QCM : Transferts et systèmes du bâtiment (62 questions)

Explication

La physique du bâtiment étudie les phénomènes physiques qui influencent les constructions et vise à maîtriser les interactions entre le bâtiment, son environnement et ses occupants. La seule étude des matériaux, la réglementation seule et les systèmes énergétiques seuls réduisent trop son champ.

Explication

La physique du bâtiment vise à répondre aux exigences climatiques, concevoir des bâtiments résilients aux changements climatiques et réduire la dépendance énergétique grâce à l’efficacité et aux énergies renouvelables. Négliger l’adaptation, accroître la consommation ou ignorer le climat local omet une partie de ces objectifs.

Explication

Un transfert thermique spontané va du système le plus chaud vers le plus froid jusqu’à l’équilibre thermique. Un flux net du froid vers le chaud inverse le sens naturel, tandis qu’un écart qui augmente ne correspond pas à l’évolution vers l’équilibre.

Explication

La convection est propre aux fluides et accompagne leurs déplacements macroscopiques, comme l’air mis en mouvement par un ventilateur. La conduction se produit sans déplacement global de matière, le rayonnement n’exige pas de milieu matériel et l’équilibre désigne un état final.

Explication

Le rayonnement thermique se propage par ondes électromagnétiques et ne nécessite pas de milieu matériel, ce qui lui permet de traverser le vide. La conduction implique un contact matériel et la convection requiert le déplacement d’un fluide.

Explication

Les déperditions thermiques correspondent aux pertes de chaleur vers l’extérieur ou des zones non chauffées et constituent la principale cause des besoins de chauffage hivernaux. Les apports internes et solaires sont des gains, tandis que les équipements ne sont pas ici la cause des pertes.

Explication

Un pont thermique est une zone où la continuité de l’isolation est rompue, ce qui réduit la résistance thermique et favorise les pertes de chaleur, l’inconfort ou la condensation. L’idée d’une résistance accrue inverse le mécanisme; l’apport solaire et l’infiltration d’air désignent d’autres phénomènes.

Explication

On applique $R=e/\lambda=0,18/0,045=4\,\text{m}^2\text{·K/W}$, puis $U=1/R=0,25\,\text{W/(m}^2\text{·K)}$. La paire inversant les valeurs confond l’épaisseur avec la conductivité; prendre $U=R$ omet l’inversion, et reprendre directement les données ne calcule ni grandeur.

Explication

Le bilan met en regard les apports — notamment solaires et internes — et les pertes par les parois, la ventilation et les infiltrations; un excès de chaleur en été appelle un refroidissement. Le chauffage répond aux pertes hivernales, et les pertes ne sont pas les apports à compenser en été.

Explication

Le comportement hygrothermique désigne les transferts simultanés de chaleur et d’humidité dans les matériaux et les parois. Le comportement thermique ne retient que la chaleur, le terme hygrométrique ne rend pas compte des deux transferts, et l’aéraulique concerne les mouvements d’air.

Explication

L’humidité absolue est la masse réelle de vapeur d’eau contenue dans un volume d’air et s’exprime en g/m³. L’humidité relative compare la vapeur présente à la quantité maximale possible à la même température; la masse totale de l’air et la pression partielle sont d’autres grandeurs.

Explication

La diffusion correspond au déplacement spontané des molécules sous l’effet d’un gradient, sans mouvement global du fluide. L’advection gazeuse et la convection impliquent un écoulement global, tandis que l’écoulement liquide concerne l’eau dans les pores.

Explication

Selon la loi de Darcy, l’air s’écoule sous l’effet du gradient de pression totale et, puisqu’il contient de la vapeur d’eau, la transporte aussi. La loi de Darcy liquide concerne l’eau liquide, la diffusion ne requiert pas d’écoulement global et la conduction transporte de la chaleur.

Explication

Le flux advectif vérifie $g_{i,adv}=-\omega_i K_g\nabla p_g$ : il faut donc inclure le titre massique, la perméabilité à l’air et le signe négatif. Omettre le titre massique, remplacer les grandeurs gazeuses par leurs équivalents liquides ou inverser le signe applique une relation incorrecte.

Explication

L’eau liquide dans les pores suit la loi de Darcy : son flux est lié à la perméabilité du matériau et au gradient de pression de l’eau. La pression totale et la perméabilité à l’air concernent le gaz, tandis que le titre massique intervient dans le flux advectif gazeux.

Explication

Le couplage chaleur-humidité désigne le transport simultané d’humidité et d’énergie, sous forme de chaleur sensible et latente, par les déplacements de vapeur et d’eau liquide. La diffusion de vapeur n’exprime pas à elle seule ce transport énergétique, et la conduction seule ne décrit pas le transport d’humidité.

Explication

La prévention associe plusieurs leviers : renouvellement d’air, gestion des usages, isolation continue et limitation des ponts thermiques, avec des matériaux adaptés et des barrières à vapeur si nécessaire. La barrière seule omet la ventilation et les zones froides, tandis que l’étanchéité ou l’isolation localisée ne remplacent pas cette approche globale.

Explication

L’éclairement est le flux lumineux reçu par unité de surface : $600 \div 2 = 300$ lux. La valeur 600 confond le flux en lumens avec l’éclairement, tandis que 1 200 résulte d’une multiplication par la surface.

Explication

Le facteur de lumière du jour est le rapport entre la lumière disponible à l’intérieur et celle disponible à l’extérieur ; ici, ce rapport vaut 4 %. La valeur 25 % inverse le rapport, tandis que les lux mesurent l’éclairement et non ce facteur.

Explication

Le dessin technique, comme la lecture fine, requiert un éclairement de 750–1 000 lux. La plage de 300–500 lux correspond aux bureaux et salles de classe, et celle de 100–200 lux aux circulations.

Explication

Les critères indiqués associent une uniformité d’au moins 0,4–0,6, un UGR inférieur ou égal à 19 dans les bureaux et écoles, un IRC d’au moins 80 et un FLJ d’au moins 2 %. Un UGR supérieur à 19 accepte davantage d’éblouissement, et un IRC de 70 ne satisfait pas le seuil de rendu des couleurs.

Explication

Le chauffage compense les pertes de l’enveloppe et du renouvellement d’air, ainsi que les faibles apports gratuits, afin de maintenir une température confortable. L’augmentation des apports gratuits, la production d’ECS et le renouvellement d’air confondent des fonctions différentes.

Explication

L’effet Joule convertit 1 kWh d’électricité en 1 kWh de chaleur ; 2,4 kWh consommés donnent donc 2,4 kWh de chaleur. 7,2 kWh suppose une amplification de type pompe à chaleur, tandis que les autres valeurs ne respectent pas le rapport un pour un.

Explication

La chaudière à condensation récupère une partie de l’énergie auparavant perdue, ce qui améliore le rendement et réduit la consommation, sans supprimer la dépendance au gaz ou au fioul ni l’évacuation des condensats acides. Le transfert de chaleur depuis l’air décrit une pompe à chaleur ; le stockage en ballon ne caractérise pas cette chaudière.

Explication

Une pompe à chaleur transfère et amplifie la chaleur grâce à un cycle thermodynamique utilisant un fluide frigorigène, selon le principe d’un réfrigérateur inversé. L’effet Joule convertit directement l’électricité, la chaudière brûle un combustible et l’accumulation décrit un mode de stockage.

Explication

L’ECS sert aux usages domestiques et corporels, notamment les douches, bains, robinets et lavages ; elle se distingue de l’eau circulant dans le circuit fermé de chauffage. L’eau des radiateurs relève de ce circuit fermé, tandis que l’eau froide n’est pas encore de l’ECS.

Explication

L’accumulation maintient une réserve d’eau chaude dans un ballon isolé, ce qui favorise un débit stable et le confort lorsque plusieurs usages se présentent. La production instantanée chauffe à la demande et peut entraîner des variations de température ou un temps d’attente ; le circuit de chauffage et le convecteur ne sont pas des modes de production d’ECS.

Explication

La production instantanée chauffe l’eau à l’ouverture du robinet et économise de la place, mais demande une forte puissance instantanée et peut causer des variations de température ou un délai. La réserve et le débit stable caractérisent plutôt l’accumulation ; réduire la puissance nécessaire inverse le compromis.

Explication

La VMC assure un renouvellement contrôlé de l’air en apportant de l’air neuf aux pièces de vie et en évacuant l’air vicié des pièces de service. Le chauffage confond ventilation et production thermique, l’extraction seule omet l’apport d’air neuf, et le réglage de la température et de l’humidité relève de la climatisation.

Explication

Dans une VMC autoréglable, le débit reste constant indépendamment de l’humidité et du besoin réel, ce qui peut évacuer inutilement de l’air chauffé. La récupération par échangeur caractérise le double flux, la modulation par humidité l’hygroréglable, et un débit constant n’empêche pas le renouvellement de l’air.

Explication

La VMC hygroréglable adapte automatiquement l’ouverture des entrées d’air et des bouches d’extraction selon l’humidité détectée. Un débit fixe correspond à l’autoréglable, la récupération des calories au double flux, et la réduction de l’extraction inverse la réponse attendue au besoin d’évacuer l’air humide.

Explication

La VMC double flux sépare l’extraction et l’insufflation dans deux réseaux et utilise un échangeur pour récupérer une partie des calories de l’air sortant, ce qui préchauffe l’air entrant et réduit les courants d’air froid. Les systèmes simple flux ne récupèrent pas ces calories, et l’extraction seule ne comporte pas le réseau d’insufflation requis.

Explication

La climatisation modifie, contrôle et maintient la température, l’humidité et la qualité de l’air d’un espace fermé pour assurer le confort thermique. La réduire au refroidissement omet les autres paramètres, tandis que l’éclairage et la protection solaire relèvent notamment du pilotage des équipements du bâtiment.

Explication

La gestion technique du bâtiment est un système informatisé centralisé qui supervise, pilote et optimise plusieurs équipements selon des programmes et des seuils prédéfinis. La climatisation contrôle les conditions d’un espace, la VMC renouvelle l’air, et des réglages manuels indépendants ne constituent pas une gestion centralisée.

Explication

La contribution marocaine visait une réduction de 13 % d’ici 2030, portée à 32 % sous réserve de financements internationaux. La confusion entre les deux objectifs inverse les chiffres, tandis que l’absence de condition omet le rôle des financements.

Explication

La loi-cadre prévoit des audits énergétiques obligatoires pour les installations dépassant un seuil de consommation. L’étiquetage concerne les appareils, l’évaluation énergétique les grands projets, et les contrôles avec sanctions relèvent d’une mesure distincte.

Explication

Le RTCM a été établi par le décret n° 2-13-874 du 15 octobre 2014 et est entré en vigueur en novembre 2014. La loi-cadre est un texte distinct, la circulaire constitue un guide de mise en œuvre, et le 15 novembre ne correspond pas à la date du décret.

Explication

Les degrés-jours de chauffage utilisent une base de 18 °C lorsque la température extérieure est inférieure à ce seuil. La base de 21 °C concerne les degrés-jours de climatisation lorsque la température extérieure dépasse ce seuil.

Explication

L’approche performancielle évalue les besoins énergétiques annuels liés au confort, indépendamment des systèmes utilisés. Le contrôle des seuils de chaque élément correspond à l’approche prescriptive, tandis qu’une comparaison selon le rendement des équipements dépend des systèmes.

Explication

Les conditions retenues sont de 20 °C en hiver et de 26 °C en été. L’inversion des saisons attribue les valeurs au mauvais contexte, tandis que 18 °C et 21 °C sont les bases utilisées pour les degrés-jours.

Explication

On additionne les besoins annuels, soit 24 000 + 12 000 = 36 000 kWh, puis on divise par 600 m² : $36\,000 / 600 = 60$ kWh/(m²·an). La valeur 36 omet la division par la surface, et 20 résulte d’une soustraction des besoins.

Explication

Au-dessus de 45 %, l’approche performancielle est obligatoire. À 45 % ou moins, les approches prescriptive et performancielle sont toutes deux possibles; l’approche prescriptive n’est donc pas imposée à 48 %.

Explication

Le facteur solaire équivalent décrit l’énergie solaire retrouvée derrière la baie vitrée en tenant compte de sa protection architecturale extérieure. L’énergie incidente désigne ce qui arrive sur la baie, le vitrage seul omet la protection, et la consommation électrique relève des équipements.

Explication

La formule donne $FS^* = \frac{(0{,}5\times4\times0{,}6)+(0{,}3\times2\times0{,}8)}{4+2}=\frac{2{,}04}{6}=0{,}34$. La valeur $0{,}40$ omet les masques, $2{,}04$ omet la division par la surface totale, et $0{,}33$ correspond à une moyenne simple des deux produits facteur-masque.

Explication

L’EER d’un équipement de climatisation est le rapport entre sa capacité de refroidissement et sa consommation électrique, exprimées en watts. L’inversion décrit le rapport réciproque, la chaleur fournie concerne le COP, et la capacité de chauffage ne caractérise pas l’EER.

Explication

L’EER est la capacité de refroidissement divisée par la consommation électrique : $9000/3000=3$. La fraction $1/3$ inverse le rapport, $12000$ additionne les puissances et $6000$ les soustrait.

Explication

Le COP caractérise l’efficacité d’un équipement de chauffage ou d’une pompe à chaleur en rapportant l’énergie thermique fournie à l’énergie électrique consommée. L’énergie électrique au numérateur inverse le rapport, la capacité de refroidissement renvoie à l’EER, et la comparaison avec cette capacité ne définit pas le COP.

Explication

Une excitation mécanique met en oscillation un système matériel, ce qui crée une onde acoustique faite de compressions et de dilatations dans le milieu. Le déplacement permanent de l’air confond propagation de l’onde et transport de matière, tandis que l’échauffement ou une onde électromagnétique ne décrivent pas le mécanisme sonore indiqué.

Explication

La période est l’inverse de la fréquence : $T=1/f=1/250\,\text{s}=0{,}004\,\text{s}=4\,\text{ms}$. La valeur de $250\,\text{ms}$ inverse les grandeurs, $0{,}25\,\text{ms}$ résulte d’une conversion erronée et $1{,}57\,\text{ms}$ correspond à une confusion avec une grandeur angulaire.

Explication

La célérité vérifie $c=\lambda f$ ; ainsi, $0{,}8\times500=400\,\text{m/s}$. Le résultat $625\,\text{m/s}$ vient de l’inversion du rapport, tandis que les deux autres valeurs confondent la célérité avec une donnée du problème.

Explication

La vitesse acoustique $v$ décrit le mouvement instantané des particules autour de leur position d’équilibre, alors que la célérité $c$ décrit la propagation de l’onde dans le milieu. La fréquence et la longueur d’onde caractérisent l’onde, mais ne sont pas la vitesse locale des particules.

Explication

Un bruit est un son indésirable ou perturbateur ; il peut être impulsif comme un claquement ou continu comme un ronronnement. La fréquence élevée n’est pas le critère de définition, les deux exemples n’ont pas la même durée, et un bruit est généralement complexe et non harmonique.

Explication

Dans une bande d’octave, la fréquence supérieure est le double de la fréquence inférieure : $2\times400=800\,\text{Hz}$. $1\,200\,\text{Hz}$ applique un rapport de 3, $200\,\text{Hz}$ inverse les fréquences et $600\,\text{Hz}$ n’applique pas le rapport 2:1.

Explication

Les courbes isosoniques indiquent, selon la fréquence, le niveau de pression requis pour qu’un son pur soit perçu aussi fort que la référence à $1\,000\,\text{Hz}$. Les bandes d’octave découpent le spectre fréquentiel, tandis qu’un niveau en décibels ou une fréquence seuls ne donnent pas cette comparaison de perception.

Explication

La réverbération est la persistance du son dans une pièce fermée lorsque les réflexions sur les parois ne sont pas suffisamment absorbées. La résonance concerne l’amplification liée à une fréquence propre, la transmission désigne le passage du son à travers un support et l’absorption dissipe l’énergie sonore.

Explication

La résonance acoustique amplifie les vibrations d’un système lorsque la fréquence d’excitation est proche ou égale à sa fréquence propre. La réverbération correspond à la persistance du son par réflexions, tandis que la transmission et l’absorption décrivent respectivement le passage et la dissipation de l’énergie.

Explication

L’absorption réduit l’intensité sonore dans un local en dissipant l’énergie, notamment sous forme de chaleur. L’isolation vise plutôt à empêcher le son de traverser une paroi, tandis que la réflexion renvoie le son vers sa source.

Explication

La transmission directe traverse la paroi de séparation ou la dalle, tandis que la transmission latérale emprunte des voies indirectes comme les bords, les jonctions et les éléments adjacents. L’absorption et la réflexion décrivent d’autres phénomènes acoustiques.

Explication

L’indice R caractérise la capacité d’un élément de construction à réduire le bruit aérien et se mesure par fréquence. L’absorption décrit la dissipation dans un local, l’indice apparent R’ tient compte des transmissions latérales sur chantier et la réverbération concerne la persistance du son.

Explication

L’isolement normalisé s’obtient avec $D_{nT}=D+10\log_{10}\left(\frac{T}{T_0}\right)$ et le temps de référence $T_0=0{,}5\,\text{s}$. Inverser le rapport change le signe de la correction, remplacer $D$ par $R$ change la grandeur utilisée, et supprimer le logarithme ne respecte pas la formule.

Explication

La conduction diffuse l’agitation thermique de proche en proche par contact, sans déplacement global de matière. La convection implique un déplacement de matière, le rayonnement se fait par ondes électromagnétiques, et la conduction peut aussi se produire dans les liquides et les gaz.

Explication

Le Maroc a ratifié la Convention-cadre en 1995 et s’est engagé à stabiliser les concentrations de gaz à effet de serre. 1992 correspond à l’ouverture à la signature à Rio, tandis que 1997 est l’année du Protocole de Kyoto.