Maison orientable

Thème 2024 : l’ingénierie au service des enjeux énergétiques

Économies d’énergie et Habitat

Objectif

Optimiser l’apport énergétique solaire dans une habitation en l’orientant par rapport au rayonnement solaire.

Principe

Constat :

De jour :

• les parois d’une habitation reçoivent le rayonnement solaire (absorption) et une partie de cette énergie réchauffe l’air l’intérieur par convection et par émission (rayonnement).
• le vitrage laisse passer une grande partie du rayonnement dont l’énergie réchauffe le plancher qui accumule ainsi de la chaleur (absorption).

De nuit :

• le plancher restitue sa chaleur à l’air intérieur par convection et par émission (rayonnement).

Pour optimiser cet apport énergétique, il est possible de maintenir le vitrage orienté face au soleil.

Remarque : l’été, afin de réduire l’apport énergétique du soleil, on peut envisager de faire l’inverse : mettre le vitrage à l’opposé du soleil !

Travail à réaliser

Plusieurs activités partiellement indépendantes :

• Construire la maquette de la maison et sa baie vitrée (découpe laser, impression 3D, …)
• Instrumenter la maison (Arduino UNO, capteurs de température et de luminosité, …)
• Mesurer les écarts d’apport énergétique selon l’orientation de la baie par rapport au soleil (utilisation de spots halogènes)
• Automatiser l’orientation de la maison (voir équipe(s) réalisant le capteur d’azimut solaire) (Arduino UNO, servomoteur, …)

Simulation

Modèle Simscape

Maquette volumique

document OnShape