Développement et évaluation de stratégies de contrôle de ventilation appliquées aux locaux de grandes dimensions

= Development and assessment of ventilation’s control strategies adapted to large buildings

• Auteur / Autrice : Nicolas Cordier
• Direction : Pierre Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Jury : Président / Présidente : Jean-Jacques Roux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Serge Buseyne, Gérard Guarracino
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Inard, François-Pascal Neirac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logique floue

Air -- Qualité

Ventilation -- Appareils et matériel

Résumé

Le renouvellement de l’air dans les locaux représente à la fois un enjeu majeur de santé publique, au regard des effets néfastes des polluants de l’air intérieur sur l’organisme, un enjeu énergétique prépondérant, de part les consommations induites, et parallèlement un enjeu environnemental primordial. Ainsi, les systèmes de conditionnement et de renouvellement d’air sont désormais pensés en considérant simultanément leur capacité à maintenir un air intérieur de qualité, leur faculté à assurer le confort thermique des occupants, et leur efficacité à minimiser les dépenses énergétiques. Dans ce contexte et dans le cas particulier de la typologie des locaux de grandes dimensions, l’intérêt d’un contrôle optimal de la ventilation apparaît, et ce d’autant plus que l’occupation dans le local peut se révéler fortement variable dans l’espace et dans le temps. L’ajustement du renouvellement de l’air aux besoins réels du local, étroitement liés à l’occupation, permet d’optimiser les dépenses énergétiques des systèmes en assurant la qualité de l’air intérieur et le confort thermique des occupants. L’étude présente le développement et l’évaluation de stratégies de contrôle de ventilation appliquées aux locaux de grandes dimensions, au travers d’une étude numérique et expérimentale. La mise en place d’une plateforme expérimentale permet l’élaboration d’un modèle thermo-aéraulique d’un local de grandes dimensions, développé sur la base d’un code CFD. En s’appuyant sur ces outils, des stratégies de contrôle de ventilation, définissant un ensemble de contrôleurs, d’abord simples puis plus évolués avec l’intégration de la logique floue, sont élaborées, analysées puis évaluées selon des critères et des fonctions de performance établis.

Air renewal in buildings represents at the same time a major issue of public health, taking into account harmful effects of interior’s pollutants on health, a main energy stake, considering induced consumptions, and in parallel a paramount environmental issue. As a result, the systems of conditioning and renewal of air from now on are thought by considering the capacity simultaneously to maintain indoor air quality, the faculty to ensure the thermal comfort of the occupants, and the effectiveness to minimize the energy expenditure. In this context and the particular case of the typology of the large-sized buildings, the interest of an optimal control of ventilation appears, and this more especially as the occupation in the room can appear highly variable in space and time. The adjustment of the renewal of the air to the real needs for the room, closely related to the occupation, makes it possible to optimize the energy expenditure of the systems by ensuring indoor air qaulity and thermal comfort of the occupants. The study presents the development and the evaluation of strategies of ventilation control applied to the large buildings, through a numerical and experimental study. The installation of an experimental platform allows the development of a thermo-aerodynamics model of a large-sized room, developed on the basis of code CFD. While being pressed on these tools, strategies of ventilation control, defining a whole of controllers, initially simple then more advanced with the integration of fuzzy logic, are worked out, analyzed then evaluated according to criteria and established functions of performance.