Optimisation du contrôle thermique dans une habitation multi sources PDF Download

Author: Yoann Raffenel
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Category :
Languages : fr
Pages : 256

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Book Description
En France, le secteur du bâtiment est responsable d’un cinquième de la consommation énergétique nationale. Les différentes Réglementations Thermiques (RT 2000, RT 2005, RT 2010), visent à réduire la consommation énergétique globale du secteur du bâtiment de 40% par rapport au niveau de 1990. La Recherche s’est emparée du thème de la réduction de la consommation énergétique depuis longtemps déjà, et la communauté de la thermique du bâtiment a déjà développé un grand nombre de solutions. Deux grandes familles de solutions peuvent être distinguées : les solutions sur l’architecture des habitats, les matériaux qui le composent, l’isolation, afin de diminuer les besoins énergétiques du bâtiment, et les solutions sur le développement des énergies renouvelables, ces systèmes capables de produire localement tout ou partie de l’énergie nécessaire au bâtiment sans émettre de gaz à effet de serre. Le but de ce travail est d’étudier les apports de l’automatique sur la réduction de la consommation énergétique dans le bâtiment, en particularité lorsque celui-ci se complexifie en intégrant un grand nombre de solutions évoquées précédemment. Dans l’objectif à long terme de parvenir à l’élaboration d’une intelligence artificielle capable de gérer l’ensemble des flux énergétiques dans un bâtiment, l’étude s’est particulièrement concentré sur la dépense énergétique importante que constitue le chauffage du bâtiment. Celle-ci demeure encore en moyenne la principale dépense énergétique. Nous avons ainsi conçu un contrôleur de chauffage basé sur des techniques basées sur la modélisation du procédé, ce qui est totalement différent des méthodes commercialisées, même les plus avancées. La première étape du travail consiste à choisir les modèles utilisés pour le bâtiment et ses systèmes énergétiques. Il existe un grand nombre de solutions de modélisation du bâtiment, la tâche consiste à choisir les modèles les plus appropriés dans le compromis entre précision et simplicité d’utilisation. Une modélisation de différents appareils électriques a également été développée pour l’occasion. La seconde étape est la conception du contrôleur en lui-même. Son objectif est double : assurer le confort thermique et minimiser la consommation énergétique. Après avoir défini plus clairement la notion de confort thermique et la façon dont celui-ci serait considéré par le contrôleur, la conception est effectuée en quatre sous-étapes. Durant la première, une trajectoire idéale de température est calculée afin de minimiser la consommation énergétique pendant les périodes d’inoccupation dans le bâtiment. Une fois la consigne calculée, une structure de commande intégrale est calculée au moyen d’une méthode de calcul de type « commande optimale ». Troisièmement, une méthode basée sur la résolution d’un problème de déconvolution est introduite pour estimer les différentes contributions non maîtrisées auxquelles est soumis le bâtiment afin d’en compenser plus efficacement les effets. Enfin, un compensateur anti windup est ajouté afin de prendre en compte les spécificités que comportent les actionneurs de chauffage. La dernière étape de ce travail a été le test et la validation du contrôleur développé en simulation sur quatre bâtiments différents de par leur architecture, leur comportement thermique et les systèmes énergétiques contenus. Les résultats se sont montrés très intéressants, puisque comparé à des solutions classiques de régulation fournissant des qualités de confort équivalentes, les économies d’énergies sont au moins égales à 10 %.