Sujet Physique-Chimie — Terminale — Liban — Bac 2015

15PYSCOLI1 EXERCICE I : CONSTRUCTION D’UNE MAISON PASSIVE (7 points) Sensibles à la nécessaire réduction des émissions des gaz à effet de serre autant qu’à l’économie financière réalisée, les particuliers désireux de faire construire leur maison d’habitation s’orientent de plus en plus vers l’écoconstruction. Pour maîtriser au mieux la dépense énergétique, plusieurs points de vigilance sont à considérer : l’isolation, la ventilation, la qualité des ouvertures et la maîtrise des ponts thermiques (endroits du bâtiment où la chaleur s’échappe le plus vite). 1. Isolation et chauffage L’étude porte sur une maison, sans étage et de surface habitable 68 m2, dont l’isolation du sol, des murs extérieurs et des combles (espaces sous la toiture) est prévue selon les données du tableau suivant : Conductivité Résistance Surface Épaisseur Matériaux thermique λ thermique (m²) (cm) (W.m-1.K-1) (S.I) Sol 70 mortier chaux 25 0,17 0,021 Vitres 15 triple vitrage 3,6 0,023 0,10 verre/air Combles gypse/cellulose 1,3 0,35 (espaces 79 granulé de 0,053 sous la 20 0,048 chanvre toiture) enduit plâtre 1,5 0,50 briques 5,0 0,80 plâtrières panneaux liège 6,0 0,040 Murs 85 expansé extérieurs brique creuse 20 0,60 standard enduit 2,5 1,05 chaux/sable Définition d’une maison passive On dit d’une maison qu’elle est passive lorsque ses besoins en chauffage sont inférieurs à 15 kWh par m² habitable et par an contre 250 à 300 kWh par m² habitable et par an en moyenne pour les besoins en chauffage d’un bâtiment classique. 1 kWh correspond à 3,6 MJ. D’après le site http://fr.ekopédia.org Page 2 sur 11 15PYSCOLI1 Résistance thermique d’une paroi d’isolation e La résistance thermique R th d’une paroi plane a pour expression : R th = l .S où e est l’épaisseur du matériau (m), λ la conductivité thermique caractérisant le matériau (W.m-1.K-1) et S la surface de la paroi (m²). En pratique, une paroi est constituée de plusieurs couches de matériaux d’épaisseur et de conductivité différentes. Dans ce cas, les résistances thermiques de chaque couche s’additionnent. Flux thermique Φ Le flux thermique exprimé en watt (W), est l’énergie transférée à travers une paroi par unité de temps. Q Son expression est : Φ = où Q est l’énergie thermique (J) et ∆t le temps (s). ∆t Lorsque les températures extérieure T et intérieure T sont constantes au cours du e i T - T temps, avec T > T , le flux thermique peut s’exprimer aussi par : Φ = i e