PCIS 2022/2023 P30

Première partie : Définition du projet

Partie à compléter avant le 15 septembre

Généralités

Titre du projet

Système Climatisant Eco-Responsable

Nom de l'équipe et photo

TERRA COOLING

Membres de l'équipe

• MARTINEZ Léna - GBA
• MELET Jade - GBA
• SCHISLER Lukas - Matériaux
• LORTIE-THIBAUT Damien - Informatique et Statistiques
• MAURIN-BONINI Emile - Mécanique
• MACEDO DE AMORIM Raphaël - Génie civil
• MLIKA Imen - Systèmes Embarqués

Description-résumé (20 lignes max)

Dans un contexte où la demande en climatiseurs s'apprête à exploser dans les prochaines années, il est important de trouver des alternatives écologiques aux imposantes machines d'aujourd'hui. Notre projet est de créer une climatisation éco-responsable qui ne nécessite pas d'alimentation électrique. Le système est composé de terres cuites humidifiées qui refroidissent la masse d'air passant à travers la tuile. La ventilation se fait naturellement à travers les tubes grâce à une dépression créée par la différence de température entre la sortie d'air (froid) et l'entrée d'air (chaud), ou bien elle peut être assistée par un courant d'air extérieur.

L'air se refroidit grâce à son contact avec la tuile humide : ainsi, plus la surface de contact entre l'air et la tuile est élevé, plus le système est efficace.

Organisation de l'équipe & Rédaction du concept

Répartition des rôles et charte de travail

La composition de l’équipe :

    * Chef de projet : SCHISLER Lukas

    * Équipe technique : MAURIN-BONINI Emile et LORTIE-THIBAUT Damien

    * Équipe Business Plan : MLIKA Imen et MACEDO Raphaël

    * Équipe communication : MELET Jade  et MARTINEZ Léna

La charte de travail :

• Les valeurs de l’équipe :

    * Notre équipe poursuit une démarche écologique dans le but d’aider les populations des pays les plus chauds à se rafraîchir en économisant le maximum d’énergie. Notre climatisation écologique s’inscrit dans un contexte où le prix de l’énergie grimpe en flèche et où le développement durable prend une place indispensable dans nos vies. Notre système de tuiles humides vous permettra de considérablement baisser votre empreinte carbone par rapport à une climatisation électrique.

    * Terracooling se veut le plus honnête et transparent possible, c’est pourquoi nous vous fournissons toutes les informations concernant les matériaux que nous utilisons. En effet, nos matériaux sont issus des régions où nous intervenons, pour deux raisons : cela permet de soutenir les artisans locaux, qui font face au monopole de la concurrence occidentale, et également de réduire au maximum notre empreinte carbone en n’important pas de produits lointains.

Le mode de fonctionnement

• Les droits de chaque participant :

    * Chaque membre de l’équipe est libre de donner son opinion et de critiquer celle des autres de manière constructive : c’est grâce aux opinions et critiques de chacun que notre produit aura le moins d’inconvénients.

• Les devoirs de chaque participant :

    * Chacun doit être investi dans le projet, être à jour sur les dates importantes, et faire connaître son opinion sur les différentes problématiques que nous pourrions rencontrer. Chaque participant a également le devoir de demander l’aide de ses coéquipiers si il se retrouve face à un problème qu’il ne peut résoudre seul. Enfin, chacun doit adopter une attitude responsable vis à vis du lieu de travail, du matériel et de ses coéquipiers.

• La performance :

Nous avons bien travaillé ensemble si à la fin de notre projet, chacun est satisfait du résultat, a la sensation d’avoir pu faire connaître son opinion et que cela a réellement impacté les décisions du groupe.

Charte de Travail de Terracooling

Description détaillée

* Clients et bénéficiaires

Terracooling propose un système de climatisation énergétique qui fonctionne très efficacement dans les régions chaudes. Ainsi, nos clients peuvent être des particuliers qui souhaitent une climatisation écoresponsable et esthétique, ainsi que des clients professionnels tels que des entreprises qui cherchent à aérer leurs locaux pour les employés y travaillant, ou des institutions publiques comme des écoles qui souhaitent rafraîchir leurs élèves.

Les bénéfices engendrés par les ventes réalisées auprès de ces clients permettront d’installer des briques en tuiles recyclées dans les régions les plus défavorisées.

* Modèle économique

Nous proposons deux modèles de climatisation :

    - un modèle très efficace mais plus coûteux, constitué de tuiles rondes, qui permet une climatisation plus importante. Ce modèle a également une plus value esthétique qui peut être recherchée par les clients.

    - un modèle moins coûteux et moins esthétique, constitué de briques en terre cuite recyclées et que nous fournissons aux régions les plus dans le besoin.

En achetant notre premier modèle, les entreprises et institutions participent à fournir aux régions défavorisées des briques recyclées très peu coûteuses que nous pourrions installer dans les espaces accueillant du public ou bien chez les autochtones.

* Moyens humains et matériels à réunir pour démarrer

- Mitrons/briques creuses en terre cuite
- Tuyaux
- Système de pompe (bélier hydraulique)
- Eau
- Main d'oeuvre : maçons (dépend de la taille de la structure)
- Ciment ou grillage multiple pour accueillir les mitrons/briques (construire un mur).

Positionnement par rapport à deux concurrents

 Analyse de nos concurrents directs

Samsung et Airton : Nos concurrents directs sont les entreprises Samsung et Airton car étant leaders mondiaux dans le domaine de la climatisations depuis plusieurs années, ils pourront jouer de leur popularité, de leurs tarifs plus avantageux ainsi que leur simplicité de fonctionnement afin de dominer le marché. En effet le géant coréen Samsung vise environ 10% du marché pour 2023, tandis que Airton vise 8% pour cette prochaine année. Leur rapport performance/prix vont permettre à ces 2 entreprises de garantir un confort de vie bien plus haut pour un prix abordable dans les pays ou la chaleur devient vite insoutenable. Cependant il y a un enjeu qui est beaucoup moins pris en compte avec leur mode de climatisation, qui est pourtant crucial de nos jours...

 Notre différenciation

En effet, ils essaient d'optimiser ce système afin de réduire au maximum leur dépense d'énergie, leur part d'émission de gaz à effet de serre est à hauteur de 5% de l'émission total du secteur du bâtiment. Avec Terracooling, soyez certain que c'est cet enjeu qui est au cœur de nos préoccupations. Notre système de climatisation ne va générer du CO2 qu'à sa fabrication (et en faible quantité) contrairement aux climatiseurs classiques qui en produiront pendant toute leur durée d'utilisation. En terme de performances pures et dures, des tests ont été effectués en amont afin de vous assurer que Terracooling est une alternative qui vous permettra de climatiser vos pièces tout en étant éco-responsable.

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Vous êtes un particulier, une entreprise ou une institution accueillant du public, et vous souhaitez vous équiper d’une climatisation écoresponsable a un prix avantageux ? Contactez Terracooling !

Votre domicile ou vos locaux sont trop coûteux à rafraîchir dans les moments de fortes chaleurs ? Optez pour une climatisation naturelle et écoresponsable. Contactez-nous pour que nous puissions convenir d’un rendez-vous et vous proposer un devis. Nous remplaçons un mur inutilisé par notre système de tuiles humides. Pas besoin d’électricité pour faire fonctionner ce sytème climatisant : les économies réalisées sont sans précédent. De l’eau ruisselle sur les mitrons en terre cuite ; grâce à la porosité des mitrons, l’eau est absorbée et l’air qui passe dans le tuyau est refroidi jusqu'à -10 degrés. Le tout est automatique grâce à un réservoir qui récupère l’eau ruisselante et une pompe qui fait remonter l'eau dans le système. Pour faire fonctionner la climatisation, il suffit de remplir une ou deux fois par jour le réservoir pour alimenter le système.

* Description de l'utilisateur type

Walmart San Francisco cherche une façon de réduire son impact sur l’environnement en changeant de système de climatisation.

* Scénario d'utilisation du produit

Walmart San Francisco contacte Terracooling car elle remarque que ses factures d’électricité deviennent trop chères et que l’impact de ses climatiseurs sur l’environnement est trop important. Un rendez-vous a lieu aujourd’hui et a pour but d’en connaître plus sur notre projet et éventuellement de faire un devis.

    « - Bonjour Terracooling, je suis le dirigeant de Walmart San Francisco et nous nous sommes rendus compte que notre climatisation était devenue trop coûteuse et polluante. Comme convenu par mail, j’aimerais échanger avec vous pour en savoir plus et possiblement discuter d’un devis. Pourriez-vous me renseigner ?

      - Bonjour monsieur, je suis responsable de l’équipe communication de Terracooling. Nous pouvons vous présenter un modèle qui peut être très intéressant pour vous. En effet, San Francisco est une région qui subit régulièrement de fortes chaleurs, et notre système est parfaitement adapté à ce que vous recherchez. Vous l’avez sûrement déjà remarqué : c’est un système constitué de tuiles en terre cuite en forme de tuyau. De l’eau est régulièrement versée sur les tuiles qui absorbent une partie de l’eau grâce à leur propriété poreuse. Ainsi, lorsque l’air passe à travers les tuiles, il est rafraîchi à leur contact.

      - Je vois… Le système est-il automatique ? Est-il coûteux en énergie ? C’est pour régler ce problème que je vous contacte, alors si le système pollue et utilise beaucoup d’énergie, je ne serais malheureusement pas intéressé.

      - Ne vous en faites pas ! Notre système est entièrement automatique grâce à un système de pompe naturelle qui remonte l’eau accumulée dans un réservoir suite au ruissellement sur les tuiles. La seule eau perdue est l’eau qui s’évapore au fil du temps. Il n’est pas nécessaire d’intervenir manuellement de façon régulière pour assurer le fonctionnement du système. Seule une intervention occasionnelle sera nécessaire pour réapprovisionner le système en eau.

Analyse du projet

Réponse à la question difficile

• Question

Comment peut-on avoir suffisamment d'eau en période de sécheresse afin que le système soit fonctionnel ?

• Votre réponse

Le système ne serait pas destiné à être une priorité en cas de pénurie d'eau. Être climatisé est un besoin moins vital que boire. Le système sera coupé en période de sécheresse à l'image des fontaines. Cependant, nous travaillons pour perdre le moins d'eau possible et garder le système actif pendant les épisodes de sécheresse moins importants.

Choix justifié du POC

Préciser ce que vous allez réaliser pour montrer l'intérêt de votre proposition.

Nous voulons prouver que notre système climatisant fonctionnera. Pour cela, il faut mettre en évidence l'efficacité de l'effet thermique au centre de notre système. Nous devons donc montrer que lorsque les briques sont imprégnées d'eau, la température de la pièce est refroidie par rapport à la température de la pièce lorsque les briques sont sèches. Grâce à une mise en équation, on pourrait trouver la quantité d'énergie absorbée par l'eau.

Pour ce faire, nous allons créer une boîte qui représentera la pièce.

Cette boîte contiendra deux principaux éléments :

• de la laine de verre afin d'avoir la meilleure isolation possible par rapport à la température dans laquelle l'expérience est réalisée et ne pas avoir de phénomène de convection.
• des briques creuses pour refroidir la pièce.

Dans cette expérience, nous allons chauffer la boîte et les briques pour représenter les conditions d'un pays dans lequel ce type de système pourrait être installé. Suite à cela, un premier relevé de température pourra être effectué qui servira de température de référence pour l'expérience. Puis, nous allons humidifier les briques creuses et faire les mêmes relevés de température pour voir comment cette dernière a évolué ou non.

Préparation du POC

Remplir au plus tard pour le 14 septembre pour que l'école fasse les achats.

Voici notre liste des matériaux nécessaires pour le 26 septembre :

• Une brique creuse : https://www.leroymerlin.fr/produits/materiaux/parpaing-fer-a-beton/brique/brique-de-construction/brique-creuse-terre-cuite-p-20-x-h-50-x-ep-26-5-cm-67063591.html?clk=true

• De la laine de verre: https://www.leroymerlin.fr/produits/materiaux/isolation/laine-de-verre/laine-de-verre-mur/panneaux-en-laine-de-verre-thermocoustic-kraft-1-35x0-60-lambda-38-r-1-2-ursa-69899585.html?clk=true

• 3 Plaques de bois: https://www.leroymerlin.fr/produits/menuiserie/panneau-bois-tablette-etagere-tasseau-moulure-et-plinthe/plateau-de-table-et-treteau/plateau-de-table/plateau-de-table-pin-l-120-x-l-70-cm-x-ep-18-mm-70581924.html?clk=true

• Des vis: https://www.leroymerlin.fr/produits/quincaillerie/cheville-vis-clou-et-boulon/vis/vis-a-bois/lot-de-250-vis-acier-tete-fraisee-standers-diam-4-mm-x-l-30-mm-82231851.html?clk=true

Seconde partie : Réalisations

Partie à compléter pour le mercredi 28 septembre 2022.

Dossier technique de la preuve de concept

Compte-rendu de la réalisation du POC

Déposer les documents que vous avez produit (plan, spécification, dessin technique) et les éventuelles ré-orientations de votre travail en fonction des obstacles rencontrés.

But de l'expérience :

L'objectif de notre expérience est de prouver le phénomène physique que nous avançons derrière notre idée de système climatisant. Nous devons montrer que les briques poreuses imbibées d'eau absorbent de l'énergie et refroidissent l'air ambiant.

Matériel :

Damien prenant les mesures pour aller faire découper les briques.

- 4 briques plâtrières et de l'eau pour les humidifier (que nous sommes allés faire couper au bâtiment génie civil)
- Une boite en bois de dimension 47*50*50cm. (Volume 0.1175m3)
- Un rouleau de coton métisse (jeans recyclés) pour isoler la boite thermiquement
- Un petit radiateur électrique
- Un petit ventilateur d'ordinateur
- Une alimentation 12 V
- Une sonde de température (TMP36GZ)
- Une carte Arduino reliée à un ordinateur

Protocole de l’expérience du POC :

Le groupe en train de préparer l'expérience

Expérience témoin :

1 - Faire chauffer l'air dans la boite jusqu'à une température de 35°C. 
2 - Ouvrir la boite le plus rapidement possible et couper le chauffage manuellement. Une perte de 3-4°C est attendue durant cette phase.
3 - Refermer la boite. 
4 - Allumer l'alimentation pour mettre en route le petit ventilateur qui se trouve à l'intérieur.
5 - Lorsque la température est aux alentours des 30°C, on relève la première mesure de température.
6 - Relever ainsi la température toutes les 15 s pendant 3 min.
7 -Tracer le graphique de l'évolution de la température en fonction du temps.

Expérience :

Réalisé la même expérience en introduisant également les briques humides à l'étape 2.

Pour le fonctionnement de la sonde de température sur la carte Arduino, on sélectionne le type de board (UNO) sur l'IDE d'Arduino (environnement de développement) et choisit le port (COM3). On écrit le code et on le téléverse sur l’Arduino.

Voici le code utilisé commenté :

//définition des broches utilisées
int capteur_temp = 0; 

void setup()
{
 Serial.begin(9600);  
}

void loop()                   
{

// Lecture de l'entrée analogique
int reading = analogRead(capteur_temp);  

// Conversion de la lecture d'entrée en tension
float volt = reading * 5.0;
volt = volt / 1024.0; 

// Afficher la tension d'entrée
Serial.print(volt); Serial.println(" volts");

// Afficher la température
float temperature = (volt - 0.5) * 100 ;  // Convertir la tension en temperature
                                              
Serial.print(temperature); 
Serial.println(" degres C");

delay(15000);                                   
}

Le programme réalisé un relevé de température toutes les 15 secs.

Le module Arduino avec la sonde de température, relié à l'ordinateur

Résultats attendus :

Nous devons observer une diminution de la température ambiante lorsque nous réalisons l'expérience avec les briques humides à l'intérieur. La température ne devrait presque pas bouger (dépendamment de la précision de la sonde et de la qualité de l'isolation de la boite) lors de l'expérience témoin.

Considérations sur la précision :

Comme chaque système supposé étanche, la boite ne l'est pas vraiment. Il y aura toujours des pertes, aussi minimes qu'elles soient.

L'entrée analogique de la carte Arduino prend une valeur entre 0 et 1024 pour une tension variant entre 0 et 5v. La précision de la mesure est donc de 5/1024, soit 0.0048 v (~4.8 milliVolts). Hors, le TMP36 à un rapport de 10 mV par degré. La mesure via l'entrée analogique est ainsi précise à +/- 0.5 ° c.

Résultats

Lors de notre expérience, nous avons fait un relevé à un intervalle régulier de 10 secondes.

Dans les 20 premières secondes, nous pensions que notre système n'allait pas fonctionner dans la mesure où on obtenait sensiblement le même résultat dans nos deux expériences.

Finalement, le résultat est assez impressionnant puisqu'il y a un écart important au bout des 3 minutes 10. En effet, on constate une différence de près de 12 degrés.

De manière générale, la boîte est descendu progressivement en température lorsqu'elle contenait les briques alors que lorsqu'elle ne les contenait pas, la température a eu tendance à augmenter et plafonner à 31°C environ.

Au niveau des résultats, on peut voir certains relevés assez étranges. Par exemple avec les 4 briques plâtrières, une perte de 1.46 degrés entre la 80e et la 90e secondes puis une augmentation de 0.49 degrés dans les 10 secondes qui suivent. Idem sans les briques, une perte de 1.55 degrés toujours entre la 80e et la 90e secondes et de nouveau une augmentation de 1.55 degrés 10 secondes plus tard.

Ces écarts sont dues à la précision qui ne peut jamais être parfaite.(voir: Considérations sur la précision ci-dessus)

Relevé de température de la boite toutes les 15 secondes

Ce qui est important ici c'est de voir la tendance de la courbe et non pas l'écart de température à 10 secondes d'intervalle.

Remarque: pour des soucis de moyens nous avons fait l'expérience avec des briques plâtrières mais en théorie ce système doit fonctionner encore mieux avec des mitrons donc il y a encore un gain potentiel à avoir

Bilan

Le POC a été un succès puisque les briques plâtrières humides permettent une diminution significative de la température ambiante de la salle par rapport à une salle qui ne contient pas ce système.

Business Model Canvas

Le document central est le business model canvas : Notre Business Model Canvas.

Il est toutefois demandé d'ajouter quelques éléments dans les sous-sections suivantes.

Le marché

Nous sommes les seuls sur le marché, car le projet n'est pas commercialisé. Des prototypes uniques ont été réalisées par un architecte indien, mais pas de séries. Avec notre projet, nous visons les particuliers et grands groupes engagés, qui souhaitent lutter contre le réchauffement climatique et réduire leur facture d’électricité tout en aidant les pays chauds en voie de développement.

La stratégie commerciale et la communication

La climatisation est aujourd’hui responsable de près de 5% des émissions d’équivalent CO2 du secteur bâtiment. Il apparait donc essentiel de prendre en compte ses impacts sur les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre. Les utilisateurs choisiraient notre produit pour son aspect économique ( permet de réduire leurs factures), pour son aspect écologique (réduire l'impact carbone) mais pour son aspect humanitaire (les revenus vont permettre d'installer gratuitement des système de climatisation écologique dans les pays chauds du tiers monde).Nous nous ferons connaître dans un premier temps grâce à nos réseaux sociaux , qui sera un bon relais de communication pour nos partenaires. Puis, nous nous ferons connaître auprès des municipalités pour obtenir leurs subventions. L'objectif est d'améliorer notre produit pour toucher plus de grandes entreprises et des particuliers.

Supports de communication

les arguments du pitch

Rédiger en une page vos principaux arguments et la stratégie sur laquelle vous ferez votre communication.

En 2018, les climatiseurs généraient 10% de la consommation électrique mondiale. Face à l’explosion imminente de la demande en climatiseurs et dans un contexte où le prix de l’énergie grimpe en flèche, nous vous proposons un système de climatisation éco-responsable ne nécessitant pas d'alimentation électrique: Terra Cooling.

Nos employés installent une structure de tuiles en terre cuite dans le lieu fermé de votre choix; grâce à un ruissellement d’eau, la terre cuite est humidifiée et rafraîchit l’air passant naturellement à travers les tuiles. Le tout est automatique grâce à un réservoir et une pompe.

Locaux d’entreprises, centres commerciaux, usines, écoles, musées… Terra Cooling peut convenir à tout type de bâtiment. Notre bureau d’étude propose un devis adapté aux caractéristiques de chaque cas. Les tuiles en terre cuite sont commandées chez des fournisseurs locaux, en fonction du lieu où nous effectuons nos installations.

Notre force ? Un modèle économique et social sans pareil; entreprise à but non lucratif et à vocation caritative, nous vous vendons des structures conséquentes et efficaces puis recyclons les tuiles restantes pour installer gratuitement notre climatisation éco-responsable chez des victimes des températures élevées ayant des revenus moindre.

Retrouvez toutes les informations sur Instagram, Facebook, LinkedIn, ainsi que sur notre site internet https://terracooling.com; n’hésitez-pas à nous y contactez, notre équipe communication est disponible en permanence.

Si vous cherchez à réduire la consommation d’énergie due à la climatisation de vos locaux tout en participant à l’amélioration éco-responsable des conditions de températures des plus modestes, nous vous invitons à travailler avec nous !

Nous allons tout d'abord réaliser un logo pour représenter la marque. La publicité de notre produit se fera sous forme de grandes affiches dans les établissements publics qui possèdent notre "climatisation naturelle" tels que les centres commerciaux. C'est un système "donnant-donnant" car en plus de faire la publicité de notre marque, le message transmis par les affiches confèrera à ces lieux publics une image éco-responsable.

Nous créerons également différents comptes sur les réseaux sociaux afin de promouvoir notre produit auprès de tout type de "population". Ceux-ci permettront aux populations des pays chauds, que nous visons, de connaitre l'existence de notre produit qui pourrait être une solution à leur problèmes de climat très chaud.

Enfin, pour la soutenance, nous réaliserons un diaporama de type Prezi qui présentera toute la démarche de notre projet.

le support de présentation pour la soutenance

Média:Notrepitch.pdf

Compte rendu de votre rencontre avec le référent-école

Vous devez rédiger un compte rendu de votre rendez-vous final avec votre tuteur en vue de préparer la soutenance.

Notre compte-rendu