CORRECTION

Baccalauréat STI2D
Sciences et Technologie de L’Industrie

et du Développement Durable
Enseignement de Spécialité
Architecture et construction
La théorie La pratique
Constat sur le changement
climatique mondial
Les causes en images
La pollution due à la négligence

humaine et à la malveillance
L'activité humaine fait subir au climat des bouleversements
importants. La forte concentration de gaz à effet de serre
générée par les activités humaines provoque le réchauffement
de la planète.
Une augmentation des températures de la surface de la Terre,
de la troposphère et des océans à l'échelle planétaire sur une
période continue est unanimement constatée par les scientifiques.
L'évaluation de toutes les informations relatives au changement
climatique est effectuée par le Groupement d'experts
Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC).
Selon leur dernier rapport de 2007, le réchauffement climatique La pollution due à la l’industrialisation
est "sans équivoque" car il apparaît "avec évidence dans
intensive des pays développés
l'observation de l'accroissement des températures moyennes
mondiales de l'atmosphère et de l'océan, la fonte généralisée
de la neige et de la glace, et l'élévation du niveau moyen de la mer".
De 1996 à 2008, 11 années sur 12 sont les plus chaudes

enregistrées depuis 1850. Dans l’hémisphère nord, les
années 1990 ont été la décennie la plus chaude de tout
le millénaire (1998 fut l'année la plus chaude).
Selon le GIEC, la température de la terre augmentera de
1,8°C (prévision en cas de réduction drastique des La pollution due à l’excès des
émissions de gaz à effet de serre des activités humaines) transports
à 4°C (sans mesures de réduction) d'ici 2100.
L'augmentation des températures ne se fait pas de façon

uniforme sur la planète : au Pôle Nord, les températures
moyennes des dix dernières années ont augmenté 2 fois
plus vite qu’au niveau mondial. Les températures à la
surface du permafrost (surface gelée en permanence) se
sont élevées de 3°C ces 20 dernières années.
La pollution due au non-respect de

La température moyenne des océans s'est accrue jusqu'à l’environnement
une profondeur de 3000 mètres, les océans ayant absorbé
plus de 80 % de la chaleur ajoutée au système climatique.
La fonte des glaciers et la dilatation de l'eau sous l'effet de
la chaleur provoquent l'augmentation du niveau de la mer :
l'estimation de la hausse d'ici 2100 varie entre 0,18 m et
0,59 mètres par rapport à la fin du siècle dernier.
Les conséquences du réchauffement climatique sur
l'homme et l'environnement sont très préoccupantes.
Des conséquences visibles qui ne cessent de s’accroitre et de s’intensifier
Des cyclones de plus en plus nombreux qui

engendrent des inondations meurtrières et
des dégâts très importants.
Des tornades de plus en plus nombreuses qui

engendrent des dégâts très importants sur
les infrastructures et les logements.
Des tempêtes qui engendrent des dégâts très

importants sur les forêts et les toitures des
maisons.
Des orages de plus en plus violents
qui engendrent des dégâts très
importants sur les infrastructures,
les biens et les logements.
Des canicules qui engendrent de graves

perturbations sur la santé publique ainsi que
des sécheresses meurtrières en Afrique et la
fonte des glaciers.
Le grenelle Environnement
Cette répétition de catastrophes (pas forcément naturelles) a fait prendre conscience à un grand
nombre de personnes, et notamment les dirigeants de certaines nations, qu’il était grand temps de
réagir aussi bien à l’échelle nationale qu’internationale. C’est ainsi qu’en France, on voit
apparaître le grenelle environnement. (voir annexe 1)
Questions sur le grenelle environnement :
A partir du document annexe 1 présentant le grenelle environnement, répondez aux questions
suivantes :
1- En quelle année et dans quel pays le grenelle environnement voit-il le jour ?
En France en 2007
2- En quoi consiste-t-il ?
Rencontres politiques visant à prendre des décisions à long terme en matière

d’environnement et de développement durable.
3- Quels hommes politiques en sont à l’origine ?
A l’origine : Nicolas SARKOZY, annoncé par Alain JUPPE puis conduit par Jean-Louis BORLOO
4- Y a-t-il plusieurs grenelles, et si oui définir le rôle de chacun ?
Il y a eu 3 grenelles : le « grenelle 1 » a permis d’établir un projet de loi relatif à

l’environnement et au développement durable.
Le « grenelle 2 » a précisé les modalités d’application du « grenelle 1 ».
Un « grenelle 3 » relatif à l’agriculture et la gouvernance a été envisagé mais n’a pas vu le
jour.
5- Parmi les principes de fonctionnement, quels sont ceux qui touchent directement le secteur de
la construction et du bâtiment ? Justifiez en quoi ils se rattachent à ce secteur.
Gr 1 : Réduire la consommation d’énergie liée au chauffage ou à la climatisation.
Gr 2 : Réduire la consommation de gaz naturel ou de fuel ainsi que le charbon et le bois.
Gr 3 : Utilisation de matériaux sains, engendrant peu de pollution et recyclables.
Gr 4 : Favoriser des habitats bioclimatiques pour réduire les consommations d’énergie,
utiliser la domotique.
Gr 5 : Implantation d’éco-quartier dans les villes. Réalisation de logements collectifs
écologiques (basse consommation)
Gr 6 : L’apparition de nouvelles technologies peut générer la création de nouveaux métiers.
6- Citez les trois priorités finalement retenues à l’issue des différentes réunions occasionnées par
le(s) grenelle(s).
La lutte contre le réchauffement climatique

La protection de la biodiversité
La réduction des pollutions
Les règlementations thermiques
Parmi les différentes décisions gouvernementales prises à l’issue du grenelle environnement et
concernant le secteur du bâtiment, on retiendra tout particulièrement la règlementation
thermique car elle est à l’origine d’une évolution considérable des technologies et des pratiques
en matière d’isolation des bâtiments et de production d’énergie (voir annexe 2).
Questions sur la règlementation thermique:

A partir du document annexe 2 présentant les différentes règlementations thermiques, répondez aux
questions suivantes :
7- A quel secteur d’activité se rattache la règlementation thermique ?
Le bâtiment
8- Citez les différentes règlementations thermiques allant de 1974 à 2020, en précisant

brièvement en quoi elles consistent.
Années Domaines d’application

1974 Réduire la consommation d’énergie des bâtiments neufs d’habitation.
1988 Réduire la consommation d’énergie des bâtiments neufs résidentiels et non
résidentiels.
2000 Réduction de 20% des consommations sur les bâtiments neufs résidentiels, et de
40% sur les bâtiments destinés au secteur tertiaire.
2005 Amélioration des performances thermiques de 15% par rapport à la RT 2000 sur
les bâtiments neufs et les parties nouvelles.
Des arrêtés complémentaires s’attaquent au domaine de la rénovation.
2012 Diviser par 3 la consommation en énergie sur les bâtiments neufs en s’alignant
sur le label BBC de 2005, soit environ 50 KWh (énergie primaire)/m²/an.
NB : Il s’agit de l’énergie liée au chauffage, au rafraichissement, à l’Eau Chaude
Sanitaire (ECS), la ventilation et les auxiliaires
2020 Mise en œuvre du concept de bâtiment à énergie positive (BEPOS)
L’habitat doit produire plus d’énergie qu’il n’en consomme.
9- Citez deux secteurs de l’habitat régis par la RT 2005 ?
Le niveau d’isolation thermique

La consommation d’énergie primaire
10- Quelles sont les caractéristiques thermiques prises en compte par la RT 2005 ?
Isolation thermique Apports de chaleurs solaires
Perméabilité à l’air Ventilation
Chauffage Eau Chaude Sanitaire (ECS)
Eclairage des locaux Transformation de l’énergie primaire

Les règlementations thermiques
11- Citez les différents labels créés parallèlement à la RT 2005 en les explicitant puis expliquez en
quoi elles consistent :
Labels Significations objectifs

HPE Haute performance énergétique Consommation maximale réduite de 10%
HPE EnR Haute performance énergétique Consommation maximale réduite de 10%

Energie Renouvelable avec utilisation d’énergie renouvelable
THPE Très Haute performance Consommation maximale réduite de 20%
énergétique
THPE EnR Haute performance énergétique Consommation maximale réduite de 30%
Energie Renouvelable avec utilisation d’énergie renouvelable
BBC Bâtiment Basse Consommation Consommation maximale à 50 kWh/m²/an
soit 50% de réduction
12- Citez les deux labels créés en 2009 en les explicitant puis expliquez en quoi elles consistent :
Labels Significations objectifs

HPE Consommation maximale à
Haute performance énergétique
Rénovation 150 KWh/m²/an
2009 pour les rénovations
BBC Consommation maximale à
Bâtiment Basse Consommation
Rénovation 80 KWh/m²/an
2009 pour les rénovations
13- Quel est l’objectif principal de la RT 2012 ?
Diviser par 3 la consommation en énergie sur les bâtiments neufs en s’alignant sur le label BBC
de 2005, soit environ 50 KWh (énergie primaire)/m²/an.
14- Quelles sont les dates d’application de cette règlementation thermique ?
Le 28 octobre 2011 pour les bâtiments publics d’enseignement et d’accueil de la petite

enfance, les bâtiments tertiaires et les bâtiments en zone ANRU (Agence Nationale de
Rénovation Urbaine).
Généralisation aux bâtiments neufs d’habitation le 1er janvier 2013.
Les énergies dans l’habitat
Ce constat sur l’évolution climatique et ses conséquences, sur la prise de conscience des pouvoirs
publics et sur les moyens mis en œuvre pour tenter d’enrayer ce dérèglement du climat nous amène
à réfléchir sur la gestion de l’énergie liée à l’habitat.
En effet, la principale cause de ce réchauffement climatique est directement liée à la pollution générée
lors de la production d’énergie nécessaire dans tous les secteurs d’activités et dans la vie de chacun au
quotidien.
Essayons donc tout d’abord de voir quelles sont les énergies les plus utilisées pour l’habitat :
Pour cela, on donne les trois diagrammes suivants relatifs à l’habitat individuel en France.
Diagramme 1 :
7%
12%
16%
65%
NB : L’électricité est dite

spécifique quand elle ne peut
pas être remplacée par une
autre énergie.
Diagramme 2 :
12.3%
39.5%
16.9%
31.3%
Diagramme 3 : Les énergies dans l’habitat
5%
15%
40%
15%
25%
Questions sur l’énergie dans l’habitat :

A partir des trois diagrammes précédents, répondez aux questions suivantes :
15- Quelles sont les énergies les plus utilisées dans l’habitat et pour quels usages ?
Le 1er diagramme montre clairement l’importance du chauffage dans la consommation
d’énergie pour l’habitat (65%).
Le 2ème montre que c’est le gaz et l’électricité qui sont le plus souvent utilisés (39.5% +
31.3%).
Le 3ème montre que l’utilisation de l’électricité spécifique est en grande partie destinée au
chauffage ou à la production de froid.
16- D’après-vous, dans quel(s) domaine(s) la RT 2012 aura-t-elle des conséquences ?

(Argumentez votre réponse)
Au niveau du logement, la RT 2012 aura des conséquences directes dès la conception.
En effet, à chaque fois que ce sera possible, on favorisera une implantation bioclimatique
afin de favoriser les apports gratuits d’énergie du soleil.
D’un point de vue technologique, on favorisera l’utilisation de matériaux ayant de très

bonnes performances thermiques. Certes plus cher à l’achat, ils permettront rapidement de
faire des économies d’énergie pour la production de froid (en été) ou de chaud (en hiver).
Enfin, on favorisera l’installation de production d’énergie renouvelable (Eolienne, panneaux

solaires ou photovoltaïques, puit canadien, pompe à chaleur,…).
Les modes de transfert thermique
Comme le montre l’analyse des diagrammes présentant les énergies consommées dans l’habitat, le
chauffage occupe une place prépondérante. Essayons maintenant de voir les différents modes de
transfert de l’énergie thermique :
Remarque importante : Un transfert de chaleur se fait toujours spontanément du corps le plus chaud
vers le corps le plus froid. L’équilibre thermique est atteint quand les deux corps sont à la même
température.
Ce transfert de chaleur peut se faire selon trois modes différents :
La conduction thermique, la convection thermique, le rayonnement thermique
- La conduction thermique :
C’est un mode de transfert d’énergie qui s’effectue au sein de la matière sans

transport de matière. La chaleur se transmet sous forme d’agitation thermique entre
les atomes de la surface la plus chaude vers la plus froide.
La grandeur qui caractérise le comportement d’un matériau lors d’un transfert
thermique par conduction est sa conductivité thermique « λ » qui s’exprime
en W.m-1.°C-1.
Ex : une poêle NB : Les métaux sont généralement de très bons conducteurs thermiques, ils ont donc
de cuisson un λ généralement élevé (ex : pour le cuivre : λ = 386 W.m-1.°C-1, pour l’aluminium :
λ = 210 W.m-1.°C-1, pour l’acier : λ = 46 W.m-1.°C-1).
Par contre l’air est très peu conducteur thermique ( λ = 0,02 W.m-1.°C-1) et le vide ne
l’est pas du tout.
- La convection thermique :
C’est un mode de transfert d’énergie qui s’effectue dans un fluide (liquide ou air) et
avec déplacement de matière. Naturellement la chaleur a tendance à monter et le froid
à descendre. Dans une pièce close, il se crée ainsi une circulation naturelle appelée
courant de convection.
Air chaud
Ex : un
ventilateur de
plafond
Source de chaleur
Air froid
Le rayonnement thermique :
De par leur température, tous les corps émettent un rayonnement, de même nature que
la lumière (ondes électromagnétiques). Ce rayonnement se propage dans les matériaux
transparents (l’air, le verre) et dans le vide.
La puissance de ce rayonnement par unité de surface dépend de sa longueur d’onde et

de la température du corps.
Un corps chaud émet des radiations de grande intensité et de courtes longueurs

d’onde. C’est le cas du soleil qui produit essentiellement des radiations visibles et
ultraviolet (UV). Ce rayonnement entre le soleil et la terre nous parvient à travers le
vide de l’espace.
A température ambiante, les objets et le corps humain émettent dans le domaine des
grandes longueurs d’onde, l’infrarouge (IR).
Ex : chauffage
électrique à Le transfert d’énergie par les ondes électromagnétiques est appelé rayonnement.
rayonnement
La couleur d’un objet a une influence directe sur sa capacité à absorber le
infrarouge
rayonnement. En effet la couleur noir absorbe tous les rayons lumineux alors que la
couleur blanche les rejette tous.
C’est pour cela que l’été, on favorise le port de tenues blanches afin d’absorber le
moins de rayonnement solaire. De même, dans le pays du Maghreb il est courant de
voir les murs des habitations peintes à la chaux blanche toujours pour repousser la
chaleur due au rayonnement.
A l’inverse, les panneaux photovoltaïques sont de couleur foncée (noir ou bleu foncé)
afin de capter au maximum le rayonnement solaire.
Questions sur les différentes possibilités de transmettre la chaleur :

17- A partir des trois définitions précédentes, affectez à chaque image le(s) type(s) de transfert de
chaleur correspondant(s), ordonnancez les s’il y a lieu :
Un mur Un panneau solaire Un feu
Rayonnement solaire et convection de l’air Convection à l’intérieur du foyer puis

ambiant, puis conduction à travers le mur Rayonnement solaire puis conduction pour conduction à travers la vitre et enfin
et enfin convection naturelle à l’intérieur chauffer la conduite d’eau et enfin convection naturelle à l’extérieur de la
de la pièce. convection naturelle ou mécanique à pièce. Parallèlement il y a rayonnement de
l’intérieur de la conduite. la lumière des flammes.
Une poêle Un halogène Un sèche-cheveux
Le filament chauffé par un courant

Il y a à la fois rayonnement de la lumière
La chaleur de la flamme se transmet à l’œuf électrique transmet la chaleur par
produite par l’ampoule halogène et
par conduction au travers de la poêle. convection au moyen d’un ventilateur.
convection dans la zone proche de la vitre
de l’halogène.
Un sèche-serviette Un chauffage mobile au fuel Un four de cuisson
(à infrarouge)
L’eau chaude circule à l’intérieur du La chaleur créée par la résistance circule à

La chaleur est transmise par le
radiateur (ou du sèche-serviette) par l’intérieur du four par convection soit
rayonnement des rayons infrarouges
convection, puis transmet la chaleur à l’air naturelle, soit mécanique (chaleur
généré lors de la combustion du fuel.
ambiant par conduction puis par tournante).
convection.
Des panneaux photovoltaïques Un climatiseur Un plancher chauffant
Le chaud ou le froid produit par le

climatiseur est transmis dans la pièce par Il y a tout d’abord convection de l’eau
convection mécanique. chaude à l’intérieur du flexible, puis
Le rayonnement produit par le soleil est conduction au travers de la dalle et du
capté par les cellules photoélectriques des carrelage et enfin convection naturelle dans
panneaux et transformé en électricité. la pièce.
Une maison vue avec une Un sèche-main Une VMC double flux
caméra thermique
Le filament chauffé par un courant

La chaleur intérieure de la maison est
électrique transmet la chaleur par
transmise vers l’extérieur par conduction à
convection au moyen d’un ventilateur. L’air chaud intérieur de la maison est aspiré
travers le mur puis par convection avec le
contact de l’air extérieur. dans la VCM par convection pour l’évacuer
vers l’extérieur puis il y a conduction dans
la VMC pour réchauffer les conduits
d’aspiration d’air extérieur qui réchauffent
Application à l’habitat : à leur tour l’air frais venant de l’extérieur et
enfin il y a à nouveau convection pour
On peut distinguer deux cas de figure : insuffler cet air dans la maison.
En été, il fait généralement plus chaud dehors que dedans, et on cherche souvent à se
protéger de la chaleur générée par le soleil ainsi qu’à préserver la fraicheur à l’intérieur de
l’habitat.
18- Sur la photo ci-dessous, recensez les différentes possibilités de transfert de chaleur entre
l’extérieur de la maison et l’intérieur (fléchez la zone, puis précisez de quel type de transfert il
s’agit). Proposez une solution pour y remédier.
Ex : Conduction puis convection entre la
toiture et les combles.
Solution : Isolation avec de la laine de verre au

niveau de la charpente.
Ex : Convection par les fenêtres laissées
ouverte.
Solution : Laisser les fenêtres fermées

durant la journée et ne les ouvrir que
lorsque la fraicheur du soir revient. Ex : Rayonnement à travers la
vitre.
Ex : Rayonnement indirect sur la baie vitrée
Solution : Le débord de toiture
par réverbération sur le sol de la terrasse.
permet d’avoir la fenêtre à
Solution : Réalisation d’un auvent rigide l’ombre quand le soleil chauffe
permettant d’avoir une grande zone le plus fort.
d’ombre, et utilisation d’un revêtement au
sol non réfléchissant.
Ex : Le rayonnement qui chauffe

le pignon
Ex : Rayonnement qui traverse la vitre
Solution : Réalisation d’une
Solution : Réalisation d’une protection de
isolation par l’extérieur avec des
type casquette.
matériaux de qualité.
En hiver, il fait généralement plus froid dehors que dedans, et on cherche souvent à se
protéger du froid extérieur ainsi qu’à préserver la chaleur à l’intérieur de l’habitat.
19- Sur la photo ci-dessous, recensez les différentes possibilités de transfert de chaleur entre
l’intérieur de la maison et l’extérieur (fléchez la zone, puis précisez de quel type de transfert il
s’agit). Proposez une solution pour y remédier.
Ex : Conduction entre les combles et la toiture.
Solution : Isolation avec de la laine de verre au

niveau de la charpente.
Ex : La conduction puis la
convection favorise les fuites de
chaleur à chaque jonction de
matériaux différents.
Solution : Réalisation d’une

isolation parfaite afin d’éviter les
ponts thermiques.
Ex : La conduction puis la
convection favorise les fuites de Ex : La conduction puis la
chaleur par le vitrage ou les convection favorise les fuites de
châssis. chaleur sur les murs de la façade.
Solution : Utilisation d’un double Solution : Réalisation d’une

ou triple vitrage et réalisation isolation par l’intérieur ou par
d’une isolation parfaite des l’extérieur avec des matériaux de
châssis. qualité.
Température d’été et température d’hiver
Après avoir vu les différents modes de transfert de chaleur qui influent sur la température
intérieure de l’habitat, il paraît intéressant de comprendre les causes de ces grandes variations de
température entre l’été et l’hiver. Ceci nous permettra de faire des choix raisonnés sur la notion
d’habitat bioclimatique.
Commençons par un petit rappel astronomique :
La terre est un satellite du soleil qui décrit une trajectoire elliptique sur une période de 365
jours, engendrant ainsi les variations de saison.
De plus, la terre effectue une rotation sur elle-même en 24 heures, autour d’un axe incliné de
23° 27’ par rapport à un axe perpendiculaire au plan de l’écliptique (plan contenant l’orbite de
la terre autour du soleil).
23° 27’
Pôle Nord céleste
Perpendiculaire à l’orbite
Equateur céleste
Plan de l’écliptique
Pôle Sud céleste

On va maintenant chercher à savoir où se situe le soleil quand il est midi à Valenciennes en été.
NB : Valenciennes se situe à une longitude de 3.52118° et à une latitude de 50.3393°.
Rappels :
La longitude est une coordonnée géographique représentée par une valeur angulaire, expression du
positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète). On repère la longitude grâce
à des méridiens qui sont des demi-cercles joignant le pôle nord et le pôle sud. Par convention, ils
sont espacés entre eux de 1°. La longitude de référ ence sur Terre est le méridien de Greenwich.
La latitude est une coordonnée géographique représentée par une valeur angulaire, expression de la
position d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur qui est le plan
de référence. Reliés entre eux, tous les endroits de la Terre ayant une même latitude forment un
cercle. Chaque cercle est dans un plan parallèle à celui de l'équateur, d'où l'autre terme « parallèle »,
et permet de définir la latitude d’un lieu.
Hypothèse : On réalise cette étude dans un plan perpendiculaire au plan de l’écliptique,

contenant le soleil et la terre, avec le soleil situé sur la droite. (voir figure ci-dessous)
20- A partir des données précédentes, placez Valenciennes sur la figure ci-dessous.
21- Au niveau du point représentant la position de Valenciennes, tracez un axe tangent à la terre
noté « t » et dirigé vers le soleil.
22- Toujours au niveau du même point, tracez un axe perpendiculaire à l’axe t, noté « n » et
dirigé vers le vide.
23- Encore au niveau du même point, tracez un axe parallèle au plan de l’écliptique noté (∆), et
dirigé vers le soleil.
Valenciennes
en été
n
Equateur
α Soleil
Plan de
l’écliptique
t
Axe de rotation de la terre
24- Mettez en évidence l’angle « α » entre l’axe « t » et l’axe « ∆ » puis calculez la valeur de cet
angle. (Il correspond à la position angulaire du soleil en été par rapport à l’horizon.)
Détail du calcul de l’angle α :
α = 90° - [ L (latitude) – 23.16°]
α = 90° - [ 50.34° – 23.16°] = 62.7°
De même, cherchons à savoir où se situe le soleil quand il est midi à Valenciennes en hiver.
Rappel : Valenciennes se situe à une longitude de 3.52118° et à une latitude de 50.3393°.
25- A partir des données ci-dessus, placez Valenciennes sur la figure ci-dessous.
26- Au niveau du point représentant la position de Valenciennes, tracez un axe tangent à la terre
noté « t » et dirigé vers le soleil.
27- Toujours au niveau du même point, tracez un axe perpendiculaire à l’axe t, noté « n » et
dirigé vers le vide. n
en hiver
∆
Soleil t
Plan de
l’écliptique
Equateur
Valenciennes
28- Encore au niveau du même point, tracez un axe parallèle au plan de l’écliptique noté (∆), et
dirigé vers le soleil.
29- Mettez en évidence l’angle « α » entre l’axe « t » et l’axe « ∆ » puis calculez la valeur de cet
angle. (Il correspond à la position angulaire du soleil en hiver par rapport à l’horizon.)
Détail du calcul de l’angle α :
α = 90° - L (latitude) – 23.16°
α = 90° - 50.34° – 23.16° = 16.5°

Après avoir mis en évidence la différence de position du soleil dans le ciel entre l’été et l’hiver, on
va maintenant chercher à comprendre pourquoi il fait plus chaud l’été que l’hiver.
30- A votre avis, quelle peut être la cause de cette grande différence de température entre les deux
saisons (été/hiver) ?
NB : Jouez le jeu et répondez à cette question sans lire la suite.
La réponse qui vient à l’esprit est la distance qui sépare la terre du soleil.
Voici deux arguments qui, pour beaucoup, vont vous donner tort à la réponse précédente.
1er élément de réponse : Généralement, plus on est près d’un corps et plus il nous paraît gros pour un
même volume. Or, les figures ci-dessous représentent le soleil vu de la terre (avec un filtre) aux quatre
saisons.
On peut observer que les quatre figures sont pratiquement identiques. En réalité, l’orbite
elliptique de la terre la place à 147 millions de km du soleil début janvier, alors qu’elle est à 152
millions de km en juillet (donc plus loin).
2ème élément de réponse : La terre est minuscule face à la distance qui la sépare du soleil. Si on
représente le soleil par une bille de 1 cm, la distance qui le séparerait de la terre serait de plus de 1 m
et la terre mesurerait à peine 1 dixième de millimètre.
31- Quelle conclusion pouvez-vous tirer des deux éléments de réponse ci-dessus ?
Ce n’est pas la distance entre le soleil et la terre qui est à l’origine de la différence de température
entre l’été et l’hiver.
3ème élément de réponse : Voyons maintenant l’influence de l’inclinaison d’un faisceau lumineux sur
la surface qu’il éclaire.
1ère expérimentation : illustration :
Si on fait passer un faisceau lumineux dans un tube

cylindrique placé perpendiculairement à la surface
éclairée, on observe que la zone éclairée sur cette
surface est presque identique à la forme intérieure
du tube cylindrique.
2ème expérimentation : illustration :
Si on fait passer le même faisceau lumineux dans le même

tube cylindrique légèrement incliné par rapport à la surface
surface est légèrement plus grande que la précédente
suivant l’axe horizontale.
……………………………………………………………
……………………………………………………………
3ème expérimentation : illustration :
Si on fait passer le même faisceau lumineux dans le même

tube cylindrique fortement incliné par rapport à la surface
surface est fortement plus grande que la précédente
suivant l’axe horizontale.
……………………………………………………………
……………………………………………………………
Tracez ci-contre l’empreinte

du faisceau lumineux
32- Quelle analyse pouvez-vous faire des trois expérimentations précédentes ?
Plus un rayon lumineux est incliné, plus la surface qu’il éclaire est grande et donc plus l’énergie
qu’il contient est répartie. On peut donc conclure que la surface éclairée par un rayon lumineux
sera plus chaude si le rayon est perpendiculaire à cette surface.
Application à la terre :
Sur les deux figures ci-dessous représentent le même rayon lumineux éclairant la même zone de la
terre en été et en hiver. Prolongez le rayon lumineux jusqu’à la surface de la terre puis repasser en
rouge la surface éclairée par le rayon.
surface éclairée N
Rayon lumineux
En hiver
Plan de
l’écliptique
Equateur
N
En été
surface éclairée
Rayon lumineux
Plan de
l’écliptique
Equateur

33- Proposez maintenant une explication pouvant justifier la grande différence de température
entre les deux saisons (été/hiver) ?
Le soleil est nettement plus incliné en hiver qu’en été, donc les rayons solaires doivent chauffer
une surface nettement plus importante en hiver qu’en été. C’est ce qui permet de justifier en
grande partie la différence de température entre ces deux saisons.
Un deuxième argument vient s’ajouter à cette première explication : il s’agit de la différence

de la durée des jours entre l’hiver et l’été.
En effet, à la latitude de la ville de Valenciennes (50.3393° Nord) le jour a une durée de 16 h 15 min
au solstice d’été alors qu’il a une durée de 7 h 45 min au solstice d’hiver.
Il est donc facile de comprendre que si le sol est éclairé par les rayons solaires plus longtemps, il se
réchauffera d’avantage.
Un troisième argument vient compléter les deux premières explications.

Il s’agit de l’épaisseur de la couche atmosphérique que les rayons solaires doivent franchir avant
d’atteindre la surface terrestre.
Illustration :
soleil En hiver En été soleil
Rayon solaire en hiver

Rayon
solaire
en été
Plan de
l’écliptique
Equateur
atmosphère terre
34- Quel constat pouvez-vous faire entre les deux saisons au niveau du rayon solaire représenté et
quelle conclusion pouvez-vous en tirer ?
Le rayon solaire doit traverser une distance d’atmosphère beaucoup plus importante en hiver
qu’en été, et donc il sera beaucoup moins puissant lorsqu’il touchera le sol en hiver.
Optimiser la forme : notion de compacité
Les différentes notions abordées précédemment montrent bien l’étroite relation entre les dimensions
d’une surface exposée à une température et la transmission de la chaleur au travers de cette
surface. En effet, à volume habité équivalent, c’est l’habitat qui exposera la plus grande surface
avec l’extérieur qui favorisera le plus les échanges thermiques (donc les déperditions).
Ceci nous amène à définir la notion de « compacité » qui est le rapport entre le volume habitable et
la surface en contact avec l’extérieur.
( )
Compacité =
é ( )
Illustration : Prenons un volume constitué de 8 cubes identiques. On supposera que la surface

supérieure n’est pas en contact avec l’extérieur (présence d’une toiture non représentée), ni la surface
inférieure.
35- Pour les différentes configurations ci-dessous, déterminez le nombre de surfaces carrées en
contact avec l’extérieur.
(A) (B) (C)
Nb de surfaces :
Nb de surfaces :
12
16
Nb de surfaces :
(D) (E)
Nb de surfaces : Nb de surfaces : 32
18 20
36- Quelle est la configuration la plus intéressante relativement aux déperditions thermiques ? B
Toutefois, la recherche de la géométrie la plus compacte possible doit être pondérée par la priorité
donnée à la façade sud et bien sûr rester en cohérence avec les autres objectifs architecturaux.
Le coefficient de forme (compacité) reste néanmoins un bon indicateur pour l’aspect bioclimatique
d’un logement.
Recherche de la compacité sur les volumes simples suivants :
Les figures ci-dessous représentent différentes configurations possibles d’un logement de hauteur
2.5m. Les cotes indiquées (en mètre) seront considérées comme étant les formes intérieures des
logements.
5
8.66 10 4
7.5 5
8.66 7
(1) (2) (3)
7
9
7 5
4
6.5 5.5
3 8
2.5
Ø9.77
(4) (5) (6)
10.67 6.67 3 3
3 3
10
15 9.16
9.16
10
(7) (8) 9 5
(9)
37- A partir des cotes indiquées sur les différentes figures précédentes, complétez le tableau
suivant en calculant les différentes valeurs demandées.
Surface au Volume Périmètre Surface d’échange

Perspective sol chauffé linéaire de des parois Compacité
en m² en m3 façade (en m) verticales
extérieures (en m²)
75 187.5 34.64 86.6 2.165

(1)
75 187.5 35 87.5 2.143

(2)
75 187.5 42 105 1.786

(3)
75 187.5 41 102.5 1.829

(4)
75 187.5 42 105 1.786

(5)
75 187.5 30.69 76.73 2.443

(6)
75 187.5 40 100 1.875

(7)
75 187.5 51.34 128.35 1.43

(8)
75 187.5 48.64 121.6 1.542

(9)
38- Classez ci-dessous les figures précédentes dans l’ordre décroissant de leur compacité.
6 1 2 7 4 3 5 9 8
39- Dans la pratique, pourquoi la forme offrant la meilleure compacité n’est-elle pas plus souvent
choisie ?
Aspect peu traditionnel, moins de murs linéaires pour y placer des meubles, mise en œuvre plus
complexe (notamment pour la charpente).
Parfois refus des services de l’urbanisme dans un souci d’harmonie avec l’architecture environnante.
L’activité précédente montre bien le lien étroit entre l’aire de la surface des murs en contact avec
l’extérieur et les déperditions thermiques durant la période hivernale.
Il en va de même pour la toiture. En effet, plus on augmente la surface de la toiture, plus on
favorise les déperditions dues à la convection occasionnée par les vents froids venant du nord.
Application :
Soit une habitation de plein pied de 120 m² (12m x 10m).

NB : On ne considèrera pas de déport de toiture car ils n’occasionnent pas de déperditions.
On envisage les trois cas de figures suivants :
- Dans le Nord, on adopte une toiture à deux pans inclinés à 45°

(envisagez les deux cas possibles),
- En Charente, on adopte une toiture à un pan avec une pente de 60%
(envisagez les deux cas possibles),
- Dans l’Hérault, on adopte un toit terrasse plat.
40- Calculez pour chacune des toitures l’aire de la surface en contact avec l’extérieur ?
Faire un croquis explicatif.
Aire de la toiture dans le Nord :
1ère configuration 2ème configuration
x
x
5 6
5
6
12 10
12
10
X =√( + )=√ =7.071m X =√( + ²)=√ =8.485m
D’où S = 2 x (7.071x12) D’où S = 2 x (8.485x10)
S = 169.704 m² S = 169.704 m²
Aire de la toiture en Charente :
x 1ère configuration 2ème configuration

x
6
10 7.2
12
12
10
X =√( + )=√ =11.662m X =√( + . )=√ " . #$=13.994m
D’où S = 11.662x12 D’où S = 13.994x10)
S = 139.944 m² S = 139.94 m²
Aire de la toiture dans l’Hérault :
12
S = 10x12
S = 120 m²
10
41- Quelle sera selon vous la meilleure configuration si on recherche un habitat bioclimatique ?
Le toit terrasse est la solution la plus favorable du point de vue bioclimatique car c’est elle qui offre le
moinsOptimiser l’orientation
de surface en afin de favoriser les apports solaires durant l’hiver
contact avec l’extérieur.
NB : Un autre aspect, non abordé ici, joue un rôle primordial dans le choix de la forme de la toiture.
Il s’agit de la capacité à résister aux différentes actions extérieures (comme le vent ou la neige).
Optimiser l’orientation afin de favoriser les apports solaires durant l’hiver
Même si la recherche de la meilleure compacité reste un atout indéniable pour un habitat

bioclimatique, le choix des surfaces exposées à l’extérieur reste un dilemme surtout l’hiver.
En effet, il faut choisir entre le fait de réduire les surfaces exposées au nord qui vont favoriser le
refroidissement du logement, et augmenter les surfaces exposées au sud qui vont favoriser le
réchauffement et l’éclairage naturels.
Ce qui nous amène tout naturellement à réfléchir sur le choix de l’orientation d’un logement.
Approche expérimentale :
Soit les 4 logements de plain-pied représentés ci-dessous en vue de dessus éclatée :
Un seul de ces 4 modèles vous est confié par le professeur, mais le travail est identique pour chaque
modèle proposé.
Vous disposez de la table « course du

soleil » ci-contre permettant de simuler le
rayonnement du soleil en été et en hiver et
de blocs en mousse représentant à une
échelle réduite les différentes pièces
présentées ci-dessus.
42- Sur la table « course du soleil », placez les différents blocs de manière à constituer une
habitation de plein pied dont la disposition des pièces permet de bénéficier au mieux des
apports solaires en hiver (simulés par la lampe).
NB : Vous chercherez à regrouper les pièces de même nature et à orienter les pièces de vie
vers le sud. Certaines pièces peuvent être attenantes, d’autres nécessiteront la présence d’un
couloir.
43- Sur la feuille suivante, dessinez en vue de dessus la solution que vous avez retenue (une
recherche au brouillon peut s’avérer utile). Faire deux propositions différentes.
1ère proposition :
2ème proposition :
44- Quelle solution vous parait la meilleure ? Justifiez brièvement.

La solution 2 permet de mieux profiter du soleil l’hiver pour la chaleur et la luminosité. Par contre
une chambre est exposée au nord et va donc demander plus de chauffage et une autre est
exposée à l’ouest (donc risque surchauffe le soir en été).
Optimiser l’orientation afin de favoriser les apports solaires durant l’hiver
Principes de base à retenir pour l’orientation des pièces d’une habitation bioclimatique.
Quelle que soit la latitude en zone tempérée, c’est la façade sud qui reçoit le maximum de
rayonnement solaire en hiver, et les façades ouest et est, ainsi que la toiture en été.
Bien que le rayonnement reçu par la façade est soit théoriquement symétrique à celui de la façade
ouest, il est souvent inférieur du fait des nébulosités matinales.
La figure ci-contre montre la

puissance solaire reçue en KWh en
hiver et en été, selon la position de
la façade.
(surface horizontale ou verticale,

orientée au sud ou à l’ouest.)
- On a donc intérêt, pour optimiser la thermique d’hiver comme celle d’été, à développer au
maximum la surface des façades sud, et à réduire celle des façades est, ouest et des toitures. La
meilleure configuration, que ce soit pour des constructions isolées ou groupées, sauf contraintes
particulières, est la forme allongée dans l’axe est-ouest. Cet allongement et la réduction en
profondeur nord-sud, quand ils sont compatibles avec les autres considérations de site ou de
programme, favorisent aussi très efficacement l’éclairage naturel des pièces de vie durant la
journée. En fait, les éclairagistes préconisent de limiter la profondeur des pièces à deux fois et demi
la hauteur des fenêtres (soit 4 à 5 m de profondeur environ pour des baies standards). Cette
profondeur est également la distance maximale pour un chauffage efficace par rayonnement d’un
mur.
NB : Cette notion d’éclairage sera abordée ultérieurement dans le courant de l’année.
- De plus, on placera les pièces de vie (c’est-à-dire dans lesquelles on passe le plus de temps) côté
sud et on favorisera l’implantation de grandes baies vitrées sur la façade sud.
- De même, pour réduire les déperditions dues au vent froid du nord, on favorisera l’implantation
des pièces tampons (garage, cellier, entrée) côté nord.
- Enfin, pour éviter les surchauffes des chambres en fin d’après-midi, il sera avantageux de placer
les chambres côté est.
Optimiser les baies vitrées pour le confort d’hiver
Application sur une maison de la filière Bois du projet « VILLAVENIR » :
Coté mitoyen au 2ème logement
Il s’agit d’une construction comprenant deux logements accolés, réalisée en ossature bois et dont
on n’étudiera qu’un seul des deux logements (voir figures ci-dessus et dossier annexe 4).
On précise que l’étude porte sur un logement situé à LOOS EN GOHELLE dans le Pas de Calais, et
que deux aspects des apports solaires passifs seront abordés : d’une part comment favoriser ces
apports solaires durant l’hiver, d’autre part comment éviter les surchauffes durant l’été.
1ère partie : Recherche des apports solaires en hiver :
Sur internet, visualisez la vidéo accessible avec le

lien : « http://www.youtube.com/watch?v=rQ9ePlj4XCo »
45- Quelles sont selon vous les solutions techniques utilisées sur ce logement pour favoriser les
apports solaires ?
Utilisation de grandes baies vitrées exposées au sud pour profiter du soleil.
Utilisation d’un mur trombe pour favoriser les apports de chaleur par inertie.
Utilisation de panneaux solaires.
Actuellement, la surface vitrée d’un logement neuf correspond à environ 13% de la surface habitable.
Avec la nouvelle règlementation thermique 2012, ce pourcentage est porté à environ 17%, soit 1/6e de
la surface habitable.
NB : Selon l’article R. 111-2 du Code de la construction, la surface habitable d'un logement est la
surface de plancher construite, après déduction des surfaces occupées par les murs, cloisons,
marches et cages d'escaliers, gaines, embrasures de portes et de fenêtres.
Cette surface ne tient pas compte de la superficie des combles non aménagés, caves, sous-sols,
remises, garages, terrasses, loggias, balcons, séchoirs extérieurs au logement, vérandas, volumes
vitrés, locaux communs et autres dépendances des logements, ni des parties de locaux
d'une hauteur inférieure à 1,80 mètre.
46- Ouvrez le fichier « maison_bois.skp » situé dans le dossier public sur le serveur puis effectuez
les mesures nécessaires sur la maquette virtuelle avec l’outil cotation et indiquez sur les
figures ci-dessous les dimensions des différentes surfaces vitrées :
4 x (0.9x0.9) = 3.24 m²
2 x (1.15 x0.9) = 2.07 m²
3 x (1.4 x0.9) = 3.78 m² 2 x (0.9 x0.9) = 1.62 m²
3 x (0.9 x0.9) = 2.43 m² Total : 3.69 m²
1 x (2.4 x0.9) = 2.16 m²

1.9 x0.9 = 1.71 m²
Total : 8.37 m²
0.9 x0.9 = 0.81 m²
2 x (1.15 x0.9) = 2.07 m² Total : 2.52 m²
2 x (0.9 x0.9) = 1.62 m² 1.4 x0.9 = 1.26 m²
0.9 x0.9 = 0.81 m²

Total : 3.69 m²
Total : 2.07 m²
2 x (1.15 x0.7) = 1.61 m²
0.95 x1.85 = 1.757 m²

0.95 x0.7 = 0.665 m²
47- A partir des renseignements fournis dans l’annexe 4 sur le projet Villavenir et des cotations ci-
dessus, complétez le tableau ci-dessous en quantifiant les différentes surfaces indiquées puis
calculez le pourcentage de surface vitrée par rapport à la surface totale habitable.
Surface habitable S h = 97.7 m²
Surface Façade sud S Fs = 15.3 m²

vitrée
Pignon ouest S Po = 8.28 m²
Façade nord S Fn = 4.032 m²
Surface totale vitrée STv = 27.612 m²
%&'()*+ ,-,).+ /0,'é+

x 100
%&'()*+ 1)20,)2.+ 28.26 %
48- Ce logement est-il conforme à la RT 2012 du point de vue du rapport entre les surfaces
vitrées et la surface habitable ?
On est largement au-dessus des 17% recommandés par la RT2012, dont conforme.
On se propose maintenant d’évaluer à l’aide d’un logiciel de

simulation les apports en énergie (unité : le kWh) réalisés
sur une année, par le rayonnement solaire des fenêtres de
la façade SUD sur la pièce principale (séjour) uniquement
(voir figures ci-contre). Fenêtre 1
Données techniques :
Lieu : Lille
Exposition des fenêtres 1 et 2 : Sud
Hauteur et largeur à mesurer sur la maquette virtuelle
Pas de casquette Fenêtre 2
Albédo du sol : 0.2
Type de vitrage de la fenêtre : A lire sur le descriptif
technique du projet Villavenir.
NB : L'albédo, grandeur sans dimension, est le rapport entre l'énergie solaire réfléchie par une surface et
l'énergie solaire incidente.
Dans la pratique, un corps est perçu comme blanc dès qu'il réfléchit au moins 80 % de la lumière d'une
source lumineuse blanche. À l'inverse tout corps réfléchissant moins de 3 % de la lumière incidente
paraît noir.
Certaines matières ont un albédo très variable, comme les nuages. En revanche, les corps solides ont bien
souvent des albédos fixes, qui caractérisent leur composition chimique. Par exemple, la lave a un albédo de
0,04, le sable entre 0,25 et 0,30, la glace environ 0,60, la neige (épaisse et fraîche) jusqu'à 0,90. L'albédo
moyen terrestre est de 0,30 toutes surfaces confondues.
Sur internet, recherchez avec google le site ines.solaire.free.fr/masquefenetre.php puis

exécutez le logiciel « CALSOL – casquette sur fenêtre » .
49- Pour chaque vitrage différent des fenêtres 1 et 2 de la façade sud (voir feuille précédente),
réalisez une simulation à l’aide du logiciel « Calsol » afin de déterminer les apports solaires
durant la période hivernale et compléter le tableau ci-dessous.
(NB : relever la ligne « global total (kWh)
Nb Dimensions Apports solaires par vitrage durant la période hivernale Total Total
(en kWh) cumulé cumulé
pour un pour « n »
vitrage vitrage(s)
Janv. Fév. Mars Avril Oct. Nov. Déc. en kWh en kWh
1 2.4 x 0.9 50 71 115 131 110 62 43 582 582
3 1.4 x 0.9 29 41 67 76 64 36 25 338 1014
7 0.9 x 0.9 19 26 43 49 41 23 16 217 1519
Total des apports solaires pour l’ensemble du vitrage des fenêtres 1 et 2 durant la 3115
période hivernale
50- Calculez la surface au sol de l’ensemble « séjour+cuisine+dégagement ».
31.6 + 7.6 + 3.4 = 42.6 m²
51- En déduire la valeur l’apport solaire au m² sur les pièces du rez-de-chaussée puis conclure sur
les effets de ce dispositif par rapport à la RT2012.
73.12 KWh/m²
Pour une maison parfaitement isolée, cet apport suffit pour répondre au besoin d’une maison BC
52- Sur le même principe que précédemment, déterminez les apports solaires durant la période
estivale et complétez le tableau ci-dessous.
(NB : relever la ligne « global total (kWh)
Nb Dimensions Apports solaires par vitrage durant la Total cumulé Total cumulé pour « n »
période estivale pour un vitrage vitrage(s) en kWh
(en kWh) en kWh
Mai Juin Juil. Aout Sept.

1 2.4 x 0.9 138 137 137 137 134 686 686
3 1.4 x 0.9 81 80 80 80 78 399 1197
7 0.9 x 0.9 52 51 51 51 50 255 1758
Total des apports solaires pour l’ensemble du vitrage des fenêtres 1 et 2 3668
durant la période estivale
53- Quelle conclusion pouvez-vous tirer de ces résultats ?
A cette époque de l’année, cet apport solaire est inutile et va plutôt engendrer des nuisances
(surchauffe). Il va donc falloir chercher à se protéger du soleil.
Optimiser les baies vitrées pour le confort d’été
La fonction de capteur thermique des baies en hiver ne doit pas pénaliser le confort d’été.
Les objectifs pour les jours ensoleillés sont de deux ordres :
- Eviter les surchauffes
- Contrôler l’éblouissement (partie non abordée ici)
Si on se réfère à la figure montrant la puissance solaire

reçue durant l’été en fonction du type de surface, on peut
distinguer trois champs d’action différents :
- Tout d’abord sur la toiture, qui est la surface la plus exposée en été, il faudra soit favoriser
les fenêtres verticales en installant des « chiens assis », ou pour les fenêtres de type
« velux », soit protéger efficacement le vitrage par des stores occultant ou un film qui
réfléchit le rayonnement solaire. Il est aussi très intéressant d’utiliser une toiture végétale
qui réalise une très bonne isolation thermique.
- Pour la façade exposée au sud, elle subit le maximum de rayonnement au milieu de la

journée (entre 11h et 14h), c’est-à-dire quand le soleil est au voisinage de son zénith.
Il faudra donc prévoir un dispositif permettant de protéger les baies vitrées des rayons du
soleil. Plusieurs solutions existent :
. les masques architecturaux à effet de casquette (les débords de toiture, les auvents,
les pergolas…),
. les masques végétaux (utilisation d’arbres à feuilles caduques),
. ou comme pour la toiture, l’utilisation de stores amovibles, de volets roulants ou
de film réfléchissant.
- Pour les façades orientées à l’est et à l’ouest, le soleil étant plus rasant (début de matinée ou
fin d’après-midi), les masques architecturaux de type casquette s’avère inutiles.
L’utilisation de store, de volet ou de film reste intéressante, mais on pourra compléter ce
dispositif par un choix judicieux de matériaux au sol qui limite au maximum la
réverbération des rayons solaires. Le type de matériaux ainsi que la couleur joueront un
rôle considérable au niveau du rayonnement.
2ème partie : Eviter les surchauffes en été :
L’étude précédente a clairement mis en évidence l’utilité de grandes baies vitrées placées côté sud
dans le confort d’hiver. Les apports solaires y sont indéniables.
En contrepartie, l’installation de ces grandes baies vitrées génère un effet de serre en période estival
qu’il faut absolument réduire au maximum pour éviter les surchauffes.
Sur la maison filière bois du projet Villavenir, deux dispositifs permettent de palier à ces
inconvénients.
54- Les deux figures ci-dessous montrent ces deux dispositifs. Repérez-les en les fléchant et
donnez une brève explication sur leur principe de fonctionnement.
Casquette qui grâce à son débordement de

la façade protège des rayons du soleil en été.
Stores à lames horizontales qui laissent

passer la lumière mais stoppent les rayons
du soleil.
On va maintenant chercher à dimensionner la casquette qui protège la fenêtre du haut contre le

rayonnement solaire au moment le plus chaud de la journée.
Pour cela, on va prendre la période où le soleil occasionne une surchauffe, c’est-à-dire entre fin mai
et fin août et sur une plage horaire allant de 11h et 13h (heure du soleil).
Recherche de la hauteur angulaire du soleil pour cette période :
Utilisons pour cela un diagramme solaire correspondant à la latitude de Lille (très proche de Loos en
Gohelle ), soit environ 50° nord.
NB : principe d’obtention de ce diagramme :
On se place face au sud avec une feuille

transparente géante disposée en arc de
cercle sur laquelle on trace la course du
soleil en fonction de la saison. On ramène
ensuite cette feuille à plat pour obtenir un
diagramme semblable à celui de la page
suivante.
Pour Lille on obtient le diagramme ci-dessous :
55- A l’aide du diagramme ci-dessus, recherchez les valeurs maxi et mini de la hauteur angulaire
(en°) du soleil pour la période définie à la page précédente (tracez vos constructions sur le
diagramme).
Hauteur maxi :58°
Hauteur mini :48°
56- Laquelle de ces deux hauteurs vous semble la plus judicieuse à utiliser pour dimensionner la
longueur de la casquette ? Justifiez brièvement.
Hauteur retenue : La hauteur la moins inclinée : 48°
Justification : La protection pour l’angle le plus bas reste valable pour l’angle le plus
haut. A l’inverse, la protection pour l’angle le plus haut ne permet pas de protéger
totalement le vitrage pour l’angle le plus bas.
57- Sur la figure de la feuille suivante, tracez cette hauteur angulaire à la base du vitrage de la
fenêtre du haut. Tracez ensuite juste au-dessus de la fenêtre un rectangle de 2mm de haut pour
représenter la casquette nécessaire pour se protéger du soleil.
Dessus de la fenêtre
Base du vitrage
Vue en coupe de la fenêtre du haut Echelle 1 : 36
Dessus de la
66.6 cm
fenêtre
Base du vitrage
48
°
58- Mesurez la longueur de casquette nécessaire puis donnez sa valeur en vraie grandeur
1.85 x 36 = 66.6 cm
Vérification sur la maquette virtuelle de Sketchup :
59- Toujours à partir du même fichier « maison_bois.skp », vérifiez que « afficher les ombres » du
menu « paramètres d’ombre » est activé et sélectionnez l’affichage en mode ISO
(perspective).
Réglez les paramètres d’ombre sur le 28 Août à 13h00.
Zoomez sur la haut de la fenêtre puis avec le bouton « pousser/tirer » extrudez lentement le
rectangle placé au-dessus de la fenêtre du haut pour obtenir une ombre qui couvre totalement
le vitrage et vérifiez si la valeur d’extrusion est compatible avec celle calculée ci-dessus.
Enfin pour terminer notre étude, vérifions les conséquences de l’installation des masques solaires sur
les apports solaires au niveau des baies vitrées de la façade sud en période estivale.
On précise pour cela que la fenêtre du haut est protégée du soleil par une casquette sur laquelle sont
installés des panneaux photovoltaïques, et que la fenêtre du bas est totalement protégée par un store
extérieur à lames.
60- Reprendre l’étude réalisée à la question « 52 » en tenant compte des protections solaires.
Rappel : Sur internet, recherchez avec google le site ines.solaire.free.fr/masquefenetre.php puis

exécutez le logiciel « CALSOL – casquette sur fenêtre » .
61- Complétez le tableau ci-dessous avec les nouvelles valeurs des apports solaires en kWh :
NB : Vous prendrez un débord de casquette identique à la hauteur du vitrage et une distance

entre le haut de la fenêtre et la casquette nulle.
Nb Dimensions Apports solaires par vitrage durant la Total cumulé Total cumulé pour « n »
période estivale pour un vitrage vitrage(s) en kWh
(en kWh) en kWh
Mai Juin Juil. Aout Sept.

1 2.4 x 0.9 47 49 48 45 55 244 244
3 1.4 x 0.9 27 28 28 26 32 141 423
7 0.9 x 0.9 18 18 18 17 20 91 637
Total des apports solaires pour l’ensemble du vitrage des fenêtres 1 et 2 1304
durant la période estivale
62- Quelle conclusion pouvez-vous tirer de ces nouveaux résultats ?
On passe de 3668 à 1304 KWh.
Soit une baisse de 64% ((3668-1304)/3668) d’apport solaire en été.
Ce qui va nettement contribuer à diminuer la surchauffe du logement.

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Baccalauréat STI2D

Sciences et Technologie de L’Industrie

La pollution due à la négligence

De 1996 à 2008, 11 années sur 12 sont les plus chaudes

L'augmentation des températures ne se fait pas de façon

La pollution due au non-respect de

Des cyclones de plus en plus nombreux qui

Des tornades de plus en plus nombreuses qui

Des tempêtes qui engendrent des dégâts très

Des canicules qui engendrent de graves

1- En quelle année et dans quel pays le grenelle environnement voit-il le jour ?

Rencontres politiques visant à prendre des décisions à long terme en matière

4- Y a-t-il plusieurs grenelles, et si oui définir le rôle de chacun ?

Il y a eu 3 grenelles : le « grenelle 1 » a permis d’établir un projet de loi relatif à

La lutte contre le réchauffement climatique

Questions sur la règlementation thermique:

8- Citez les différentes règlementations thermiques allant de 1974 à 2020, en précisant

Années Domaines d’application

9- Citez deux secteurs de l’habitat régis par la RT 2005 ?

Le niveau d’isolation thermique

Perméabilité à l’air Ventilation

Chauffage Eau Chaude Sanitaire (ECS)

Eclairage des locaux Transformation de l’énergie primaire

Labels Significations objectifs

HPE EnR Haute performance énergétique Consommation maximale réduite de 10%

Labels Significations objectifs

13- Quel est l’objectif principal de la RT 2012 ?

14- Quelles sont les dates d’application de cette règlementation thermique ?

Le 28 octobre 2011 pour les bâtiments publics d’enseignement et d’accueil de la petite

NB : L’électricité est dite

Questions sur l’énergie dans l’habitat :

16- D’après-vous, dans quel(s) domaine(s) la RT 2012 aura-t-elle des conséquences ?

Au niveau du logement, la RT 2012 aura des conséquences directes dès la conception.

D’un point de vue technologique, on favorisera l’utilisation de matériaux ayant de très

Enfin, on favorisera l’installation de production d’énergie renouvelable (Eolienne, panneaux

Ce transfert de chaleur peut se faire selon trois modes différents :

La conduction thermique, la convection thermique, le rayonnement thermique

C’est un mode de transfert d’énergie qui s’effectue au sein de la matière sans

La puissance de ce rayonnement par unité de surface dépend de sa longueur d’onde et

Un corps chaud émet des radiations de grande intensité et de courtes longueurs

Questions sur les différentes possibilités de transmettre la chaleur :

Rayonnement solaire et convection de l’air Convection à l’intérieur du foyer puis

Une poêle Un halogène Un sèche-cheveux

Le filament chauffé par un courant

Un sèche-serviette Un chauffage mobile au fuel Un four de cuisson

L’eau chaude circule à l’intérieur du La chaleur créée par la résistance circule à

Des panneaux photovoltaïques Un climatiseur Un plancher chauffant

Le chaud ou le froid produit par le

Le filament chauffé par un courant

Solution : Isolation avec de la laine de verre au

Solution : Laisser les fenêtres fermées

Ex : Le rayonnement qui chauffe

Solution : Isolation avec de la laine de verre au

Solution : Réalisation d’une

Solution : Utilisation d’un double Solution : Réalisation d’une

Commençons par un petit rappel astronomique :

Pôle Sud céleste

Hypothèse : On réalise cette étude dans un plan perpendiculaire au plan de l’écliptique,

Détail du calcul de l’angle α :

α = 90° - [ L (latitude) – 23.16°]