Bien entendu nous n’avons pas travaillé sur les barbecues, mais bien sur les cheminées solaires.
Et une cheminée solaire qu’est ce que c’est ? C’est la question que nous nous sommes posés avec mon binôme la première minute, de la première heure, du premier jour . Nos premières recherches nous ont permis de comprendre le principe assez rapidement: le but de la cheminée solaire est de créer une ventilation naturelle dans un bâtiment .
Pour faire simple: le soleil vient réchauffer l’air dans la cheminée (cette dernière étant faite de matériaux conducteurs) , puis l’air chaud s’échappe par le haut du conduit et laisse la place à l’air plus frais venant de la maison ( ouverture entre la cheminée et la maison) : il y a un effet de tirage . La réaction en chaîne vient créer un flux d’air entre l’ouverture maison/extérieur et l’ouverture maison/cheminée et ce de manière autonome.
1 L’objectif
Notre but était de concevoir une maquette afin de mettre en lumière ce phénomène. La première étape fut donc de faire un maximum de recherche pour bien comprendre le principe, se renseigner sur la forme que pouvait prendre notre maison, sur les différents types de ventilation que nous pouvions combiner à notre cheminée ( tunnel géothermique) . Ces recherches nous ont permis de choisir une maison cubique avec deux étages.
2 La modélisation
Avec un début de modélisation de notre maison sur live home 3D (logiciel de modélisation 3D) nous avions les mesures nécessaires afin de calculer les dimensions de notre cheminée pour qu’elle soit la plus efficace possible ( on vous épargne les calculs, c’est cadeau ). Enfin nous terminons par modéliser notre maquette sur SolidWorks (modélisation 3D).
3 Prêt à construire ?
Une fois la maquette modélisée, il est plutôt aisé de se dire que la major partie du travail est terminé : ici aura été notre plus grande erreur, une telle modélisation ne s’imprime pas ainsi. En effet il faut modéliser chaque mur indépendamment et créer des encoches pour l’assemblage. Après plusieurs heures passées derrière un écran, nous terminons par vérifier nos pièces en les assemblant sur SolidWorks , victoire ! La dernière étape consiste à mettre en plan nos pièces pour la découpe laser.
4 La découpe
Avec nos fichiers préparés aux petits oignons, nous nous adressons à Boris, chef d’orchestre du Fab-Lab. Le choix des matériaux ayant été fait en amont ( planches de bois de 5 mm pour la maison et plexiglas de 5 mm pour la cheminée), le découpe est rapide avec la découpeuse laser que voici.
Imprévus n°1 : le gondolement des planches a mené à une découpe partielle de certaines pièces. Solution apportée : cutter en main, nous avons patiemment redécoupé nos pièces.
5 L’assemblage, le clou du spectacle
Étape cruciale, l’assemblage demande de la précision et de la patience. En effet pour garantir un maintien optimal il est important de laisser sécher la colle entre les pièces .
Pas à pas la maison prend forme et la cheminée s’élève.
Néanmoins les essentiels ne sont pas oubliés: escalier et baie vitrée .
6 Quelques tests
Le vrai enjeu se présente enfin: une belle maquette oui, mais est-elle fonctionnelle ? Pour cela quelques tests : nous utilisons une lampe afin de simuler la chaleur du soleil, que nous plaçons sur la cheminée. Puis nous plaçons quelques capteurs. Des thermomètres dans la cheminée, dans les différents étages de la maison et un dernier à l’extérieur. Ainsi nous pouvons comparer la température extérieure avec celle dans la maison et celle dans la cheminée . Enfin nous avons utilisé un anémomètre ( capteur de vitesse du vent) pour percevoir le flux sortant de la cheminée .
7 Les résultats
Les résultats obtenus ne sont pas forcément ceux attendu, nous aurions aimé percevoir d’avantage le flux d’air sortant de la cheminée. Tout de même nous avons observé que lorsque nous supprimions la source de lumière, la température du bas de la cheminée chutais mais celle dans le haut de la cheminée restais constante, voir elle augmentait légèrement. Cela témoigne de la convection (déplacement de gaz chaud) de l’air contenu dans la cheminée. Cette observation est donc une petite victoire.
Conclusion
Pour conclure sur ce projet, nous avons dû nous adapter aux petits imprévus qui font la beauté de la réussite. Nous avons travaillé sur différents aspects de la création d’une maquette : calcul, modélisation, réalisation, et ainsi touché du bout des doigts le métier d’ingénieur.
Nous remercions les professeurs qui nous ont accompagnés et qui nous ont apportés des réponses à nos questions et nos problèmes, Mme ARIDI, Mr ASWAD.
Priam et Augustin