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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Katherine D'Avignon


PLAN DE COURS

Hiver 2021
CTN603 : Thermique et science du bâtiment (3 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2021


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2021, les modalités suivantes seront appliquées :


La plupart des cours de la session d'hiver seront donnés à distance. Les autres seront donnés en présence si la situation socio-sanitaire le permet. Cette information est disponible sur l’horaire de la session d’hiver diffusé sur le site de l’ÉTS ainsi que sur Cheminot.

L’étudiant inscrit à un cours à distance doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours à distance pourraient être enregistrés, à la discrétion de l’ÉTS, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits aux cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l'ÉTS.


Les examens intra se feront normalement à distance. Les examens finaux se feront normalement en présence si la situation socio-sanitaire le permet.


Pour les examens (intra, finaux) qui devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.

Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2021, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’hiver 2021.

Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2021.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 janvier 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 janvier 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7622,7625,7921
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    CTN336    
             
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’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 aux principes de base de la thermodynamique, du transfert de chaleur et des sciences du bâtiment
  • Permettre aux étudiants de comprendre le fonctionnement de certains appareils courants : thermopompes, échangeurs
  • Permettre aux étudiants de distinguer les trois modes de transferts de chaleur, de savoir quand ceux-ci s'appliquent et comment quantifier leurs effets
  • Transmettre aux étudiants une méthode structurée de résolution et de documentation de problèmes d'ingénierie en énergétique et thermique



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 histoire, son contexte, et 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 présentera certains exercices (ou parties d’exercices) pour lesquels la résolution sera faite de façon conjointe. 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, 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, la résolution de quelques exercies sera faite par le chargé des travaux pratiques avec la participation du groupe. Les membres de l'auditoire seront aussi appelés à tenter la résolution par eux-mêmes, en petits groupes, avec le support du chargé des travaux pratiques. 
Pour les séances de travaux pratiques hebdomadaires, le groupe sera séparé en deux sous-groupes. La responsable de cours vous assignera à un des sous-groupes lors du premier cours magistral. Les deux sous-groupes ont lieu en même temps mais utiliseront des salles distinctes dans Zoom.

Devoirs et quiz

Quatre devoirs visent à tester votre capacité à résoudre des problèmes pratiques liés à la matière. Quatre quiz vous permettront de prendre conscience de l'état de vos connaissances vis-à-vis d'aspects fondationnels de la matière. Aucun corrigé ne sera fourni. Afin que ces évaluations servent leur rôle pédagogique, vous recevrez une rétroaction soulignant les aspects de la matière à revoir ou renforcir pour assurer votre succès. 




Utilisation d’appareils électroniques

L'utilisation d'une calculatrice est permise durant les examens (intra et final).




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 08:30 - 10:30 Travaux pratiques
02 Mardi 08:30 - 10:30 Travaux pratiques
Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Marie-Hélène Talbot Activité de cours cc-Marie-Helene.Talbot@etsmtl.ca A-1576
01 Sébastien Jacquet Activité de cours cc-Sebastien.Jacquet@etsmtl.ca
01 Katherine D'Avignon Activité de cours Katherine.Davignon@etsmtl.ca A-1481



Cours
Thématique

Contenus traités dans le cours

Heures

Introduction à la thermodynamique

 Chapitre 1 : Propriétés des substances pures

12

 Chapitre 2 : Bilan énergétique d'un système fermé et 1e premier principe
 Chapitre 3 : Bilan énergétique d'un système ouvert et 2e principe
 Chapitre 4 : Réfrigération   
Introduction au transfert de chaleur

 Chapitre 5 : Introduction au transfert de chaleur

18

 Chapitre 6 : Conduction
 Chapitre 7 : Convection forcée 
 Chapitre 8 : Convection naturelle
 Chapitre 9 : Rayonnement thermique
 Chapitre 10 : Transfert de chaleur combiné
Introduction à la science du bâtiment  Chapitre 11 : Rayonnement et angles solaires

9

 Chapitre 12 : Psychrométrie

 Chapitre 13 : Infiltrations et exfiltrations

 

Total

39




Laboratoires et travaux pratiques
Thématique Description Séance
Introduction à la thermodynamique

Propriétés des substances pures

1

Bilan énergétique d'un système fermé et 1e principe 2
Bilan énergétique d'un système ouvert et 2e principe 3
Réfrigération  4
Intra 1 5
Introduction au transfert de chaleur

Conduction

6

Convection forcée 7
Convection naturelle 8
Rayonnement thermique 9
Intra 2 10
Introduction à la science du bâtiment

Rayonnement et angles solaires

11

Psychrométrie 12



Utilisation d'outils d'ingénierie
  • tableur Excel
  • charte psychrométrique
  • trajectoires solaires



Évaluation

Les évaluations inclues des exercices de type "question rapide", visant à évaluer la compréhension d'un concept clé, et des questions à développement, où la résolution d'un exercice doit être effectuée en détaillant les calculs. Pour ce second type de question, une méthode de résolution en 7 étapes est enseignée en classe et doit être utilisée lors des évaluations. Des points seront accordés pour chacune des étapes de la méthode. 

La note globale est la résultante des évaluations des examens intras et final, des quiz et des devoirs selon les pondérations suivantes :

Thématique

Activité

 Description

Pondération

Introduction à la  thermodynamique  Quiz 1  Chap. 1 : Propriétés des substances pures 2,5%
 Devoir 1  Chap. 2 et 3 : Bilan énergétique des systèmes ouverts / fermés 10%

Quiz 2

 Chap. 4 : Réfrigération

2,5%

Intra 1  Examen  15%
Introduction au transfert de chaleur Quiz 3  Chap. 5 : Modes de transfert de chaleur 2,5%
Devoir 2  Chap. 6 & 7 : Conduction et convection externe 10%
Devoir 3

 Chap. 8 & 9 : Convection naturelle et rayonnement

10%

  Intra 2

 Examen 

15%

Introduction à la science du bâtiment Devoir 4

 Chap. 10 & 11 : Bilan multimode & angles solaires

5%
Quiz 4

 Chap. 12 : Psychrométrie

2,5%
Récapitulatif

Final

 Examen 

25%

  • L'examen final est récapitulatif.
  • Une note de 50 % ou plus dans les examens et quiz est nécessaire pour passer le cours.



Dates des examens intra
# Intra Groupe(s) Date
1 1 4 février 2021
2 1 18 mars 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/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 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Les devoirs remis en retard ne seront pas corrigés.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
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 étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-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 les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Le matériel présenté durant les séances de cours (PDF des PowerPoint, lien vers les vidéos et/ou images, etc.) seront accessibles via le site Moodle du cours. Les présentation 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. 

Un recueil de formules (voir la référence ci-dessous) est le seul document de référence du cours. Il n'est pas obligatoire.

Transmission de chaleur - Recueil de formules
Sami Ammar, Jean-Yves Trépanier et Massimo Cimmino
Presses internationales Polytechnique, 2019
ISBN 978-2-553-01724-7




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/