FR3077119A1 - METHOD AND DEVICE FOR PREDICTIVE DETERMINATION OF A THERMAL COMFORT INDICATOR OF A LOCAL - Google Patents
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Abstract
Ce procédé de détermination prédictive d'un indicateur de confort thermique (t0 ; ?ta ; ?tpr) d'un local, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l'air à l'intérieur du local (Tair in pred) et de la température de l'air à l'extérieur du local (Tair out pred), comprend des étapes dans lesquelles : - on détermine expérimentalement au moins un paramètre (HLC, Heff, U) d'un modèle thermique descriptif du local, par ajustement entre le modèle thermique et des mesures réalisées in situ dans le local, où les mesures comprennent des mesures de la température de l'air à l'intérieur du local et des mesures soit d'au moins une température supplémentaire à l'intérieur du local, soit du flux thermique à travers des parois du local correspondant à l'indicateur de confort thermique (tO ; ?ta ; ?tpr) ; - on calcule une ou des températures de confort prédictives intervenant pour la détermination de l'indicateur de confort thermique (tO ; ?ta ; ?tpr), pour lesdites valeurs prédictives quelconques de la température de l'air à l'intérieur du local (Tair in pred) et de la température de l'air à l'extérieur du local (Tair out pred).This method of predictive determination of a thermal comfort indicator (t0; ta? Tpr) of a room, for any predictive values of the air temperature inside the room (Tair in pred) and of the air temperature outside the room (Tair out pred), comprises steps in which: - at least one parameter (HLC, Heff, U) of a descriptive thermal model of the room is determined experimentally by adjustment between the thermal model and measurements made in situ in the room, where the measurements include measurements of the air temperature inside the room and measurements of at least one additional temperature inside the room. local, or thermal flow through the walls of the room corresponding to the thermal comfort indicator (tO; tt? tpr); one calculates one or more predictive comfort temperatures intervening for the determination of the thermal comfort indicator (tO; tt; tpr), for said any predictive values of the temperature of the air inside the room ( Tair in pred) and the air temperature outside the room (Tair out pred).
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATION PREDICTIVE D’UN INDICATEUR DE CONFORT THERMIQUE D’UN LOCALMETHOD AND DEVICE FOR PREDICTIVE DETERMINATION OF A THERMAL COMFORT INDICATOR OF A PREMISES
La présente invention a trait à un procédé et un dispositif de détermination prédictive d’un indicateur de confort thermique d’un local, pour des valeurs prédictives de conditions du local, en particulier pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local.The present invention relates to a method and a device for predictive determination of a thermal comfort indicator of a room, for predictive values of conditions of the room, in particular for any predictive values of the air temperature at inside the room and the air temperature outside the room.
Il s’agit d’une évaluation prédictive du confort thermique du local car, avec la présente invention, l’indicateur de confort thermique peut être déterminé pour toute température de l’air à l’intérieur du local et toute température de l’air à l’extérieur du local, c’est-à-dire quelles que soient les conditions d’occupation du local et les conditions climatiques extérieures.It is a predictive evaluation of the thermal comfort of the room because, with the present invention, the thermal comfort indicator can be determined for any air temperature inside the room and any air temperature. outside the premises, that is to say whatever the conditions of occupation of the premises and the external climatic conditions.
L’invention vise en particulier à établir une cartographie prédictive du confort thermique dans un local, en déterminant un ou plusieurs indicateurs de confort thermique, à une ou plusieurs positions dans le local, pour des valeurs quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local.The invention aims in particular to establish a predictive map of thermal comfort in a room, by determining one or more indicators of thermal comfort, at one or more positions in the room, for any values of the air temperature at l inside the room and the air temperature outside the room.
L’invention peut être appliquée pour prédire le confort thermique dans tout type de local, notamment dans un bâtiment ou dans un véhicule. Au sens de l’invention, on entend par local tout espace délimité par une enveloppe, plus particulièrement un espace d’habitat. Il peut s’agir d’un espace d’habitat fixe, tel qu’une maison individuelle ou un bâtiment, notamment à usage d’habitation ou tertiaire, ou une partie d’un tel bâtiment, par exemple un appartement dans un immeuble à plusieurs étages. Il peut également s’agir d’un espace d’habitat transportable, tel qu’une cabine dans un véhicule, en particulier dans une voiture, un camion, un train, un navire, un sous-marin, un avion, un vaisseau spatial.The invention can be applied to predict thermal comfort in any type of premises, in particular in a building or in a vehicle. For the purposes of the invention, the term local means any space delimited by an envelope, more particularly a living space. It may be a fixed living space, such as a detached house or a building, in particular for residential or tertiary use, or a part of such a building, for example an apartment in a building with many floors. It can also be a transportable habitat space, such as a cabin in a vehicle, in particular in a car, a truck, a train, a ship, a submarine, an airplane, a spaceship. .
Dans un local, un occupant qui estime que son environnement thermique est trop chaud ou trop froid, même localement en un endroit précis du local, va améliorer son confort thermique en activant un dispositif de climatisation ou de chauffage. Cela tend à générer des surconsommations d’énergie. Dans certains cas, il n’est pas possible de restaurer rapidement un environnement thermique confortable dans un local, ce qui peut entraîner en plus des surconsommations importantes d’énergie des risques pour la santé des occupants. Il est donc important d’évaluer de manière prédictive le niveau de confort thermique d’un local pour identifier d’éventuels problèmes, en fonction des conditions d’utilisation du local et des conditions climatiques extérieures, et procéder si besoin à des travaux d’amélioration de l’isolation thermique du local.In a room, an occupant who feels that their thermal environment is too hot or too cold, even locally in a specific place in the room, will improve their thermal comfort by activating an air conditioning or heating device. This tends to generate overconsumption of energy. In some cases, it is not possible to quickly restore a comfortable thermal environment in a room, which can also lead to significant energy over-consumption, which poses risks to the health of the occupants. It is therefore important to predictively assess the level of thermal comfort in a room to identify possible problems, depending on the conditions of use of the room and outdoor climatic conditions, and if necessary carry out work. improvement of the thermal insulation of the room.
Pour évaluer le niveau de confort thermique d’un bâtiment, il existe plusieurs indicateurs définis dans des normes internationales, parmi lesquels on peut citer à titre d’exemples non limitatifs :To assess the level of thermal comfort in a building, there are several indicators defined in international standards, among which we can cite as non-limiting examples:
- la température opérative t0 (ou température de confort ressentie), qui est définie dans la norme ISO 7726 ;- the operating temperature t 0 (or perceived comfort temperature), which is defined in standard ISO 7726;
- la différence verticale de la température de l’air Δΐα ν, qui est définie dans la norme ISO 7730 ;- the vertical difference in air temperature Δΐ α ν , which is defined in standard ISO 7730;
- l’asymétrie de température de rayonnement Atpr, verticale ou horizontale, qui est définie dans la norme ISO 7730.- the radiation temperature asymmetry At pr , vertical or horizontal, which is defined in standard ISO 7730.
Pour accéder de manière prédictive à ces indicateurs de confort thermique, il est nécessaire de connaître, là aussi de manière prédictive, plusieurs grandeurs physiques du bâtiment, en particulier la température de l’air en différents points à l’intérieur du bâtiment et la température de surface des parois à l’intérieur du bâtiment (murs, vitrages, sols, plafonds, etc.).To predictively access these indicators of thermal comfort, it is necessary to know, here also in a predictive manner, several physical quantities of the building, in particular the air temperature at different points inside the building and the temperature surface area of the walls inside the building (walls, glazing, floors, ceilings, etc.).
Les méthodes disponibles actuellement ne permettent pas de prédire de manière simple et rapide des températures d’air et de surfaces à l’intérieur d’un bâtiment quelles que soient les conditions d’occupation du bâtiment et les conditions climatiques extérieures.Currently available methods do not allow simple and fast prediction of air and surface temperatures inside a building regardless of the building occupancy conditions and outdoor weather conditions.
Par exemple, une première méthode connue consiste à simuler le comportement thermique du bâtiment en utilisant un modèle numérique du bâtiment et plusieurs approximations. Cela permet de prédire les valeurs des températures d’air et de surfaces à l’intérieur du bâtiment pour différentes conditions intérieures et extérieures au bâtiment, qui sont ensuite utilisées pour calculer les indicateurs de confort thermique définis par les normes. Cette première méthode, qui est utilisée notamment par les bureaux d’étude thermique lors de la conception des bâtiments, nécessite du temps, des compétences en thermique et des ressources informatiques. De plus, cette méthode repose sur un calcul dépendant des matériaux renseignés dans le modèle numérique. Or, dans le cas d’un logement neuf à réception, il est possible que la construction réellement achevée ne respecte pas les hypothèses prises durant la phase de conception. Dans le cas de logements anciens où il n’existe pas de connaissance des matériaux constituant l’enveloppe, il est difficile de définir précisément un modèle du bâtiment. De plus, cette méthode ne permet pas de prédire la stratification de l’air et donc l’indicateur de différence verticale de la température de l’air Δΐαν. Pour cela, il faut faire des simulations numériques des fluides (Computational Fluid Dynamics, ou CFD), qui sont coûteuses en temps et ne sont pas précises.For example, a first known method consists in simulating the thermal behavior of the building using a digital model of the building and several approximations. This makes it possible to predict the values of air and surface temperatures inside the building for different conditions inside and outside the building, which are then used to calculate the thermal comfort indicators defined by the standards. This first method, which is used in particular by thermal design offices when designing buildings, requires time, thermal skills and computer resources. In addition, this method is based on a calculation dependent on the materials entered in the numerical model. However, in the case of new housing upon receipt, it is possible that the construction actually completed does not respect the assumptions made during the design phase. In the case of old dwellings where there is no knowledge of the materials making up the envelope, it is difficult to precisely define a model of the building. In addition, this method does not make it possible to predict the stratification of the air and therefore the indicator of vertical difference of the air temperature Δΐ αν . For that, it is necessary to make numerical simulations of fluids (Computational Fluid Dynamics, or CFD), which are costly in time and are not precise.
Dans une deuxième méthode connue, les températures d’air et de surfaces à l’intérieur du bâtiment sont mesurées directement à l’aide de capteurs de température répartis dans le bâtiment. Les mesures sont réalisées sur un temps suffisamment long, en particulier supérieur à une année, et on estime alors le niveau de confort thermique futur du bâtiment en supposant que les mêmes zones d’inconfort reviennent chaque année. La mise en œuvre de cette deuxième méthode est longue, puisque les mesures doivent être réalisées sur au moins une année. De plus, cette méthode fournit des résultats approximatifs et ne permet pas d’évaluer le confort lors d’épisodes climatiques inhabituels tels que des canicules ou des épisodes de grand froid.In a second known method, the air and surface temperatures inside the building are measured directly using temperature sensors distributed throughout the building. The measurements are carried out over a sufficiently long time, in particular greater than a year, and the level of future thermal comfort of the building is then estimated by assuming that the same discomfort zones return each year. The implementation of this second method is long, since the measurements must be carried out over at least one year. In addition, this method provides approximate results and does not make it possible to assess comfort during unusual climatic episodes such as heat waves or episodes of extreme cold.
C’est à ces inconvénients qu’entend plus particulièrement remédier l’invention en proposant un procédé et un dispositif permettant de déterminer de manière prédictive un indicateur de confort thermique d’un local de manière simple et rapide, avec un coût modéré et une précision raisonnable, quelles que soient les conditions d’occupation du local et les conditions climatiques à l’extérieur du local.It is to these drawbacks that the invention more particularly intends to remedy by proposing a method and a device making it possible to predictively predict an indicator of thermal comfort of a room in a simple and rapid manner, with moderate cost and precision. reasonable, whatever the conditions of occupation of the premises and the climatic conditions outside the premises.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détermination prédictive d’un indicateur de confort thermique d’un local, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes dans lesquelles :To this end, the subject of the invention is a method of predictive determination of an indicator of thermal comfort of a room, for any predictive values of the temperature of the air inside the room and of the temperature of the air outside the room, characterized in that it comprises stages in which:
- on détermine expérimentalement au moins un paramètre d’un modèle thermique descriptif du local, par ajustement entre le modèle thermique et des mesures réalisées in situ dans le local, où les mesures comprennent des mesures de la température de l’air à l’intérieur du local et des mesures soit d’au moins une température supplémentaire à l’intérieur du local, soit du flux thermique à travers des parois du local correspondant à l’indicateur de confort thermique ;- at least one parameter of a descriptive thermal model of the room is determined experimentally, by adjustment between the thermal model and measurements made in situ in the room, where the measurements include measurements of the temperature of the air inside of the room and measurements either of at least one additional temperature inside the room, or of the heat flux through the walls of the room corresponding to the thermal comfort indicator;
- on calcule une ou des températures de confort prédictives intervenant pour la détermination de l’indicateur de confort thermique, pour lesdites valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local.- one or more predictive comfort temperatures used to determine the thermal comfort indicator are calculated, for said arbitrary predictive values of the air temperature inside the room and the air temperature at l outside the room.
L’invention repose sur la détermination expérimentale d’au moins un paramètre d’un modèle thermique descriptif du local, par ajustement entre le modèle thermique et des mesures réalisées in situ dans le local, puis l’utilisation de ce ou ces paramètres pour calculer des températures de confort prédictives, pour lesdites valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local, permettant d’accéder à la valeur prédictive de l’indicateur de confort thermique.The invention is based on the experimental determination of at least one parameter of a descriptive thermal model of the room, by adjustment between the thermal model and measurements carried out in situ in the room, then the use of this or these parameters to calculate predictive comfort temperatures, for said arbitrary predictive values of the air temperature inside the room and the air temperature outside the room, making it possible to access the predictive value of the thermal comfort indicator.
En pratique, des exemples de paramètres de modèles thermiques descriptifs du local susceptibles d’être déterminés dans le cadre de l’invention comprennent, de manière non limitative :In practice, examples of parameters of thermal models descriptive of the room capable of being determined within the framework of the invention include, without limitation:
- le coefficient de déperdition thermique H LC du local (en W.K'1) ;- the heat loss coefficient H LC of the room (in W.K ' 1 );
- un coefficient de transmission effectif Heff (en W.K'1), qui est déterminé en un ou plusieurs points à l’intérieur du local choisis pour correspondre à l’indicateur de confort thermique ; par exemple, lorsque l’indicateur de confort thermique est la température opérative t0 en un point à l’intérieur du local, on peut déterminer la valeur du coefficient de transmission effectif Heff en ce point à partir de mesures de la température moyenne radiante à l’intérieur du local en ce point à l’aide d’un capteur de température globe noir ou, en variante, on peut déterminer les valeurs du coefficient de transmission effectif des différents éléments de construction des parois du local vus en ce point à partir de mesures des températures de surface intérieure de ces éléments de construction ; selon un autre exemple, lorsque l’indicateur de confort thermique est la différence verticale de la température de l’air Δΐαν, on peut déterminer les valeurs du coefficient de transmission effectif Heff en deux points situés respectivement à 0,10 m et 1,70 m selon une verticale du local, à partir de mesures de la température de l’air à l’intérieur du local en ces deux points ; de manière générale, on peut définir un coefficient de transmission effectif en chaque point de l’espace et/ou pour chaque type de mesure de température (température de surface, température de l’air, température moyenne radiante) comme l’inverse de la résistance thermique entre ce point et le nœud de température extérieure, ce coefficient étant alors estimé par inversion de modèle ou identification des paramètres d’un modèle thermique descriptif du local et des mesures expérimentales réalisées dans le local ;- an effective transmission coefficient H eff (in W.K ' 1 ), which is determined at one or more points inside the room chosen to correspond to the thermal comfort indicator; for example, when the thermal comfort indicator is the operating temperature t 0 at a point inside the room, the value of the effective transmission coefficient H eff can be determined at this point from measurements of the mean radiant temperature inside the room at this point using a black globe temperature sensor or, alternatively, it is possible to determine the values of the effective transmission coefficient of the various construction elements of the walls of the room seen at this point at from measurements of the interior surface temperatures of these building elements; according to another example, when the thermal comfort indicator is the vertical difference in the air temperature Δΐ αν , the values of the effective transmission coefficient H eff can be determined at two points located respectively at 0.10 m and 1 , 70 m along a vertical of the room, from measurements of the air temperature inside the room at these two points; in general, an effective transmission coefficient can be defined at each point in space and / or for each type of temperature measurement (surface temperature, air temperature, mean radiant temperature) as the inverse of the thermal resistance between this point and the outside temperature node, this coefficient then being estimated by inverting the model or identifying the parameters of a descriptive thermal model of the room and experimental measurements carried out in the room;
- le coefficient de transmission thermique U (en W.m'2.K'1), qui est déterminé pour chaque élément de construction des parois du local correspondant à l’indicateur de confort thermique ; par exemple, lorsque l’indicateur de confort thermique est la température opérative t0 en un point à l’intérieur du local, on peut déterminer le coefficient de transmission thermique U pour chaque élément de construction des parois du local vu en ce point, notamment à partir de mesures du flux thermique à travers ces éléments de construction ou de la température de surface de ces éléments de construction ; selon un autre exemple, lorsque l’indicateur de confort thermique est l’asymétrie de température de rayonnement verticale Atprv, on peut déterminer le coefficient de transmission thermique U pour chaque élément de construction des parois horizontales du local en vis-vis, notamment à partir de mesures du flux thermique à travers ces éléments de construction ou de la température de surface de ces éléments de construction.- the thermal transmission coefficient U (in W.m ' 2 .K' 1 ), which is determined for each element of construction of the walls of the room corresponding to the thermal comfort indicator; for example, when the thermal comfort indicator is the operating temperature t 0 at a point inside the room, the thermal transmission coefficient U can be determined for each element of construction of the walls of the room seen at this point, in particular from measurements of the heat flow through these building elements or the surface temperature of these building elements; according to another example, when the thermal comfort indicator is the asymmetry of vertical radiation temperature At prv , it is possible to determine the thermal transmission coefficient U for each element of construction of the horizontal walls of the room opposite, in particular at from measurements of the heat flux through these building elements or the surface temperature of these building elements.
D’autres paramètres de modèles thermiques peuvent également être déterminés dans le cadre de l’invention, tels qu’un facteur solaire dans le cas où le modèle thermique du local prend en compte la contribution du rayonnement solaire au chauffage du local.Other parameters of thermal models can also be determined within the framework of the invention, such as a solar factor in the case where the thermal model of the room takes into account the contribution of solar radiation to the heating of the room.
Dans le cadre de l’invention, pour une paroi du local, on distingue différents éléments de construction de la paroi lorsque la paroi est formée de plusieurs éléments ayant des propriétés d’isolation thermique significativement différentes. Ainsi, par exemple, pour une paroi du local formée par un mur muni d’un vitrage, la paroi comprend deux éléments de construction qui sont, respectivement, le mur et le vitrage. Les paramètres tels que le coefficient de transmission effectif Heff ou le coefficient de transmission thermique U sont alors déterminés pour chaque élément de construction de la paroi.In the context of the invention, for a room wall, there are different elements of construction of the wall when the wall is formed of several elements having significantly different thermal insulation properties. Thus, for example, for a wall of the room formed by a wall provided with a glazing, the wall comprises two construction elements which are, respectively, the wall and the glazing. Parameters such as the effective transmission coefficient H eff or the thermal transmission coefficient U are then determined for each construction element of the wall.
Selon un aspect de l’invention, le ou les paramètres du modèle thermique sont déterminés en utilisant les variations transitoires de la température à l’intérieur du local lorsque le local est soumis à des sollicitations internes contrôlées et dans un environnement externe mesuré. L’analyse quantitative de la variation de températures à l’intérieur du local et/ou du flux thermique à travers les parois du local permet alors de déterminer quantitativement le ou les paramètres du modèle thermique sur une période courte, s’étendant notamment sur quelques heures, en limitant l’influence des paramètres susceptibles de modifier le comportement dynamique du local. En particulier, la brièveté des mesures permet de s’affranchir de l’influence des conditions d’utilisation du local et des variations des conditions climatiques extérieures.According to one aspect of the invention, the parameter or parameters of the thermal model are determined using the transient variations of the temperature inside the room when the room is subjected to controlled internal stresses and in a measured external environment. The quantitative analysis of the temperature variation inside the room and / or the thermal flux through the walls of the room then makes it possible to quantitatively determine the parameter (s) of the thermal model over a short period, extending in particular over a few hours, by limiting the influence of parameters likely to modify the dynamic behavior of the room. In particular, the brevity of the measurements makes it possible to overcome the influence of the conditions of use of the premises and the variations in the climatic conditions outside.
Dans un mode particulier de réalisation, le procédé selon l’invention comprend des étapes dans lesquelles :In a particular embodiment, the method according to the invention comprises steps in which:
- sur au moins deux périodes de temps Dk successives correspondant à des puissances Pk distinctes de chauffe appliquées à l’intérieur du local, on procède à une campagne de mesures de la température de l’air à l’intérieur du local et d’au moins une température à l’intérieur du local correspondant à l’indicateur de confort thermique à intervalles de temps rapprochés, ainsi qu’à la détermination de la température de l’air à l’extérieur du local à intervalles de temps rapprochés ;- over at least two successive periods of time D k corresponding to different heating powers P k applied inside the room, a campaign of air temperature measurements is carried out inside the room and d '' at least one temperature inside the room corresponding to the thermal comfort indicator at close time intervals, as well as the determination of the air temperature outside the room at close time intervals;
- on détermine la valeur du coefficient de déperdition thermique HLC du local, par ajustement entre :- the value of the HLC heat loss coefficient of the room is determined, by adjustment between:
d’une part, un modèle thermique exprimant la variation temporelle de la température de l’air à l’intérieur du local en fonction de la puissance de chauffe appliquée dans le local et de la température de l’air à l’extérieur du local, et d’autre part, l’évolution mesurée de la température de l’air à l’intérieur du local en fonction du temps ;on the one hand, a thermal model expressing the temporal variation of the air temperature inside the room as a function of the heating power applied in the room and the air temperature outside the room , and on the other hand, the measured evolution of the air temperature inside the room as a function of time;
- on détermine la valeur d’un coefficient de transmission effectif Heff en chaque point de mesure de la température à l’intérieur du local correspondant à l’indicateur de confort thermique, par ajustement entre :- the value of an effective transmission coefficient H eff is determined at each temperature measurement point inside the room corresponding to the thermal comfort indicator, by adjusting between:
d’une part, un modèle thermique exprimant la variation temporelle de la température à l’intérieur du local correspondant à l’indicateur de confort thermique en fonction de la puissance de chauffe appliquée dans le local et de la température de l’air à l’extérieur du local, et d’autre part, l’évolution mesurée de la température à l’intérieur du local correspondant à l’indicateur de confort thermique en fonction du temps ;on the one hand, a thermal model expressing the temporal variation of the temperature inside the room corresponding to the thermal comfort indicator as a function of the heating power applied in the room and the air temperature at l outside the room, and secondly, the measured change in temperature inside the room corresponding to the thermal comfort indicator as a function of time;
- on calcule la ou les températures de confort prédictives Tconfortpred intervenant pour la détermination de l’indicateur de confort thermique, à partir des valeurs préalablement déterminées du coefficient de déperdition thermique HLC du local et du coefficient de transmission effectif Heff, pour lesdites valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local Tairinpred et de la température de l’air à l’extérieur du local Tair out pred> selon la relation .- the predicted comfort temperature (s) T confortpred used for determining the thermal comfort indicator is calculated, from the previously determined values of the heat loss coefficient HLC of the room and the effective transmission coefficient H eff , for said values any predictors of the air temperature inside the room T airinpred and the air temperature outside the room Tair out pred> according to the relation.
HLC Tconfort pred ~ Tair out pred + 77HLC Tconfort pred ~ T a i r or t pred + 77
Dans ce mode de réalisation, à titre d’exemples :In this embodiment, as examples:
- lorsque l’indicateur de confort thermique est la température opérative t0 en un point à l’intérieur du local, on peut déterminer la valeur du coefficient de transmission effectif Heff en ce point à partir de mesures de l’évolution temporelle de la température moyenne radiante à l’intérieur du local Tradinkconf en ce point et/ou on peut déterminer la valeur du coefficient de transmission effectif pour chaque élément de construction des parois du local vu en ce point à partir de mesures de l’évolution temporelle de la température de surface à l’intérieur du local Tsurfinkconf de l’élément de construction ;- when the thermal comfort indicator is the operating temperature t 0 at a point inside the room, the value of the effective transmission coefficient H eff can be determined at this point from measurements of the time evolution of the mean radiant temperature inside the Tradinkconf room at this point and / or we can determine the value of the effective transmission coefficient for each element of construction of the walls of the room seen at this point from measurements of the time evolution of the surface temperature inside the room T surfinkconf of the building element;
- lorsque l’indicateur de confort thermique est la différence verticale de la température de l’air Δΐαν selon une verticale du local, on peut déterminer les valeurs du coefficient de transmission effectif Heff en deux points de hauteurs différentes selon cette verticale à l’intérieur du local à partir de mesures de l’évolution temporelle de la température de l’air à l’intérieur du local Tair tnkconf en ces deux points ;- when the thermal comfort indicator is the vertical difference in air temperature Δΐ αν along a vertical of the room, the values of the effective transmission coefficient H eff can be determined at two points of different heights along this vertical at l 'interior of the room from measurements of the time evolution of the air temperature inside the room T air tnkconf at these two points;
- lorsque l’indicateur de confort thermique est l’asymétrie de température de rayonnement Atpr verticale, respectivement horizontale, on peut déterminer la valeur du coefficient de transmission effectif Heff de chaque élément de construction des parois horizontales du local en vis-vis, respectivement des parois verticales du local en vis-vis, à partir de mesures de l’évolution temporelle de la température de surface à l’intérieur du local Tsurf in k conf de chacune de ces parois.- when the thermal comfort indicator is the asymmetry of radiation temperature At pr vertical, respectively horizontal, it is possible to determine the value of the effective transmission coefficient H eff of each construction element of the horizontal walls of the room opposite, respectively of the vertical walls of the room opposite, from measurements of the temporal evolution of the surface temperature inside the room Tsurf in k conf of each of these walls.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend des étapes dans lesquelles :In another embodiment, the method according to the invention comprises steps in which:
- on détermine expérimentalement le coefficient de transmission thermique U de chaque paroi du local correspondant à l’indicateur de confort thermique, par ajustement entre un modèle thermique et des mesures réalisées in situ dans le local, où les mesures comprennent des mesures de la température de l’air à l’intérieur du local et des mesures soit du flux thermique à travers la paroi, soit de la température de surface de la paroi à l’intérieur du local ;- the thermal transmission coefficient U of each wall of the room corresponding to the thermal comfort indicator is determined experimentally, by adjustment between a thermal model and measurements carried out in situ in the room, where the measurements include measurements of the temperature of the air inside the room and measures either the heat flux through the wall or the surface temperature of the wall inside the room;
- on calcule une température de surface prédictive Tsurfpred de chaque paroi du local correspondant à l’indicateur de confort thermique, pour lesdites valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local Tairinpred et de la température de l’air à l’extérieur du local ^air out predt selon la relation .- a predictive surface temperature T surfpred of each wall of the room corresponding to the thermal comfort indicator is calculated, for said any predictive values of the air temperature inside the room T airinpred and of the temperature of l air outside the room ^ air out predt according to the relationship.
_U_ ( _ ._U_ ( _.
Tsurf pred ~ Tair in pred ~ ~ {Tair in pred ~ Tair out pred ) •Hn avec hin le coefficient d’échange convectif de l’air à l’intérieur du local.Tsurf pred ~ T a i r i n pred ~ ~ {Tair in pred ~ T a i r or t pred) • Hn with h in the convective exchange coefficient of the air inside the room.
Dans ce mode de réalisation, à titre d’exemples :In this embodiment, as examples:
- lorsque l’indicateur de confort thermique est la température opérative t0 en un point à l’intérieur du local, on peut déterminer la valeur du coefficient de transmission thermique U de chaque élément de construction des parois du local vu en ce point, à partir de mesures du flux thermique à travers ces éléments de construction ou de la température de surface de ces éléments de construction ;- when the thermal comfort indicator is the operating temperature t 0 at a point inside the room, we can determine the value of the thermal transmission coefficient U of each building element of the walls of the room seen at this point, from measurements of the heat flux through these building elements or the surface temperature of these building elements;
- lorsque l’indicateur de confort thermique est l’asymétrie de température de rayonnement Atpr verticale, respectivement horizontale, on peut déterminer la valeur du coefficient de transmission thermique U de chaque élément de construction des parois horizontales, respectivement verticales, du local en vis-vis, à partir de mesures du flux thermique à travers ces éléments de construction ou de la température de surface de ces éléments de construction.- when the thermal comfort indicator is the asymmetry of radiation temperature At pr vertical, respectively horizontal, one can determine the value of the coefficient of thermal transmission U of each element of construction of the horizontal walls, respectively vertical, of the screw room -vis, from measurements of the heat flux through these building elements or the surface temperature of these building elements.
Selon une première variante, pour déterminer expérimentalement le coefficient de transmission thermique U de chaque paroi du local correspondant à l’indicateur de confort thermique, on procède aux étapes suivantes :According to a first variant, to experimentally determine the coefficient of thermal transmission U of each wall of the room corresponding to the thermal comfort indicator, the following steps are carried out:
- sur au moins deux périodes de temps Dk successives correspondant à des puissances Pk distinctes de chauffe appliquées dans le local, on procède à une campagne de mesures de la température de l’air à l’intérieur du local Tairink et du flux thermique à travers la paroi qk à intervalles de temps rapprochés, ainsi qu’à la détermination de la température de l’air à l’extérieur du local Tairoutk à intervalles de temps rapprochés ;- over at least two successive periods of time D k corresponding to different heating powers P k applied in the room, a campaign of measurements of the air temperature inside the room T airink and of the flow is carried out thermal through the wall q k at close time intervals, as well as at determining the temperature of the air outside the room T airoutk at close time intervals;
- on détermine la valeur du coefficient de transmission thermique U de la paroi par ajustement entre :- the value of the heat transfer coefficient U of the wall is determined by adjustment between:
d’une part, un modèle thermique exprimant la variation temporelle de la température de l’air à l’intérieur du local en fonction du flux thermique à travers la paroi et de la température de l’air à l’extérieur du local, et d’autre part, l’évolution mesurée de la température de l’air à l’intérieur du local Tairink ou du flux thermique à travers la paroi qk en fonction du temps.on the one hand, a thermal model expressing the temporal variation of the temperature of the air inside the room as a function of the heat flow through the wall and the temperature of the air outside the room, and on the other hand, the measured evolution of the temperature of the air inside the room T airink or of the heat flow through the wall q k as a function of time.
Selon une deuxième variante, pour déterminer expérimentalement le coefficient de transmission thermique U de chaque paroi du local correspondant à l’indicateur de confort thermique, on procède aux étapes suivantes :According to a second variant, to experimentally determine the coefficient of thermal transmission U of each wall of the room corresponding to the thermal comfort indicator, the following steps are carried out:
- sur au moins deux périodes de temps Dk successives correspondant à des puissances Pk distinctes de chauffe appliquées dans le local, on procède à une campagne de mesures de la température de l’air à l’intérieur du local Tairink et de la température de surface de la paroi à l’intérieur du local Tsurfink à intervalles de temps rapprochés, ainsi qu’à la détermination de la température de l’air à l’extérieur du local Tairoutk à intervalles de temps rapprochés ;- over at least two successive periods of time D k corresponding to different heating powers P k applied in the room, a campaign is carried out to measure the air temperature inside the room T airink and the wall surface temperature inside room T on f ink at close time intervals, as well as the determination of the air temperature outside room T airoutk at close time intervals;
- on détermine la valeur de la grandeur U/hin, où hin est le coefficient d’échange convectif de l’air dans le local au voisinage de la paroi, par ajustement entre :- the value of the quantity U / h in is determined , where h in is the convective exchange coefficient of the air in the room in the vicinity of the wall, by adjustment between:
d’une part, un modèle thermique exprimant la variation temporelle de la température de l’air à l’intérieur du local en fonction de la température de surface de la paroi à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local, et d’autre part, l’évolution mesurée de la température de l’air à l’intérieur du local Tairink ou de la température de surface de la paroi à l’intérieur du local Tsurfink en fonction du temps.on the one hand, a thermal model expressing the temporal variation of the air temperature inside the room as a function of the surface temperature of the wall inside the room and the air temperature at outside the room, and secondly, the measured change in the air temperature inside the room T airink or the surface temperature of the wall inside the room T on f ink as a function of time.
On accède ainsi à la valeur de la grandeur U/hin, et on en déduit la valeur du coefficient de transmission thermique U de la paroi à partir d’une valeur standard et répertoriée du coefficient d’échange convectif de l’air hin pour le type de paroi considéré. A titre d’exemple, pour une paroi verticale de bâtiment, une valeur standard du coefficient d’échange convectif de l’air hin est 8 ±2 W.m'2.K'1.We thus access the value of the quantity U / h in , and we deduce the value of the heat transfer coefficient U of the wall from a standard and listed value of the convective air exchange coefficient h in for the type of wall considered. For example, for a vertical building wall, a standard value of the convective air exchange coefficient h in is 8 ± 2 W.m ' 2 .K' 1 .
Dans le cadre de l’invention, on entend par puissance de chauffe du local toute condition opératoire générant une variation de la température à l’intérieur du local, pour des conditions de température données à l’extérieur du local. Il est entendu que la puissance de chauffe peut être positive, nulle ou négative. Une puissance de chauffe positive correspond à un apport de chaleur dans le local, qui peut être obtenu à l’aide d’un appareil de chauffage. Une puissance de chauffe négative correspond à un apport de froid dans le local, qui peut être obtenu à l’aide d’un appareil de climatisation. Dans le cas d’une puissance de chauffe nulle ou sensiblement nulle appliquée dans le local, la variation de la température dans le local peut résulter d’un déséquilibre entre les températures initiales de l’air à l’intérieur du local et à l’extérieur du local. Par souci de simplicité, dans le cadre de cette description, les termes chauffe ou chauffage peuvent désigner tout autant un apport de chaleur qu’un apport de froid.In the context of the invention, the space heating power is understood to mean any operating condition generating a variation of the temperature inside the room, for given temperature conditions outside the room. It is understood that the heating power can be positive, zero or negative. A positive heating power corresponds to a heat supply in the room, which can be obtained using a heater. A negative heating power corresponds to a supply of cold in the room, which can be obtained using an air conditioning unit. In the case of zero or substantially zero heating power applied in the room, the variation of the temperature in the room can result from an imbalance between the initial temperatures of the air inside the room and at outside the room. For the sake of simplicity, within the framework of this description, the terms heating or heating can designate as much a contribution of heat as a contribution of cold.
Les périodes de temps Dk peuvent être soit disjointes, soit immédiatement successives les unes aux autres. Dans ce dernier cas, on peut considérer que le procédé est réalisé dans sa globalité sur une période de temps continue, formée par la succession des périodes de temps Dk.The time periods D k can be either disjoint or immediately successive to each other. In the latter case, it can be considered that the process is carried out as a whole over a continuous period of time, formed by the succession of the time periods D k .
Selon une réalisation avantageuse, les mesures in situ du procédé selon l’invention sont mises en œuvre sur deux périodes de temps D± et D2 successives correspondant à deux consignes de puissances distinctes de chauffe Pr et P2 appliquées dans le local.According to an advantageous embodiment, the in situ measurements of the method according to the invention are implemented over two successive periods of time D ± and D 2 corresponding to two setpoints of distinct heating powers P r and P 2 applied in the room.
Selon un aspect de l’invention, la première puissance de chauffe P± appliquée sur la première période de temps D± et la deuxième puissance de chauffe P2 appliquée sur la deuxième période de temps D2 ont des valeurs éloignées l’une de l’autre.According to one aspect of the invention, the first heating power P ± applied over the first time period D ± and the second heating power P 2 applied over the second time period D 2 have values that are distant from one of l 'other.
Dans un exemple particulier de réalisation, la première puissance de chauffe Pr appliquée sur la première période de temps D± est strictement positive ou strictement négative, de manière à atteindre une température de l’air à l’intérieur du local strictement supérieure ou strictement inférieure à la température de l’air à l’extérieur du local, puis la deuxième puissance de chauffe P2 appliquée sur la deuxième période de temps D2 est nulle ou sensiblement nulle, de manière à obtenir une évolution libre du local résultant du déséquilibre entre la température de l’air à l’intérieur du local et la température de l’air à l’extérieur du local.In a particular embodiment, the first heating power P r applied over the first time period D ± is strictly positive or strictly negative, so as to reach an air temperature inside the room which is strictly higher or strictly lower than the temperature of the air outside the room, then the second heating power P 2 applied over the second time period D 2 is zero or substantially zero, so as to obtain a free evolution of the room resulting from the imbalance between the air temperature inside the room and the air temperature outside the room.
De préférence, en vue de limiter le temps de mise en œuvre du procédé, tout en réduisant les contributions non contrôlées résultant par exemple de l’utilisation du local ou des conditions climatiques, les mesures in situ du procédé selon l’invention sont mises en œuvre :Preferably, in order to limit the time for implementing the process, while reducing the uncontrolled contributions resulting, for example, from the use of the premises or from climatic conditions, the in situ measurements of the process according to the invention are implemented. artwork :
- alors que le local est inoccupé ; et/ou- while the room is unoccupied; and or
- sur des périodes de temps Dk pour lesquelles le rayonnement solaire est faible, de préférence nul.- over time periods D k for which the solar radiation is weak, preferably zero.
Dans le cadre de l’invention, le modèle thermique utilisé peut être de tout type connu de l’homme du métier.In the context of the invention, the thermal model used can be of any type known to those skilled in the art.
Dans le cadre de l’invention, on effectue un ajustement paramétrique entre un modèle thermique descriptif du local et des mesures réalisées in situ dans le local. Les étapes du procédé selon l’invention, en particulier pour l’ajustement entre le modèle thermique et les mesures in situ, peuvent être mises en œuvre à l’aide d’une unité de calcul appropriée. Il peut s’agir notamment d’un terminal informatique, par exemple un ordinateur portable ou non, une tablette, un téléphone intelligent (smartphone en anglais), comportant un module d’acquisition pour acquérir les mesures requises par le procédé et un module de traitement pour exécuter tout ou partie des étapes de calcul du procédé à partir des mesures acquises.In the context of the invention, a parametric adjustment is made between a descriptive thermal model of the room and measurements carried out in situ in the room. The steps of the method according to the invention, in particular for the adjustment between the thermal model and the in situ measurements, can be implemented using an appropriate calculation unit. It may in particular be a computer terminal, for example a laptop or not, a tablet, a smart phone (smartphone in English), comprising an acquisition module for acquiring the measurements required by the method and a module for processing to execute all or part of the process calculation steps from the acquired measurements.
Le modèle thermique utilisé peut être de tout type connu de l’homme du métier.The thermal model used can be of any type known to those skilled in the art.
Selon un aspect de l’invention, le modèle thermique utilisé est un modèle d’identification paramétrique (ou modèle d’identification de système), tel que les modèles décrits dans l’ouvrage Time Sériés Analysis de Henrik Madsen, Chapman & Hall, 2008 (ISBN-13: 978-1420059670 0).According to one aspect of the invention, the thermal model used is a parametric identification model (or system identification model), such as the models described in the book Time Sériés Analysis by Henrik Madsen, Chapman & Hall, 2008 (ISBN-13: 978-1420059670 0).
En particulier, le modèle thermique utilisé peut être un modèle autorégressif, notamment un modèle ARX (Auto Régressive model with eXternal inputs). En variante, d'autres modèles autorégressifs peuvent être utilisés comme par exemple des modèles ARMAX ou ARMA.In particular, the thermal model used can be an autoregressive model, in particular an ARX model (Auto Regressive model with eXternal inputs). As a variant, other autoregressive models can be used such as for example ARMAX or ARMA models.
De façon connue, un modèle ARX est un modèle autorégressif définissant une sortie y(t) en fonction d'une ou de plusieurs entrées u(t), v(t) et d'un résidu aléatoire de modélisation caractérisé par un bruit blanc de moyenne nulle e(t), t désignant l'instant d'échantillonnage considéré. Le modèle ARX s'écrit :In known manner, an ARX model is an autoregressive model defining an output y (t) as a function of one or more inputs u (t), v (t) and a random modeling residue characterized by a white noise of zero mean e (t), t designating the sampling instant considered. The ARX model is written:
(1 + ï4(p_1))yk = B(p_1)ufe + DÇp-^Vk + ek avec :(1 + ï4 (p _1 )) yk = B (p _1 ) ufe + DÇp- ^ Vk + e k with:
+ A(p~x) = 1 + a±p_1 + —I- anp~n B(p_1) = M-1 + —I- bnp~n D(p_1) = d1p_1 + —I- dnp~n et :+ A (p ~ x ) = 1 + a ± p _1 + —I- anp ~ n B (p _1 ) = M -1 + —I- bnp ~ n D (p _1 ) = d1p _1 + —I- d n p ~ n and:
P~1uk = uk_1 = Vk_!P ~ 1 u k = u k _ 1 = V k _!
p_1 est appelé opérateur de retard et prend en compte les états passés influençant le système au temps présent, n est l’ordre du modèle ARX. Concernant le choix de l’ordre n du modèle ARX, la valeur de n doit être suffisamment élevée pour prendre en compte l’inertie du système, mais suffisamment faible pour éviter un sur-paramétrage du modèle.p _1 is called delay operator and takes into account the past states influencing the system at the present time, n is the order of the ARX model. Concerning the choice of the order n of the ARX model, the value of n must be high enough to take into account the inertia of the system, but low enough to avoid over-configuration of the model.
Selon une caractéristique avantageuse, l’ordre n du modèle ARX est sélectionné de manière itérative, par incrémentation, en partant de η = 1 et jusqu’à ce qu’il n’y ait pas d’autocorrélation ou de corrélation croisée entre le résidu de modélisation e du modèle ARX et les évolutions des mesures in situ en fonction du temps, déterminées sur les périodes de temps Dk, correspondant au modèle.According to an advantageous characteristic, the order n of the ARX model is selected iteratively, by incrementation, starting from η = 1 and until there is no autocorrelation or cross correlation between the residue modeling e of the ARX model and the evolutions of in situ measurements as a function of time, determined over time periods D k , corresponding to the model.
Les étapes d'identification d'un modèle sont connues en soi et ne sont donc pas détaillées plus avant ici. Les coefficients à identifier par ajustement paramétrique (ou fitting) du modèle ARX sur l’évolution des mesures in situ sont les coefficients ah bit = n, auxquels est relié le paramètre recherché du modèle thermique.The steps for identifying a model are known per se and are therefore not detailed further here. The coefficients to be identified by parametric adjustment (or fitting) of the ARX model on the evolution of in situ measurements are the coefficients a h b it = n, to which the desired parameter of the thermal model is linked.
Selon un autre aspect de l’invention, le modèle thermique utilisé est un modèle R-C avec un nombre adapté de résistances et de capacités. De préférence, le modèle thermique est un modèle R-C simple avec une résistance et une capacité. En variante, le modèle thermique peut être un modèle R-C plus complexe que le modèle R-C simple, de type mRnC avec m et n deux nombres entiers, tel qu’un modèle dit 2R2C avec deux résistances et deux capacités, ou encore un modèle dit 3R2C avec trois résistances et deux capacités.According to another aspect of the invention, the thermal model used is an R-C model with an adapted number of resistances and capacities. Preferably, the thermal model is a simple R-C model with resistance and capacity. As a variant, the thermal model can be a more complex RC model than the simple RC model, of the mRnC type with m and n two integers, such as a so-called 2R2C model with two resistances and two capacities, or even a so-called 3R2C model with three resistors and two capacities.
En particulier, dans le cadre de l’invention, on peut utiliser un modèle R-C simple pour décrire un local, avec deux nœuds de température homogène, l’un à l'intérieur du local et l’autre à l'extérieur du local, qui sont séparés par une résistance représentant le coefficient de déperdition thermique global HLC du local et décrivant la perte par transmission et infiltration à travers l'enveloppe du local. Le nœud de température à l'intérieur du local est relié à un condensateur qui représente la masse thermique ou capacité thermique effective C du local. La puissance injectée dans le local est compensée par la perte de chaleur à travers l'enveloppe et la chaleur emmagasinée dans la structure de l’enveloppe, ce qui est décrit par l'équation :In particular, in the context of the invention, a simple RC model can be used to describe a room, with two nodes of homogeneous temperature, one inside the room and the other outside the room, which are separated by a resistance representing the overall heat loss coefficient HLC of the room and describing the loss by transmission and infiltration through the envelope of the room. The temperature node inside the room is connected to a capacitor which represents the thermal mass or effective thermal capacity C of the room. The power injected into the room is compensated by the heat loss through the envelope and the heat stored in the structure of the envelope, which is described by the equation:
p — jj j r (T —T ' „dTairink l — (‘airink 1 air oui k J u dt où P est la puissance totale injectée dans le local, Tairink et Tairoutk sont respectivement la température de l’air à l'intérieur du local et la température de l’air à l’extérieur du local, HLC est le coefficient de déperdition thermique global du local et C est la capacité thermique effective du local.p - jj jr (T —T '„dT a irink l - (' airink 1 air yes k J u dt where P is the total power injected into the room, T airink and T airoutk are respectively the temperature of the air at inside the room and the air temperature outside the room, HLC is the overall heat loss coefficient of the room and C is the effective thermal capacity of the room.
On suppose que la réponse en température du local est une simple exponentielle décroissante et que sa constante de temps est le produit du coefficient de déperdition thermique global HLC du local et de la capacité thermique effective C du local. En réalité, la réponse du local est plus complexe et est la superposition d'un grand nombre d'exponentielles décroissantes, mais il a été validé expérimentalement qu’en adaptant les conditions du test, en particulier la durée du test et la valeur de la puissance de chauffe appliquée dans le local, seule la constante de temps la plus grande joue un rôle et le modèle décrit précédemment est valide.It is assumed that the temperature response of the room is a simple decreasing exponential and that its time constant is the product of the global heat loss coefficient HLC of the room and the effective thermal capacity C of the room. In reality, the local response is more complex and is the superposition of a large number of decreasing exponentials, but it has been validated experimentally only by adapting the conditions of the test, in particular the duration of the test and the value of the heating power applied in the room, only the largest time constant plays a role and the model described above is valid.
En appliquant deux puissances P± et P2 de chauffe du local de valeurs différentes sur deux périodes de temps D± et D2, il est alors possible de déterminer le coefficient de déperdition thermique global HLC du local selonBy applying two powers P ± and P 2 of space heating of different values over two time periods D ± and D 2 , it is then possible to determine the overall heat loss coefficient HLC of the room according to
où (afc)fc=i0U2 est Ιθ pente de la tangente à l’évolution Tairink(t) de la température de l’air à l’intérieur du local en fonction du temps, sur un intervalle de temps à l’intérieur de la période Dk pour lequel l’évolution mesurée Tairink(t) est sensiblement linéaire, et (A7,km)k=lou2 est la différence entre la température moyenne de l’air à l'intérieur du local et la température moyenne de l’air à l’extérieur du local sur l’intervalle de tempswhere (a fc ) fc = i 0U 2 is Ιθ slope of the tangent to the evolution Tairink (t) of the air temperature inside the room as a function of time, over a time interval at inside the period Dk for which the measured change Tairink (t) is substantially linear, and (A7 , km) k = lou2 is the difference between the average temperature of the air inside the room and the average temperature of the air outside the room over the time interval
Atk.At k .
Par analogie, il est possible de déterminer le coefficient de transmission thermique U d’une paroi de séparation entre l’intérieur et l’extérieur du local selon la formule :By analogy, it is possible to determine the thermal transmittance coefficient U of a partition wall between the inside and the outside of the room according to the formula:
y _ α1?2 — α2?1 où (afc)fc=i0U2 est Ιθ pente de la tangente à l’évolution Tairink(t) de la température de l’air à l’intérieur du local en fonction du temps, sur un intervalle de temps à l’intérieur de la période Dk pour lequel l’évolution mesurée Tairink(t) est sensiblement linéaire, (ATkm)k=lou2 est la différence entre la température moyenne de l’air à l'intérieur du local et la température moyenne de l’air à l’extérieur du local sur l’intervalle de temps Atk, et (Q/c)/c=iou2 est Ιθ flux thermique moyen à travers la paroi pris sur la période de temps Dk ou, de préférence et pour plus de précision, pris sur l’intervalle de temps Atk.y _ α 1? 2 - α 2? 1 where (a fc ) fc = i 0U 2 is Ιθ slope of the tangent to the Tairink evolution (t) of the air temperature inside the room as a function of time, over a time interval within the period Dk for which the measured change Tairink (t) is substantially linear, (ATkm) k = lou2 is the difference between the average air temperature at inside the room and the average temperature of air outside the space on Atk time interval, and (Q / c) / c = iou2 is Ιθ flow average heat through the wall taken over the period of time Dk or, preferably and for greater clarity, taken from the time interval At k .
Dans le cadre de l’invention, l’ajustement entre le modèle thermique et les mesures in situ peut se faire sur toute l’étendue de chaque période de temps Dk, ou sur un ou plusieurs intervalles de temps compris dans chaque période de temps Dk. De préférence, dans le cas où le modèle thermique est un modèle ARX, l’ajustement paramétrique est réalisé sur l’ensemble des périodes de temps Dk.In the context of the invention, the adjustment between the thermal model and the in situ measurements can be done over the entire extent of each time period D k , or over one or more time intervals included in each time period D k . Preferably, in the case where the thermal model is an ARX model, the parametric adjustment is carried out over all the time periods D k .
Selon une caractéristique avantageuse, pour chaque période de temps Dk, la puissance Pk de chauffe du local est appliquée au moyen d’au moins un appareil de chauffage ayant une source de puissance contrôlée. De préférence, le ou les appareils de chauffage sont peu inertes de manière à assurer un chauffage rapide de l’air à l’intérieur du local.According to an advantageous characteristic, for each time period D k , the heating power P k of the room is applied by means of at least one heating appliance having a controlled power source. Preferably, the heater (s) are not very inert so as to ensure rapid heating of the air inside the room.
Au moins un appareil de chauffage à source de puissance contrôlée pour le chauffage du local peut être un équipement fixe du local, c’est-à-dire un appareil de chauffage installé dans le local indépendamment de la mise en œuvre du procédé. Il peut notamment s’agir d’une pompe à chaleur dont le coefficient de performance (COP) est connu.At least one heater with a controlled power source for space heating can be fixed equipment in the room, that is to say a heater installed in the room independently of the implementation of the process. It can in particular be a heat pump whose coefficient of performance (COP) is known.
En variante, au moins un appareil de chauffage à source de puissance contrôlée pour le chauffage du local peut être un appareil rapporté dans le local spécifiquement pour la mise en œuvre du procédé.As a variant, at least one heater with a controlled power source for space heating can be an appliance added to the room specifically for the implementation of the method.
Selon une autre variante, le chauffage du local sur chaque période de temps Dk peut être mis en œuvre à l’aide d’une combinaison d’au moins un appareil de chauffage qui équipe le local de manière fixe, indépendamment de la mise en œuvre du procédé, et d’au moins un appareil de chauffage rapporté dans le local spécifiquement pour la mise en œuvre du procédé.According to another variant, the heating of the room over each time period D k can be implemented using a combination of at least one heating appliance which equips the room in a fixed manner, independently of the setting in place. implementation of the process, and at least one heating device brought into the room specifically for the implementation of the process.
Les appareils de chauffage du local peuvent être de type convectif, radiatif ou par conduction, ou combiner plusieurs de ces technologies. De préférence, les appareils de chauffage du local sont des appareils électriques, ce qui permet de déterminer la puissance de chauffe de manière directe et précise. Des exemples d’appareils de chauffage électriques comprennent notamment des appareils de type convectif mettant en jeu le soufflage d’air chauffé au moyen de résistances électriques ; des tapis ou des films chauffants ; des parasols radiants. En variante, les appareils de chauffage du local peuvent être des appareils fonctionnant au gaz ou au fioul, pour autant que les rendements des brûleurs et les débits de combustible puissent être estimés de manière suffisamment précise pour accéder à la puissance de chauffe.The space heaters can be of the convective, radiative or conduction type, or combine several of these technologies. Preferably, the space heaters are electrical devices, which makes it possible to determine the heating power directly and precisely. Examples of electric heaters include in particular convective type devices involving the blowing of heated air by means of electrical resistors; heating mats or films; radiant parasols. Alternatively, the space heaters can be gas or oil fired, as long as the burner efficiency and fuel flow can be estimated with sufficient accuracy to access the heating power.
Dans un mode de réalisation, les appareils de chauffage du local sont des petits convecteurs électriques répartis dans le local. Selon une variante, les appareils de chauffage du local sont des tapis chauffants électriques, que l’on répartit dans le local en les positionnant verticalement et enroulés sur eux-mêmes, de sorte que toute la puissance thermique est dissipée dans l’air dans le local. Cet agencement permet un chauffage rapide et homogène de l’air à l’intérieur du local.In one embodiment, the space heaters are small electric convectors distributed in the space. According to a variant, the space heaters are electric heating mats, which are distributed in the space by positioning them vertically and rolled up on themselves, so that all the thermal power is dissipated in the air in the local. This arrangement allows rapid and uniform heating of the air inside the room.
Si le procédé de l’invention est mis en œuvre avec un local comportant des cloisons internes qui délimitent plusieurs pièces ou zones du local, on peut mesurer la température dans plusieurs pièces ou zones du local et considérer que la température dans le local à chaque temps t est la moyenne des mesures de température obtenues au temps t dans les différentes pièces ou zones du local pondérées chacune par le volume de la pièce ou zone.If the method of the invention is implemented with a room comprising internal partitions which delimit several rooms or areas of the room, the temperature can be measured in several rooms or areas of the room and consider that the temperature in the room at each time t is the average of the temperature measurements obtained at time t in the different rooms or areas of the room, each weighted by the volume of the room or area.
Selon un aspect de l’invention, la puissance de chauffe délivrée dans le local est mesurée à l’aide d’au moins un capteur de puissance. Le ou chaque capteur de puissance peut être un capteur de tension (voltmètre) et/ou un capteur de courant (ampèremètre). De préférence, le ou chaque capteur de puissance est un wattmètre, muni à la fois d’un capteur de tension et d’un capteur de courant. Cela permet une mesure précise de la puissance dans le local, en s’affranchissant d’éventuelles fluctuations de la tension de secteur ou de la détermination de la résistance du ou de chaque appareil de chauffage.According to one aspect of the invention, the heating power delivered in the room is measured using at least one power sensor. The or each power sensor can be a voltage sensor (voltmeter) and / or a current sensor (ammeter). Preferably, the or each power sensor is a wattmeter, provided with both a voltage sensor and a current sensor. This allows precise measurement of the power in the room, avoiding any fluctuations in the mains voltage or determining the resistance of the or each heating appliance.
Dans le cadre de l’invention, on peut déterminer la température de l’air à l’extérieur du local par le biais d’une campagne de mesures à intervalles de temps rapprochés. En variante, la détermination de la température de l’air à l’extérieur du local à intervalles de temps rapprochés peut être obtenue par interpolation de données météorologiques.Within the framework of the invention, the temperature of the air outside the room can be determined by means of a measurement campaign at close time intervals. As a variant, the determination of the air temperature outside the premises at close time intervals can be obtained by interpolation of meteorological data.
De préférence, le procédé selon l’invention est mis en œuvre sur des périodes de temps Dk pour lesquelles la température de l’air à l’extérieur du local est stable.Preferably, the method according to the invention is implemented over periods of time D k for which the temperature of the air outside the premises is stable.
Selon un aspect avantageux de l’invention, on détermine l’indicateur de confort thermique à plusieurs positions dans le local et on en déduit une cartographie du confort thermique dans le local. Il est ainsi possible d’identifier des zones d’inconfort dans le local et de cibler les mesures qu'il convient de prendre pour améliorer le confort thermique.According to an advantageous aspect of the invention, the thermal comfort indicator is determined at several positions in the room and a map of the thermal comfort in the room is deduced therefrom. It is thus possible to identify areas of discomfort in the room and to target the measures that should be taken to improve thermal comfort.
Dans un mode de réalisation, au moins une partie des étapes du procédé selon l’invention sont déterminées par des instructions de programmes d’ordinateurs.In one embodiment, at least part of the steps of the method according to the invention are determined by instructions of computer programs.
En conséquence, l’invention a également pour objet un programme d’ordinateur sur un support d’enregistrement, ce programme étant susceptible d’être mis en œuvre dans un terminal informatique, ou plus généralement dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à l’exécution de tout ou partie des étapes d’un procédé tel que décrit ci-dessus.Consequently, the subject of the invention is also a computer program on a recording medium, this program being capable of being implemented in a computer terminal, or more generally in a computer, this program comprising adapted instructions. the execution of all or part of the steps of a process as described above.
Ce programme peut utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée.This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form.
L’invention a aussi pour objet un support d’enregistrement lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus.The invention also relates to a recording medium readable by a computer, and comprising instructions of a computer program as mentioned above.
Le support d’enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une mémoire morte, une mémoire non volatile réinscriptible, par exemple une clé USB, une carte SD, une EEPROM, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur.The recording medium can be any entity or device capable of storing the program. For example, the support may include a storage means, such as a read-only memory, a rewritable non-volatile memory, for example a USB key, an SD card, an EEPROM, or even a magnetic recording means, for example a Hard disk.
Le support d’enregistrement peut aussi être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé.The recording medium can also be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the process.
Le support d’enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau informatique.The recording medium can be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which can be routed via an electrical or optical cable, by radio or by other means. The program according to the invention can in particular be downloaded from a computer network.
Un autre objet de l’invention est un dispositif de détermination prédictive d’un indicateur de confort thermique d’un local, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur du local et de la température de l’air à l’extérieur du local, ce dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend :Another object of the invention is a device for predictive determination of a thermal comfort indicator of a room, for any predictive values of the temperature of the air inside the room and of the temperature of the room. air outside the room, this device being characterized in that it comprises:
- au moins un appareil de chauffage comportant une source de puissance contrôlée, configuré pour appliquer, sur au moins deux périodes de temps Dk successives, des puissances Pk distinctes de chauffe dans le local ;- At least one heating device comprising a controlled power source, configured to apply, over at least two successive periods of time D k , separate heating powers P k in the room;
- au moins un capteur de température configuré pour mesurer la température de l’air à l’intérieur du local Tairink à intervalles de temps rapprochés sur les périodes de temps Dk ;- at least one temperature sensor configured to measure the temperature of the air inside the room T airink at close time intervals over the time periods D k ;
- au moins un capteur de mesure configuré pour mesurer soit au moins une température à l’intérieur du local, soit le flux thermique à travers des parois du local correspondant à l’indicateur de confort thermique, à intervalles de temps rapprochés sur les périodes de temps Dk ;- at least one measurement sensor configured to measure either at least one temperature inside the room, or the heat flow through the walls of the room corresponding to the thermal comfort indicator, at close time intervals over the periods of time D k ;
- un terminal comportant un module de traitement configuré pour déterminer au moins un paramètre d’un modèle thermique descriptif du local, par ajustement entre le modèle thermique et les mesures réalisées dans le local à l’aide des capteurs du dispositif.- a terminal comprising a processing module configured to determine at least one parameter of a descriptive thermal model of the room, by adjustment between the thermal model and the measurements made in the room using the sensors of the device.
De manière avantageuse, le terminal comporte également un module d’acquisition pour acquérir les mesures requises par le procédé, le module de traitement étant configuré pour exécuter tout ou partie des étapes de calcul du procédé à partir des mesures acquises.Advantageously, the terminal also includes an acquisition module for acquiring the measurements required by the method, the processing module being configured to execute all or part of the steps for calculating the method from the measurements acquired.
Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend également au moins un capteur de température configuré pour mesurer la température de l’air à l’extérieur du local Tairoutk à intervalles de temps rapprochés sur les périodes de temps Dk.In one embodiment, the device also comprises at least one temperature sensor configured to measure the temperature of the air outside the room T airoutk at close time intervals over the time periods D k .
Le ou les capteurs de mesure de la température de l’air à l’intérieur du local, respectivement à l’extérieur du local, peuvent comprendre au moins un capteur de température ambiante destiné à être positionné dans le volume d’air à l’intérieur du local, respectivement à l’extérieur du local, tel qu’un thermocouple, par exemple un thermocouple de type K ou de type T, ou un thermomètre à résistance, par exemple une sonde Pt100.The sensor or sensors for measuring the air temperature inside the room, respectively outside the room, may comprise at least one ambient temperature sensor intended to be positioned in the volume of air at the inside the room, respectively outside the room, such as a thermocouple, for example a type K or type T thermocouple, or a resistance thermometer, for example a Pt100 probe.
Le ou les capteurs de mesure d’une température à l’intérieur du local correspondant à l’indicateur de confort thermique peuvent comprendre, à titre d’exemples :The sensor or sensors for measuring a temperature inside the room corresponding to the thermal comfort indicator may include, for example:
- lorsque l’indicateur de confort thermique est la température opérative t0 en un point à l’intérieur du local, au moins un capteur de température moyenne radiante à l’intérieur du local destiné à être positionné en ce point, tel qu’un thermomètre à globe noir, et/ou une pluralité de capteurs de température de surface à l’intérieur du local destinés à mesurer la température de surface de chaque élément de construction des parois du local vu en ce point ;- when the thermal comfort indicator is the operating temperature t 0 at a point inside the room, at least one radiant average temperature sensor inside the room intended to be positioned at this point, such as a black globe thermometer, and / or a plurality of surface temperature sensors inside the room intended to measure the surface temperature of each construction element of the walls of the room seen at this point;
- lorsque l’indicateur de confort thermique est la différence verticale de la température de l’air Δΐαν selon une verticale du local, au moins deux capteurs de température de l’air à l’intérieur du local destinés à être positionnés en deux points de hauteurs différentes selon cette verticale à l’intérieur du local ;- when the thermal comfort indicator is the vertical difference in air temperature Δΐ αν along a vertical of the room, at least two air temperature sensors inside the room intended to be positioned at two points of different heights according to this vertical inside the room;
- lorsque l’indicateur de confort thermique est l’asymétrie de température de rayonnement Atpr verticale, respectivement horizontale, une pluralité de capteurs de température de surface à l’intérieur du local destinés à mesurer la température de surface de chaque élément de construction des parois horizontales du local en vis-vis, respectivement des parois verticales du local en vis-vis.- when the thermal comfort indicator is the asymmetry of radiation temperature At pr vertical, respectively horizontal, a plurality of surface temperature sensors inside the room intended to measure the surface temperature of each construction element of the horizontal walls of the opposite room, respectively vertical walls of the opposite room.
Le ou les capteurs de température de surface peuvent comprendre au moins un capteur de température de surface destiné à être positionné sur la surface de l’élément de construction à l’intérieur du local, tel qu’un thermocouple fin ou un thermomètre à résistance plat. De manière alternative ou complémentaire, le ou les capteurs de température de surface peuvent comprendre au moins un capteur de rayonnement thermique destiné à être positionné en regard de l’élément de construction, notamment un capteur de mesure ponctuelle, tels qu’un pyromètre, ou un imageur, tel qu’une caméra thermique, en particulier une caméra thermique infrarouge.The surface temperature sensor (s) may comprise at least one surface temperature sensor intended to be positioned on the surface of the building element inside the room, such as a thin thermocouple or a flat resistance thermometer . Alternatively or in addition, the surface temperature sensor (s) may comprise at least one thermal radiation sensor intended to be positioned opposite the construction element, in particular a point measurement sensor, such as a pyrometer, or an imager, such as a thermal camera, in particular an infrared thermal camera.
Par ailleurs, le ou les capteurs de mesure du flux thermique à travers des parois du local correspondant à l’indicateur de confort thermique peuvent comprendre une pluralité de capteurs de flux thermique destinés à mesurer le flux thermique à travers chaque élément de construction du local qui a un intérêt pour la détermination de l’indicateur de confort thermique, à titre d’exemples :Furthermore, the sensor or sensors for measuring the thermal flow through the walls of the room corresponding to the thermal comfort indicator may comprise a plurality of heat flow sensors intended to measure the heat flow through each building element of the room which has an interest in determining the thermal comfort indicator, as examples:
- lorsque l’indicateur de confort thermique est la température opérative t0 en un point à l’intérieur du local, une pluralité de capteurs de flux thermique destinés à mesurer le flux thermique à travers chaque élément de construction des parois du local vu en ce point ;- when the thermal comfort indicator is the operating temperature t 0 at a point inside the room, a plurality of heat flow sensors intended to measure the heat flow through each construction element of the walls of the room seen in this period;
- lorsque l’indicateur de confort thermique est l’asymétrie de température de rayonnement Atpr verticale, respectivement horizontale, une pluralité de capteurs de flux thermique destinés à mesurer le flux thermique à travers chaque élément de construction des parois horizontales, respectivement verticales, du local en vis-vis.- when the thermal comfort indicator is the asymmetry of radiation temperature At pr vertical, respectively horizontal, a plurality of heat flow sensors intended to measure the heat flow through each construction element of the horizontal, respectively vertical walls, of the local opposite.
Chaque capteur de flux thermique est destiné à être positionné sur une face de l’élément de construction ou de la paroi. Le capteur de flux thermique peut être un fluxmètre ou un calorimètre. De manière avantageuse, le capteur de flux thermique est un fluxmètre compatible avec la norme ISO 9869:1994, notamment un fluxmètre à gradient.Each heat flow sensor is intended to be positioned on one face of the building element or of the wall. The heat flow sensor can be a flow meter or a calorimeter. Advantageously, the heat flow sensor is a flow meter compatible with standard ISO 9869: 1994, in particular a gradient flow meter.
Selon un aspect de l’invention, la résistance au flux due au fluxmètre est prise en compte et une correction est appliquée au flux thermique mesuré, de manière à obtenir le flux thermique concernant uniquement l’élément de construction ou la paroi dont on souhaite déterminer le coefficient de transmission thermique U. Cela est particulièrement important pour des parois à faible résistance thermique, telles que des simples vitrages.According to one aspect of the invention, the resistance to flow due to the flow meter is taken into account and a correction is applied to the measured heat flow, so as to obtain the heat flow relating only to the building element or the wall for which it is desired to determine the coefficient of thermal transmission U. This is particularly important for walls with low thermal resistance, such as simple glazing.
Selon une caractéristique avantageuse, le ou chaque appareil de chauffage chauffe l’air à l’intérieur du local. Cela permet un chauffage rapide du local. Tel est le cas notamment avec une pluralité de convecteurs électriques répartis dans le local, ou avec des tapis chauffants électriques comme décrits précédemment, qui sont disposés verticalement dans le local et enroulés sur eux-mêmes, de sorte que toute la puissance thermique est dissipée dans l’air.According to an advantageous characteristic, the or each heating appliance heats the air inside the premises. This allows rapid heating of the room. This is particularly the case with a plurality of electric convectors distributed in the room, or with electric heating mats as described above, which are arranged vertically in the room and rolled up on themselves, so that all the thermal power is dissipated in the air.
Selon une caractéristique avantageuse, le terminal comporte un module de pilotage de la source de puissance du ou de chaque appareil de chauffage.According to an advantageous characteristic, the terminal comprises a module for controlling the power source of the or each heating appliance.
Selon une autre caractéristique avantageuse, le dispositif comprend des moyens de liaison, notamment sans fil, entre le ou chaque capteur du dispositif et le terminal.According to another advantageous characteristic, the device comprises means of connection, in particular wireless, between the or each sensor of the device and the terminal.
Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui va suivre de deux exemples de réalisation d’un procédé et d’un dispositif selon l’invention, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux figures annexées dans lesquelles :The characteristics and advantages of the invention will appear in the following description of two embodiments of a method and a device according to the invention, given solely by way of example and made with reference to the figures appended in which:
- la figure 1 est une vue de dessus schématique de l’intérieur d’une chambre d’une maison, dont l’enveloppe comprend plusieurs éléments de construction, à savoir un sol, un plafond et quatre murs parmi lesquels celui orienté au sud est muni d’un vitrage, et où est installé un dispositif selon l’invention pour la détermination d’une cartographie prédictive de la température opérative t0, en tant qu’indicateur de confort thermique, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur de la chambre et de la température de l’air à l’extérieur de la maison, conformément à l’invention ;- Figure 1 is a schematic top view of the interior of a room of a house, the envelope of which comprises several construction elements, namely a floor, a ceiling and four walls among which that facing south east fitted with glazing, and where a device according to the invention is installed for determining a predictive map of the operating temperature t 0 , as an indicator of thermal comfort, for any predictive values of the temperature of l air inside the room and the air temperature outside the house, according to the invention;
- la figure 2 est un graphe montrant l’évolution temporelle de la température de l’air à l’intérieur de la chambre Tairink(t), lors d’un test comprenant l’application d’une première puissance de chauffe Pr à l’intérieur de la chambre sur une première période de temps Dlt suivie de l’application d’une deuxième puissance de chauffe P2 sensiblement nulle à l’intérieur de la chambre sur une deuxième période de temps D2, de manière à laisser la chambre en refroidissement libre ;- Figure 2 is a graph showing the time evolution of the air temperature inside the T airink chamber (t), during a test including the application of a first heating power P r inside the chamber over a first period of time D lt followed by the application of a second substantially zero heating power P 2 inside the chamber over a second period of time D 2 , so as to leave the room in free cooling;
- la figure 3 est un graphe montrant l’évolution temporelle de la température de l’air à l’extérieur de la maison Tairoutk(t), lors du test décrit précédemment ;- Figure 3 is a graph showing the time evolution of the air temperature outside the house T airoutk (t), during the test described above;
- la figure 4 est un graphe montrant l’évolution temporelle de la température de surface à l’intérieur de la chambre du mur orienté à l’est, lors du test décrit précédemment ;- Figure 4 is a graph showing the temporal evolution of the surface temperature inside the chamber of the east-facing wall, during the test described above;
- la figure 5 est une cartographie prédictive de la température opérative t0, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur de la chambre et de la température de l’air à l’extérieur de la maison, obtenue conformément à l’invention à partir de la détermination du coefficient de déperdition thermique HLC de la chambre et du coefficient de transmission effectif Heff au niveau de chaque point de mesure de la température de surface à l’intérieur de la chambre ;FIG. 5 is a predictive map of the operating temperature t 0 , for any predictive values of the air temperature inside the room and the air temperature outside the house, obtained in accordance with the invention from the determination of the heat loss coefficient HLC of the chamber and the effective transmission coefficient H eff at each point of measurement of the surface temperature inside the chamber;
- la figure 6 est un graphe montrant l’évolution temporelle du flux thermique à travers le mur de la chambre orienté à l’est, lors du test décrit précédemment ; et- Figure 6 is a graph showing the time course of the heat flux through the wall of the chamber facing east, during the test described above; and
- la figure 7 est une cartographie prédictive de la température opérative t0, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur de la chambre et de la température de l’air à l’extérieur de la maison, obtenue conformément à l’invention à partir de la détermination du coefficient de transmission thermique U de chaque élément de construction de la chambre formant une séparation entre l’intérieur et l’extérieur de la maison.FIG. 7 is a predictive map of the operating temperature t 0 , for any predictive values of the air temperature inside the room and the air temperature outside the house, obtained in accordance with the invention from the determination of the heat transfer coefficient U of each building element of the room forming a separation between the interior and the exterior of the house.
PROTOCOLE EXPERIMENTALEXPERIMENTAL PROTOCOL
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre pour la détermination d’une cartographie prédictive de la température opérative t0 à l’intérieur de la chambre 1 d’une maison montrée sur la figure 1, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur de la chambre et de la température de l’air à l’extérieur de la maison.The method according to the invention is implemented for determining a predictive map of the operating temperature t 0 inside the bedroom 1 of a house shown in FIG. 1, for any predictive values of the temperature of air inside the room and the air temperature outside the house.
Pour obtenir cette cartographie prédictive de la température opérative t0, l’invention est mise en œuvre selon deux exemples de réalisation, dont les résultats sont visibles, respectivement, sur la figure 5 pour l’exemple 1 et sur la figure 7 pour l’exemple 2. Les mesures in situ dans la chambre 1 sont réalisées pour les deux exemples au cours d’une même sollicitation thermique de la chambre 1, telle que décrite ci-dessous.To obtain this predictive mapping of the operating temperature t 0 , the invention is implemented according to two exemplary embodiments, the results of which are visible, respectively, in FIG. 5 for example 1 and in FIG. 7 for the Example 2. The in situ measurements in chamber 1 are carried out for the two examples during the same thermal stress on chamber 1, as described below.
L’enveloppe de la chambre 1 comprend un sol, un plafond, un mur 13 orienté à l’ouest, un mur 14 orienté au nord, un mur 15 orienté à l’est, et un mur 16 orienté au sud, ce dernier étant muni d’un vitrage 17 qui est un double vitrage. La chambre 1 présente une surface au sol de 13,2 m2, une surface de vitrage de 1,6 m2, une hauteur intérieure de 2,3 m, un volume de 30,4 m3 et une surface totale d’enveloppe en contact avec l’extérieur de 30 m2.The envelope of room 1 includes a floor, a ceiling, a wall 13 oriented to the west, a wall 14 oriented to the north, a wall 15 oriented to the east, and a wall 16 oriented to the south, the latter being provided with glazing 17 which is double glazing. Room 1 has a floor area of 13.2 m 2 , a glazing area of 1.6 m 2 , an interior height of 2.3 m, a volume of 30.4 m 3 and a total envelope area in contact with the outside of 30 m 2 .
Le sol, le plafond et les murs 13 et 14 de la chambre 1 sont des parois internes de la maison, tandis que les murs 15 et 16 et le vitrage 17 sont des éléments de construction formant une séparation entre l’intérieur et l’extérieur de la maison. Dans ce qui suit, on considère que les parois de la chambre 1 correspondant à des parois internes de la maison sont à l’équilibre, de sorte qu’au cours du test leur température de surface à l’intérieur de la chambre est égale à la température de l’air à l’intérieur de la chambre et le flux thermique qui les traverse est nul.The floor, the ceiling and the walls 13 and 14 of the bedroom 1 are internal walls of the house, while the walls 15 and 16 and the glazing 17 are building elements forming a separation between the interior and the exterior of the House. In what follows, it is considered that the walls of chamber 1 corresponding to internal walls of the house are in equilibrium, so that during the test their surface temperature inside the chamber is equal to the temperature of the air inside the chamber and the heat flux passing through them is zero.
Pour les deux exemples, la sollicitation thermique de la chambre 1 est mise en œuvre alors que la chambre 1 est inoccupée. De plus, la sollicitation thermique de la chambre 1 est mise en œuvre en continu dans sa globalité sur une seule période de temps nocturne, de manière à s’affranchir de la contribution du rayonnement solaire au chauffage de la chambre 1.For both examples, the thermal stress on chamber 1 is implemented while chamber 1 is unoccupied. In addition, the thermal solicitation of chamber 1 is implemented continuously in its entirety over a single period of night time, so as to overcome the contribution of solar radiation to the heating of chamber 1.
Pour les deux exemples, la sollicitation thermique de la chambre 1 comprend une première phase de chauffage de la chambre sur une première période de temps Di, de 00h30 à 04h30, ce qui correspond à l’application d’une première puissance de chauffe Pi strictement positive, puis une deuxième phase refroidissement libre de la chambre sur une deuxième période de temps D2 de 04h30 à 08h30, ce qui correspond à l’application d’une deuxième puissance de chauffe P2 sensiblement nulle. La deuxième période de temps D2 est immédiatement consécutive à la première période de temps D1.For the two examples, the thermal stress on chamber 1 includes a first phase of heating the chamber over a first period of time Di, from 12:30 am to 4:30 am, which corresponds to the application of a first heating power Pi strictly positive, then a second phase of free cooling of the chamber over a second period of time D 2 from 04:30 to 08:30, which corresponds to the application of a second heating power P 2 substantially zero. The second time period D 2 is immediately consecutive to the first time period D 1 .
L’exemple 1 illustre l’obtention de la cartographie de température opérative t0 à l’intérieur de la chambre 1 à partir de la détermination du coefficient de déperdition thermique global HLC de la chambre et du coefficient de transmission effectif Heff au niveau de chaque élément de construction 15, 16, 17 de la chambre formant une séparation entre l’intérieur et l’extérieur de la maison. Pour ce faire, un thermocouple 50 de type K est positionné sur la face intérieure de chacun des éléments de construction 15, 16, 17 de manière à mesurer l’évolution temporelle de la température de surface de l’élément à l’intérieur de la chambre au cours du test.Example 1 illustrates the obtaining of the operational temperature mapping t 0 inside the chamber 1 from the determination of the overall heat loss coefficient HLC of the chamber and the effective transmission coefficient H eff at the level of each building element 15, 16, 17 of the chamber forming a separation between the interior and the exterior of the house. To do this, a thermocouple 50 of type K is positioned on the inner face of each of the construction elements 15, 16, 17 so as to measure the time evolution of the surface temperature of the element inside the room during the test.
L’exemple 2 illustre l’obtention de la cartographie de température opérative t0 à l’intérieur de la chambre 1 à partir de la détermination du coefficient de transmission thermique U de chaque élément de construction 15, 16, 17 de la chambre formant une séparation entre l’intérieur et l’extérieur de la maison, en utilisant des mesures du flux thermique à travers ces éléments de construction. Pour ce faire, un fluxmètre 60 est positionné sur la face intérieure de chacun des éléments de construction 15, 16, 17 de manière à mesurer l’évolution temporelle du flux thermique à travers l’élément au cours du test.Example 2 illustrates the obtaining of the operational temperature map t 0 inside the chamber 1 from the determination of the thermal transmission coefficient U of each construction element 15, 16, 17 of the chamber forming a separation between the interior and exterior of the house, using measures of the heat flow through these building elements. To do this, a flux meter 60 is positioned on the inner face of each of the construction elements 15, 16, 17 so as to measure the temporal evolution of the heat flux through the element during the test.
Plus précisément, pour les deux exemples, le procédé selon l’invention est mis en œuvre à l’aide du dispositif montré sur la figure 1, qui comprend :More specifically, for the two examples, the method according to the invention is implemented using the device shown in FIG. 1, which comprises:
- une pluralité de convecteurs électriques 20, qui sont positionnés au voisinage du centre de la chambre 1 pour le chauffage de l’air à l’intérieur de la chambre ;- A plurality of electric convectors 20, which are positioned in the vicinity of the center of the chamber 1 for heating the air inside the chamber;
- un thermocouple 30 de type K, positionné dans l’air ambiant dans la chambre 1, au milieu du volume d’air à 110 cm de hauteur, configuré pour mesurer la température de l’air à l’intérieur de la chambre ;- a type K thermocouple 30, positioned in the ambient air in chamber 1, in the middle of the air volume at 110 cm in height, configured to measure the temperature of the air inside the chamber;
- un thermocouple 40 de type K, placé dans l’air à l’extérieur de la maison, configuré pour mesurer la température de l’air à l’extérieur de la maison ;- a type K thermocouple 40, placed in the air outside the house, configured to measure the temperature of the air outside the house;
- les trois thermocouples 50 de type K, positionnés chacun sur la face intérieure de l’un des éléments de construction 15, 16, 17 de la chambre ;- the three type K thermocouples 50, each positioned on the inside of one of the construction elements 15, 16, 17 of the chamber;
- les trois fluxmètres 60, qui sont des fluxmètres à gradient de type HFP01 commercialisés par la société Hukseflux, positionnés chacun sur la face intérieure de l’un des éléments de construction 15, 16, 17 de la chambre ;- the three flow meters 60, which are HFP01 type gradient flow meters marketed by the company Hukseflux, each positioned on the inside of one of the construction elements 15, 16, 17 of the chamber;
- un terminal 70, par exemple un ordinateur de type PC portable, qui comporte un module de traitement configuré pour réaliser un ajustement entre un modèle thermique descriptif de la chambre et les évolutions temporelles des températures et flux thermiques mesurées par les capteurs 30, 40, 50, 60.a terminal 70, for example a laptop PC type computer, which includes a processing module configured to carry out an adjustment between a descriptive thermal model of the chamber and the temporal changes in temperatures and thermal fluxes measured by the sensors 30, 40, 50, 60.
De manière avantageuse, le terminal 70 comprend un module de pilotage des convecteurs électriques 20, pour appliquer la modulation temporelle de la puissance de chauffe de l’air à l’intérieur de la chambre 1 sur les périodes de temps D± et D2.Advantageously, the terminal 70 includes a module for controlling the electric convectors 20, for applying the time modulation of the heating power of the air inside the chamber 1 over the time periods D ± and D 2 .
Pour chaque période de temps Dk, la puissance Pk appliquée est sensiblement égale à la puissance de chauffe imposée par les convecteurs électriques 20, aux puissances résiduelles près, provenant notamment du matériel de mesure et de calcul présent dans la chambre pour la mise en œuvre du procédé. Des capteurs de puissance, sous la forme de boucles ampèremétriques, peuvent être prévus pour mesurer la puissance délivrée dans la chambre lors de la mise en œuvre du procédé.For each period of time D k , the power P k applied is substantially equal to the heating power imposed by the electric convectors 20, except for the residual powers, coming in particular from the measurement and calculation equipment present in the chamber for setting process work. Power sensors, in the form of ammeter loops, can be provided to measure the power delivered to the chamber during the implementation of the process.
Au cours des deux périodes de temps D± et D2, des mesures sont réalisées toutes les dix secondes à l’aide des capteurs 30, 40, 50, 60. Les résultats de mesures sont visibles sur la figure 2 pour le thermocouple 30 de mesure de la température de l’air à l’intérieur de la chambre ; sur la figure 3 pour le thermocouple 40 de mesure de la température de l’air à l’extérieur de la maison ; sur la figure 4 pour le thermocouple 50 de mesure de la température de surface à l’intérieur de la chambre du mur 15 orienté à l’est (montré à titre d’exemple, étant entendu que les résultats de mesures des thermocouples 50 positionnés sur le mur 16 et le vitrage 17 ont aussi été obtenus) ; sur la figure 6 pour le fluxmètre 60 de mesure du flux thermique à travers le mur 15 de la chambre orienté à l’est (montré à titre d’exemple, étant entendu que les résultats de mesures des fluxmètres 60 positionnés sur le mur 16 et le vitrage 17 ont aussi été obtenus).During the two time periods D ± and D 2 , measurements are made every ten seconds using the sensors 30, 40, 50, 60. The measurement results are visible in FIG. 2 for the thermocouple 30 of measurement of the air temperature inside the chamber; in Figure 3 for the thermocouple 40 for measuring the temperature of the air outside the house; in FIG. 4 for the thermocouple 50 for measuring the surface temperature inside the chamber of the wall 15 oriented to the east (shown by way of example, it being understood that the measurement results of the thermocouples 50 positioned on wall 16 and glazing 17 have also been obtained); in FIG. 6 for the flow meter 60 for measuring the heat flow through the wall 15 of the chamber facing east (shown by way of example, it being understood that the results of measurements of the flow meters 60 positioned on the wall 16 and glazing 17 have also been obtained).
Les données de mesures brutes obtenues à l’aide des capteurs 30, 40, 50, 60 sont acquises par un module d’acquisition du terminal 70 et traitées par le module de traitement du terminal 70, qui exécute des instructions d’un programme d’ordinateur conforme à l’invention installé dans le terminal pour réaliser l’ajustement paramétrique entre un modèle thermique descriptif de la chambre et les évolutions temporelles mesurées des températures et flux thermiques.The raw measurement data obtained using the sensors 30, 40, 50, 60 are acquired by an acquisition module of the terminal 70 and processed by the processing module of the terminal 70, which executes instructions from a program d computer conforming to the invention installed in the terminal to perform the parametric adjustment between a descriptive thermal model of the chamber and the measured temporal changes in temperatures and heat fluxes.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Le coefficient de déperdition thermique global HLC de la chambre 1 est déterminé par ajustement (fitting), sur chaque période de temps D± et D2, entre d’une part un modèle R-C simple avec une résistance et une capacité, exprimant la variation temporelle de la température de l’air à l’intérieur de la chambre en fonction de la puissance de chauffe appliquée dans la chambre et de la température de l’air à l’extérieur de la maison, et d’autre part l’évolution mesurée de la température de l’air à l’intérieur de la chambre en fonction du temps Tair ink(t).The overall HLC heat loss coefficient of chamber 1 is determined by adjustment (fitting), over each time period D ± and D 2 , between on the one hand a simple RC model with a resistance and a capacity, expressing the temporal variation the air temperature inside the room as a function of the heating power applied in the room and the air temperature outside the house, and on the other hand the measured evolution of the air temperature inside the chamber as a function of time T air ink (t).
Comme expliqué précédemment, la valeur du coefficient de déperdition thermique global HLC de la chambre 1 est obtenue selon la formule :As explained above, the value of the overall heat loss coefficient HLC of chamber 1 is obtained according to the formula:
où (afc)fc=i0U2 est Ιθ pente de la tangente à l’évolution Tairink(t) de la température de l’air à l’intérieur de la chambre en fonction du temps, sur un intervalle de temps à l’intérieur de la période Dk pour lequel l’évolution mesurée Tairink(t) est sensiblement linéaire, et (A7’km)k=lou2 est la différence entre la température moyenne de l’air à l'intérieur du local et la température moyenne de l’air à l’extérieur du local sur l’intervalle de temps Atk, et (Pfc)fc=i0U2 est la puissance de chauffe appliquée dans la chambre sur la période de temps Dk. La figure 2 montre les périodes de temps D± et D2, ainsi que les intervalles de temps etAt2 sur lesquels a été réalisée l’approximation linéaire, c’est-à-dire l’ajustement avec le modèle R-C.where (a fc ) fc = i 0U 2 is Ιθ slope of the tangent to the Tairink evolution (t) of the air temperature inside the chamber as a function of time, over a time interval at l inside the period Dk for which the measured change Tairink (t) is substantially linear, and (A7'km) k = lou2 is the difference between the average temperature of the air inside the room and the average temperature of air outside the room over the time interval Atk, and (Pfc) fc = i0U2 is the heating power applied in the chamber over the time period Dk. Figure 2 shows the time periods D ± and D 2 , as well as the time intervals etAt 2 over which the linear approximation, i.e. the adjustment with the RC model, was carried out.
Le coefficient de transmission effectif Heff au niveau de chaque point de mesure de la température de surface à l’intérieur de la chambre 1 est également déterminé, pour chaque point de mesure, par ajustement (fitting), sur chaque période de temps D± et D2, entre d’une part un modèle R-C simple avec une résistance et une capacité, exprimant la variation temporelle de la température de surface à l’intérieur de la chambre en fonction de la puissance de chauffe appliquée dans la chambre et de la température de l’air à l’extérieur de la maison, et d’autre part l’évolution mesurée de la température de surface à l’intérieur de la chambre en fonction du temps Tsurfink(t).The effective transmission coefficient H eff at each point of measurement of the surface temperature inside the chamber 1 is also determined, for each measurement point, by adjustment (fitting), over each period of time D ± and D 2 , between on the one hand a simple RC model with a resistance and a capacity, expressing the temporal variation of the surface temperature inside the chamber as a function of the heating power applied in the chamber and of the temperature of the air outside the house, and on the other hand the measured evolution of the surface temperature inside the room as a function of time T on fi nk (t).
Comme précédemment, par analogie, la valeur du coefficient de transmission effectif Heff au niveau de chaque élément de construction de la chambre 1 formant une séparation entre l’intérieur et l’extérieur de la maison est obtenue selon la formule :As before, by analogy, the value of the effective transmission coefficient H eff at each building element of the chamber 1 forming a separation between the interior and the exterior of the house is obtained according to the formula:
_ alP2 ~ a2^1 a1AT2sm — a2ATlsm où (afc)fc=i0U2 est Ιθ pente de la tangente à l’évolution Tsurfmk(t) de la température de surface de l’élément de construction à l’intérieur de la chambre en fonction du temps, sur un intervalle de temps à l’intérieur de la période Dk pour lequel l’évolution mesurée Tsurfmk(t) est sensiblement linéaire, et (ATksm)k=lou2 est la différence entre la température moyenne de surface à l'intérieur de la chambre et la température moyenne à l’extérieur de la maison sur l’intervalle de temps Atk, et (Pfc)fc=i0U2 est la puissance de chauffe appliquée dans la chambre sur la période de temps Dk. La figure 4 montre les périodes de temps D± et D2, ainsi que les intervalles de temps etAt2 sur lesquels a été réalisée l’approximation linéaire, c’est-à-dire l’ajustement avec le modèle R-C._ a lP2 ~ a 2 ^ 1 a 1 AT 2sm - a 2 AT lsm where (a fc ) fc = i 0U 2 is Ιθ slope of the tangent to the evolution Tsurfmk (t) of the surface temperature of the element of construction inside the chamber as a function of time, over a time interval within the period Dk for which the measured evolution Tsurfmk (t) is substantially linear, and (ATksm) k = lou2 is the difference between the average surface temperature inside the room and the average temperature outside the house over the time interval Atk, and (Pfc) fc = i0U2 is the heating power applied in the room over the period of time Dk. FIG. 4 shows the time periods D ± and D 2 , as well as the time intervals etAt 2 over which the linear approximation was carried out, that is to say the adjustment with the RC model.
Les résultats sont donnés dans le tableau 1 ci-dessous.The results are given in Table 1 below.
Tableau 1Table 1
Pour chaque élément de construction des parois de la chambre, la température de surface prédictive Tsurfpred de l’élément est alorsFor each element of construction of the walls of the chamber, the predictive surface temperature T surfpred of the element is then
déterminée, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur de la chambre Tairinpred et de la température de l’air à l’extérieur de la maison Tairoutpred, selon la relation :determined, for any predictive values of the air temperature inside the T airinpred chamber and the air temperature outside the T airoutpred house, according to the relation:
HLC Tsurf pred ~ Tair out pred + 77HLC Tsurf pred ~ T a i r or t pred + 77
La température opérative t0 à l’intérieur de la chambre est ensuite déterminée, par itération pour des points successifs situés par exemple tous les 50 cm dans la chambre 1, selon une relation classique, bien connue de l’homme du métier, exprimant la température opérative t0 en fonction de la température de l’air à l’intérieur de la chambre et de la température de surface de chaque élément de construction vu en ce point de la chambre, telle que par exemple la relation :The operating temperature t 0 inside the chamber is then determined, by iteration for successive points located for example every 50 cm in chamber 1, according to a conventional relation, well known to those skilled in the art, expressing the operating temperature t 0 as a function of the air temperature inside the chamber and the surface temperature of each building element seen at this point in the chamber, such as for example the relation:
_ i 1 t-0 — 2 Tair in pred T où Tr = (ZiFiTSUrf prédit avec i chaque élément de construction des parois de la chambre, Fj le facteur de vue de l’élément de construction i en chaque point considéré à l’intérieur de la maison, Tsurfpredl la température de surface prédictive de l’élément de construction i._ i 1 t-0 - 2 Tair in pred T where T r = (ZiFiT SU rf predict with i each construction element of the walls of the chamber, Fj the factor of view of the construction element i at each point considered at inside the house, T surfpredl the predictive surface temperature of building element i.
Dans cet exemple (qui est un exemple non limitatif, d’autres formules de facteur de vue peuvent bien entendu être utilisées dans le cadre de l’invention), on utilise pour le facteur de vue la formule donnée sur le site http://www.thermalradiation.net/sectionc/C-62.html, correspondant à un facteur de vue de l’extérieur d’un cylindre infiniment long vis-à-vis de plaques parallèles infiniment longues, avec des cotes a, blt b2 telles que montrées à titre d’exemple sur la figure 1 pour un occupant (élément 1 pour la formule, représenté par «x» sur la figure 1) vis-à-vis du mur 16 de la chambre 1 exposé au sud (élément 2 pour la formule), où r le rayon du cylindre correspondant à l’occupant est tel que r < (a2 + h^)172. Le facteur de vue Fi-2 est alors donné par :In this example (which is a nonlimiting example, other formulas of view factor can of course be used in the context of the invention), the formula given on the site http: // is used for the view factor. www.thermalradiation.net/sectionc/C-62.html, corresponding to a factor of view from the outside of an infinitely long cylinder vis-à-vis infinitely long parallel plates, with dimensions a, b lt b 2 as shown by way of example in FIG. 1 for an occupant (element 1 for the formula, represented by "x" in FIG. 1) opposite the wall 16 of the bedroom 1 facing south (element 2 for the formula), where r the radius of the cylinder corresponding to the occupant is such that r <(a 2 + h ^) 172 . The view factor Fi-2 is then given by:
Fi_2 =^-Çtan~1B1 -tan~1B2'), avec B± = b±/a et B2 = b2/a.Fi_2 = ^ - Çtan ~ 1 B1 -tan ~ 1 B2 '), with B ± = b ± / a and B 2 = b 2 / a.
De manière plus générale, un exemple de référence susceptible d’être utilisée dans le cadre de l’invention pour la définition du facteur de vue est la suivante : “Fundamentals of Heat and Mass Transfer 6th Edition”, de Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Théodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, chez John Wiley & Sons (10 March 2006).More generally, an example of reference likely to be used within the framework of the invention for the definition of the view factor is the following: “Fundamentals of Heat and Mass Transfer 6th Edition”, of Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Théodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, at John Wiley & Sons (10 March 2006).
La figure 5 montre la cartographie prédictive de la température opérative t0 obtenue pour une valeur prédictive de la température de l’air à l’intérieur du local Tairinpred de 21 °C et une valeur prédictive de la température de l’air à l’extérieur du local Tairoutpred de 5°C.FIG. 5 shows the predictive mapping of the operating temperature t 0 obtained for a predictive value of the air temperature inside the room T airinpred of 21 ° C. and a predictive value of the air temperature at l outside the T airoutpred room at 5 ° C.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
Pour chaque élément de construction 15, 16, 17 de la chambre 1 formant une séparation entre l’intérieur et l’extérieur de la maison, le coefficient de transmission thermique U de l’élément est déterminé par ajustement (fitting), sur chaque période de temps D± et D2, entre d’une part un modèle R-C simple avec une résistance et une capacité, exprimant la variation temporelle de la température de l’air à l’intérieur de la chambre en fonction du flux thermique à travers l’élément de construction et de la température de l’air à l’extérieur de la maison, et d’autre part l’évolution mesurée de la température de l’air à l’intérieur de la chambre en fonction du temps Tair inkit)·For each building element 15, 16, 17 of the chamber 1 forming a separation between the interior and the exterior of the house, the heat transfer coefficient U of the element is determined by adjustment (fitting), over each period of time D ± and D 2 , on the one hand between a simple RC model with a resistance and a capacity, expressing the temporal variation of the temperature of the air inside the chamber as a function of the heat flux through l building element and the air temperature outside the house, and on the other hand the measured evolution of the air temperature inside the room as a function of time T air inkit ) ·
Comme expliqué précédemment, pour chaque élément de construction 15, 16, 17 de la chambre 1, la valeur du coefficient de transmission thermique U de l’élément de construction est obtenue selon la formule :As explained above, for each building element 15, 16, 17 of the chamber 1, the value of the heat transfer coefficient U of the building element is obtained according to the formula:
y _ α1?2 — a2?l où (afc)fc=i0U2 est Ιθ pente de la tangente à l’évolution mesurée Tairink(t) sur un intervalle de temps à l’intérieur de la période Dk pour lequel l’évolution mesurée Tairink(t) est sensiblement linéaire, (ATkm)k=lou2 est la différence entre la température moyenne de l’air à l'intérieur de la chambre et la température moyenne de l’air à l’extérieur de la maison sur l’intervalle de temps Atk, et (qk)k=i0u2 est Ιθ flux thermique moyen à travers la paroi pris sur l’intervalle de temps Atk. La figure 6 montre les périodes de temps D± et D2, ainsi que les intervalles de temps Δίχ etAt2 sur lesquels a été réalisée l’approximation linéaire, c’est-à-dire l’ajustement avec le modèle R-C.y _ α 1? 2 - a 2? l where (a fc ) fc = i 0U 2 is Ιθ slope of the tangent to the measured evolution T airink (t) over a time interval within the period D k for which the measured change T airink (t) is substantially linear, (AT km ) k = lou2 is the difference between the average temperature of the air inside the chamber and the average temperature of the air at the outside of the house over the time interval At k , and (qk) k = i0 u2 is Ιθ mean heat flux through the wall taken over the time interval At k . FIG. 6 shows the time periods D ± and D 2 , as well as the time intervals Δί χ andAt 2 over which the linear approximation, that is to say the adjustment with the RC model, was carried out.
Les résultats sont donnés dans le tableau 2 ci-dessous.The results are given in Table 2 below.
Tableau 2Table 2
Pour chaque élément de construction des parois de la chambre, la température de surface prédictive Tsurfpred de l’élément est alors déterminée, pour des valeurs prédictives quelconques de la température de l’air à l’intérieur de la chambre Tairinpred et de la température de l’air à l’extérieur de la maison Tair outprea, selon la relation :For each element of construction of the walls of the chamber, the predictive surface temperature T surfpred of the element is then determined, for any predictive values of the temperature of the air inside the chamber T airinpred and of the air temperature outside the house T air or tprea, depending on the relationship:
Tsurf pred ~ Tair in pred ~ ~ {Tair in pred ~ Tair out pred ) •Hn avec hin le coefficient d’échange convectif de l’air à l’intérieur de la chambre au voisinage de l’élément de construction considéré, qui est par exemple de 8 ± 2 W.m'2K'1 pour une paroi verticale de bâtiment.Tsurf pred ~ T a i r i n pred ~ ~ {Tair in pred ~ T a i r or t pred) • Hn with h in the convective exchange coefficient of the air inside the room in the vicinity of the construction element considered, which is for example 8 ± 2 Wm ' 2 K' 1 for a vertical building wall.
La température opérative t0 à l’intérieur de la chambre est ensuite déterminée de manière similaire à l’exemple 1, par itération pour des points successifs situés par exemple tous les 50 cm dans la chambre 1, selon la relation :The operating temperature t 0 inside the chamber is then determined in a similar manner to example 1, by iteration for successive points located for example every 50 cm in chamber 1, according to the relationship:
T 1 airT 1 air
où Tr = (Σί TiTgurf pred i)> avec i chaque élément de construction des parois de la chambre, Fj le facteur de vue de l’élément de construction i en chaque point considéré à l’intérieur de la maison, Tsur/predl la température de surface prédictive de l’élément de construction i.where T r = (Σί TiTgurf pred i)> with i each construction element of the walls of the room, Fj the factor of view of the construction element i at each point considered inside the house, T on / predl the predicted surface temperature of the building element i.
La figure 7 montre la cartographie prédictive de la température opérative t0 obtenue en prenant la même définition du facteur de vue quand dans l’exemple 1 et pour une même valeur prédictive de la température de l’air à l’intérieur du local Tair inpred de 21 °C et une même valeur prédictive de la température de l’air à l’extérieur du local Tairoutpred de 5°C.FIG. 7 shows the predictive mapping of the operating temperature t 0 obtained by taking the same definition of the view factor when in example 1 and for the same predictive value of the air temperature inside the room T air 21 ° C inpred and the same predictive value for the air temperature outside the T airoutpred room of 5 ° C.
On constate que, pour les valeurs prédictives de 21 °C pour la température de l’air à l’intérieur de la chambre Tairinpred et de 5°C pour la température de l’air à l’extérieur de la maison Tairoutpred, les exemples 1 et 2 conduisent à une cartographie prédictive similaire de la température opérative t0 à l’intérieur de la chambre 1. En particulier, cette cartographie prédictive, qui peut être établie de manière simple et rapide, avec un coût modéré et une précision raisonnable, quelles que soient les conditions d’occupation du local et les conditions climatiques à l’extérieur de la maison, permet de repérer des sources d’inconfort dans la chambre 1 et de cibler les mesures qu'il convient de prendre, notamment en termes de rénovation, pour améliorer la performance thermique et le confort de l’occupant (et donc potentiellement sa santé). Ainsi, dans l’exemple de la chambre 1, les cartographies des figures 5 et 7 permettent de prédire que la chambre est relativement inconfortable, avant rénovation, du fait d’une sensation de paroi froide au voisinage du vitrage 17.We note that, for the predictive values of 21 ° C for the air temperature inside the T airinpred room and 5 ° C for the air temperature outside the T airoutpred house, examples 1 and 2 lead to a similar predictive map of the operating temperature t 0 inside the chamber 1. In particular, this predictive map, which can be established simply and quickly, with moderate cost and precision reasonable, whatever the conditions of occupation of the premises and the climatic conditions outside the house, makes it possible to identify sources of discomfort in bedroom 1 and to target the measures that should be taken, in particular by terms of renovation, to improve the thermal performance and comfort of the occupant (and therefore potentially his health). Thus, in the example of chamber 1, the maps in FIGS. 5 and 7 make it possible to predict that the chamber is relatively uncomfortable, before renovation, due to a feeling of a cold wall in the vicinity of the glazing 17.
L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits et représentés.The invention is not limited to the examples described and shown.
En particulier, dans les exemples précédents, la sollicitation thermique de la chambre a été obtenue à l’aide de convecteurs électriques rapportés dans la chambre spécifiquement pour la mise en œuvre du procédé de l’invention. En variante, le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre avec des appareils de chauffage qui équipent le local de manière fixe et/ou avec des appareils de chauffage qui sont rapportés dans le local.In particular, in the previous examples, the thermal stress on the chamber was obtained using electric convectors added to the chamber specifically for implementing the method of the invention. As a variant, the method according to the invention can be implemented with heating devices which equip the room in a fixed manner and / or with heating devices which are brought back into the room.
Par ailleurs, dans les exemples précédents, le procédé de l’invention a été mis en œuvre avec des périodes de temps Dk correspondant à des consignes de puissance de chauffe Pk distinctes. Bien entendu, en variante, la puissance de chauffe peut varier sur une (ou plusieurs) des périodes de 5 temps Dk, pour autant qu’elle assure sur la période Dk une puissance de chauffe moyenne Pk distincte des puissances de chauffe appliquées sur les périodes de temps qui l’entourent. Dans ce cas, la puissance de chauffe Pk considérée est la puissance de chauffe moyenne sur la période de temps Dk.Furthermore, in the previous examples, the method of the invention has been implemented with time periods D k corresponding to separate heating power setpoints P k . Of course, as a variant, the heating power can vary over one (or more) of the periods of time D k , provided that it provides over the period D k an average heating power P k distinct from the applied heating powers over the time periods that surround it. In this case, the heating power P k considered is the average heating power over the time period D k .
De plus, comme évoqué précédemment, le modèle thermique descriptif du local peut être un modèle plus complexe que ceux considérés dans les exemples précédents, notamment un modèle thermique prenant en compte l’effet du rayonnement solaire. L’invention peut alors permettre de déterminer de manière prédictive un indicateur de confort thermique du local pour des conditions de rayonnement solaire prédictives.In addition, as mentioned above, the descriptive thermal model of the room can be a more complex model than those considered in the previous examples, in particular a thermal model taking into account the effect of solar radiation. The invention can then make it possible to predictively determine an indicator of the room's thermal comfort for predictive solar radiation conditions.
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CN111898856A (en) * | 2020-04-02 | 2020-11-06 | 沈阳工业大学 | Extreme learning machine-based physical-data fusion building analysis method |
CN111898856B (en) * | 2020-04-02 | 2024-03-22 | 沈阳工业大学 | Analysis method of physical-data fusion building based on extreme learning machine |
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FR3077119B1 (en) | 2020-02-21 |
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