Le refuge du gouter, un projet H.Q.E. Bac S Asie 2015


Le refuge du Goûter, situé à proximité du Mont Blanc à 3835 m d’altitude, est l’un des plus hauts refuges de montagne d’Europe. Sa construction répond à des normes Haute Qualité Environnementale (H.Q.E).
Cet exercice porte sur les performances énergétiques du bâtiment et sur les choix des matériaux par les concepteurs du projet afin de rendre cet habitat « passif ».

Un modèle de fenêtre développé spécifiquement pour le refuge du Goûter.
Pour répondre aux conditions climatiques extrêmes liées à cette altitude, un modèle de fenêtre très
performant a été réalisé. Elle est constituée d’un triple vitrage et d’un survitrage spécifique. Pour
l’isolation entre chaque vitre, l’argon a été choisi comme gaz plutôt que l’air, augmentant ainsi la
résistance thermique de la fenêtre.
Les échanges thermiques s’effectuent selon trois modes. Associer, à chacune des définitions
données ci-dessous, le nom du mode de transfert thermique correspondant :
- définition 1 : transfert d’énergie par ondes électromagnétiques, ne nécessitant pas de milieu
matériel ; transfert par rayonnement.
- définition 2 : transfert d’énergie dans un milieu matériel, sans déplacement de matière, sous
l’influence d’une différence de température ; transfert par conduction.
- définition 3 : transfert d’énergie associé à des mouvements de matière, généralement au sein
d’un gaz ou d’un liquide. Transfert par convection.

Calculer, pour une surface de 1,0 m2, la résistance thermique totale Rth1 du triple vitrage d’une
fenêtre du refuge, sachant que la résistance thermique totale du triple vitrage est la somme des
résistances thermiques de chaque matériau constituant le triple vitrage.

Rth1 = evitre / lvitre +eargon / largon =0,012 / 1,2 + 0,028 / 0,017 =1,657 ~1,7 KW-1.
Dans le cas d’un triple vitrage utilisant l’air, et pour une même surface de 1,0 m2, la résistance
thermique de la fenêtre vaut Rth2 = 1,1 K.W-1. Évaluer alors la variation relative de la résistance
thermique suite à la substitution de l’air par l’argon.
(
Rth1 -Rth2) / Rth2=(1,657-1,1) / 1,1 ~0,51 ( 51 %).
 Augmenter l’épaisseur du verre aurait-t-il une grande influence sur les performances thermiques du vitrage ? Justifier votre réponse.
Non : la conductivité thermique du verre est très supérieure ( 70 fois ) à celle de l'argon. Il faudrait une trop grande épaisseur de verre ( masse et coût importants ).
 




Le choix du bois.
Les différents niveaux du refuge, base, dalle, toiture et façades sont réalisés en bois. Les bois
utilisés sont auparavant sélectionnés et testés. Un bois peut présenter des microfissures qui
réduisent ses qualités mécaniques. La qualité biologique interne des arbres sur pied peut être
évaluée par une méthode non destructive utilisant la mesure de la vitesse des ultrasons, suivant
l’axe transversal, appelée vitesse radiale. Comparée à la valeur de vitesse de référence de chaque
essence de bois, la vitesse radiale des ultrasons donne le pourcentage de dégradation de l’arbre.
Deux capteurs, un émetteur et un récepteur d’ultrasons, sont situés de part et d’autre d’un
tronc d’épicéa de diamètre D = 60 cm. La durée mesurée entre l’émission et la réception des
ondes ultrasonores vaut Dt = 3,4 ×10-4 s. Le résultat de la mesure effectuée permet-il de conclure que l’arbre est sain ?

Vitesse radiale de référence des ultrasons dans un épicéa : Vréf =1600 m/s.
Vitesse mesurée : Vm = D /
Dt = 0,60 / (3,4 10-4)=1764 ~1,8 103 m/s.
Pourcentage de dégradation : Deg % =( Vréf-Vm) / Vréf *100 =(1600-1764) / 1600 *100 ~ -10 %.
La valeur étant négative, l'arbre est considéré comme sain.

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Pourquoi avoir choisi le bois pour construire ce refuge ?
L'épicéa est un bois qui pousse dans la région.
Résistance thermique pour une épaisseur de bois de 10 cm par m2 de surface : Rth = e / l =0,10 / 0,13 ~0,77  K W-1.
L'épicéa possède une bonne résistance thermique.
La masse volumique de l'épicéa est assez faible ( 450 kg m-3) : la masse de la construction ne nécessitera pas de fondations trop impossantes et le transport par hélicoptère du bois sera réduit par rapport au béton ou à l'acier.

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