1 sti2d enseignement Technologique Transversal





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date de publication17.11.2017
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1 STI2D Enseignement Technologique Transversal






A- ECLAIRAGE / GENERALITES
1- Expliquer clairement le principe de fonctionnement des procédés d’éclairage suivants :

Lampe à incandescence ; Lampe fluo-compact ; Lampe à LED.

2- Rappeler les principaux avantages et inconvénients de ces trois procédés d’éclairage.

3- Rappeler les définitions des grandeurs physiques suivantes : le flux lumineux ; l’éclairement ; la luminance ; l’efficacité lumineuse.

4-a- Une lampe à incandescence porte les indications suivantes : 75 W - 230 V - 975 lm.

Calculez son efficacité lumineuse.

4-b- Une lampe à incandescence porte les indications suivantes : 9 W - 230 V - 450 lm.

Calculez son efficacité lumineuse.

4-c- Ces résultats vous paraissent-ils conformes aux caractéristiques annoncées de ces deux procédés d’éclairage dans le document ressource.

5-On a mesuré sur le sol d'un atelier un éclairement de 150 lux. Sachant que cet atelier mesure 8m par 24 m, calculez le flux lumineux fourni par l’ensemble des dispositifs d’éclairage.
B- INFLUENCE DE L’AMENAGEMENT D’UNE FENETRE

Problématique: 

Une extension d'une maison résidentielle a été réservée à un cabinet médical. Celui-ci est composé d'une salle d'attente de 20m2, d'une salle de soins de 20m2 et d'un sanitaire de 3m2.



L'apport de la lumière du jour dans la salle de soins aura-t-elle des conséquences sur la consommation électrique ?

I-Consommation électrique sans apport de lumière naturelle
La salle de soins de 20m2  (longueur : 5m, largeur: 4m et hauteur: 2,65m), orientée au sud, est située dans une maison d'habitation à Rognes dans le département des Bouches du Rhône.

 

Utilisation annuelle de jour: 2250h

Utilisation annuelle de nuit: 250h


  1. Déterminer, à l’aide du document annexe 1, l’éclairement recommandé dans la salle de soins du cabinet médical.

  2. Dans un premier temps, on suppose cette pièce sans fenêtre.

A l'aide du logiciel Dialux, suivre le guide d'utilisation rapide et aménager la salle de soins du cabinet médical. 

- Pour simplifier, placer :

un bureau d'angle + chaise de bureau + lit d’hôpital + lavabo + armoire de rangement 110x200.

- Prévoir une porte d’accès à la salle de soins du cabinet médical (100x200, matière plastique, blanche).

- Lampe proposée : tubes fluorescents 35W (luminaireTPS498 C 2xTL5-35W C6).

N.B. : Eviter de placer les armoires sur la face sud.



  1. Sauvegarder votre travail sous « medicalsansfenetre.dlx », imprimer et coller dans votre compte-rendu de TP une vue en 3D de la salle de soins du cabinet médical aménagée.  

  2. Editer un résumé des résultats puis imprimer les pages 2 et 3 de ce résumé.

  3. Vérifier si l'éclairement moyen du plan utile du cabinet médical est conforme à celui recommandé pour ce type de pièce (une tolérance de 10% est admise). Justifier votre réponse.

  4. Dans la rubrique « medical / Résultats des calculs », il est noté, pour le plan utile ainsi que pour les autres surfaces, un éclairement « direct » et « indirect ». Expliquer clairement à quoi correspondent ces deux éclairements.

  5. Relever la puissance électrique installée et la consommation électrique annuelle en kWh/an.


II-Consommation électrique avec apport de lumière naturelle
Maintenant l’étude se fait avec apport de la lumière naturelle par l’intermédiaire d’une fenêtre exposée au sud. Le dispositif d’éclairage est contrôlé en fonction de la lumière du jour.

  1. A l’aide du document vidéo « contrôle éclairage.mp4 », expliquer clairement en quoi consiste le système de contrôle d’éclairage en fonction de la lumière du jour.

  2. Insérer une fenêtre (1.000x1.250 ; en plastique, à battants) exposée au Sud.



     Le ciel est considéré comme dégagé sur l’ensemble de l’année.

     Penser à compléter les heures d’utilisation de jour (2250h) et de nuit (250h).

  1.  Editer un résumé des résultats de l’évaluation d’énergie puis imprimer ce résumé.

  2. Calculer, en pourcentage, l’économie d’énergie réalisée annuellement à l’aide de l’apport de lumière naturelle et du système de contrôle d’éclairage en fonction de la lumière du jour.

E1 = Energie consommée sans apport de lumière naturelle

E2 = Energie consommée avec apport de lumière naturelle

Economie (en %) = ((E1 – E2) / E1) x 100

  1. Les émissions de carbone (CO2) pour la production électrique de 1 kWh en France est en moyenne d’environ 57,1 gr (Donnée EDF).

En fonction du gain réalisé sur la consommation dédiée à l’éclairage de la salle de soins du cabinet médical, calculer le gain sur l’empreinte carbone.

C- ECLAIRAGE DE LA SALLE D’ATTENTE A L’AIDE D’UN PUIT DE LUMIERE

Problématique: 

La salle d’attente du cabinet médical est une pièce borgne (pièce placée au centre de la maison ne bénéficiant donc d’aucune fenêtre).



Quel sera le bilan énergétique de l’éclairage de la salle d’attente du cabinet médical avec l’installation d’un puit de lumière ?


  1. Expliquer, l’aide du document ressource,  le principe de fonctionnement d’un puit de lumière et citer ses principaux avantages.

  2. Compléter le document ci-dessous en indiquant l’appellation et la fonction des principaux éléments constitutifs d’un puit de lumière.


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  1. Bilan énergétique de la salle d’attente sans puits de lumière

Après l’étude d’éclairage de salle d’attente, il a été décidé d’implanter 4 lampes fluo- compact de 18W chacune.

Le cabinet médical est ouvert :

            - 49 semaines par an

- 5 jours/7 de 8H à 19H avec une fermeture de 1H au déjeuner.

Calculer l’énergie consommée annuellement pour éclairer la salle d’attente du cabinet médical (E1).

  1. Bilan énergétique de la salle d’attente avec puits de lumière

    1. On estime que le puit de lumière fournit un éclairement suffisant pour assurer l’éclairage de la salle d’attente pendant 1500 heures par an. Lorsque le puit de lumière n’est pas assez efficace (temps nuageux ou nuit), c’est le dispositif d’éclairage décrit ci-dessus qui est utilisé.

Calculer l’énergie consommée annuellement pour éclairer la salle d’attente du cabinet médical après installation du puit de lumière (E2).

    1. Calculer l’énergie économisée à l’aide de l’installation du puit lumière puis en déduire, en pourcentage, l’économie d’énergie réalisée annuellement.

    2. En fonction du gain réalisé sur la consommation dédiée à l’éclairage de la salle d’attente du cabinet médical, calculer le gain sur l’empreinte carbone.


ANNEXE 1




TP « Influence de la lumière naturelle sur la consommation d’énergie dédiée à l’éclairage » /5

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