Aurélie 11/06/13
 

 

Batiments intelligents et efficacité énergétique, bac STI2D( STL) Polynésie 2013.

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L'INES (Institut National de l'Énergie Solaire) mène des recherches pour permettre une gestion intelligente de l'énergie et notamment la cohérence entre les sources de production et la consommation. L'objectif final consiste à concevoir un centre névralgique capable de piloter la maison en fonction du résultat attendu par l'utilisateur : confort, économie, protection de l'environnement, etc.
Pour cela l'institution chargée de promouvoir l'utilisation de l'énergie solaire en France a développé des maisons pilotes, bardées de capteurs destinés à reproduire les usages de l'énergie dans l'habitat et à en assurer une gestion
efficiente.
Le soleil comme source d’énergie :
Citer deux modes d’exploitation de l’énergie solaire au service de l’habitat.
Panneaux solaires thermiques : production d'eau chaude
panneaux solaires photovoltaïques : production d'électricité.
Expliquer en maximum 5 lignes ce que signifie "énergie positive".
La maison produira plus d'énergie ( électricité, chaleur ) qu'elle n'en consomme pour son fonctionnement Cette différence de consommation est considérée sur une période lissée d'une année.
Etude de quelques capteurs des maisons INCAS :
Afin d’optimiser l’énergie et le confort des occupants plusieurs capteurs sont installés dans les maisons. On retrouve, entre autres, des capteurs de température et de dioxyde de carbone.
Un des capteurs de température utilisés est un conducteur de platine « Pt 100 ». La caractéristique température-résistance de ce capteur est fournie.

Quelles sont les grandeurs d’entrée et de sortie de ce capteur ?
 
La résistance électrique d'un conducteur métallique croît avec la température. Le système de mesure injecte un courant de 1 mA dans la sonde Pt100 et mesure la tension à ses bornes.
Proposer une justification de la dénomination « Pt 100 ».
La résistance de la sonde est 100 ohms à 0°C.

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Le capteur de dioxyde de carbone est un capteur optique utilisant des ondes électromagnétiques. L’échantillon d’air contenant du dioxyde de carbone est situé entre une cellule émettrice et une cellule réceptrice qui mesure le rayonnement non absorbé par le dioxyde de carbone. La comparaison entre le rayonnement émis et le rayonnement reçu permet de déterminer la quantité de CO2 présent dans le volume d’air. Pour réaliser les mesures, il faut choisir une longueur d’onde fortement
absorbée (ou, au contraire, peu transmise).
Le document suivant représente le spectre de transmission du dioxyde de carbone.
Déterminer graphiquement l’abscisse correspondant au maximum d’absorption du CO2.

L’abscisse (le « wavenumber », ou nombre d’ondes) du maximum d’absorption correspond à une longueur d’onde l = 4,24.10-6 m.
Dans quel domaine des ondes électromagnétiques se situe le rayonnement correspondant à la longueur d’onde précédente ?





On se propose d’écrire le résultat d’une mesure de la concentration C sous la forme : C = m ±DC où m est le résultat d’une mesure, m vaut ici m = 1,08 g.m-3 et DC représente l’incertitude élargie.
Pour estimer l’incertitude commise sur la mesure, le constructeur donne la précision « a » de l’appareil : a = 1 % de la lecture m + 1 digit.
(Remarque : le digit est la plus petite valeur que l’affichage numérique peut donner dans le calibre utilisé).
Calculer la précision « a » de la mesure.
a = 0,01.
En déduire l’incertitude élargie DC pour un niveau de confiance de 95 % telle que : DC = 2 a / 3½.
DC = 0,02 / 3½=1,155 10-2~1,2 10-2 g.m-3.
 Ecrire le résultat final de la mesure de C sous la forme :
C = m ±DC en utilisant un nombre adapté de chiffres significatifs.
C = 1,08 ± 0,012
g.m-3.




  


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