement gratuit encart au centre de la publication. Prenez contact avecnous si vous dsirez ragir par rapport aux articles publis, proposer des sujets oumme des articles. Bonne lecture tous.

www. le c l u b dumesu ra g e . com

Jean-Paul ChassaingPrsident dhonneur du Club du MesurageInspecteur Gnral honoraire Sciences et Techniques Industrielles

Jean-Louis GauchenotPrsident dhonneur du Club du MesurageAncien Directeur Chauvin-Arnoux Test & Mesure

Luc PrinceInspecteur de lducation NationaleEnseignement TechniqueSciences et Techniques IndustriellesAcadmie de Versailles

Patrick LefortInspecteur Pdagogique Rgional honoraireSciences et Techniques Industrielles


La domotique est lensemble des techniques de llec-tronique, du bti, des automatismes, de linformatiqueet des tlcommunications, plus ou moins interop-rables, utilises dans les btiments, et permettant decentraliser le contrle des diffrents systmes et sous-systmes de lhabitat.

Depuis les annes 1970, la domotique a dabord pein se dvelopper, les raisons sont multiples : difficultde trouver un protocole de communication de tous lesquipements de la maison (le standard KNX ne dateque de 2000), pas dinterfaces IP pour communiquer distance, enjeu nergtique de lhabitat moins pres-sant.La recherche damlioration permanente de la perfor-mance nergtique, concomitante la mise en place derglementations thermiques de plus en plus exi-geantes, conduit une nouvelle dynamique.

La rglementation thermique 2012, lamlioration delefficacit nergtique du btimentIssue du Grenelle de lenvironnement, la rglementa-tion thermique 2012 (RT 2012) a pour objectif de limiterles consommations nergtiques des btiments etleurs missions de gaz effet de serre. Depuis le 1er janvier 2013, tous les dossiers de permisde construire doivent comporter quatre informationssupplmentaires imposes:

Cep max : la consommation dnergie primaire dubtiment pour les usages en chauffage, refroidisse-ment, eau chaude sanitaire, clairage, ventilationaprs dduction de lnergie produite localement(sources renouvelables). La valeur maximale est fixe 50 kWhep/ (m2.an) modulable en fonction de la loca-lisation du projet de construction,

Bbio max : le besoin en nergie dun btiment pourson chauffage, son refroidissement et son clairage(efficacit nergtique du bti). La valeur maximaleautorise est dterminer, en particulier en fonctionde la position gographique, de laltitude et de la sur-face de la construction,

Tic rf : la temprature conventionnelle intrieurecaractristique du confort dt dans les btimentsnon climatiss o la temprature intrieure maxi-male, aprs cinq jours trs chauds (30C pour MtoFrance), ne doit pas dpasser une valeur de rfrencefonction de nombreuses donnes,

lobligation dutiliser les nergies renouvelables.

Pour atteindre ces objectifs, il faut jouer sur deuxleviers matire defficacit nergtique : diminuer lesbesoins qui sont relatifs au bti proprement dit (effica-cit nergtique passive), et amliorer les quipementsde toutes natures du btiment (quipements nerg-tiques mais aussi de scurit, dalarme et globalementde confort) et leur gestion (efficacit nergtiqueactive).

Le confort et la gestion des diffrents paramtresdans lhabitatJean-Pierre Collignon

Inspecteur gnral de l'ducation nationale / Responsable du CERPEP

Performance nergtique, confort et scurit sont des enjeux prpondrants pour lhabitat. Ladomotique vise apporter des solutions pour rpondre ces besoins y compris au niveau de lacommunication interne et externe au btiment.

Confort


Les objectifs sont les suivants: diminuer les besoins: efficacit nergtique passive

Lefficacit nergtique passive rsulte dune partde lisolation du btiment et sa permabilit lair,de son orientation gographique, de lutilisationjudicieuse des ouvertures etc. et dautre part duchoix dquipements les plus performants c'est--dire de produits qui rendront le mme service enconsommant moins.

superviser et grer les quipements techniques dubtiment: efficacit nergtique active Base sur une offre de produits performants et de

systmes intelligents de rgulation, dautoma-tismes et de mesure, lefficacit nergtiqueactive permet de:1. rduire les consommations dnergie, donc la

facture nergtique;2. amliorer la qualit et la disponibilit de lner-

gie en consommant le juste ncessaire.

Trois de ces leviers sont explicits: le comptage/mesure des consommations

La gestion de lnergie dun btiment consiste en pre-mier lieu compter/mesurer les consommations.Pour la partie lectrique et gazire, une installationclassique comporte un compteur gnral qui fournitles consommations globales en vue de leur factura-tion par le distributeur dnergie. Une installationoptimise comporte en plus du compteur gnral,des compteurs divisionnaires permanents.

Leur rle principal est dtablir la rpartition desconsommations dnergie par poste (chauffage, eauchaude sanitaire, ventilation, ), voire par lieu.Le comptage ou la mesure des consommations per-met la ralisation du bilan nergtique, la prise deconscience par lutilisateur des consommations etsert pour lestimation du gisement dconomiednergie. Elle garantit galement un suivi dans letemps de la performance nergtique.

laffichage des consommationsUn afficheur permet une visualisation pour les diff-rents usages de la consommation ou des cots ins-tantans, horaires, journaliers, lhistorique desconsommations voire les conomies ralises. Pourun impact optimum, les consommations doivent treaffiches en temps rel et lafficheur positionn dansle lieu de vie pour que lutilisateur soit sensibilis enpermanence.Cet affichage permet lutilisateur, par effet pdago-gique, dadapter son comportement, de prvoir destravaux ou des investissements en quipements ouen solutions defficacit nergtique, de remarquertoutes drives de consommation que ce soit courtterme ou long terme.

Cette solution est simple installer tant en neuf quenrnovation, elle ne ncessite pas de travaux lourds surle bti. En moyenne, une information claire et simple duconsommateur ou des usagers, par poste dans le lieude vie en temps rel permet des conomies dnergiede lordre de 10 %.

et gestion

Les leviers de lefficacit nergtique

Confort les systmes intelligents de rgulation et gestion

La rgulation est gre par un rseau dautomatesplus ou moins complexe selon les exigences du cahierdes charges et selon le type de btiment : habitatindividuel, collectif ou tertiaire.Ces automates permettent de traiter les informationsde valeurs mesures (temprature, humidit, qualitde lair) et dtat (marche/arrt) des quipementsde chauffage, de climatisation, dclairage et autrespour les rgler, les optimiser, les scuriser et comp-ter lnergie consomme.

La Gestion Technique du Btiment (GTB) permet detraiter les problmes de consommation dnergie dansles btiments, tout en recherchant le confort des usa-gers, en grant le rseau dautomates.

Ces systmes sinstallent sur des sites neufs, mais ga-lement sur des sites existants. Ils permettent ainsi de:

maintenir une grandeur rgle une valeur pres-crite;

modifier en fonction du temps le niveau de rglagedune grandeur;

consommer ce qui est ncessaire pour maintenirou amliorer la qualit de vie dans le btiment(notion de confort et galement de scurit), touten contribuant conomiser lnergie. En effet, lanotion de confort et la notion dconomies dner-gie sont des indicateurs clefs de la qualit de largulation. Ils contribuent efficacement la per-formance de linstallation;

mettre un quipement larrt au moment o sonfonctionnement entranerait un surcot;

fournir un outil de pilotage de linstallation lusa-ger: vivre dans un milieu compltement automa-tis est anxiogne;

aider modifier le comportement humain, afindadopter de bons rflexes (comme par exemple,teindre le chauffage lorsquune fentre est ouverte).

Vers une nouvelle dfinition de la domotique Grer, dans le btiment, de manire intgre le confort,la performance nergtique, la scurit et toutes lesentits communicantes y compris les rseaux loisirs(TV, home cinma): grer le confort thermique et optimiser la perfor-

mance nergtique : rgulation de chauffage picepar pice, programmation en fonction de scnariosdoccupation, prise en compte de la ventilation, de laclimatisation, de lclairage, de la gestion de leau,etc. Gestion des automatismes priphriques telsque les stores avec des fonctionnements diffrents ent (se protger de lensoleillement direct) et en hiver(au contraire, favoriser les apports solaires diminuantle chauffage et lclairage). Il est galement possiblede recharger certains appareils lectriques (ordina-teurs, vhicules lectriques, etc.) en fonction du tarifhoraire. Un compteur communicant peut tre intgrdans un smart-grid et/ou raccord un systme detlgestion;

intgrer la scurit des biens et des personnes :alarmes intrusion, incendie ou gaz, contrle daccs,tlassistance pour les personnes ges;

faciliter lusage loisirs de lhabitat : connexionsinternet, TV avec ou sans fil, tlphone dans toutes lespices, ambiance sonore partir de la chane Hi-Fi,multimdia;

interconnecter entre eux tous les quipements etcroiser leur gestion dans un but conomique ou descurit;

connatre en temps rel le niveau de consommationnergtique et de scurit de la maison, et agir distance avec les moyens les plus faciles : lInternetou son tlphone.


TP1


Pistes pour des TP MESURESCOMMUNICANTES : Le PEL 103 en action auLyce Professionnel LOdyssePhilippe GUICHARDON et Jos PRINCIPAL

Professeurs dlectrotechnique au lyce professionnel LOdysse Pont de Chruy dans lIsre

Le plan de TP prsent dans cet article est destin aux lves de Bac ProfessionnelELEEC. (Il sagit de pistes dexploitation du PEL 103 dvelopper au cas par cas). Le contexte : lanalyse de la consommation lectrique du lyce (globale et par

btiment). Le moyen : lenregistreur de puissance et dnergie PEL 103 de CHAUVINARNOUX. Les comptences vises tre capable de :

Dcoder les documents relatifs tout ou partie dun ouvrage C1-3 Vrifier les grandeurs caractristiques de louvrage C2-9 Contrler le fonctionnement de linstallation C2-10 Prsenter au client les possibilits dvolution de son installation C4-1

Lobjectif :Raliser une tude de la consommation lectrique du lyce (journalire, hebdoma-daire et mensuelle) aussi bien en global que par btiment. Afin de :

effectuer une analyse de ces consommations vrifier lquilibrage de linstallation et la qualit de lnergie (THD, etc.) rechercher des sources dconomies possibles

Droulement dun TP : (le PEL 103 a t mis en place dans le local darrive EDFpar le professeur avant le dbut du TP)Jour 1 (2 h) : mercredi 18 juin 8 h 10 h Configuration et utilisation en temps rel

tape 1 : matriel votre disposition : Un micro ordinateur PC quip du logiciel PEL TRANSFERDocuments votre disposition : La notice de fonctionnement du PEL 103 Le schma de la distribution lectrique du lyce Le schma dune partie du rseau informatique du lyce Le document rponse La facture EDF du lyce


TP1

Prise des tensions en aval du disjoncteur parafoudre

Vue du PEL102 lintrieur du TGBT

Dtail des capteurs flexibles de courant MiniFLEX

Quel type de rseau dalimentation est prsent au lyce ?

Monophas Biphas Triphas Triphas + N

Sur le schma lectrique de distribution indiquer :- O doivent tre implants les capteurs de courant MiniFLEX MA193- O placerons-nous les fiches (aimantes) de prise de tension adapter au TGBT de votre installation (peut faire lobjet de questions sur la distribution lectrique)


TP1

Cliquer suivant , programmer ladresse IP de lappareil (172 31 101 113) et le n du port (3041)Cliquer Suivant , cliquer Terminer - Sur larborescence des fichiers est apparu le PEL (PEL 103-115412MBH)

tape 2 : schma communication : le PEL 103 doit tre raccord au rseau du lyce

A adapter au rseau informatique de votre lyce (peut faire lobjet de questions sur les rseaux de communication)

tape 3 : configuration de lappareilLancer lapplication PEL TRANSFER , choisir Ajouter un appareil , prendre loption lappareil est connect unrseau (Ethernet)

tape 4 : prise en main : utilisation du PEL en temps rel - Se positionner sur Donnes en temps rel

Relever dans un tableau les diffrentes tensions (simples et composes) et courants de linstallation.

Lalimentation est-elle quilibre ? NONPourquoi ? Prsence dun courant dans le neutreLes THD de tension vous semblent-ils importants ? NONLes THD de courants vous semblent-ils importants ? OUI ( norme dans le neutre)

Quel est le repre du connecteur qui va tre utilis ? 4

Quelle est sa dnomination ? Connecteur Ethernet RJ45

Note : ladresse a t affecte au PEL par le serveur durseau. Pour la premire connexion, il peut tre ncessairede se connecter au PEL avec un PC en direct (cordonUSB) pour aller lire ladresse IP dans le PEL.

RMS : permet de visualiserles tensions simples, composes, le THD, les facteurs de crte et la frquence.

V1 238 V U12 409,2 V I1 46,59 AV2 234,9 V U23 409,5 V I2 65,07 AV3 237,6 V U31 411,8 V I3 54,05 A

IN 14,39 A


TP1Selon vous quels sont les rcepteurs prsents au lyce qui engendrent ces courants harmoniques ? Ce sont les systmes informatiques (plusieurs dizaines de PC), ainsi que le nombre important de tubes fluorescents.

Relever PT, QT, ST et cos jT - Tracer le triangle des puissances

Vrifier

Vrifier FPT = PT/ST

PQS : permet de visualiserles puissances actives, ractives et apparentes. Les cos j, FP et tan j.Lnergie partielleet lnergie totale.

Analyse des diffrentes puissances, trac du triangledes puissances, etc.

Exemple : harmoniques dans le conducteur de N

Harmoniques : tension et courant

Rechercher les rangs dharmoniques prsents sur la distribution

Quels sont les rangs significatifs des harmoniques de courant dans le conducteur de neutre ? 3, 7 et 9

Onglet diagramme de Fresnel : permet de visualiser le diagramme de Fresnel (tensions et courants), ainsi que les diffrents dphasages .

Travail sur les dphasages et sur lquilibrage du rseau ! Il pourra tre intressant de chercherquel est (ou quels sont) le(s) secteur(s) du lyce qui participe(nt) le plus au dsquilibre du rseau.

Indiquer : La phase avec le plus petit courant : I1 (46 A)La phase avec le plus grand courant : I2 (65 A)

Le rseau de distribution vous semble-t-il bien quilibr ? Non, la diffrence entre I1 et I2 est de 41 %.Que faut-il faire ? Il serait souhaitable de basculer une partie des consommateurs de la phase 2 sur la phase 1.Comment le faire ? Il faut tudier lquilibrage de chaque dpart et analyser ce qui peut tre raccorddiffremment en commenant par le dpart avec le dsquilibre le plus important.


TP1tape 5 : programmer un enregistrement - Cliquer Dmarrer un enregistrement La fentre Configurer un enregistrement souvre.

Jour 2 (2 h) : mercredi 25 juin 8 h 10 h - Rapatriement des mesures et analyses

tape 1 : lancer lapplication PEL Transfert

Se positionner sur (PEL 103-115412MBH) Sessions enregistres , se positionner sur lve Lambda, cliquer surlicne Tlcharger les donnes enregistres

Donner un nom lenregistrement(lve Lambda), choisir Planifierun enregistrement, entrer lesdates et heures de dbut et de fin.Cocher Enregistrer les valeurs1 s, ne pas cocher y compris lesharmoniques (laisser la priodedagrgation 10 mn).Faire OK , lenregistrement est programm.

Cliquer sur Ouvrir

Proprit de la session :

etc


TP1Voici le graphique de lenregistrement effectu sur 24 heures (toutes les courbes)

Ci-dessous napparaissent que les puissances actives (par phase et totale)

Exemple dexploitation :

Quelle est la puissance minimum absorbe et quelle heure ? 11,01 kW 1 h 10

Quelle peut tre lexplication ? Il peut sagir des frigos, serveurs informatique, PC rests allums, etc.

Mme chose pour le maximum ? 77,42 kW 9 h 20

Quelle peut tre lexplication de ce pic de puissance ?On peut supposer que cest la cuisine qui gnre ce pic de puissance

Comment peut-on dfinir les consommateurs tant la source de ce pic de puissance ?En procdant des enregistrements dpart par dpart sur 24 h (en semaine)

Tarification dnergie : ( laide de la facture EDF jointe)

Quel tarif a t souscrit par le lyce ? Tarif jaune option base (42 240 kVA)

Quelle est la puissance contractuelle souscrite ? 156 kVA

Quelle est la puissance apparente maximum absorbe sur 24 h ? 81,64 kVA


TP1

Afin de raliser des conomies, pourrait-on diminuer la puissance contractuelle souscrite ? Oui, nous pourrions diminuer cette puissance 86 kVA

Calculer lconomie anuelle ralise en sachant que la prime fixe mensuelle est de 2,94 HT par kVA souscrit :156 - 86 = 70 kVA 70 2,94 12 = 2469,60 HT

Exploitation des donnes enregistres avec un tableur : (exemple)

Pour les 4 parties suivantes : mme droulement que pour la premire partie, mais pour une autre priode et par unautre lve. (Seul changement : la partie schma lectrique)

2me partie : La consommation lectrique du btiment enseignement gnral et tertiaire 3me partie : La consommation lectrique du btiment atelier 4me partie : La consommation lectrique du btiment cuisine et rfectoire 5me partie : La consommation lectrique du btiment administration

Piste possible dvolution des TP : utiliser la liaison Bluetooth

Conclusion : Les possibilits dexploitation du PEL102 sont immenses, et cet article na pu que vous donnez despistes et des ides pour son utilisation pdagogique, en lien avec les cours de communications techniques du BacPro ELEEC.

Pourquoi ventiler ?Renouveler lair de la maison est une ncessit vitale : pour y apporter un air neuf et pourvoir nos besoins

en oxygne ; pour vacuer les odeurs et les polluants qui sy accu-

mulent ;

pour liminer lexcs dhumidit ; pour fournir aux appareils combustion loxygne

dont ils ont besoin pour fonctionner sans danger pournotre sant.

Approche globale nergtique :Il faut pour cela comprendre la performance nerg-tique en dterminant les lments cls dun btimentpuis voir les postes les plus nergivores (% chauffage, %eau chaude, niveau disolation et niveau de ventilation).Exemple : - Maison individuelle neuve type RT2000 en blocs bton

de 20 cm ;- isole par lintrieur ;- S vitre = 30 % S faade

Nous constatons ici que la ventilation (13 %) est unposte de consommation non ngligeable.

Efficacit dune VMC double flux.Objectif : vrifier lefficacit affiche par le constructeur dune Ventilation Mcanique Contrledouble flux dans le domestique.

M. Moulay-Hafid TAHIRI et M. Martial KREBS .Professeur en nergtique et professeur en lectrotechnique, lyce Ernest Cuvelette FREYMING

Source guide Ademe qualit de lair


TP2


TP2

La RT2012, un engagement du Grenelle Environnement :

Un objectif, de lambitionLe Grenelle Environnement prvoit une division parquatre des missions de gaz effet de serre (GES),facteurs de rchauffement climatique, et de diviser laconsommation nergtique des constructions neuvespar deux, voire trois.

Une rvolution de la constructionLa RT2012 renforce la rglementation en limitant laconsommation dnergie primaire du btiment ds saconception. Cette limite de consommation devient unobjectif global atteindre.La performance exige prend en compte lisolationet encourage une conception bioclimatique desconstructions.Cela ncessite que lefficacit nergtique du bti, toutcomme les performances des quipements connais-sent une volution significative.Il est prconis des constructions de plus en plustanches et de moins en moins nergivores.Si lon dsire rentrer dans les 50 kWhep/m/an celancessitera lutilisation de matriels performants pourdiminuer les puissances installes sans compromettrele confort des utilisateurs.

Par consquent les VMC utilises dites doubles fluxdevront tre de faible puissance et possder un rende-ment ou efficacit le plus proche possible du 100 %.

Principe de fonctionnement dune VMC double flux : Ce systme permet de limiter les pertes de chaleurinhrentes la ventilation.Il rcupre la chaleur de lair vici (air repris) extrait dela maison et lutilise pour rchauffer lair neuf filtrvenant de lextrieur. Un ventilateur pulse cet air neuf prchauff (air souffl)dans les pices principales par le biais de bouches dinsufflation.Cet quipement est plus coteux quune VMC simple-flux, mais il permet des conomies de chauffageimportantes : rcupration jusqu plus de 90 % de lnergie conte-

nue dans lair vici extrait et bnfice de la chaleurdgage (cuisson, salle de bain).

1 - avant 1975conso > 4300

2 - RT 2005conso < 2180

3 - BBC ou RT 2012conso < 616

4 - Passiveconso < 0


TP2Efficacit et rendement de lchangeur :

Selon la norme europenne EN308, les constructeurs dfinissent lefficacit de lchangeur plaques de leur VMC parla formule suivante:

Nota : pour effectuer le calcul de lefficacit, il faut que lesdbits dinsufflation et dextraction soient quilibrs ( 10 %prs), assurez vous que cest bien le cas lors de vos mesures.Chaque fabriquant de VMC double flux mesure lefficacit ensuivant le schma suivant prconis par la NF 205.

Application :

Un constructeur donne une efficacit 80 % de lchangeur dune centrale double flux. La temprature extrieure est de -15 C et lair extrait est 19 C.La temprature de lair insuffl dans le btiment sera alors de :

T insuffl = Efficacit X (T air extrait ou vici T extrieur) + T extrieurT insuffl = 0,8 x (19 ( 15)) + (15) = 12,2 C

Mesure de lefficacit de la VMC double flux

Cette VMC double flux est installe dans un appartement tmoin ossaturebois. Lors du test dinfiltromtrie lappartement est dfini comme tant BBC. Prsentation de linstallation et du matriel utilis.La VMC double flux utilise est une DUOLIX MAX de chez ATLANTIC,quipe dun changeur plaques haut rendement dune efficacit de91,5% (certifi NF205).

Prises de mesures

(vitesses et tempratures)


TP2Le C.A 1052 * est un appareil multifonctions capable derecevoir les sondes suivantes : Sonde anmomtrie fil chaud * Sonde anmomtrie hlice Sonde hygromtrie * Sonde pression Sonde thermocouple KCes sondes sont automatiquement reconnues par lesinstruments et interchangeables.(* Ncessaire et utiliss dans le cadre du TP)

Pour que les mesures de tempratures puissent trevalides, il faut que les dbits dinsufflation et dextrac-tion soient quilibrs ( 10 % prs). Pour effectuer cesmesures de dbit il faut : Une sonde anmomtrique fil chaud pour mesurer

la vitesse (m/s), La section du conduit (m).

Anmomtrie fil chaud

Faire glisser vers le bas le tube de protection de ll-ment sensible dune distance gale au rayon du conduitintrieur pour mesurer la vitesse au point 2.Placer la sonde perpendiculairement au flux dair : lepoint rouge situ en bas de la sonde doit tre mis faceau flux dair.

Deux possibilits de mesure soffrent vous :- Si lappareil vous propose le diamtre du conduit

appropri :

Mesurer les dbits volumique aux points 1, 2 et 3 puisen dduire le dbit volumique moyen.- Sinon mesurer les vitesses aux points 1, 2 et 3. Puis

calculer la vitesse moyenne. Enfin en dduire le dbitvolumique en appliquant la formule suivante :

avec Qv : dbit volumique en m/hV : vitesse moyenne en m/sS : section intrieur du conduit en m

Qv = V x S x 3600


TP2Vitesse 1

[m/s]Vitesse 2

[m/s]Vitesse 3

[m/s]Vitesse

moyenne [m/s]

Diamtre[m]

Section [m]

Dbit [m/h]

Ds-quilibre

[%]

Air insuffl 4,3 4,6 3,8 4,23 0,125 0,01227 186,93

Air extrait 4 4,4 3,7 4,03 0,125 0,01227 178,10

4,72 < 10 %

Pour effectuer les mesures des quatre tempratures hygromtriques selon la NF 205 nous avons utilis le C.A 1052 associ sa sonde hygromtrie.

Point de mesuresselon NF 205

Sonde hygromtrie

C.A 1052

Air souffl

Air neuf

Air rejet

10 D

5 D

Air extrait


TP2Tracer l'volution de l'air rejet et souffl travers la VMC sur le diagramme psychromtrique. Nommer les points surle diagramme (AN : air neuf, AS : air souffl, AE : air extrait, AR : air rejet).

Calculer la puissance thermique rcupre par l'air souffl en [kW] :

Dbit massique dair souffl : = 0,063 kg/s

Puissance rcupre : P = 0,063 x (41 35) = 0,378 kW

Calculer lefficacit de lchangeur de la VMC :

Lefficacit calcule lors de ce TP (88 %) est proche de celle annonce par le constructeur (91,5 %)

Complter

Points T [C] HR [%] r [kgeau/kgas] h [kJ/kgas] Vs [m3/kgas]

AN 16,2 65,1 0,0074 35 0,83

AS 20,8 52 0,0075 41 0,843

AE 21,4 50,8 0,0082 43 0,847

AR 19,3 56,7 0,0080 40

Rpondre laccroissement des besoins nergtiquestout en se proccupant doptimiser et dconomiser ceux-ci dans le cadre dune dmarche de dveloppement dura-ble est un enjeu majeur dans le contexte conomiqueactuel. Quel que soit le domaine dactivit, industriel, ter-tiaire, infrastructure ou collectivit, ces proccupationsdefficacit nergtique sont au cur des rflexions dau-jourdhui. La comptitivit face la concurrence, laug-mentation du cot des nergies, la ncessit daccrotreles profits, les contraintes conomiquessont telles querduire ou optimiser les dpenses en nergie fait partie duquotidien des fournisseurs dnergie mais galement desprofessionnels de la mesure.Premiers concerns, les lectriciens, qui doivent prendreconscience de lvolution de ces marchs et des nouvellespotentialits nergtiques afin de mieux sinscrire dansces enjeux et le cadre normatif qui se structure et lescontraint. La majorit des pays europens ont en effet, mis en placedes procdures, normes, rglements ou rgles de bonnepratique destins mesurer la performance nergtiquedes installations ou procds industriels mais galementdes btiments.Les diffrentes applications des nouvelles rglementa-tions (RT 2012, et les futures RT 2016) imposent llec-tricien un nouveau rle dnergticien dans ses missions :de la conception, de la mise en service jusqu la mainte-nance des installations.Les notions de scurit et de constat nergtique des ins-tallations, les prconisations lors de la conception, de

maintenance ou de rnovation dans lhabitat, doptimisa-tion des installations industrielles ou tertiaires sont aucur des actions que les lectriciens ont dsormais mener.Deux tapes structurent cette approche nergtique :Le constat nergtique : le respect des normes et rgle-mentations ncessite la mise en place de bilans nerg-tiques. La mesure de lensemble des donnes dune ins-tallation est compare aux valeurs en vigueur. Prconisations nergtiques : partir de lanalyse desdonnes dune installation, llectricien peut tre amen prconiser des solutions techniques damlioration ner-gtique : supervision de linstallation, optimisation durseau, contrles des dperditionsen respect de lascurit matrielle et des usagers.Afin de prparer les lves et tudiants lvolution dumtier dlectricien dans le domaine des nergies, il estncessaire de travailler avec les partenaires industrielsqui investissent dans ce domaine. Les quipes ensei-gnantes portent une attention toute particulire aux nou-veaux supports techniques (rseaux informatiques, busde terrain ddis, nouveaux constituants,) dans le cadrede formations qui dboucheront sur de lemploi.Si llectricien est un ensemblier de constituants deplus en plus sophistiqus, sa mission future est aussi deconseiller, guider et clairer le client sur des choixtechniques favorisant le confort et le bien tre des usa-gers tout en rduisant limpact nergtique et matri-sant les cots.

Une Certification Mesure de Chauvin Arnoux et un nouveau site web ddis aux tudiantset enseignants. Monsieur Bernard Royannais (IA-IPR, STI de Toulouse) - Chauvin Arnoux

Lnergie est un enjeu majeur et la mesure, un paramtre incontournable dans un march qui se structure.


Pdagogie

PdagogieLA CERTIFICATION CHAUVIN ARNOUX : valider les comptences

Face ces nouvelles contraintes et pouraccompagner au mieux les professionnels dedemain, CHAUVIN ARNOUX, en cooprationavec lducation Nationale franaise, met enplace une Certification Mesure.Cette certification a pour objectif de validerles acquis des lves sur lutilisation des ins-truments de mesure par lintermdiaire dunQCM en ligne. Elle est destine aux lves de

baccalaurat professionnel et de BTS des filires lectro-techniques, nergtiques et de maintenance. Deux niveaux de certification sont proposs : BAC et BTS.Le second niveau poussant un peu plus loin les connais-sances de ltudiant sur la cohrence des mesures et lesprconisations damlioration. Chaque anne un filconducteur sous forme de thme est dfini parChauvinArnoux dans les diffrentes applications ; indus-trie, tertiaire, habitation, administrationLes tudiants ont galement la possibilit de manipuler uncertain nombre dappareils et ont accs une bibliothquedinformations professionnelles : volution des normeslectriques, notes dapplication, liens internet utiles,dcouverte technique des produitsleur permettant den-richir leurs connaissances scolaires au contact duneinformation concrte dentreprise et de march.En validant ses connaissances loccasion des priodes decertification, ltudiant pourra se prvaloir dune recon-naissance supplmentaire attestant de celles-ci sur descas concrets de situations de mesures. Cette anne, les thmatiques retenues pour cette certifi-cation sont lefficacit nergtique et la rglementationthermique. Cinq typologies dinstruments de mesure ontt galement identifis et sont manipuler pour dcou-vrir les points de dperdition nergtique dans le cadre decontextes de mesure diffrents : tertiaire, industrie, admi-nistration, hpital.

LES INSTRUMENTS DE MESURELes camras infrarouges pour la mesure thermiqueLa thermographie infrarouge est une mthode facile etrapide pour mettre en vidence les pertes dnergiedans les btiments, les problmes lectriques dansles armoires.

La camra C.A 1882 est un modlesimple de prise en main, ergono-mique, dot de lensemble desoutils de mesure ncessaires unebonne analyse : curseurs manuelset auto, isothermes. quipe dune sortie vido, limageest projete sur un grand cranlisible par lensemble dune classe.

Son mode MixVision permet de superposer le modeinfrarouge au mode image relle afin de localiser le pro-blme sur linstallation.

Le logiciel RayCAm Standard, livr avec le produit, estsans licence. Grce son mode analyse, vous pourrezmodifier les paramtres influenant la mesure, ajouterdes outils curseur, courbes, zones sur limage infra-rouge Avec son mode rapport, vous pourrez crer unepage exportable sous word ou pdf permettant le suivi etle compte-rendu des inspections.

Les enregistreurs dnergieLe suivi des consommations nergtique est un pointessentiel. Il est important de raliser un tat des lieux deson site pour cibler les conomies ralisables.

Grce ses quatre entres tensionet ses trois entres courant, lemodle PEL permet denregistrer etde cartographier aisment lesconsommations. Ses capteurs sou-ples pour la mesure d'intensit etses pointes de touche aimantespour la mesure de tension, permet-tent l'installation de cet appareil enquelques instants sur votre armoire.Dot de communications USB,Bluetooth ou Ethernet, vous pourrezcommuniquer distance avec lui. Le logiciel, fourni en standard et

sans licence, vous permettra de configurer lappareil vis--vis de linstallation en quelques clics ! Visualisez entemps rel vos consommations, tlchargez vos mesureset tirez le bilan nergtique de ces inspections !


Le mesureur de la qualit dair intrieurQuil sagisse de lieux accueil-lant du public, de btimentsprofessionnels ou despacesprivs, le taux de CO2 et unexcellent indicateur de qualitdair et defficacit du renou-vellement de lair ambiant. Le C.A 1510 permet la mesureet lenregistrement de troisparamtres (CO2, tempra-ture, humidit) et labore descritres de qualit de lairfonds soit sur le taux de CO2,soit sur une combinaison de

trois grandeurs physiques mesures. Ses multiplesfonctionnalits lui permettent de rpondre aux besoinsdes organismes de contrle, des laboratoires, des pro-fessionnels du gnie climatiqueLe C.A 1510 respecte les exigences fonctionnelles etmtrologiques pour la mesure de CO2 du dcret fran-ais n 2012-14 dans le cadre de la surveillance de laqualit de lair intrieur au sein des tablissementsrecevant du public.

Son logiciel, fourni en standard et sans licence, permetde communiquer avec linstrument en filaire ou viaBluetooth. Vous pourrez alors configurer lappareilpour les enregistrements, rcuprer les donnes,visualiser les enregistrements, observer en temps relles relevs Une version Androd est galement disponible !

Le luxmtre pour la mesure dclairementLes btiments nouvelle gnration sont de moins en moins consomma-teurs dnergie. En revanche, la partde lclairage reprsente un pourcen-tage important dans la facture ! Ainsi,il est ncessaire de mesurer et decontrler vos pices ! laide du luxmtre C.A 813, avec cor-rection dincidence et spectrale int-gre, vous pourrez cartographierlclairement dune pice.

Le contrleur dinstallation lectriqueDans le domestique, letertiaire ou lindustrie, lescontrleurs dinstallationmultifonction permettentde vrifier la conformitdune installation lec-trique selon les normesen vigueur. Cette vrifica-tion est obligatoire pourobtenir lassurance duneinstallation ne prsentantaucun danger.Le contrleur C.A 6116N aune ergonomie tudiepour une prise en main rapide et efficace. Un grandcran couleur graphique qui offre une excellente lisibi-lit. Un commutateur rotatif, permet un accs direct lensemble des fonctions. De nombreux symbolessonores et visuels offrent une interprtation rapide desrsultats. Les connexions sont simplifies grce desbornes dentre repres.

Le contrleur dispose, de plus, dune aide contextuelle,claire et dtaille. Chaque mesure est dote dune aideddie, comprenant un guide pour les branchements effectuer et une explication pour linterprtation desrsultats. Pour plus de scurit, en cas de mauvaisbranchement, ou de prsence de tension dangereuse,lappareil affiche un message derreur pour prvenirlutilisateur.

Pdagogie



PdagogieUn logiciel spcifique aux contrleurs dinstallation,livr en standard, permet une analyse simplifie etrapide des mesures enregistres. Il permet la rcup-ration des donnes, le paramtrage de lappareil, lapersonnalisation des campagnes de mesure avectransfert dans lappareil, et ldition de rapports.

http:/certification-mesure.chauvin-arnoux.com : un site web ddi aux lves et aux professeursPour accompagner ltudiant dans le passage de cettecertification, un site internet ddi a t dvelopp.Lobjectif de ce site est de runir un maximum dinfor-mations permettant daider la prise en main des pro-duits, de fournir des exemples de manipulations, deproposer des liens externes et de confronter sesconnaissances en remplissant en ligne le QCM .

Le site se dploie pour le moment en quatre espacesinformatifs : La page accueil, prsente les nouveauts, lactualitmise en ligne, les nouveaux tablissements participants la certification, le calendrier douverture des QCMUne partie identification permettra galement ltu-diant de se connecter et de pouvoir ainsi accder auxdiffrents contenus du site.

Longlet bibliothque, permet daccder aux docu-mentations lies lutilisation et la manipulationdes produits : notices dutilisation, vido et prsenta-tion anime de prise en main, photos, liens Ces l-ments seront consultables et tlchargeables parlutilisateur.

Lespace personnel est propre ltudiant : ses coor-donnes de connexion, son profil. Il peut poser desquestions Chauvin Arnoux, proposer des nouveauxliens ou documents Le QCM remplir en ligne pourlobtention de la certification sera disponible dans cetespace. Sil russit avec succs ce test, ltudiant aurala possibilit de tlcharger son certificat !

Longlet exprimentation, offre des exemples rels derelevs de mesure. Llve et le professeur pourrontconsulter une base de donnes complte de ralisa-tions commentes. Ils pourront galement tlchargerdes courbes et images au format spcifique produitpermettant dutiliser dans son tablissement les rele-vs de mesure.Enfin, des liens vers des produits seront disponiblespermettant dinterroger distance des produits ensituation de mesure, connects des systmes ouquipements.


Rforme

mesures participent de manire efficace la pertinencedes dmarches de diagnostic sur systmes mcaniques. Cest dans cet esprit que le partenariat entre tablisse-ments de formation et Chauvin Arnoux peut contribuer demanire significative faire travailler des quipes pluridis-ciplinaires autour de la mme problmatique: commentmettre en uvre et exploiter les activits et donnes desmesurages (Mesures & Contrles) dans les stratgiespdagogiques pour aider au dveloppement des tech-niques de diagnostic sur systmes mcaniques? Quellerflexion mener pour proposer des situations de forma-tion en prenant appui sur le modle pdagogique de lachane scientifique?Ce travail et les dveloppements en cours et venir sontcoordonns lchelon national par Mme Pascale COSTA,IGEN STI.Le contenu de cet article est le fruit de la rflexion meneau sein du groupe de travail de lacadmie de Strasbourganim par les inspecteurs : Arnaud MAKOUDI, IEN ET STI - Acadmie de Strasbourg Denis DEFAUX, IEN ET STI - Acadmie de Dijon Laurent MICHEL, IEN EG (Mathmatiques sciences phy-

siques et chimiques - Acadmie de Strasbourg Jean Paul KREPS, IEN ET STI - Acadmie de Caen Michel BRETON, IEN ET STI - Acadmie de Lyon

1 - Introduction : le contexte de la rnovation desdiplmes de la filire maintenance des vhiculesMesurer, tester, raliser les essais contrles et interprterdes donnes sont des actions incontournables pour mener bien des oprations de diagnostic. La thmatique de la mesure, lanalyse comportementaledes systmes mcaniques ainsi que la comprhension desphnomnes physiques mis en uvre pour la ralisationde la mesure, conduisent une approche interdisciplinairedes quipes enseignantes impliques dans ces formations(pratiques professionnelle-Maintenance, AnalyseFonctionnelle et Structurelle, Mathmatiques Sciencesphysiques et chimiques). La rnovation des diplmes de la filire maintenance desvhicules met laccent sur la synergie qui doit exister entreces disciplines denseignement pour renforcer lespritdanalyse des comportements des systmes et favoriser ledveloppement dune culture technique de diagnostic surdes systmes mcaniques.Lutilisation des quipements traditionnels de mesure etdanalyse aide confirmer ou infirmer des hypothses dediagnostic et donne accs des informations sur les dys-fonctionnements, sur les symptmes, les dfauts, le (les)paramtre(s) relatif(s) ces symptmes.Lide est donc daider une meilleure exploitation destechniques de mesurage et dexpliquer comment desoutils de mesure et linterprtation des donnes de

Comment aborder le mesurage(Mesures & Contrles) dans les enseignementsde la filire maintenance des vhicules?Des pistes de rflexion pour proposer des scnarios pdagogiques dans le cadre du partenariatChauvin Arnoux ducation nationale


Rforme2. Contrle dalignement, mesures dangles, gomtrie

des trains roulants, liaison au sol, etc.. suite un dys-fonctionnement et partir de rsultats de mesures degomtrie sur un banc ou dessais, dfinition du diag-nostic et des oprations effectuer.

3. Mesures dalignement, quilibrage des roues travailsur les masses, les balourds, dsquilibres statique etdynamique, problme de desserrement, mesures surbancs de freinage, etc..

4. Mesure de pression, mesures de rgime moteur, inci-dence de lacclration sur le rgime moteur

5. Mesure de cylindre, notion de puissance, mesure defuite dair, rapport volumtrique

6. Contrle et mesure de la force de tension de la cour-roie, effets sur les roulements dalternateur, etc..

7. Contrle thermographique, utilisation de lendoscope,liaison avec la chaine de mesure en maths sciences.

8. Analyse dhuile9. Mesures des dformations, usures, etc..10. Analyse des gaz : diagnostic mcanique

Fonctionnement du filtre particules, analyse descarburants

11. Mesures de lusure et du vieillissement des batteries,mesure de pH, lectrolyse, etc..

12. Mesures de distances par propagation du son (illus-tration travers linstallation dun radar de recul)

13. Production du froid, fluides frigorignes

5 - Exemple de scnario pdagogique :Conu et ralis dans le cadre dun groupe de travail(Acadmie de Strasbourg) compos de:- M. Jean Jacques KRATZ, Professeur de Mathmatiques

Sciences Physiques et chimiques au lyce Emile Mathisde Schiltigheim

- M. Jacky MULLER, Professeur de Maintenance des vhi-cules au lyce Emile Mathis de Schiltigheim

- M. Alexis FEHR, Professeur de Maintenance des vhi-cules au lyce Emile Mathis de Schiltigheim

- M. Yann REMY, Professeur dAFS (GMC) au lycePaul Emile Victor dObernai

- Mme Marie COURRIERE, Responsable MarchEnseignement Chauvin Arnoux

- M. Laurent Michel, IEN EG Mathmatiques SciencesPhysiques et chimiques, Acadmie de Strasbourg

- M. Arnaud MAKOUDI, IEN ET STI, Acadmie deStrasbourg

2 - Exemple de stratgie pdagogique et dorganisationdes enseignements selon lapproche centres dintrt:Lorganisation des enseignements dans le cadre du bac-calaurat professionnel maintenance des vhicules estpense autour de six centres dintrt. Exemple : Ci5 Les mesures et contrles

Tches professionnelles :T1.1 - Effectuer lescontrles dfinis par laprocdureT2.2 - Identifier les systmes, les sous-ensembles, les l-ments dfectueux

Comptences vises :C32 - Effectuer lesmesures sur vhiculeC33 - Effectuer lescontrles, les essais

3 - Lapproche adopte dans le cadre dun groupe de travail (Recherche-Formation) compos denseignantsde diffrentes disciplines et dinspecteurs de lducationNationale (ET et EG):Au niveau dune acadmie, une quipe pdagogiquelargie qui, autour du mme centre dintrt, dveloppedes stratgies pdagogiques et des scnarios de forma-tion pour donner du sens aux enseignements. Leconcept de la chane scientifique est retenu pour per-mettre llve de partir du rel observ, ralis,mesur dans une activit sur le plateau technique deltablissement et/ou en entreprise, pour analyser, modliser et simuler lors des sances

ddies lAnalyse Fonctionnelle et Structurelle (AFS), puis calculer et vrifier la loi gnrale en mathmatiques

ou physique chimie.

Dmarche: partir de ltude de dfaillances, dforma-tions, usures ou dysfonctionnements constats, dfinitiondes sollicitations mcaniques et leurs incidences sur lesdiffrents organes et/ou composants, tablir et mettre enuvre des scnarios de mesurages adapts pour conduireune dmarche de diagnostic sur systmes mcaniques. Publics cibls: lves de BAC PRO MV, BAC PRO rpara-tion des carrosseries.

4 - Thmatiques retenues (Contrle/diagnostic mca-nique et mesurages) :1. Analyse vibratoire, mesures et interprtation des

bruits (dfauts des roulements et des engrenages,arbre came, rgime du vilebrequin, mesures rota-tionnelles de larbre dentranement du moteur etc..).


2. Lapproche pluridisciplinaire du systme et du principede climatisation en utilisant une camra thermique etle logiciel de traitement de limage pour relever lespressions et les tempratures.

Lanalyse en commun dans le cadre dune dmarche din-vestigation, du fonctionnement des circuits de haute etbasse pression, linterprtation des rsultats des mesures,doit permettre aux lves de conduire une dmarche dediagnostic adapte en intgrant lintrt et larticulationdes trois disciplines.

Constat du client / Code Panne : manque defficacit dusystme de climatisation

5.3 - Comptences vises:> En maintenance et en A.F.S. (Enseignement profes-

sionnel)

> En mathmatiques-sciences physiques et chimiqueso Mesurer une temprature, une pression.o Vrifier exprimentalement que lors dun change-

ment dtat, la temprature dun corps pur ne variepas.

o Savoir que la chaleur est un mode de transfert delnergie.

o Savoir que la quantit de chaleur sexprime en joule.o Savoir quun changement dtat libre ou consomme

de lnergie.o Calculer une pression et la convertir en bar ou en

pascal.o Connatre linfluence de la pression et du volume sur

la temprature.

5.1 - Lobjectif recherch:Comprendre le fonctionnement du systme de clima-tisation, du cycle frigorifique pour mieux diagnosti-quer Lactivit de travaux pratiques dont le synopsis est dcritci-dessous est destine aux lves de Bac Professionnelmaintenance des vhicules. Elle est pense et conduite partrois enseignants (Mathmatiques-Sciences Physiqueset chimiques Pratique professionnelle A.F.S.) autour ducentre dintrt Ci5 : les mesures et contrles.Une double problmatique est aborde dans cet exercicepdagogique:1. Celle relative lamlioration du systme de climatisa-

tion dun vhicule client

Rforme

Niveau denseignement: Terminale BAC PRO M.V.

Enseignement Gnral - EGLS Enseignement professionnel

MathmatiquesSciences Physiques

et chimiques

Centre dintrt

ObjectifSavoirs

associs

Activit de travauxpratiques

AFS PSESynthse en

PFMP

Mesure de pression

Mesure de temprature

Relev du changementdtat

Mesures sur maquettedidactique

Ci 5

Raliser lesmesures etcontrles:

Contrler le cycle frigorifique

Les rglages,contrles etles prescrip-tions demaintenance

Mesures etrelevs survhicules

Analyse fonc-tionnelle despompes,fonctionne-ment du com-presseur declimatisationet analyse despertes decompression

Manipulationdes liquidesfrigorignes:Analyse desrisques etrgles de prvention.

Mesures etcontrles survhicules

Diagnostic et propositiondamliora-tion du systme declimatisation

Capacits et comptences vises C32 Effectuer les mesures sur vhiculeC33 Effectuer les contrles, les essais

Savoirs associs

S1.1 Notion de systmes du vhiculeS1.2 Les fonctions du systme,

des sous-systmes du vhiculeS2.1 Les rglages, contrles

et les prescriptions de maintenance

5.2 - Articulation disciplinaire


5.4 - Conditions de ralisation:Lieu: plateau technique maintenance des vhicules

Rforme

Observationsquipements

Vhicule client Vhicule de marque Renault quipe dun systme declimatisation.

Laboratoire deMathmatiques sciences physiques et chimiques

quipements de mesures traditionnelles (oscilloscopes , sondes de tempratures, etc..)

Maquette didactique Climatisation+ outil de diagnostic multimarques

Outil de mesures et de contrle: camra thermique IR

Outil de mesure des performances du circuit de climatisation


Rforme Relever les images thermographiques des diffrents

lments de la maquette (document 3).

tape 3: interprtationClasse entire en prsence des professeurs de mainte-nance des vhicules, de maths/sciences et dAFSActivits: Interprter les mesures et les images thermographiques

(document 4). Expliquer le rle et le fonctionnement des composants

du systme (document 5 AFS). Simuler une vaporisation avec un gaz sous pression

(arosol). (document 6). Simuler une phase de compression avec une pompe

vlo. (document 7).NB: le mode co-animation permet de faire le lien imm-diat avec le systme tudi.

tape 4: maintenanceGroupes dlves en prsence des professeurs de mainte-nance des vhiculesActivits: Effectuer des contrles et des mesures pour diagnosti-

quer un systme en dysfonctionnement (outil de diag-nostic).

5.5 - Proposition demploi du temps favorisant lintgra-tion de lenseignement gnral et de lAFS avec possibi-lits de co animation:

Lundi de 8 h 10 h: crneau (libre de cours) commun tous les lves et tous les professeurs. Ce crneau permet la mise en place de sances com-munes, la classe est prise en charge par un professeur despcialit et un professeur en charge des EGLS. Jeudi de 8 h 10 h La classe est prise en charge par un professeur dAFS etun professeur de spcialit.

5.6 - Le scnario pdagogique: exploitation pdagogiqueavec les lves

tape 1: prsentation du systmeClasse entire en prsence des Professeurs de mainte-nance des vhicules, de maths/sciences et dAFSActivits: Identifier les composants dun systme de climatisation

(document 1). Vrifier la production de froid avec le systme sur la

maquette pdagogique et sur un vhicule rel.

tape 2: mesuresDeux groupes dlves: Professeurs de maintenance desvhicules et de maths/sciences en coanimationActivits: Effectuer des mesures de temprature et de pression et

observer ltat du fluide en diffrents points de lamaquette didactique (document 2).

Document 1: CYCLE FRIGORIFIQUEPour fabriquer du froid, il faut donc avoir au dpart un fluide haute pression ltat liquide, que lon dtend et vapore, ce quidonne un gaz basse pression (froid). Pour boucler le circuit, le gaz basse pression est aspir et comprim par un compres-seur, ce qui donne un gaz haute pression (chaud). Il passe alors dans un condenseur, balay par de lair extrieur. Le fluide,via les ailettes du condenseur, cde sa chaleur lair extrieur et se condense (il redevient liquide) tout en conservant sa hautepression. Il est alors prt subir un nouveau cycle dtente/vaporation.


Document 2: mesures sur maquette didactique

Document 3: images thermographiquesUtiliser la camra thermique et le logiciel de traitement de limage pour relever les tempratures dentre et de sortie deslments constitutifs du circuit :

Pression du fluide

Etat du fluide

Temprature

Rgime Temprature extrieure Point de mesure Temprature Pressiontat physique du rfrigrant

2000 tr/min 20 C

Sortie du compresseur 80 C 13 bars G

Sortie du condenseur 45 C 13 bars L

Sortie du dtendeur calibr 5 C 2 bars G+L

Sortie de lvaporateur 2 C 2 bars G

Sortie du filtre dshydrateur 2 C 2 bars G

lment Image relle Image thermique

Compresseur

Info image Info point chaud Info point froidInfo Image Valeur C1 : Temp Min 49,18 C C2 : Temp Min 30,23 CTemp Min 28,77 C C1 : missivit 1 C2 : missivit 1 missivit 1 C1 : Temp Max 56,84 C C2 : Temp Max 33,75 CTemp Max 56,84 C C1 : Temp Moy 53,49 C C2 : Temp Moy 31,45 C


Condenseur

Info image Info point chaud Info point froidInfo Image Valeur C4 : Temp Min 51,21 C C6 : Temp Min 16,78 C Temp Min 16,23 C C4 : missivit 1 C6 : missivit 1missivit 1 C4 : Temp Max 53,25 C C6 : Temp Max 25,15 CTemp Max 53,25 C C4 : Temp Moy 52,23 C C6 : Temp Moy 20,94 C

Rforme


RformeDocument 3: images thermographiques


Dtendeur fixe

Info image Info point chaud Info point froidInfo Image Valeur C1 : Temp Min 33,52 C C2 : Temp Min 7 CTemp Min 6,23 C C1 : missivit 1 C2 : missivit 1missivit 1 C1 : Temp Max 38,95 C C2 : Temp Max 9,79 C Temp Max 38,95 C C1 : Temp Moy 36,39 C C2 : Temp Moy 8,19 C


vaporateur

Info image Info point chaud Info point froidInfo Image Valeur C1 : Temp Min 6,42 C C2 : Temp Min 1,48 CTemp Min 1,44 C C1 : missivit 1 C2 : missivit 1missivit 1 C1 : Temp Max 8,71 C C2 : Temp Max 3,95 CTemp Max 24,07 C C1 : Temp Moy 7,29 C C2 : Temp Moy 2,08 C

Document 4: interprtation des mesures et des images thermographiquesCompresseur: limage thermographique met en vidence llvation rapide et importante de la temprature du fluide en sor-tie du compresseur. On peut complter linterprtation en faisant le lien avec le fonctionnement du compresseur tudi enAFS et avec lchauffement dun gaz sous laction de la pression tudi en sciences.Condenseur: limage montre le refroidissement du fluide et lefficacit du ventilateur. Au cours du cycle, la camra permet devisualiser la circulation du fluide dans le serpentin.Dtendeur: limage montre la brusque variation de temprature du fluide due sa vaporisation. Un tel phnomne est autre-ment difficilement observable.vaporateur: limage montre que le changement dtat liquide gaz se produit une temprature pratiquement constanteentre lentre et la sortie.


RformeDocument 5: le compresseur- Principe de fonctionnementIdentification des zones de compression (prise en compte de limage thermique du compresseur)

Comment se fait la compression?Donnes : - Un dossier technique + le modle

rel comprenant:- Mise en plan.- clat.- Nomenclature.- Modle solidworks.Principe de fonctionnement

Le compresseur est reprsent, sur le document, en coupe longitudinale dans le plan (O,x,y) fixe par rapport au corps 58. Ilest compos de cinq pistons 6 identiques, de diamtre 35 mm, dis-poss axialement. Lorsque la bobine 36 de lembrayage lectroma-gntique est alimente, le champ magntique fait adhrer la ron-delle 34 sur la poulie 35 qui est alors en liaison encastrement aveclarbre dentre 27. Le plateau came 43 et le plateau oscillant 10transforment le mouvement de rotation continue de larbre den-tre 27 en un mouvement de translation alternatif des pistons 6.

Dans lobjectif didentifier la panne due une perte de compres-sion, diffrentes hypothses peuvent tre avances en identifiant

les diffrents sous ensem-bles fonctionnels travers lediagramme F.A.S.T.

Le fonctionnement du compresseur est dcrit par llaboration dun schma cinmatique.

Zone de mesuresthermiques


RformeDocument 6: exprience de vaporisation dun fluideLimage thermographique visualise la production du froidli la vaporisation du fluide contenu dans larosol

Document 7: exprience de compression dun gazLimage thermographique visualise la monte en tempraturelors de la compression de lair dans une pompe manuelle.

Difficults principales rencontreslors des mesures:n Figer lchelle de mesure de temprature.n talonner les mesures de temprature en tenant compte

des paramtres extrieurs

6 - Conclusion:Lutilisation dune camra thermique prsente un rel intrt pdagogique.Lanalyse des images thermographiques permet de visualiser des variationsde temprature au cours des changements dtat physique du fluide frigori-gne. Ces images contribuent ainsi une meilleure comprhension du cir-cuit frigorigne.

Mme si lutilisation dimages thermographiques pour tablir un diag-nostic reste limite actuellement dans la profession o dautres outilssont utiliss, les images thermiques obtenues et les mesures de temp-rature prcises que lon peut effectuer, sans aucun contact physique,permettent de dceler instantanment toutes sortes de dfauts : la ther-mographie infrarouge est, aprs lanalyse vibratoire et lanalyse dhuile,loutil daide au diagnostic le plus utilis.

Cette activit denseignement et les images releves avec leur analyse enquipe pluridisciplinaire (TP et synthse co-animation) permettent dans cecas prcis de montrer directement la relation pdagogique qui existe entreles enseignements de spcialit, lAFS et mathmatiques-sciences phy-siques et chimiques et ainsi de donner plus de cohrence et de sens auxenseignements.

Cest une vritable dmarche inductive et/ou exprimentale qui permet auxlves de la voie professionnelle de mieux comprendre les concepts et les loisgnrales lis sa spcialit et qui donne du sens aux enseignements desdiffrentes disciplines.

Ce concept permet une partie de lquipe pdagogique: de travailler ensemble en partageant le concept la chaine scientifique, de mettre en uvre des activits pdagogiques choisies et faisant par-

tie du rfrentiel de formation des lves de sa discipline, dutiliser un support dactivits rel faisant partie du mtier,

n Lintrt pour les enseignants: Chaque professeur conduit des activits pdagogiques dont le contenu

est celui de son rfrentiel de formation, et dont les thmatiques et ladmarche mobilisent llve dans des apprentissages de sa didactiquedisciplinaire, travaux pratiques latelier, analyse et modlisation enAnalyse Fonctionnelle et Structurelle, ensuite calculs et interprtationde rsultats en mathmatiques sciences physiques et chimiques.

La dmarche pdagogique utilise est une dmarche de pdagogieinverse qui part du rel pour aller vers le scientifique.

Chaque professeur optimise le temps de formation dont il dispose,

n Lintrt pour les lves : Dans chaque discipline concerne, llve conduit des apprentissages

partir de problmatiques relles lies son mtier.

Pour aller plus loin et en partant des rsultats de cette exprimentation, untravail collaboratif inter acadmique pourra tre initi pour dvelopper encommun des ressources et exprimentations pdagogiques visant enrichirles pratiques pdagogiques notamment dans le cadre des activits de projetset des enseignements gnraux lis la spcialit. Les travaux relatifs cette action pourraient se raliser dans le cadre deGroupes Recherche Formation constitus denseignants (Maintenance+AFS + Mathmatiques Sciences) + Ingnieurs ou techniciens de Chauvin Arnouxet pilots par des inspecteurs territoriaux.

Le concept de la chane scientifique pourrait tre adopt comme stratgiepdagogique qui utilise comme fil rouge un projet commun support dactivi-ts pdagogiques pour les lves avec les principes suivants:

> Montrer et mettre en vidence les liens qui existent entre les disciplinesprofessionnelles et enseignements.

> Donner du sens aux enseignements en prenant appui sur une activitrelle de maintenance pratique sur un support rel (le vhicule) avecdes points de repre: 1 - partir du rel observ, ralis, mesur dans une activit sur le pla-

teau technique ou en entreprise,2 - analyser, modliser et simuler en A.F.S., 3 - calculer et vrifier la loi gnrale en mathmatiques ou physique

chimie.

Le rsultat des travaux mens pourrait faire lobjet dun sminaire de forma-tion techniques de mesurages en maintenance des vhicules et dunepublication dans le journal dinformations pour lenseignement deChauvinArnoux et Metrix et sur les rseaux RNR et Educ Auto.Dans le prolongement du partenariat avec Chauvin Arnoux, une action de for-mation des enseignants portant sur les techniques de mesurage pourraittre propose dans le cadre des formations pilotes par le CERPEP.


ReportageAssociation Un bateau pour tousLAssociation en quelques mots Lassociation a pour vocation de faire dcouvrir le nautisme au monde duhandicap, tous les types de handicap, que ce soit la mobilit rduite, laccit ou la dficience intellectuelle. Pour ce faire nous possdonstrois bateaux et trois jets ski. Tous ces matriels sont quips pour recevoir ces personnes bord etleur permettre de piloter. Lassociation est rattache au lyce St Jean Baptiste De La Salle dAvignon,ce qui nous a permis dadapter nos embarcations en faisant dvelopper par les lves du lyce diff-rents systmes (sige de maintien pour jet ski, joystick pour piloter etc.).

Nos bateaux sont amarrs la capitainerie dAvignon lanne et nous possdons environ 110 m de pontonsflottants que nous installons sur le fleuve en partena-riat avec le club jetboard la base nautique deBarbentane pour la saison estivale.

Nous avons dvelopp des fiches pdagogiques sur lanavigation pour des lves dficients intellectuels,mises en application avec le SESAD St Ange dAvignonavec lequel nous travaillons depuis plusieurs annesdans le cadre des classes ULIS du collge GrardPhilippe dAvignon. Plusieurs lves naviguent rguli-rement sur le fleuve avec nos embarcations.

Nous sommes aussi partenaire duGNDD (Groupement Nautique NotreDame des Doms) qui nous fournitoccasionnellement des pilotes pourassurer certaines de nos sorties. Ilssont trs apprcis grce leur grandeconnaissance du fleuve.

Nous proposons une activit nautique nos lves dulyce afin quils passent leur permis ctier avec notrepartenaire Delta Marine, bateau cole. Delta Marine secharge aussi de lentretien de nos bateaux.

Nous sommes affilis la Fdration FranaiseMotonautique et la Fdration Franaise Handisport.

Sige social : Lyce La Salle 9 rue Notre-Dame des sept douleurs-BP 165 84008 AVIGNON CEDEX 1Tl : 04.90.14.56.56 Fax : 04.90.14.56.63E-mail : [email protected] / Site web : www.unbateaupourtous.org

Didier Vindolet et Patrick Lefort


Reportage

Le DELASALLE IIUn quiqsilver open rigide de 6 m 35 quip dunmoteur de 175 ch. Il peut recevoir une grue pour le transfert des per-sonnes. Il est quip de deux siges ergonomiquesrglables pour une assise confortable et de com-mandes lectriques pour une maniabilit aise.

Le DELASALLE VUn Valliant semi rigide de 5 m 70 quip dun moteurde 110 ch. Il possde un systme darrimage pour fixerun fauteuil. (Systme utilis dans les vhicules adapts).

LHISTORIQUEQue de chemin parcouru.

Que de joies partages.

Il faut continuer.

Ne restez pas sur le quai!

ACCESSIBILIT DU NAUTISMEAU MONDE DE LHANDICAP


Les jets skiModle GTI de la marque SEEDOO il possde unmoteur de 135 Ch. Les lves ont dvelopp un sigequi permet de maintenir une personne mobilitrduite qui peut alors tre transporte ou piloter si elleest titulaire du permis.Stphane, paraplgique ayant pass son permis surnotre bateau, peut ainsi sadonner sa passion.

Le bateau lectriqueProjet ralis par les lves de BTS lectrotechniquedu lyce, sa propulsion est lectrique. Il possde despanneaux solaires permettant un maintien de la chargedes batteries. quip dun sige ergonomique et dunecommande dporte de type joystick, il peut se com-mander comme les fauteuils roulants lectriques.

Les pontonsNotre ponton la capitainerie dAvignon est quip dun puits pouvant recevoir la grue de transfert.Nous possdons aussi 90 m de pontons flottants accessibles aux fauteuils et qui peuvent aussi recevoir la grue de transfert.

quips de rampes daccs pour les jets ski nous pouvons amarrertous nos navires et ainsi transfrer toutes les personnes mobi-lit rduite bord.

Reportage

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v E-Mail : [email protected] vv www.leclubdumesurage.com v

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