Estimation de la Consommation d’une Résidence
Comprendre l'Estimation de la Consommation Électrique
Estimer la consommation électrique d'une résidence est une étape importante pour plusieurs raisons : budgétisation des dépenses énergétiques, sensibilisation à l'efficacité énergétique, et dimensionnement correct des installations électriques (tableau, protections, câbles). La consommation d'énergie électrique se mesure généralement en kilowatt-heures (kWh).
L'énergie (\(E\)) consommée par un appareil est le produit de sa puissance (\(P\)) et de sa durée d'utilisation (\(t\)). Si la puissance est en watts (W) et le temps en heures (h), l'énergie est en watt-heures (Wh). Pour obtenir des kilowatt-heures, on divise les watt-heures par 1000. La consommation totale d'une résidence est la somme des consommations de tous ses appareils.
Cet exercice se concentre sur l'estimation de la consommation journalière et mensuelle d'une résidence type, et le calcul du coût associé, en se basant sur une liste d'appareils courants et leurs caractéristiques d'utilisation.
Données de l'étude
| Appareil | Puissance (W) | Durée d'utilisation moyenne (heures/jour) |
|---|---|---|
| Réfrigérateur-Congélateur | 150 | 8 (temps de fonctionnement effectif) |
| Éclairage (ensemble des lampes LED) | 60 | 5 |
| Téléviseur | 120 | 4 |
| Lave-linge (1 cycle) | 2000 | 0.5 (équivalent à 1 cycle tous les 2 jours) |
| Four électrique | 2500 | 0.25 (équivalent à 1h d'utilisation tous les 4 jours) |
| Ordinateur et périphériques | 200 | 3 |
| Chargeurs divers (téléphones, etc.) | 10 | 6 |
- Coût moyen du kilowatt-heure (kWh) : \(0.18 \, \text{€/kWh}\)
- Nombre de jours dans un mois (pour l'estimation) : \(30 \, \text{jours}\)
Illustration des Appareils d'une Résidence
Estimation de la consommation des différents appareils d'une résidence.
Questions à traiter
- Calculer l'énergie journalière consommée (en Wh et en kWh) par chaque appareil listé.
- Calculer l'énergie journalière totale consommée par la résidence (en kWh).
- Calculer l'énergie mensuelle totale consommée par la résidence (en kWh).
- Estimer le coût mensuel total de l'électricité pour cette résidence.
- Si le prix du kWh augmente de 10%, quel serait le nouveau coût mensuel ?
- Discuter brièvement d'un facteur important qui pourrait faire varier la consommation réelle par rapport à cette estimation (par exemple, le nombre d'occupants, les habitudes, la saison, l'efficacité des appareils, etc.).
Correction : Estimation de la Consommation d’une Résidence
Question 1 : Énergie journalière consommée par chaque appareil
Principe :
L'énergie \(E\) consommée est le produit de la puissance \(P\) de l'appareil et de sa durée d'utilisation \(t\). \(E = P \cdot t\). Si \(P\) est en Watts et \(t\) en heures, \(E\) est en Watt-heures (Wh). Pour convertir en kWh, on divise par 1000.
Calculs :
Utilisons un tableau pour présenter les résultats.
| Appareil | Puissance (W) | Usage (h/jour) | Énergie (Wh/jour) | Énergie (kWh/jour) |
|---|---|---|---|---|
| Réfrigérateur-Congélateur | 150 | 8 | \(150 \times 8 = 1200\) | \(1.200\) |
| Éclairage (LED) | 60 | 5 | \(60 \times 5 = 300\) | \(0.300\) |
| Téléviseur | 120 | 4 | \(120 \times 4 = 480\) | \(0.480\) |
| Lave-linge | 2000 | 0.5 | \(2000 \times 0.5 = 1000\) | \(1.000\) |
| Four électrique | 2500 | 0.25 | \(2500 \times 0.25 = 625\) | \(0.625\) |
| Ordinateur et périphériques | 200 | 3 | \(200 \times 3 = 600\) | \(0.600\) |
| Chargeurs divers | 10 | 6 | \(10 \times 6 = 60\) | \(0.060\) |
Question 2 : Énergie journalière totale consommée
Principe :
Sommer les énergies journalières (en kWh) de tous les appareils.
Calcul :
Quiz Intermédiaire 1 : Un kilowatt-heure (kWh) est une unité de :
Question 3 : Énergie mensuelle totale consommée
Principe :
Multiplier l'énergie journalière totale par le nombre de jours dans un mois (ici, 30 jours).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(E_{\text{jour,tot}} = 4.265 \, \text{kWh/jour}\) (de Q2)
- Nombre de jours = \(30\)
Calcul :
Question 4 : Coût mensuel total de l'électricité
Principe :
Multiplier l'énergie mensuelle totale par le coût du kWh.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- \(E_{\text{mois,tot}} = 127.95 \, \text{kWh}\) (de Q3)
- Coût par kWh = \(0.18 \, \text{€/kWh}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 2 : Si la puissance d'un appareil est de 1000 W et qu'il fonctionne pendant 2 heures, il consomme :
Question 5 : Nouveau coût mensuel avec augmentation de 10% du prix du kWh
Principe :
Calculer le nouveau prix du kWh, puis le nouveau coût mensuel.
Calcul :
Nouveau prix du kWh :
Nouveau coût mensuel :
Question 6 : Facteurs influençant la consommation réelle
Discussion :
Plusieurs facteurs peuvent influencer la consommation réelle par rapport à cette estimation :
Quiz Intermédiaire 3 : Laquelle de ces actions est la plus susceptible de réduire significativement la consommation d'énergie d'un réfrigérateur ?
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. L'énergie électrique consommée se mesure en :
2. Si un appareil de 500 W fonctionne pendant 4 heures, il consomme :
3. Le facteur de puissance d'une charge purement résistive (comme un radiateur électrique simple) est :
Glossaire
- Puissance Électrique (\(P\))
- Taux auquel l'énergie électrique est transférée ou consommée par un appareil. Unité : Watt (W) ou Kilowatt (kW).
- Énergie Électrique (\(E\))
- Capacité à effectuer un travail grâce à l'électricité. C'est la puissance consommée multipliée par la durée d'utilisation. Unité : Watt-heure (Wh) ou Kilowatt-heure (kWh).
- Kilowatt-heure (kWh)
- Unité d'énergie couramment utilisée pour la facturation de l'électricité. \(1 \, \text{kWh} = 1000 \, \text{Wh}\).
- Facteur de Puissance (\(\cos\varphi\))
- Dans un circuit en courant alternatif, c'est le rapport entre la puissance active (réellement utilisée) et la puissance apparente (produit de la tension et du courant efficaces). Pour les charges résistives pures, il est de 1. Pour les charges incluant des moteurs ou des ballasts électroniques, il peut être inférieur à 1.
- Puissance Apparente (\(S\))
- Produit de la valeur efficace de la tension et de la valeur efficace du courant dans un circuit AC. Unité : Voltampère (VA).
- Consommation en Veille (Standby Power)
- Énergie consommée par les appareils électroniques lorsqu'ils sont éteints ou en mode veille, mais toujours branchés.
- Efficacité Énergétique
- Rapport entre l'énergie utile fournie par un appareil et l'énergie totale qu'il consomme. Un appareil plus efficace consomme moins d'énergie pour le même service rendu.
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