Sujet d'Évaluation de Sciences
Audit d'isolation d'un atelier et calcul des économies de chauffage.
Grille Évaluation Nationale des Compétences (Sciences Physiques Bac Pro)
1 Partie 1 : Restitution de Connaissances Thermiques (4 points)
4 Points1.1 (1,5 pt) - Compétence S'approprier : Citer et définir brièvement les 3 modes de transfert thermique.
1.2 (1,5 pt) - Compétence S'approprier : Indiquer le sens spontané du transfert de chaleur entre deux corps à températures différentes.
1.3 (1 pt) - Compétence S'approprier : Préciser la caractéristique principale d'un isolant thermique au niveau de sa conductivité $\lambda$.
2 Partie 2 : Audit de Résistance & Flux d'un Mur d'Atelier (8 points)
8 PointsUn atelier possède un mur en béton brut de surface $S = 50\text{ m}^2$ et d'épaisseur $e_1 = 20\text{ cm} = 0{,}20\text{ m}$ ($\lambda_{béton} = 1{,}4\text{ W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$). La température intérieure est $T_i = 20\ ^\circ\text{C}$ et extérieure $T_e = 0\ ^\circ\text{C}$.
2.1 (2 pts) - Compétence Réaliser : Calculer la résistance thermique brute $R_{th1}$ du mur en K/W.
2.2 (3 pts) - Compétence Réaliser : Calculer le flux thermique déperdi brut $\Phi_1$ en Watts (W) puis en kW.
2.3 (3 pts) - Compétence Analyser : On ajoute une couche de laine de verre $e_2 = 10\text{ cm} = 0{,}10\text{ m}$ ($\lambda = 0{,}035$). Calculer la nouvelle résistance $R_{th2}$ et le flux isolé $\Phi_2$.
3 Partie 3 : Bilan d'Énergie & Économies Financières (8 points)
8 PointsL'atelier fonctionne pendant un mois d'hiver ($t = 720\text{ heures}$). Le coût de l'énergie électrique de chauffage est de $0{,}25\text{ € / kWh}$.
3.1 (3 pts) - Compétence Réaliser : Calculer l'économie de puissance $\Delta \Phi = \Phi_1 - \Phi_2$ et déduire l'énergie mensuelle économisée en kWh.
3.2 (2 pts) - Compétence Valider : Calculer l'économie financière réalisée sur un mois de chauffage en euros.
3.3 (3 pts) - Compétence Communiquer : Rédiger les préconisations d'isolation à présenter au directeur d'usine.