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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Katherine D'Avignon


PLAN DE COURS

Automne 2024
CTN603 : Thermique et science du bâtiment (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7622, 7625, 7921
             
  Profils(s) : T  
             
    CTN336, MAT265    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 25,0 % 75,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
À la suite de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant sera en mesure : de comprendre les principes fondamentaux de la thermodynamique; calculer les quantités d’énergie échangées sous forme de travail et de chaleur et identifier les tenants principaux des premier et second principes de la thermodynamique; d’expliquer les trois modes de transfert thermique et d’analyser des problèmes concrets qui y sont reliés; de comprendre les principes fondamentaux du transfert de chaleur, de la diffusion de l'humidité et du mouvement de l'air appliqué au bâtiment.

Énergétique : Introduction générale. Définition et concepts, états de la matière, équilibre des phases. Premier principe de la thermodynamique, travail et chaleur, énergie interne. Introduction au second principe de la thermodynamique. Applications de la thermodynamique : réfrigération, échangeurs de chaleur, thermopompes.

Thermique : Modes de transfert de chaleur. Conduction unidimensionnelle : paroi simple, paroi composée. Concept de résistance thermique. Équation générale de la conduction thermique, solutions analytiques et numériques. Conduction de chaleur en régime transitoire. Couches limites thermiques. Convection naturelle. Échangeurs de chaleur. Rayonnement thermique : coefficient de géométrie, loi de Kirchhoff, rayonnement d'un corps noir et gris.

Science du bâtiment : Notions générales sur l'enveloppe du bâtiment : isolation thermique des assemblages; effet du vent sur le bâtiment; infiltration et exfiltration; humidité dans le bâtiment; psychométrie.

Séances de travaux pratiques composés d'exercices choisis pour illustrer et compléter la théorie vue en classe.




Objectifs du cours
  • Introduire les étudiants et étudiantes aux principes de base de la thermodynamique, du transfert de chaleur et des sciences du bâtiment
  • Permettre aux étudiants et étudiantes de comprendre le fonctionnement de certains appareils courants : thermopompes, échangeurs
  • Permettre aux étudiants et étudiantes de distinguer les trois modes de transferts de chaleur, de savoir quand ceux-ci s'appliquent et comment quantifier leurs effets
  • Transmettre aux étudiants et étudiantes une méthode structurée de résolution et de documentation de problèmes d'ingénierie 



Stratégies pédagogiques

Cours (3 heures par semaine)

Les cours prennent la forme de séances d’enseignement magistral utilisées pour transmettre des informations critiques sur la matière, son contexte, présenter les théories et les équations. Ces séances comporteront des périodes de questions et de discussion où l’auditoire sera tenu de participer. L’enseignant ou l'enseignante présentera certains exercices (ou parties d’exercices) pour lesquels la résolution sera faite de façon conjointe avec la participation du groupe. Il est donc important de se présenter aux séances avec les fournitures scolaires requises pour prendre des notes et résoudre des exercices: papier, crayon, calculatrice, documents de références, annexes, etc.

Travaux pratiques (2 heures par semaine)

La séance hebdomadaire de travaux pratiques sera composée d'exercices choisis pour illustrer et compléter la théorie vue en classe. Lors de chaque séance, une démonstration de la résolution d'un exercie sera faite par l'auxiliaire de travaux pratiques avec la participation du groupe. Soyez attentif à l'horaire des séances indiqué sur Moodle. Veuillez noter qu'il y aura une séance de travaux pratiques dès la première semaine de la session.

 

Vous devrez tenter la résolution d'un exercice choisi, seul ou en petits groupes. Cet exercice vous permettra de tester vos capacités à résoudre des problèmes pratiques liés à la matière de manière semi-autonome et à mettre en pratique la méthode de résolution exigée pour le cours. Vous aurez pour se faire le support de l'auxiliaire de travaux pratiques durant la séance. L'auxiliaire sera alors disponible pour vous guider dans la résolution et vous fournir une rétroaction de façon à vous permettre de connaitre votre niveau de maitrise de la matière et d'identifier vos erreurs. Aucun solutionnaire ne sera fourni pour les exercices de travaux pratiques. 

 

Pour cinq (5) TP, chaque personne inscrite au cours devra soumettre une copie de sa tentative personnelle de résolution de l'exercice sur la plateforme Moodle. Bien que l'exercice peut être réalisé en petit groupe, chacun doit rédiger sa propre solution au TP qui reflète sa compréhension personnelle du matériel. Toute utilisation du matériel de collègues sera traitée selon la politique « Règlement sur les infractions de nature académique ».

 

L'exercice a été choisi pour être réalisable en moins d'une heure et donc la tentative devrait être soumise la journée même de la séance. Sachant que diverses circonstances peuvent survenir empêchant les étudiants et étudiantes d'assister à certaines séances de TP, la boite de dépôt demeurera ouverte pour les deux jours suivant la séance de TP. Au-delà de ce terme, la boite de dépôt sera fermée, l'exercice sera considéré non-soumis et une note de zéro sera attribuée.

 

Seuls les cinq (5) travaux pratiques (TP) pour lesquels une tentative de résoution est demandée seront corrigés. Une rétroaction individuelle vous sera transmise sur chacun de ces cinq (5) TP. Si vous souhaitez obtenir une rétroaction pour les autres TP, vous devrez la demander à l'auxiliaire durant la séance de TPAucun solutionnaire ne sera fourni. 

 

L'évaluation des TP pourrait ne porter que sur une partie de ceux-ci. Les items évalué pour chaque TP sont indiqués à même l'énoncé du TP. Nous vous encourageons à vérifier que vous avez adressé ceux-ci dans votre solution. Pour vous encourager à soumettre un TP même s'il est incomplet, notez que le gabarit de correction accorde au minimum 25% des points pour chaque critères d'évaluation, même si votre démarche est incomplète ou incorrecte.

Quiz

Cinq (5) quiz vous permettront de prendre conscience de l'état de vos connaissances vis-à-vis d'aspects fondationnels de la matière. Aucun solutionnaire ne sera fourni. Afin que ces évaluations servent leur rôle pédagogique, vous recevrez une rétroaction automatique soulignant les aspects de la matière à revoir ou renforcer pour assurer votre succès. Les dates butoir pour chaque quiz sont affichées sur Moodle.

Exercices hebdomadaires

Une liste d'exercices hebdomadaire est associée à chaque chapitre du cours. La démonstration de la résolution de certains de ceux-ci sera faite en classe et durant la séance de travaux pratiques. Il est attendu que vous tenterez la résolution de l'ensemble des exercices de façon autonome au cours de la session.




Utilisation d’appareils électroniques

L'utilisation d'un ordinateur portable ou d'une tablette est permis et même encouragé durant les séances de cours et de travaux pratiques.

Durant l'examen intra :

  • l'utilisation d'une calculatrice TI est permise ; 
  • les élèves auront uniquement accès à une feuille de notes format lettre (8.5 po. x11 po.), manuscrite, recto verso, qu'ils auront préparé eux-même ;
  • les annexes seront fournis à même l'examen ;
  • aucune documentation électronique ne sera autorisé ;
  • accès à un ordinateur portable ou tablette ne sera autorisé.

Durant l'examen final :

  • l'utilisation d'une calculatrice TI est permise ; 
  • les élèves auront uniquement accès au recueil de formules et aux tables de propriétés (annexes) qui seront fournis à même l'examen ;
  • aucune autre documentation (papier ou électronique) ne sera acceptée;
  • aucun accès à un ordinateur portable ou tablette ne sera autorisé.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Lundi 13:30 - 15:30 Travaux pratiques et laboratoire
02 Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 15:30 Travaux pratiques et laboratoire
03 Mercredi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Jeudi 18:00 - 20:00 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Adam Neale Activité de cours cc-adam.neale@etsmtl.ca
01 Nour Youssef Travaux pratiques et laboratoire nour.youssef.1@ens.etsmtl.ca
01 Farah Youssef Travaux pratiques et laboratoire farah.youssef.1@ens.etsmtl.ca
02 Sébastien Jacquet Activité de cours cc-Sebastien.Jacquet@etsmtl.ca
02 Nour Youssef Travaux pratiques et laboratoire nour.youssef.1@ens.etsmtl.ca
02 Farah Youssef Travaux pratiques et laboratoire farah.youssef.1@ens.etsmtl.ca
03 Karine LeBlanc Activité de cours cc-karine.leblanc@etsmtl.ca
03 Nour Youssef Travaux pratiques et laboratoire nour.youssef.1@ens.etsmtl.ca
03 Farah Youssef Travaux pratiques et laboratoire farah.youssef.1@ens.etsmtl.ca



Cours
Contenus traités dans le cours Heure
 Cours 1 : Propriétés des substances pures et changement de phase 3
 Cours 2 : Système thermodynamique, travail et 1e premier principe 4,5
 Cours 3 : Cas types et 2e principe 4,5
 Cours 4 : Réfrigération    3
 Cours 5 : Psychrométrie 3
 Cours 6 : Infiltrations et exfiltrations 3
                                                      Examen intra  
 Cours 7 : Introduction au transfert de chaleur 3
 Cours 8 : Conduction  3
 Cours 9 & 10 : Convection forcée et naturelle 6
 Cours 10 : Rayonnement thermique 3
 Cours 11 : Rayonnement solaire 3
  Total  39



Laboratoires et travaux pratiques

Gr. 1 : Lundi 13:30-15:30 au local B-1508
Gr. 2 : Jeudi 13:30-15:30 au local B-1518
Gr. 3 : Jeudi 18:00-20:00 au local E-4022

#TP Gr.1 Gr.2 Gr.3
TP-1 9 sept. 5 sept. 5 sept.
TP-2 16 sept. 19 sept. 19 sept.
TP-3 23 sept. 26 sept. 26 sept.
TP-4 30 sept. 3 oct. 3 oct.
TP-5 7 oct. 10 oct. 10 oct.
TP-6 16 oct. 17 oct. 17 oct.
TP-7 28 oct. 31 oct. 31 oct.
TP-8 4 nov. 7 nov. 7 nov.
TP-9 11 nov. 14 nov. 14 nov.
TP-10 18 nov. 21 nov. 21 nov.
TP-11 25 nov. 28 nov. 28 nov.
TP-12 2 déc. 5 déc. 5 déc.

Les TP pour lesquels une tentative de résolution doit être soumise ainsi que les échéances sont indiqués sur Moodle.




Utilisation d'outils d'ingénierie
  • tableur Excel
  • charte psychrométrique
  • trajectoire solaire



Évaluation

Les évaluations peuvent inclure :

  • des exercices de type "question rapide" (vrai/faux, associations, etc.), visant à évaluer la compréhension d'un concept clé,
  • des questions à développement, où seulement certaines partie du calcul seront exigées, et
  • des questions à développement, où la résolution de l'exercice complèt est exigée, en documant les calculs. Pour ce second type de question, une méthode de résolution en 7 étapes enseignée en classe pourrait être exigée, incluant lors des TP et examens. Des points pourraient alors être retranchés si certaines des étapes de la méthode sont absentes ou incomplètes. 

La note globale est la résultante des évaluations des examens, des quiz et des travaux pratiques selon les pondérations suivantes :

Activité

   Description

Pondération

  Quiz 10%
 Quiz Ch. 1  Chap. 1 : Propriétés des substances pures 2%
Quiz Ch. 2  Chap. 2 : Systèmes thermodynamique et travail 2%
 Quiz Ch. 4  Chap. 4 : Réfrigération 2%
Quiz Ch. 5  Chap. 5 : Psychrométrie 2%
Quiz Ch. 7  Chap. 7 : Modes de transfert de chaleur 2%
   Travaux pratiques 30%
TP A   6%
TP B  5 TP ont été choisi par les enseignants pour évaluation. Les mêmes 5 TP seront   corrigés pour tous les apprenants. Voir Moodle pour les détails. 6%
TP C 6%
TP D 6%
TP E   6%
   Examens 60%
Intra  Examen récapitulatif  25%
Final  Examen récapitulatif durant la période des finaux 35%

Double seuil

  • Une note cumulative de 50 % ou plus dans les évaluations individuelles (examen intra et final) est nécessaire pour réussir le cours.



Double seuil
Note minimale : 50



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 21 octobre 2024
2 24 octobre 2024
3 23 octobre 2024



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

La date d'échéance des quiz est indiquée sur Moodle. Le quiz Moodle deviendra inaccessible à cette date. Aucune extension ne sera donnée. Une note de 0 sera attribuée après l'échéance du quiz et aucune rétroaction ne sera fournie. 

Les TP qui doivent être soumis sont indiqués sur Moodle ainsi que leur date d'échéance. Dès que l'échéance est dépassée, la boite de remise sera fermée de façon définitive, une note de 0 sera attribué au TP et aucune rétroaction ne sera fournie.




Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire

Il n'y a aucun manuel obligatoire pour ce cours.

Le matériel présenté durant les séances de cours (PDF des PowerPoint présentés, lien vers les vidéos et/ou images, etc.) seront accessibles via le site Moodle du cours. Les présentations PowerPoint présentées ne constituent pas des notes de cours formelles. Les étudiants et étudiantes sont responsables d'annoter, de compléter et de bonifier ces documents avec les apprentissages et les notions couvertes pendant les cours. 




Ouvrages de références

Incropera, Frank P., David P. DeWitt, Theodore L. Bergman et Adrienne S. Lavine. 2007. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6th Edition. John Wiley & Sons.

Çengel, Yunus A. et Michael A. Boles. 2006. Thermodynamics : An Engineering Approach, 5th edition. New York, NY : McGraw-Hill. 

Schmidt A. 2019. Technical Thermodynamics for Engineers - Basics and Applications. Springer Nature. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-20397-9#toc

Gyftopoulos, Elias P. Beretta et Gian Paolo. 2005. Thermodynamics - Foundations and Applications. Mineola, NY : Dover Publications. 

ASHRAE. 2009 Handbook Fundamentals (SI edition). 

Hutcheon & Handegord. Building science for a cold climate. 1983.

International Steam Tables. 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/




Autres informations

Communication

Le forum est l'endroit pour poser vos questions sur la matière du cours, les travaux pratiques, et les exercices hebdomadaires. Si vous posez une question par courriel, nous y répondront sur le forum afin que la réponse soit accessible à tous les participants du cours.

Assurez vous de :
*Consulter les questions existantes avant d'en ajouter une nouvelle sur le même sujet.
*Sujet pour votre question : Utiliser le numéro de l'exercice ou le numéro du TP comme "sujet". 
*Si une question existe déjà sur le sujet en questions, ajoutez votre question en-dessous (bouton "répondre" sous la question d'origine). 
*Vous pouvez joindre un fichier en annexe à votre message (par exemple, une photo de votre démarche de résolution). Si vous ne souhaitez pas partager votre démarche avec le reste du groupe, vous pouvez la soumettre par courriel à l'auxiliaire responsable du TP ou à votre chargé de cours. Votre question sera tout de même répondue sur le forum.

Toutes les personnes étudiantes sont automatiquement abonnées aux messages du forum et recevront donc une notification par courriel lorsqu'un nouveau message est publié. Vous pouvez toutefois décider de vous désabonner de ces messages. 

Vous devez vous attendre à un délais de 1 à 2 jours ouvrables pour obtenir une réponse hors des heures usuelles de travail (l. à v., 8h-16h).