Formation continue en énergie pour un groupe d`enseignant-e

animénergie
Avenue de Morges 90
association pour l'éducation à l'environnement
1004 Lausanne
Association pour le Développement
des Energies Renouvelables
Formation continue en énergie pour un groupe
d'enseignant-e-s du collège de Béthusy
de novembre 2009 à janvier 2010
présentation et perspectives
Contenu:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Introduction: présentation de la démarche et contexte
Objectif général de la formation
Participant-e-s à la formation
Partie théorique: enjeux et politique énergétique
Construction de module I: maisons isolation
Construction de modules II: installation solaire thermique
Coûts et financement
Conclusion et perspectives
1. introduction: présentation de la démarche et contexte
Depuis 2006, quelques classes du collège de Béthusy ont reçu différentes animations pilote
sur la consommation d'énergie des bâtiments menées par Cédric Carles, membre de l'ADER.
Plusieurs enseignant-e-s ont souhaité poursuivre la collaboration avec l'ADER et nous ont
sollicité pour bénéficier d'une formation continue dans ce domaine, avec une demande
marquée pour la construction de modules pouvant servir de support de cours ou de travaux
pratiques (TP). Au sein du collège de Béthusy, un groupe de travail s'est constitué pour porter
ce projet, constitué de: Nicole Hoffmann et Jacqueline Guignard, enseignantes en sciences,
ainsi que Santo Mirabile, enseignant en travaux manuels.
Ce groupe d'enseignant-e-s a sollicité leur directeur, puis a approché la HEP afin de trouver
soutien et financement. La direction a donné son accord de principe à la démarche, la HEP
quant à elle a posé des exigences qui ne permettaient pas au projet tel qu'imaginé par
l'ADER et les enseignant-e-s de se réaliser. L'ADER de son côté a délégué à
« animénergie », son partenaire pédagogique, la coordination et la mise sur pied de ce projet
de formation.
Début 2009, une douzaine d'enseignant-e-s se sont préinscrit-e-s à cette formation, venant
surtout du domaine scientifique, mais pas exclusivement, donnant à cette formation une
coloration multidisciplinaire.
L'appui financier des S.I. lausannois a été décisif pour concrétiser cette formation comprenant
½ journée théorique et 2 journées de construction de modules, avec l'idée que les
enseignant-e-s participent activement à la construction de leur matériel pédagogique. Sur la
base du financement à disposition, des attentes des enseignant-e-s et des compétences de
l'ADER, nous avons mis en place conjointement un programme de formation décrit en détail
plus loin.
La ½ journée théorique s'est tenue le 4 novembre; les journées de construction des modules
pédagogiques se sont passées les 25 novembre et 2 décembre (module I) et 13 et 20 janvier
(module II), par groupe de 6 personnes à chaque fois (dédoublement de la formation
pratique).
2.
Objectif général de la formation
L'objectif de cette formation est de permettre aux enseignant-e-s de comprendre pourquoi la
question énergétique est un enjeu majeur aujourd'hui et comment il est possible
concrètement de mieux gérer l'énergie au quotidien, dans le but de pouvoir répondre aux
interrogations des élèves. C'est pourquoi, cette formation ne s'adresse pas uniquement aux
enseignant-e-s des branches scientifiques, mais à toutes celles et ceux qui se préoccupent
des questions environnementales.
Nous avons lié l'approche théorique avec la fabrication de matériel pédagogique. Ce matériel
a été construit par les enseignant-e-s, avec notre soutien logistique et technique. La
participation des enseignant-e-s à la fabrication de leur matériel pédagogique leur permet de
mieux comprendre comment fonctionne ce matériel, de se l'approprier et de pouvoir
éventuellement l'améliorer, l'adapter ou le réparer.
Dans la conception des modules didactiques, nous avons accordé une grande importance
aux attentes et besoins des enseignant-e-s.
3.
Participant-e-s
Parmi les 12 personnes inscrites, il y avait:
−
−
−
−
−
4 enseignant-e-s de sciences
4 enseignant-e-s de physique
2 enseignant-e-s de travaux manuels
1 enseignante d'art visuel
1 enseignante de géographie
Un enseignant de travaux manuels a contribué
activement à la réalisation des modules en
préparant des pièces de bois destinés tant au
module I que II.
4.
Aspect théorique: enjeux et politique énergétique
Date et lieu:
4 novembre 2009, dans les locaux de l'ADER (Sévelin 36)
Intervenants:
Cédric Carles et Philippe Huguenin (animénergie)
Georges Ohana(Services Industriels)
Objectifs:
Donner aux enseignant-e-s les clés pour comprendre les enjeux
énergétiques d'aujourd'hui et présenter quelques réponses proposées au
niveau régional (Suisse) et local (Lausanne)
Contenu:
Après présentation des notions de base dans le domaine de l'énergie, nous avons dressé un
aperçu des enjeux actuels sur la question, tant au niveau global que local en abordant les
sujets suivants:
- Consommation et production d'énergie en Suisse
- Enjeux autour de la production et consommation d'énergie
dans le monde
- D'où vient l'énergie que l'on consomme à Lausanne ?
- Politique énergétique de la commune de Lausanne:
exemples de réalisations et quelques projets en cours
- Importance et comparaison de la consommation d'énergie
dans les bâtiments
- Energie grise et efficacité énergétique
Une large place a été laissée aux questions et aux
discussions des participant-e-s.
5. Construction de module I: maisons isolation
Date et lieu:
25 novembre et 2 décembre 2009, dans les locaux de l'ADER
(Sévelin 36)
Intervenants:
André Rosselet, Jérôme Bouglé et Michel Aebischer (ADER)
Cédric Carles et Philippe Huguenin (animénergie)
Objectifs:
Construire des maquettes de maison qui modélisent de manière
simple les échanges thermiques dans un bâtiment.
Ces maquettes sont destinées à être utilisées par les élèves pour
faire des mesures comparatives et comprendre l'influences des
différents facteurs sur le chauffage des bâtiments.
Documents fournis:
Dossier présentant les aspects abordés dans la partie théorique
Matériel construit:
6 maquettes de maison avec différents types d'isolation,
équipées de thermomètres et d'un système de chauffage
Déroulement:
• Introduction théorique sur les questions d'isolation des maisons, du transfert de
chaleur et des normes existantes dans le domaine de la construction.
• Par groupe de deux, construction et assemblage des maquettes avec du matériel
préparé: verre, panneaux tri-pli, panneau d'isolation (sagex, laine de verre, laine de
mouton, herbe séchée)
• Installation des thermomètres et de la résistance électrique servant au chauffage.
Description du module:
Pour comprendre l'isolation thermique des bâtiments, nous avons conçu des maquettes
simples de maison où le toit, les murs et le sol peuvent être isolés avec différents matériaux:
sagex, laine de verre, laine de mouton, herbe séchée.
Pour laisser la lumière entrer à l'intérieur de la maison, on peut choisir entre un système de
simple ou double vitrage. Il est possible de chauffer la maison grâce à une résistance
électrique placée à l'intérieur. Une plaque en cuivre glissant sous les vitrages représente la
présence d'un pont thermique. Il est également possible d'introduire dans la maquette un
volume liquide représentant une masse d'inertie.
En jouant avec ces paramètres, les élèves peuvent mesurer l'évolution de la température à
l'intérieur des maquettes et ainsi mieux comprendre les phénomènes de transfert de chaleur.
Plusieurs travaux pratiques ont déjà été testés avec ces modules, dont des exemples sont
illustrés ci-dessous.
Maquette de maison sans isolation...
... et avec isolation
En complément et dans le prolongement des animations sur l'énergie à destination des
classes lausannoises, nous avons, avec les enseignants de science du collège de Béthusy,
créé un module pédagogique intitulé « thermographie et efficacité énergétique ». Cette
animation-pilote a été soutenue par les SIL ainsi que par la direction du collège de Béthusy.
Le rayonnement infra-rouge et l'énergie sont parties intégrantes du programme de science.
Cette animation a permis de concilier un apprentissage académique avec une pratique
directe d'expérimentation énergétique avec prises de vues thermographiques.
Non seulement les élèves peuvent appréhender les notions invisibles et très abstraites des
échanges de chaleur, mais en plus, ils repartent avec un bagage de connaissance sur les
moyens
d'économiser
l'énergie
dans
un
bâtiment
en
répondant
aux
questions fondamentales :
où? comment? pourquoi?
Les maquettes de maisons réalisée dans lors de la formation des enseignant-e-s ont pu être
thermographiées.
Trois différentes maisons-isolation et leur image thermographique
6. Construction de modules II: installation solaire thermique
Date et lieu:
13 et 20 janvier 2010, dans les locaux de l'ADER (Sévelin 36)
Intervenants:
Cédric Carles et Philippe Huguenin (animénergie)
Cora Jaquet et David Albert (Sebasol)
Objectifs:
Construire une installation de chauffage thermique miniature,
avec absorbeur, pompe de circulation et échangeur, afin de faire
comprendre le fonctionnement des systèmes solaires
thermiques.
Documents fournis:
Dossier présentant les aspects abordés dans la partie théorique
Matériel construit:
2 modules identiques, montés sur roulettes
Déroulement:
•
•
•
•
•
Présentation des différentes installations de chauffage solaire: chauffage pour eau
sanitaire, chauffage des bâtiments
Soudage par brasage à l'étain des tubes de cuivres sur la plaque sélective
Construction du caisson entourant l'absorbeur
Filassage des tubes filetés et assemblage des tubes et tuyaux
Mise en service et essais d'étanchéité
La construction de ce module nécessite d'apprivoiser le maniement du chalumeau afin
d'assurer un contact optimal entre les tubes de cuivre et la plaque sélective. Cela s'effectue
par brasage à l'étain. Pour l'assemblage des tubes, vannes et autres robinets, nous avons
utilisé quelques notions de plomberie. Cette partie a été menée avec des membres de
l'association Sebasol, active dans l'autoconstruction solaire et qui partage ses locaux avec
l'ADER.
Soudage à l'étain des tubes de cuivre sur la plaque
sélective
Serrage à la pince à tube des éléments
de plomberie
Description du module:
Ce module comprend plusieurs parties:
-absorbeur solaire où le rayonnement solaire
est transformé en chaleur
-caisson d'isolation et de soutien pour
l'absorbeur (ici, isolation en herbe séchée)
-système de transport de chaleur (tube de
cuivre, tuyaux flexibles en plastique et pompe
220V)
-échangeur de chaleur: réservoir isolé
parcouru par un serpentin relié à l'absorbeur
Le tout est monté sur roulette permettant au module
d'être facilement déplacé et orienté suivant
l'ensoleillement.
Mise en place des charnières sur le caisson
d'isolation
Grâce aux thermomètres placés à l'entrée et à la sortie de l'absorbeur, ainsi que dans le
réservoir (boiler), il est possible de comprendre les échanges thermiques et d'évaluer le
rendement d'une telle installation. Ce module simple permet également de montrer aux
élèves la différence entre le fluide caloporteur, qui amène la chaleur de l'absorbeur jusqu'au
réservoir d'eau et l'eau chauffée (pour l'eau sanitaire ou le chauffage) qui ne traverse pas les
panneaux.
7.
Coûts et financement
Ce projet de formation continue a nécessité une grande part de préparation et de conception,
car il s'agissait pour nous d'une démarche tout à fait nouvelle. Le montant de 5000 CHF que
nous avons obtenu des SI pour réaliser ce projet a été largement dépassé, si bien que tant
l'ADER qu'animénergie a puisé dans ses fonds propres à hauteur d'environ 5000 CHF en
tout. Le coût total en heure passée est donc d'environ 10'000 CHF.
Le matériel nécessaire à cette formation a été payé contre justificatifs par l'établissement de
Béthusy, pour un montant total de 2300 CHF.
8.
Conclusion et perspectives
Cette formation accordant une large place à la pratique a été très appréciée par les
enseignant-e-s qui ont pour la plupart montré une très bonne capacité à manier les outils et
techniques à disposition. Afin que cette expérience puisse être reproduite, nous prévoyons de
rassembler plans, listes de matériel et marche à suivre nécessaires au bon déroulement de
cette formation.
Nous espérons que cette formation pourra se reproduire, en gardant la même approche
participative, en adaptant la construction des modules aux attentes des enseignant-e-s. Dans
ce sens, nous envisageons d'approcher différents partenaires institutionnels actifs dans le
domaine pédagogique et de l'éducation à l'environnement afin de faire en sorte que notre
expérience et notre compétence puissent bénéficier à toutes celles et ceux qui le
souhaiteraient.
Lausanne, le 20 avril 2010
Remerciements:
−
M. Ohana, service stratégique des SI Lausanne
−
M. Cretton, ingénieur responsable SEBASOL-Vaud
−
M. Richard, directeur de l'établissement de Béthusy
−
M. Poget, ingénieur de production à Grammitherm, Orbe