Voir la source de L'isolation d'une construction

{{Tuto Details
|Main_Picture=L_isolation_d_une_construction_Brique_d_isolation_acoustique_en_chanvre_.jpg
|Licences=Attribution (CC-BY)
|Description=En architecture bioclimatique, les matériaux choisi pour l'isolation thermique de l'habitat sont nécessaires pour réaliser des économies d'énergies.
|Disciplines scientifiques=Matter Sciences
|Difficulty=Easy
|Duration=1
|Duration-type=hour(s)
|Tags=architecture, bioclimatique, habitat, énergie, matériaux
}}
{{Introduction}}
{{Materials
|ItemList={{ItemList
|Item=Canette
}}{{ItemList
|Item=Eau
}}{{ItemList
|Item=Bouchon de liège
}}{{ItemList
|Item=Aluminium
}}{{ItemList
|Item=Coton
}}{{ItemList
|Item=Papier journal
}}{{ItemList
|Item=Scotch
}}{{ItemList
|Item=Ciseaux
}}{{ItemList
|Item=Bouilloire
}}{{ItemList
|Item=Thermomètre
}}{{ItemList
|Item=Entonnoir
}}{{ItemList
|Item=Polystyrène
}}
|Tuto_Attachments={{Tuto Attachments
|Attachment=L_isolation_d_une_construction_d_fi_ing_nieur.pdf
}}
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Préparer le matériel
|Step_Content={{Pin|voir fiche "défi ingénieur" dans l'onglet "fichiers"}}
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Déroulement de l'activité #1
|Step_Content=Disposer les différents matériaux disponibles dans une zone "magasin".

Former des groupes de 2 à 5 personnes.

Distribuer une fiche "défi ingénieur" à chaque groupe.

L'objectif de cette activité est d'isoler une canette de soda en aluminium de 33cl qui sera remplie d'eau bouillante.

Les participants doivent réaliser le compexe isolant autour de la canette qui permet de limiter la déperdition de chaleur dans le temps. Ils ont à leur disposiition différents matériaux qui ont tous un coût, il doit être le plus bas possible. '''Chaque groupe doit imaginer son complexe isolant lors d'une première phase de réfléxion qui dure 5 minutes.'''

A la fin de cette phase , une fois les besoins définis, les "acheteurs" de chaque groupe se déplacent pour collecter les matériaux dont ils ont besoin.

L'animateur, ou l'un des participants, prend le rôle de "vendeur", distribue les matériaux et note les points dépensés par chaque groupe sur leur fiche "défi ingénieur".

'''Les participants ont alors 10 minutes pour créer leur complexe isolant.'''

{{Warning|Attention : ils doivent veiller à ce que l'ouverture de la canette soit accessible pour l'entonnoir et le thermomètre.}}{{Info|L'animateur veille au temps écoulé et annonce régulièrement le temps restant aux participants pour finir leur complexe isolant.}}<br />
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Déroulement de l'activité #2
|Step_Content=A la fin des 10 minutes, on verse délicatement l'eau chaude (idéalement 60°C) dans chaque canette isolée à l'aide de l'entonnoir. 

<br />{{Info|Veillez à ce que le niveau de l'eau soit égal dans chaque canette.}}<br />{{Info|Attention également à ne pas faire déborder l'eau de la canette, cela pourrait mouiller les matériaux et donc tronquer l'expérience.}}


Mesurez la température initiale dans chacune des canettes. La pointe de la sonde doit arriver à peu près au milieu de la canette.

Laissez refroidir pendant 20 minutes dans des conditions similaires : suffisament espacées les unes des autres mais toutes à l'ombre ou au soleil et à tempréature ambiante. Ne plus y toucher.

{{Idea|Si vous installez un thermomètre dans chaque canette, relevez régulièrement la température pendant les 20 minutes.}}{{Idea|Si vous n'avez pas assez de thermomètres, relevez la mesure au bout de 20 minutes seulement.}}

'''Notez les résultats.'''

''Qu'observe-t-on ?''
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Déroulement de l'activité #3
|Step_Content=Afin de déterminer le meilleur projet, on effectue le calcul suivant : 

''(T° initiale - T° finale) + (prix des matériaux) = score''

Le groupe qui obtient le score le plus bas a conçu le dispositif le plus efficace. En effet, il a permis de limiter la baisse de la température tout en gardant des coûts raisonnables.

{{Pin|Il n'y a évidemment ni gagnants ni perdants mais que des "apprenants" ! Le but est plutôt d'avoir le sentiment d'avoir plus de connaissances maintenant qu'avant.}}<br />
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Faire le bilan de l'activité
|Step_Content=Au delà de la détermination du complexe isolant le plus efficace, il est intéressant de comparer les différents projets et leurs performances.

Demander à tous les participants de faire la liste des points sur lesquels il faut être vigilant lorsque l'on isole un volume ou une maison et quels sont les points prioritaires. L'animateur peut lister ces différents points au tableau et les numéroter par ordre d'importance. Ainsi on intègre mieux quels sont les différents facteurs à prendre en compte lors de l'isolation d'un volume et cela nous oblige à être vigilant.
}}
{{Notes
|Observations=On remarque normalement que les canettes qui sont restées les plus chaudes sont celles qui ont été intégralement isolées (dessus et dessous).
|Explanations=On remarque normalement que les canettes qui sont restées les plus chaudes sont celles qui ont été intégralement isolées (dessus et dessous). Vient ensuite le caractère isolant des matériaux employés : en général, plus ils contiennent d'air, et plus ils seront isolants. Enfin, l'épaisseur de la couche d'isolation compte aussi. On note que plus la couche isolante est épaisse, plus elle est efficace dans l'isolation. 

Cependant, l'interêt décline aussi avec l'épaisseur car le rapport coût des matériaux / gains en température est de plus en plus défavorable. Il est vrai que chaque nouvelle couche d'isolation isole mieux la maison, mais en vaut-elle le coût ? 


Grâce à cette expérience, on observe aussi que la chaleur a la capacité de passer à travers la matière par conduction thermique. Un matériau est isolant lorsque sa conduction thermique est faible. On peut alors aussi parler de résistance thermique qui est en fait mathématiquement l'inverse de la conductivité : ''conductivité th = 1/R''

Il est important de noter que ce qui est important, c'est la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur qui déterminera l'importance des déperditions. Baisser la température de chauffage fera inévitablement baisser la facture de chauffage.
|Deepen=Pour définir l'isolation d'un matériau on utilise plusieurs grandeurs : 

- la conductivité thermique ''lambda'' (W/m.°C) caractérise la capacité d'un matériau à transmettre la chaleur par conduction. Plus lambda est petit, plus le matériau est isolant. (les laines isolantes ont typiquement un lambda autour de 0,04 W/m.°C, la mousse PU allant jusqu'à 0,02)

- la résistance thermique ''R'' (en m<sup>2</sup>.°C/W) donne la capacité d'une paroi d'une certaine épaisseur à résister au transfert de chaleur ''R=e/lambda''.

Ainsi, plus un mur est épais, plus il est isolant. Ou, pur une épaisseur donnée, plus le matériau utilisé a un lambda petit, plus le mur est isolant.

- le coéfficient de transmission calorifique ''U'' (en W/m<sup>2</sup>.°C) est l'inverse de ''R'' et représente la capacité d'une paroi d'une épaisseur donnée à laisser passer la chaleur. Plus ''U'' est petit, plus la paroi est isolante.

Par exemple un mur en ossature bois et bottes de paille peut avoir un U=0,18 W/m<sup>2</sup>.°C soir un R=0,45 m<sup>2</sup>.°C/W

Un mur en pierre de 60 cm d'épaisseur (cela dépend de la pierre) a un U=3 W/m<sup>2</sup>.°C soit un R=0,45 m<sup>2</sup>.°C/W

Un double vitrage 4-16-4 à gaz argon a un U autour de 1,3 W/m<sup>2</sup>.°C
|Related=[[Habitat bioclimatique]]
|Objectives=- Comprendre les critères d'une isolation thermique de qualité
|Animation=Pendant que les canettes refroidissent, demander à chaque groupe de présenter sa réalisation aux autres groupes. Quels matériaux ont-ils choisis ? Comment les ont-ils mis en oeuvre ? Pourquoi avoir fait ces choix ? Quels résultats attendent-ils ? Quelles difficultés ont-ils rencontré lors d ela réalisation ? ...


Il est possible de refaire l'expérience, en essayant d'atteindre un score plus bas que la première fois.

Il peut également être intéressant de donner pour consigne d'isoler les canettes avec seulement un matérieu (seulement de l'aluminium, seulement du carton, seulement du tissu, ...) afin de déterminer quel matériau a le plus grand pouvoir isolant.

<br />{{Idea|Autre variante : faire la même chose en iosolant directement le thermomètre avec différents matériaux (laine, aluminium, tissu, plastique, ...) et le smettre dans un réfrigérateur (3 minutes par expérience).}}<br />
}}
{{Tuto Status
|Complete=Draft
}}