Modélisation
Objectif : paramétrer un modèle thermique de maison pour évaluer .
Paramétrage du modèle Matlab
Le premier modèle Matlab s'intéresse au dispositif expérimental tel qu'utilisé jusqu'à la question 7 de la partie II (essais) ;
Un modèle utilise des lois physiques. Les principes physiques utilisés ici :
• Conservation de l'énergie : si la serre reçoit plus d'énergie (chauffage, soleil) qu'elle n'en perd (par conduction à travers les parois) alors la température augmente (et inversement).
• La variation de température à l'intérieure de la serre est liée à la variation d'énergie (expliquée juste avant) ainsi qu'au volume de la serre et à la capacité calorifique de l'air.
• Les pertes par conduction sont liées aux matériaux utilisés pour l'enveloppe (murs, toit, sol) ainsi qu'à la surface et l'épaisseur de cette enveloppe.
Le volume chauffé est celui représenté en verre sur la figure suivante.
Q2 / FAIRE les mesures nécessaires pour CALCULER le volume chauffé Vchauffé en m3.
Q3 / FAIRE les mesures nécessaires pour CALCULER la surface en m2 de polyéthylène (PET comme les bouteilles) Spet. On considère que toute l'enveloppe (en vert sur le figure précédente) est en PET, même le sol.
Q4 / FAIRE les mesures nécessaires pour CALCULER la surface d'aluminium en m2 Salu. MESURER la longueur cumulée des profilés aluminium de la partie verte. PRENDRE 3 cm comme largeur moyenne des profilés pour obtenir une surface.
Q5 / RELEVER la puissance de chauffage Pchauffage avec le Wattmètre lors d'un essai de l'autre groupe.
Les consignes ci-après sont montrées dans la vidéo qui suit.
OUVRIR le ficher paramètres du dossier « Modèles » du lecteur « commun » après avoir copié ce dossier dans son lecteur perso. RENSEIGNER tous les paramètres calculés précédemment. ENREGISTRER. OUVRIR le fichier modele1 du même dossier. LANCER la simulation (bouton lecture) et OBSERVER les courbes obtenues.
Impossible d'accéder à la ressource audio ou vidéo à l'adresse :
La ressource n'est plus disponible ou vous n'êtes pas autorisé à y accéder. Veuillez vérifier votre accès puis recharger le média.
Q6 / RELEVER le temps mis par la serre pour que la température augmente de 15°C.
Régulation de la température
Pour la suite, on fixe comme température de consigne : Tconsigne = Texterieure + 10 = 30°C
Problème : lors des tests, la température dépasse la température de consigne. Cela induit une surconsommation.
Problématique : comment maintenir la température de consigne dans la serre ?
OUVRIR le modèle2 du dossier « Modèles ». OUVRIR le fichier paramètres modifié précédemment. LANCER la simulation (bouton lecture) et OBSERVER les courbes obtenues.
Q7 / DÉCRIRE le fonctionnement obtenu (on parle de fonctionnement en hystérésis).
La température varie entre 32°C et 28°C. Lorsque la température dépasse 32°C, le chauffage s'éteint. Lorsque la température tombe en-dessous de 28°C, le chauffage se rallume.
Q8 / MODIFIER les paramètres du thermostat pour que la température oscille entre 29°C et 31°C. Montrer au professeur.