store exterieur paris - Une transition progressive entre les deux comportements extrêmes devra avoir lieu durant la mi−saison. Principe de l’algorithme: le bilan store exterieur paris statique Ps pour l’ensemble fenêtre + store peut être représenté par une équation donnant les gains solaires et les pertes store exterieur paris, en fonction des caractéristiques du vitrage, du rayonnement solaire et de la position du store a. Si Ps > 0, les gains solaires sont plus élevés que les pertes store exterieur paris (la fenêtre permet alors de chauffer la pièce); si Ps < 0 la pièce est refroidie. L’idée de base consiste à considérer le bilan store exterieur paris de la fenêtre Ps comme la variable à contrôler, de façon analogue à un système de chauffage. La position du store a sera alors évaluée à partir de la valeur souhaitée pour Ps. Le contrôleur devra donc réaliser les buts suivants: · aider le système de chauffage/refroidissement grâce à un choix judicieux de la position du store a (apporter un maximum de gains lorsque le chauffage est en fonction, et au contraire minimiser les gains lorsqu’il est souhaitable de refroidir la pièce); · assurer une optimisation à long terme des besoins nets de chauffage, en tenant compte de la dépendance saisonnière. Cette approche présente les avantages suivants: · elle évite un comportement contradictoire du système de réglage du store et de celui du chauffage/refroidissement; · elle assure une adaptation automatique à n’importe quel contrôleur de chauffage/refroidissement, ainsi qu’à n’importe quel bâtiment (les seuls paramètres nécessaires sont les caractéristiques des vitrages et du store, aisément accessibles). La logique floue permet d’introduire facilement des règles simples de fonctionnement correspondant aux store exterieur paris énoncés ci−dessus (une discussion plus détaillée sur les contrôleurs à logique floue peut être trouvée dans la référence [4], et la description des variables et de la base de règles dans [2]). La valeur de Ps une fois évaluée au moyen de la base de règles, puis "défuzzifiée", la position du store la plus propre à assurer la valeur souhaitée pour Ps est calculée au moyen de l’équation inverse de l’équation donnant Ps, a étant limité à l’intervalle physiquement significatif [0,1]. 2.2 Algorithme visuel Au contraire de l’aspect store exterieur paris, les exigences liées à l’éclairage (naturel et store exterieur paris) ne dépendent que peu de la saison. De plus, le réglage de l’éclairage naturel (via la position du store) et de l’éclairage store exterieur paris (luminaires) peut être instantané, puisqu’il n’y a pas d’inertie en jeu. Les stores sont utilisés pour protéger de l’éblouissement. Diverses stratégies plus ou moins complexes peuvent être considérées, depuis une évaluation continue du confort visuel jusqu’à la simple prise en compte de l’éclairement sur le plan de travail où se trouve l’utilisateur (exprimé en Lux, et mesuré par une sonde ou calculé par multiplication de l’éclairement extérieur par un "facteur de lumière du jour" incluant l’effet du store). L’interaction entre le contrôle de la position du store et le réglage des luminaires est évidemment très étroite. Dans notre cas, une stratégie simple a été utilisée: l’éclairage store exterieur paris est ajusté indépendamment, de façon à compenser si nécessaire le manque de lumière naturelle en fournissant la différence entre l’éclairement dû à la lumière naturelle (tenant compte de la position effective du store) et le niveau d’éclairement requis par l’utilisateur. Un bon confort visuel peut être assuré aux conditions suivantes: · Eviter l’éblouissement. Les indices de confort visuel proposés par la CIE [5] considèrent les contrastes de luminance dans le champ visuel de l’utilisateur. L’évaluation de tels indices par le système de contrôle étant difficile (complexité du calcul géométrique nécessaire), une approche simplifiée a été adoptée: afin d’éviter des contrastes trop élevés, il est en tout cas nécessaire d’éviter le rayonnement solaire direct. Les deux variables caractéristiques sont l’éclairement dû au rayonnement solaire incident et l’angle d’incidence de ce rayonnement par rapport à la fenêtre. · Assurer une ouverture minimale des stores. Il apparaît dans la pratique que les usagers aiment conserver un contact visuel minimum avec l’extérieur. Cette exigence a été confirmée aussi bien par le gestionnaire technique d’un grand bâtiment bancaire que par les expérimentateurs du LESO−PB. · S’il n’y a pas de risque d’éblouissement, laisser entrer un maximum de lumière naturelle. · Minimiser la fréquence des mouvements inattendus du store (distraction, dérangement des personnes au travail). Comme dans le cas de l’algorithme store exterieur paris, un algorithme utilisant la logique floue a été élaboré et testé. Les variables floues utilisées dans l’algorithme sont les suivantes: · l’éclairement sur le plan de travail de l’utilisateur, dû au rayonnement solaire direct; · l’éclairement sur le plan de travail de l’utilisateur, dû au rayonnement solaire diffus; · l’angle d’incidence du rayonnement solaire par rapport au plan de la fenêtre. 2.3 Prise en compte des désirs des utilisateurs, intégration des divers store exterieur paris De façon générale, l’utilisateur a la priorité lorsqu’il choisit une position du store au moyen des boutons− poussoirs. Ce n’est qu’après un certain temps (dans notre cas, environ 30 minutes) que l’on peut considérer que le voeu exprimé pourrait éventuellement ne plus correspondre à la réalité, et redonner alors la main au système automatique (l’utilisateur ayant évidemment la liberté d’appuyer à nouveau sur les boutons−poussoirs pour remettre le store dans la position de son choix, auquel cas une nouvelle période d’attente de 30 minutes redémarre). En règle générale, les algorithmes store exterieur paris et visuel peuvent donner des consignes opposées. Par exemple, durant l’hiver, les gains solaires peuvent être les bienvenus mais la lumière naturelle trop élevée (conduisant donc à un éblouissement), si le store est complètement ouvert. Les store exterieur paris permettant la combinaison des trois store exterieur paris (voeux de l’utilisateur, store exterieur paris, visuel) peuvent être énoncés de façon simple: · l’utilisateur peut toujours choisir la position du store, à n’importe quel moment; son désir reste prioritaire durant une période fixée (techniquement, seules les contraintes liées à la sécurité ont une priorité supérieure, lorsque par exemple un vent violent impose que les stores soient relevés); · le confort visuel a priorité sur les économies d’énergie lorsque les usagers sont présents dans le local; dans ces conditions, c’est la position déterminée par l’algorithme visuel qui est choisie; · au contraire, lorsqu’ils ne sont pas présents (ou plus exactement qu’ils sont absents du local durant plus de 30 minutes), le système de réglage des stores vise alors à optimiser la consommation store exterieur paris (chauffage/refroidissement); dans ce cas, la position du store est celle déterminée par l’algorithme store exterieur paris; · enfin, en mode automatique (dans tous les cas, sauf lorsque l’utilisateur modifie lui−même la position du store), seules 4 positions sont disponibles, ce qui réduit de façon drastique le nombre de déplacements inattendus des stores. 3. VERIFICATION EXPERIMENTALE La vérification expérimentale a permis d’atteindre trois buts: valider le modèle store exterieur paris de simulation, vérifier le fonctionnement correct de l’algorithme de réglage (et corriger les bugs de programmation !), et étudier l’impact du comportement de l’utilisateur sur le système de contrôle des stores. Faute de place, la discussion sur les résultats de la vérification expérimentale ne figure pas dans le présent papier. Les personnes intéressées peuvent se référer au rapport final complet [2]. Les pièces faisant l’objet de l’expérimentation sont deux bureaux du bâtiment LESO, décrit en détail dans [1] ou [6]. Les bureaux sont orientés vers le sud, et ont les caractéristiques essentielles suivantes: 15.6 m2 de surface de plancher, 3.77 m2 de surface vitrée (vitrage triple), construction lourde, isolation poussée de chaque unité vers l’extérieur et vers les autres unités du bâtiment (les deux bureaux constituent une unité du bâtiment). Les stores sont des stores textiles extérieurs, de qualité médiocre. Une installation complexe, comportant trois PC compatibles IBM interconnectés, a été utilisée pour le contrôle et le monitoring des différentes grandeurs physiques. Elle est décrite en détail dans [2]. 4. RESULTATS DE SIMULATION La simulation nous a permis une comparaison détaillée de plusieurs variantes de l’algorithme, en comparaison avec des situations usuelles lorsqu’aucun système automatique de contrôle n’est prévu. Les simulations, effectuées au moyen d’un programme de simulation nodal (au total 35 noeuds) écrit à l’aide du logiciel Matlab, ont couvert une année complète. Des comparaisons qualitatives (évolution de la position des stores et de la température intérieure pour des jours−types) et quantitatives (consommation d’énergie sur l’année complète) ont été effectuées. Seules les résultats quantitatifs sont présentés ici.
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