La Régulation thermique des bâtiments tertiaires : application de la logique floue à la régulation centrale du chauffage en régime intermittent

= Thermal control of tertiary type buildings : application of fuzzy logic to the intermittent heating

• Auteur / Autrice : Gilles Fraisse
• Direction : Joseph Virgone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Bien-être

Logique floue

Chauffage

Température -- Régulation

Résumé

La pratique de l’intermittence du chauffage dans les bâtiments à occupation discontinue est certainement le moyen le plus rentable pour faire d’importantes économies d’énergie. Cependant, une étude bibliographique sur les programmateurs d’intermittence montre d’une part que la régulation réglementaire du type droite de chauffe n’est pas adaptée au régime intermittent, et d’autre part que les nouvelles méthodes répondant au double critère fiabilité et régulation en boucle ouverte sont rares. La mise au point d’un nouveau système de régulation se fait généralement par simulation numérique pour des raisons de coût et de durée expérimentale. La régulation nécessitant un fonctionnement avec de faibles pas de temps, nous avons créé un nouveau modèle de bâtiment au sein du logiciel de simulation TRNSYS. Le programmateur d’intermittence proposé est basé sur la logique floue. Il tient compte, en plus de la température extérieure de l’état thermique du bâtiment. Nous avons testé le régulateur flou dans différentes configurations d’intermittence, d’inertie, de surpuissance ‘et d’apports internes. La comparaison avec des régulateurs classiques a mis en évidence un meilleur comportement du régulateur flou en ce qui concerne la régulation et l’optimisation de la relance. Dans chaque cas, nous avons évalué le confort et la consommation énergétique. Un régulateur prototype équivalent au modèle numérique a été testé dans un collège de Villeurbanne. L’expérimentation en mi-saison a mis en évidence sa capacité d’adaptation au climat et au système bâtimentchauffage. Parallèlement, des simulations numériques concernant le site expérimenté ont éte réalisées au cours d’une saison de chauffe après avoir recalé de façon précise le modèle, La consommation énergétique relative aurégulateur fonctionnant les années précédentes est nettement supérieure à celle du régulateur prototype.

Intermittent heating in discontinuously-occupied buildings is the best way to save energy. Nevertheless a bibliographic research on intermittent heating shows that on one hand reglementary straight-line heating law is not adapted to intermittent heating and on another hand that new methods based on open-loop control are rarely reliable. For reasons of time and money, the perfection of new control system is to be carried out thanks to numerical simulation. As control temperature needs small time steps, a new building model is created in the simulation package TRNSYS. The controller based on fuzzy logic takes into account the thermal state of the building in addition to the external temperature. The fuzzy controller is studied for different configurations (internal loads, inertia, oversized plant. . . ) and compared to classical controllers. It brings to the fore that the new controller had the best behaviour as far as temperature control and boost optimisation are concerned. In each case, energy consumption and comfort are measured. A prototype built on this model was tested in a school in Villeurbanne (France). The experimentation showed that the controller had a good capacity of adaptation to the climate and to the heating-building system. At the same time, numerical simulations concerning the school were realized. The consumption of the new controller was a lot less than the usual one.