Photo : Yves Bernard et Francine Bernard-Aguerre devant le mur Trombe-Michel
Lorsque Yves Bernard et Francine Bernard-Aguerre ont
décidé de
bâtir à Arcangues en 1986, ils ont fait faire une étude
préalable à un organisme spécialisé dans la
bioclimatique qui a servi de base à Jean-Pierre Martiquet, architecte à Biarritz,
pour dresser les plans de la maison. Implantée sur le terrain avec
une façade orientée plein sud, de grandes baies vitrées éclairent
le séjour tandis qu’un mur Trombe-Michel à effet de
serre chauffe les chambres attenantes. Conçu par le physicien français
Félix Trombe et l'architecte Jacques Michel au milieu du XXe siècle,
il est composé d’un mur plein (au lieu de parpaings creux
utilisés habituellement) peint de couleur foncée (chocolat)
sur sa face externe et d’une paroi en double vitrage transparent,
légèrement décalée pour ménager un mince
espace. L’air froid de chaque chambre y pénètre par
un orifice bas creusé dans le mur. 
Chauffé par les rayons
solaires, il s’élève et y retourne par un orifice percé près
du plafond. Le mur emmagasine également la chaleur solaire qui est
restituée à l’intérieur sous la forme de rayonnement
infrarouge. « Ce chauffage est très doux, très sain
et très efficace : nous n’avons jamais besoin d’y adjoindre
en hiver de radiateur, et en été, il suffit d’ouvrir
les fenêtres pour rester au frais » commente Yves. La maison
est isolée extérieurement, pour utiliser la capacité d’absorption
calorifique des murs sans déperdition de chaleur.
Depuis le mois d’avril, un chauffe-eau solaire individuel (CESI)
a été installé. Utilisant aussi le principe de la
serre, une plaque et des tubes métalliques noirs contenant de l’eau
additionnée d’antigel sont disposés sous une vitre
dans un coffret isolé sur le toit. Chauffé par le soleil,
le liquide est conduit à l’intérieur d’un ballon
de stockage de 300 litres d’eau sanitaire (capacité pour 4
personnes) où il diffuse sa chaleur à travers un échangeur
thermique (serpentin) avant de retourner se chauffer sur le toit. « Le
liquide en circuit fermé peut dépasser les 100°C, et
l’eau de la cuve varie entre 65°C et 45°C suivant l’ensoleillement
: pendant ces sept premiers mois, nous n’avons jamais eu besoin de
chauffer l’eau avec la résistance électrique d’appoint » se
réjouit Yves, tandis que Francine ajoute « En août,
nous étions neuf personnes, et nous avons pu nous doucher tous les
jours sans manquer d’eau chaude ! ». Le lave-vaisselle est
aussi alimenté par cette eau chaude : équipé d’un
testeur, il ne met donc pas en route le mécanisme de chauffage de
l’eau (qui arrive habituellement froide), ce qui réduit en
outre la durée du cycle de 20 minutes et induit une double économie
d’énergie. « Pour le lave-linge, c’est un peu
plus compliqué, il faudrait s’inspirer du système allemand,
très en avance sur nous dans ce domaine » explique Yves.
Enfin, un récupérateur d’eau de pluie a été installé dans
le garage. Celle-ci est utilisée pour arroser le jardin, laver la
voiture, et, quotidiennement, pour les chasses d’eau des WC. « On
n’imagine pas la quantité d’eau potable gaspillée
ainsi inutilement ! » s’exclame Francine. Il a fallu tout simplement
les relier par des tuyaux branchés de l’autre côté de
la cuve de WC équipée d’un deuxième flotteur
en sens inverse. L’eau potable ne sert qu’en cas de sécheresse
prolongée, si le récupérateur d’eau de pluie
est vide.
Toutes ces mesures, et bien d’autres, sont décrites par l’ADEME
(*), Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie,
elles sont subventionnées par le Conseil Général et
bénéficient d’avantages fiscaux.
Francine et Yves sont professeurs en science de l’ingénieur
au lycée Cantau d’Anglet, respectivement en électronique
et mécanique et Francine enseigne de surcroît à l’ISA-BTP, école
d’ingénieurs du bâtiment à Montaury (Anglet).
Ils constatent que leurs élèves sont très sensibles
aux thèmes de protection de l’environnement, développement
durable et économies d’énergie, souvent choisis pour
réaliser leurs TPE (Travaux Pratiques Encadrés) ou PPE (Projets
Pluri-technologiques Encadrés). Yves et Francine sont confiants
: « Ils sont les inventeurs de demain, ils contribueront à faire
progresser les mentalités et les techniques ».
(*) Site Internet de l’ADEME : http://www.ademe.fr/
Suites à l’article :
Bonjour Cathy
Bravo pour ton article, une page entière ! Tes animations flash
sont très pédagogiques et le courriel de Jacques est intéressant.
Merci pour ton aide
A bientôt
Yves
Question astronomique posée aux adhérents d’Astronomie Côte Basque :
Yves Bernard (le mari de Francine) souhaite faire faire une étude à ses élèves de Terminale de Science de l’Ingénieur dans le cadre d’un projet pluri technologique encadré.
Il faut savoir préalablement que les cellules photovoltaïques
sur les panneaux solaires fonctionnent avec le meilleur rendement lorsque
les rayons du soleil sont perpendiculaires aux panneaux. A l’heure
actuelle, la plupart des panneaux installés sont fixes.
Il voudrait que ses élèves étudient la possibilité de
les rendre mobiles à l’aide d’un moteur qui fonctionnerait
avec une partie de l’électricité produite. Il souhaiterait
calculer si l’augmentation de leur rendement compenserait l’adjonction
d’un moteur, et même fournirait de l’énergie supplémentaire.
Le problème, c’est de pouvoir suivre toute la journée,
et sur toute l’année, de façon automatique, le soleil
dont les rayons doivent être en permanence perpendiculaires aux panneaux.
Existe-t-il une formule mathématique qu’il suffirait de rentrer
dans un programme et permettrait de calculer la position des panneaux en
permanence ? (éventuellement en rentrant une fois pour toute la
latitude et la longitude du lieu de leur emplacement) (solution informatique)
Il envisage une autre solution, dans laquelle un instrument calculerait en continu la direction des rayons solaires et modifierait en conséquence la position des panneaux (solution électronique).
Merci de réfléchir à la question et de me faire savoir s’il existe une telle formule mathématique.
Salut Cathy....et les autres que ce problème intéresse !!
Ce problème est un problème intéressant d'ingénierie électronique
et a sûrement été déjà traité !
(Personnellement j'ai travaillé sur des cas assez proches concernant
des commandes de moteurs!)
Ce problème doit être actuellement bien optimisé pour les
satellites, qui font appel aux cellules photovoltaïques (en Silicium diffusé semi-conducteur)
sur les panneaux solaires orientés de manière optima vers le
soleil, c'est bien connu par tous maintenant.
Pour des panneaux solaires pour une habitation, c'est presque plus compliqué :
il y a des contraintes importantes (esthétiques et autres...qu'il n'y
a pas sur un satellite !) ...avec des amplitudes possibles de mouvements angulaires
assez limitées par rapport au soleil.
Il y a 2 options de réflexions (à mon avis) au départ
pour faire un choix de conception :
1) Soit un système à déplacement entièrement pré programmé en
fonction des heures et du calendrier et adaptable à la latitude et longitude
du lieu géographique.
2) Soit un système asservi à un capteur qui détecte en
temps réel la direction du soleil du lieu. Je pense que cette solution
est meilleure.
Il faut tenir compte de la nébulosité réelle du moment
ou le soleil est caché par les nuages !...la contribution à évaluer
du rayonnement diffusé de l'atmosphère.
C'est compliqué de tout prévoir.
Le capteur peut être une fraction % elle-même du panneau solaire
dont l'intensité du courant fourni est échantillonnée
pour renseigner sur l'optimisation de l'inclinaison du panneau. (rendement
optimum)
Dans la technologie actuelle utilisée et généralisée
en robotique, les moteurs seront des moteurs CC (courant continu) équipés
d'encodeurs optiques pour asservir en boucle l'électronique de puissance
des moteurs en fonction des mouvements choisis demandés.
Un microprocesseur spécialisé, grâce aux signaux en provenance
de l'encodeur du moteur, "compte" les moindres déplacements
du moteur, surveille aussi le sens de rotation, pour asservir en temps réel
celui ci en fonction de la commande du mouvement choisi à réaliser!.
Dans tous les cas il faut commander 2 moteurs : un pour l'orientation Ouest
-Est et un autre pour l'inclinaison Sud Nord.
Ce problème nécessite une électronique sophistiquée;
avec assistance de microprocesseurs spécialisés, mais dont la
conception est largement facilitée, actuellement dans l'industrie, par
l'utilisation de la CAO. (Conception assistée par ordinateur)
En effet en robotique, maintenant et à chaque fois que l'on commande
le régime de déplacement d'un moteur, on doit prévoir
de manière anticipée le nombre de "pas" de mouvement à donner à ce
moteur, pour lui prévoir une accélération progressive,
suivie d'une vitesse de croisière, puis une décélération
du mouvement à donner jusqu'au point d'arrivée. Ceci se comprend
bien pour des problèmes d'inertie à éviter dans le cas
de mouvements brusques pour des ensembles lourds.
Qui dit prévision anticipée de mouvement, dit programmation ;
donc logiciels spécialisés et ordinateur.
Amusez vous bien....tout cela ne sont que des notions élémentaires
!
Pour aller plus loin il faut avoir les outils, l'atelier mécanique et électronique
adapté, les logiciels, les hommes compétents et une bonne connaissance
des dizaines de milliers de circuits intégrés spécialisés
par fonction qui existent sur le marché...
Hervé (secrétaire d’Astronomie Côte Basque)
Envoi d’un lien Internet par Jacques Auriau, animateur d’Astronomie
Côte Basque
http://perso.orange.fr/yves.leroy/decouvrons_quelques_curiosites/5orientation.htm
Bonjour Yves,
Nous sortons du cinéma Oscar ou nous avons été voir
le film "cette vérité qui dérange". Très
américain, mais avec des arguments percutants en faveur de la lutte
contre le réchauffement terrestre.
Du coup, je resonge a ton projet avec tes élèves. As-tu pense à les
faire plancher sur la surface totale de panneaux solaires nécessaire
pour alimenter l'ensemble du lycée en électricité,
toutes activités confondues, et si les toits en terrasses des bâtiments
pourraient y suffire ? Même question pour les besoins en eau chaude
? Tenter de rendre le lycée autosuffisant, ou moins dépendant
pourrait être un bon apprentissage civique et pratique sur le développement
durable.