À la suite de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante 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.

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

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.e 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, 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.

Vous serez appelé.e à tenter la résolution d'un exercice choisi, seul ou en petits groupes. Vous aurez pour se faire le support de l'auxiliaire de travaux pratiques durant la séance. 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. L'exercice a été choisi pour être réalisable durant la période de travaux pratiques et une copie de la tentative de résolution de l'exercice devra être soumise sur la plateforme Moodle. La tentative devrait être soumise la journée même de la séance de travaux pratiques. Sachant que diverses circonstances peuvent survenir empêchant les étudiant.e.s d'assister à certaines séances, la boite de dépôt demeurera ouverte pour quelques jours suivants la séance de travaux pratiques. Au-delà de la date d'échéance, une pénalité sera appliquée à la note*. 

Parmis les TP 2 à 5 et 8 à 11, trois (3) seront retenus pour évaluation*. Aucun solutionnaire ne sera fourni. mais une rétroaction détaillée vous sera transmise de façon à vous permettre de connaitre le niveau de votre maitrise de la matière et d'identifier vos erreurs. 

*Voir la section "Évaluations".

Quiz

Cinq 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 soulignant les aspects de la matière à revoir ou renforcer pour assurer votre succès. 

Exercices hebdomadaires

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

• tableur Excel
• charte psychrométrique
• trajectoire solaire

Les évaluations peuvent inclure :

• 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 (TP et examens). Des points peuvent 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 :

Examens

• Les examens intra et final sont récapitulatifs. 
• Une note cumulative de 50 % ou plus dans les examens et quiz est nécessaire pour réussir le cours.

Travaux pratiques

Une copie de la tentative de résolution de l'exercice assigné en TP devra être soumise sur la plateforme Moodle. La date limite de remise de chaque TP est disponible sur le site Moodle du cours.

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. 

La date d'échéance des TP est indiquée sur Moodle. Dès que l'échéance est dépassée, une pénalité de retard sera appliquée. Au-delà d'une certaine date, la boite de remise sera fermée de façon définitive, une note de 0 sera attribué au TP et aucune rétroaction ne sera fournie. 

• Moins d'un jour de retard (1 seconde à 23h59 après l'échéance) : pénalité de 25% sur la note ;
• Moins de trois jours de retard (24h00 à 71h59 après l'échéance) : pénalité de 50% sur la note ;
• 3 jours de retard ou plus (au-delà de 72h00 après l'échéance) : La boite de remise sera fermée de façon définitive. Une note de 0 sera attribué et aucune rétroaction ne sera fournie. 

Un recueil de formules (voir la référence ci-dessous) est obligatoire pour le cours. Ce sera la seule documentation papier qui sera permise à l'examen final.

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

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. 

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. 

https://ena.etsmtl.ca/