Réduire sa consommation énergétique

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Utilisation de l’énergie et optimisation de sa gestion - Utilisation de l'énergie et optimisation de sa gestion
Type : Partie 2 | Année : 2018 | Académie : France métropolitaine


France métropolitaine • Juin 2018

Le défi énergétique • 6 points

Réduire sa consommation énergétique

Dans le cadre de la loi sur la transition énergétique, on doit réduire la consommation énergétique des bâtiments. Pour cela, certains particuliers installent chez eux des puits canadiens.

document 1 Le puits canadien

a. Principe d’un puits canadien

En France métropolitaine, à seulement quelques mètres de profondeur, la température du sol est d’environ 12 °C toute l’année, contrairement à l’air extérieur dont la température peut varier entre - 20 °C et 35 °C.

Le principe simplifié du puits canadien est de faire passer de l’air extérieur dans un tuyau enterré d’une longueur d’environ 30 mètres et dans lequel il se réchauffera en hiver ou se refroidira en été.

sci1_1806_07_01C_01

Dans l’exemple illustré ci-dessus, l’air extérieur à la température de 0 °C entre dans le puits où il se réchauffe jusqu’à atteindre la température de 11 °C à l’entrée dans la maison. L’air soufflé à 11 °C est ensuite réchauffé par le système de chauffage de l’habitation. La VMC (ventilation mécanique contrôlée) fait circuler l’air dans le dispositif et la maison, ce qui renouvelle l’air intérieur. Le regard permet d’inspecter l’installation et de nettoyer les tuyaux.

b. Précautions à prendre lors de l’installation d’un puits canadien

Au niveau des joints d’étanchéité (joints, regard, trappe d’évacuation de l’eau), des infiltrations de radon sont possibles.

D’après www.criirad.org

document 2 Le radon

a. Le danger du radon

Le radon, dont le symbole chimique est Rn, est un gaz d’origine naturelle, présent dans les sols. Gaz inodore et incolore, le radon est dangereux pour des personnes exposées à de fortes concentrations car cet élément radioactif se désintègre en émettant un rayonnement alpha1, connu pour être cancérigène.

b. Courbe de décroissance radioactive du radon R86222n

sci1_1806_07_01C_02

1. Un rayonnement alpha (α) correspond à l’émission d’un noyau d’hélium H24e.

1. Parmi les propositions ci-dessous, identifiez celle qui correspond à la désintégration spontanée du radon R86222n.

Proposition A : R86222nP84218o+H24e

Proposition B : U92238R86222n+4H24e+2e10

Proposition C : R86222n+H24eR88226a

2. À partir du document 2b, déterminez le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs de radon initialement présents se désintègrent.

3. Le propriétaire d’une maison d’une surface de 75 m² utilisait en moyenne par hiver une énergie de 8 000 kWh pour se chauffer. Cette énergie était fournie par une chaudière électrique d’une puissance de 20 kW. Il a fait installer un puits canadien et fait un premier bilan après l’hiver. Sa chaudière électrique a fonctionné 40 heures de moins qu’auparavant durant la période hivernale.

a) Donnez l’expression littérale reliant les grandeurs énergie et puissance.

b) Montrez par un calcul que le gain énergétique réalisé est 800 kWh.

c) Commentez le résultat obtenu.

4. Citez un avantage et un inconvénient d’installer un puits canadien. Justifiez brièvement.

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Le document 1a explique le principe de fonctionnement d’un puits canadien et donne le schéma simplifié d’une installation.

Le document 1b indique les précautions à prendre lors de l’installation d’un puits canadien.

Le document 2a mentionne le danger auquel expose le radon, un élément radioactif donnant un gaz du même nom.

Le document 2b présente la courbe de décroissance radioactive du radon. Ce graphique fournit le nombre de noyaux d’un échantillon de radon qui se désintègrent en fonction du temps.

Organiser les réponses

1. Pour répondre à cette question, il ne suffit pas seulement d’appliquer le principe de conservation des nucléons et des photons. Il faut aussi se demander quel noyau se désintègre et quels sont les produits de cette désintégration.

3. c) Vous pouvez parler du gain énergétique en termes de pourcentage pour commenter.