Exercice : 2 : Détermination de la résistance thermique globale et de la température intérieure de la serre par calcul

Calcul de la résistance thermique globale de la serre

Nota Bene : vous avez déjà fait des calculs similaires dans une activité MEI de préparation.

Question

Q1 : COMPLÉTER le tableau sur le DR en recherchant la conductivité thermique (λ) et l'épaisseur (e) des 2 types de parois puis en calculant leur résistance thermique (Rth) respective.

PVC expansé | PVC transparent | Résistance thermique

Indice

ATTENTION : il faut convertir l'épaisseur e en mètre (m).

Question

Q2 : COMPLÉTER le tableau sur le DR en recherchant les résistances thermiques surfaciques puis en calculant la résistance thermique des parois.

Résistance thermique superficielle[1] | Résistance thermique

Indice

Pour les résistances surfaciques, vous pouvez considérer que toutes les parois sont verticales.

Indice

Les résistances thermiques se comportent comme les résistances électriques. Si elles sont en série, on calcule la résistance totale en les additionnant.

Donc : Rth total = Rsi + Rth + Rse

Indice

Si vous n'avez pas fait l'activité MEI de préparation prendre les valeurs suivantes pour la surface des 2 types de parois :

  • PVC expansé (8 mm) : S = 0,3 m2

  • PVC transparent (2 mm) : S = 0,4 m2

Indice

\(\mathbf{R_{\text{th parois}}= \frac {R_{si} + R_{pvc} + R_{se}}{S}}= \frac {R_{\text{th total}}}{S}\)

Question

Q3 : CALCULER la résistance thermique globale de la serre.

Indice

Les résistances thermiques se comportent comme les résistances électriques.

Si elles sont en parallèle, on calcule l'inverse de la résistance totale en additionnant l'inverse de chaque résistance.

Indice

\(\mathbf { \frac {1}{R_{\text{th globale serre}}}= \frac {1}{R_{\text{th pvc_expansé}}}+ \frac {1}{R_{\text{th pvc_transparent}}}}\)

Question

Si vous utilisez la plaque chauffante :

Q4 : RECHERCHER, dans la documentation technique [pdf] de la serre, la puissance électrique de la résistance chauffante.

Si vous utilisez la lampe à incandescence 40 W :

Q4 : CALCULER la puissance correspondante aux pertes thermique si son rendement est de 10 %.

Question

Q5 : MESURER la température extérieure de la serre.

Indice

Comme la serre est dans votre salle de classe, la température extérieure de la serre est la température ambiante de la classe.

Question

Q6 : CALCULER la température intérieure d'équilibre de la serre si la résistance chauffante (ou la lampe) fonctionne.

Indice

Si la température intérieure de la serre est stable, l'apport de chaleur de la résistance chauffante compense les déperditions thermiques donc P = Φ

or \(\mathbf{\phi = \frac{\Delta T}{R_{th}} }\) avec :

  • Φ : flux thermique (en watt, W)

  • ΔT = Tintérieure - Textérieure (en degré Celsius, °C ou en kelvin, K)

  • Rth : résistance thermique totale des parois (en K·W-1)

Question

Q7 : CALCULER la température intérieure d'équilibre de la serre si la résistance chauffante (ou la lampe) fonctionne et si la température extérieure est de 5°C puis de -8°C.