ALESSI, Franck (194 rue Dacquin, Les hauts de Curial, Chambéry, F-73000, FR)
NOUVEL, Romain (121 rue Croix d'Or, 3ème étage, Chambéry, F-73000, FR)
ALESSI, Franck (194 rue Dacquin, Les hauts de Curial, Chambéry, F-73000, FR)
| Revendications 1 . Procédé de contrôle d'un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : (12) - Calculer un paramètre de confort thermique théorique (PMValgo) pour au moins un occupant d'au moins une zone d'un bâtiment à partir d'au moins un paramètre propre à l'occupant comme son métabolisme (met) et/ou sa vêture (clo) et contrôler un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) de sorte que le paramètre de confort thermique théorique converge vers une plage de confort thermique prédéfinie correspondant à un confort satisfaisant, (17) - Corriger au moins un paramètre propre à l'occupant si la sensation thermique réelle de l'occupant n'est pas satisfaisante. 2. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de correction (17) d'au moins un paramètre propre à l'occupant comprend la seule correction d'un ou de plusieurs paramètres propres à l'occupant dans le calcul du paramètre de confort thermique théorique pour l'occupant. 3. Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la au moins une zone comprend plusieurs occupants, en ce que l'étape de calcul (12) d'un paramètre de confort thermique théorique (PVMalgo) est réalisée pour chacun des occupants, et en ce que l'étape de correction (17) est réalisée pour au moins un des occupants. 4. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'initialisation automatique du au moins un paramètre propre à l'occupant lors de la mise en route du procédé de contrôle. 5. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un paramètre propre à l'occupant est son métabolisme (met) et/ou sa vêture (clo). 6. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de saisie (22) par une interface homme machine de la sensation thermique réelle de l'occupant pour obtenir (15) une valeur d'un paramètre de confort thermique réel (PVMihm). 7. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de saisie (22) par l'interface homme machine de la sensation thermique réelle de l'occupant est interdite si le système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) est dans un état transitoire de convergence vers un état stable. 8. Procédé de contrôle selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de correction d'au moins un paramètre propre à l'occupant de sorte que le contrôle du système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) entraîne sa convergence vers un nouvel état stable dans lequel le paramètre de confort thermique théorique converge vers la plage de confort prédéfinie correspondant à un confort satisfaisant tout en obtenant un confort thermique réel satisfaisant de l'occupant. 9. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (1 1 ) de mesure et/ou d'estimation de paramètres environnementaux et la prise en compte de ces mesures et/ou estimations pour le calcul du paramètre de confort thermique théorique (PMValgo). 10. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul du paramètre de confort thermique théorique (PMValgo) est obtenu par la méthode de Fanger à partir de la température d'air intérieur (Ta), la température moyenne radiative (Tr), la vitesse de l'air (Va), l'humidité relative (HR), le métabolisme (met) et la vêture (clo). 1 1 . Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (17) de correction d'au moins un paramètre propre à l'occupant consiste à modifier seulement le métabolisme (met). 12. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (18) supplémentaire de comparaison de la valeur (met*) du au moins un paramètre propre à l'occupant corrigé avec une plage prédéfinie ([metinf ; metsup]), la situation étant jugée excessive si cette valeur se trouve en dehors de la plage, la valeur du paramètre propre à l'occupant (met) n'étant pas modifiée dans une telle situation. 13. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'information (23) de l'occupant si la situation est jugée excessive et l'affichage d'un message de suggestion d'une action lui permettant d'améliorer son confort et/ou de réduire sa consommation énergétique. 14. Support informatique comprenant un programme informatique mettant en œuvre les étapes du procédé de contrôle d'un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) selon l'une des revendications précédentes. 15. Système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) comprenant un dispositif de chauffage et/ou climatisation (3) et/ou un dispositif de ventilation (2), un ou plusieurs capteurs de mesure (6) d'au moins un paramètre environnemental, un moyen de contrôle comprenant des actionneurs permettant de modifier les conditions de fonctionnement du système CVC en fonction d'au moins une valeur de consigne calculée, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de prise en compte de la sensation thermique réelle d'au moins un occupant et un moyen de mise en œuvre du procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 13. 16. Système de chauffage et/ou climatisation et de ventilation (CVC) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de prise en compte de la sensation thermique réelle d'au moins un occupant est une interface homme machine. 17. Système de chauffage et/ou climatisation et de ventilation (CVC) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'interface homme machine offre la possibilité de saisie parmi six niveaux de sensation thermique différents, trois niveaux « chaud » et trois niveaux « froid » et/ou en ce qu'elle comprend l'affichage d'au moins une suggestion pour améliorer le confort d'un occupant et/ou en ce qu'elle comprend l'affichage de valeurs de paramètres environnementaux et/ou en ce qu'elle comprend l'affichage de la valeur d'un paramètre de confort théorique et/ou en ce qu'elle comprend l'affichage de la consommation énergétique et/ou en ce qu'elle comprend l'affichage de l'état stable ou transitoire du système CVC. 18. Bâtiment caractérisé en ce qu'il comprend un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation mettant en œuvre le procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 13. 19. Bâtiment selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il prend en compte la sensation thermique réelle de tous ses occupants (4). |
L'invention concerne un procédé de contrôle d'un système de chauffage et/ou ventilation et/ou de climatisation (CVC) ainsi qu'un système de chauffage et/ou ventilation et/ou de climatisation mettant en œuvre un tel procédé. Elle porte aussi sur un support comprenant un logiciel mettant en œuvre un tel procédé. Enfin, elle concerne aussi un bâtiment équipé d'un tel système CVC. Le contrôle le plus répandu d'un système de chauffage-ventilation- climatisation (CVC) utilise en général comme paramètre de contrôle principal la température de l'air présent dans un certain espace fermé occupé par des personnes dites « occupants ». Dans ce contrôle, le gestionnaire ou l'occupant détermine des valeurs de consignes fixes de la température et de la vitesse d'air souhaitables du système CVC, et le contrôle met en œuvre une régulation du système CVC pour atteindre ces valeurs de consigne. Une telle régulation s'avère très insuffisante pour atteindre un confort satisfaisant des occupants d'un bâtiment. Pour améliorer ces méthodes répandues, des contrôles plus évolués basent de plus le contrôle d'un système CVC sur une approche plus complexe prenant en compte deux paramètres propres à un occupant du bâtiment, le métabolisme (met), qui représente la production de chaleur du corps humain (1 met = 58 W/m 2 ), et la vêture (clo), qui représente l'isolation thermique vestimentaire (1 clo = 0.155 K. m 2 /W). Une telle approche utilise en général le modèle de sensation thermique dit de Fanger et calcule un indice théorique de confort d'un occupant, appelé PMV sur la base de sa définition anglo-saxonne « Predicted Mean Vote », à partir de quatre paramètres environnementaux, la température de l'air intérieur (Ta), la vitesse d'air (Va), la température moyenne radiative (Tr), l'humidité relative (HR), et à partir des deux paramètres propres à un occupant explicités ci-dessus, le métabolisme (met) et la vêture (clo). Ainsi, cette approche plus fine permet de mieux prendre en compte les phénomènes thermiques importants pour un occupant d'un bâtiment, notamment en tenant compte des paramètres propres à un occupant et d'un ensemble de paramètres environnementaux influençant la sensation thermique de l'occupant.
Même les systèmes basés sur cette seconde approche présentent toutefois de nombreux inconvénients parmi lesquels :
- Ils utilisent des valeurs moyennes pour une zone donnée d'un bâtiment, dans laquelle tous les occupants sont censés ressentir le même confort thermique ;
- Ils sont basés sur des hypothèses simplifiées et grossières des paramètres propres des occupants, pour lesquels une valeur constante est choisie, la même pour tous les occupants d'une même zone thermique, éventuellement variable en fonction des saisons : par cette application de la méthode, qui ignore les spécificités de chaque individu en terme de morphologie, d'habitude vestimentaire, de cycle métabolique, les différences de sensation thermique des différents occupants ne sont pas prises en compte. Un standard de confort est imposé à tous et personne ne possède un contrôle personnalisé de son propre confort ;
- Ils ne prennent pas toujours en compte la présence et le ressenti (personnel et subjectif) de plus d'un occupant par zone thermique ;
- Ils utilisent des indices de confort linéarisés, basés sur une hypothèse de paramètres (met ; clo) constants, comme l'indice V dans le document US5170935 : - Ils exigent des ressources informatiques lourdes pour mettre en œuvre des calculs d'optimisation complexes destinés à faire tendre la sensation thermique calculée par l'algorithme vers la sensation thermique actuelle de l'occupant, nécessitant parfois une longue étape de calibration régulière, comme la solution présentée dans le document US5170935.
Ainsi, un objet général de l'invention est de proposer une solution améliorée de contrôle d'un système CVC, qui résout tout ou partie des inconvénients précédents.
Plus précisément, l'invention cherche à atteindre tout ou partie des objets suivants : Un premier objet de l'invention est de proposer une solution de contrôle d'un système CVC qui tient compte du confort de différents occupants d'un même bâtiment par zone thermique.
Un second objet de l'invention est de proposer une solution de contrôle d'un système CVC qui n'exige pas des moyens de calcul trop complexes et coûteux, quelque soit le nombre d'occupants du bâtiment.
A cet effet, l'invention repose sur un procédé de contrôle d'un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- Calculer un paramètre de confort thermique théorique (PMValgo) pour au moins un occupant d'au moins une zone d'un bâtiment à partir d'au moins un paramètre propre à l'occupant comme son métabolisme (met) et/ou sa vêture (clo) et contrôler un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) de sorte que le paramètre de confort thermique théorique converge vers une plage de confort thermique prédéfinie correspondant à un confort satisfaisant,
- Corriger au moins un paramètre propre à l'occupant si la sensation thermique réelle de l'occupant n'est pas satisfaisante.
La correction consiste en la modification d'uniquement un, voire plusieurs, paramètre propre à l'occupant, sans modification des autres éléments du calcul.
L'invention porte aussi sur un support informatique comprenant un programme informatique mettant en œuvre les étapes du procédé de contrôle d'un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) tel que décrit ci-dessus.
L'invention porte aussi sur un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) comprenant un dispositif de chauffage et/ou climatisation et/ou un dispositif de ventilation, un ou plusieurs capteurs de mesure d'au moins un paramètre environnemental, un moyen de contrôle comprenant des actionneurs permettant de modifier les conditions de fonctionnement du système CVC en fonction d'au moins une valeur de consigne calculée, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de prise en compte de la sensation thermique réelle d'au moins un occupant et un moyen de mise en œuvre du procédé de contrôle tel que décrit précédemment.
L'invention porte aussi sur un bâtiment caractérisé en ce qu'il comprend un système de chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation mettant en œuvre le procédé de contrôle tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur une interface homme machine d'un système chauffage et/ou climatisation et/ou de ventilation (CVC) comprenant des moyens de saisie de la sensation thermique réelle d'un occupant d'un bâtiment.
L'Interface homme machine peut offrir la possibilité de saisie parmi six niveaux de sensation thermique différents, trois niveaux « chaud » et trois niveaux « froid » et/ou peut comprendre l'affichage d'au moins une suggestion pour améliorer le confort d'un occupant et/ou peut comprendre l'affichage de valeurs de paramètres environnementaux et/ou peut comprendre l'affichage de la valeur d'un paramètre de confort théorique et/ou peut comprendre l'affichage de la consommation énergétique et/ou peut comprendre l'affichage de l'état stable ou transitoire du système CVC.
L'invention est plus particulièrement définie par les revendications.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 illustre schématiquement une zone thermique d'un bâtiment comprenant un système CVC selon un mode d'exécution de l'invention.
La figure 2 représente une interface homme machine (IHM) du système CVC selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 3 représente schématiquement un algorithme mis en œuvre par le procédé de contrôle du système CVC selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 4 représente l'évolution temporelle sur une journée hivernale de paramètres environnementaux, du PMV réel d'un occupant et du PMV calculé par l'algorithme associé à cet occupant, selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 5 représente en détail l'évolution dans le graphe (PMV,Ta) de ces paramètres lors de l'intervention d'un occupant sur ΙΊΗΜ, correspondant à l'instant t1 sur la figure 4, selon le mode d'exécution de l'invention. Le mode d'exécution de l'invention définit un système CVC comprenant un système de ventilation individuel 2 coordonné avec un système de chauffage et climatisation 3 (ces deux fonctions peuvent en variante être séparées), adapté pour un bâtiment 1 tertiaire, et plus généralement pour tout espace clos, comme une enceinte d'un véhicule de transport, un logement, etc. Le fonctionnement du système de ventilation et de chauffage/climatisation (CVC) est contrôlé par un dispositif à base de matériel (hardware) et/ou logiciel (software), sur la base de paramètres contrôlés, comme la température (Ta) et la vitesse de l'air (Va), permettant d'agir sur des actionneurs thermiques et/ou aérauliques, non représentés, pour définir le fonctionnement choisi des systèmes de chauffage et climatisation et de ventilation. Le dispositif comprend des capteurs de mesure 6, reliés à un moyen de calcul 7 pour mettre en œuvre les étapes d'un procédé de contrôle du système CVC, qui sera décrit plus bas. Selon un élément essentiel de l'invention, le système CVC comprend de plus un moyen de prise en compte de la sensation thermique réelle des occupants, notamment par un moyen d'intervention d'un occupant 4. Selon le mode d'exécution choisi, ce moyen repose sur une interface homme machine 5 personnelle à chaque occupant 4 du bâtiment 1 , par laquelle il va saisir sa sensation thermique ressentie parmi plusieurs choix prédéfinis, et dont le résultat est transmis au moyen de calcul 7 pour sa prise en compte. La figure 2 représente un exemple d'interface homme machine (IHM) 5, sous la forme d'un boîtier comprenant des boutons d'actionnement et un écran pour l'affichage d'informations, comme des paramètres environnementaux, la consommation énergétique, ainsi que l'évaluation du confort thermique de l'occupant réalisée par le contrôle du système CVC. Cette interface homme machine 5 propose à un occupant 4 le choix entre six sensations thermiques différentes réparties autour de la valeur centrale correspondant au confort recherché. Ainsi, un occupant peut indiquer qu'il a chaud, très chaud ou trop chaud ou qu'il a une sensation de frais, de froid, ou trop froid. L'interface homme machine 5 lui permet la saisie par une simple pression sur un des six boutons de commande 8 parmi les six choix définis ci-dessus. En variante, l'interface homme machine peut se présenter sous la forme d'un écran tactile ou d'une application sur son ordinateur ou un objet portable comme un téléphone. En remarque, l'occupant ne réalise aucune action lorsqu'il est satisfait de son confort thermique.
Selon le mode d'exécution choisi, le contrôle du confort thermique d'un occupant est basé sur le modèle de Fanger présenté précédemment. Ce modèle défini sept niveaux de sensation thermique correspondant à un indice de confort PMV et à un pourcentage de personnes insatisfaites par leur confort thermique PPD.
La sensation thermique dite neutre, pour laquelle l'indice de confort thermique PVM prend une valeur nulle, correspond au confort optimal. Un PMV compris entre ]-0,5 ;+0,5[, correspondant à la classe B du confort thermique défini dans l'ISO 7730, engendre au maximum 10 % de personnes insatisfaites par leur confort thermique. Cette plage de confort souvent recommandée est la cible de l'algorithme de contrôle. Toute autre plage de confort, définie ou non dans la norme ISO 7730, peut de même être envisageable.
Ainsi, le système CVC du mode d'exécution de l'invention utilise une interface homme machine 5 comprenant six boutons de commande correspondant aux six sensations thermiques autour de la valeur neutre recherchée, telle que définie par le modèle de Fanger. Naturellement, en variante, tout autre choix permettant de quantifier la sensation thermique de l'occupant est envisageable.
L'invention porte sur un procédé de contrôle d'un système CVC tel que défini ci-dessus, qui prend donc en compte la sensation thermique réelle de chaque occupant du bâtiment. La sensation thermique réelle est donc définie comme celle directement ressentie par un occupant, qu'il peut évaluer de manière qualitative et associer à un confort thermique réel qu'il déduit directement de sa sensation thermique réelle. Le procédé de contrôle d'un système CVC est basé sur un calcul d'un paramètre de confort théorique, qui cherche à s'approcher au mieux du confort théorique réel ressenti afin d'obtenir un contrôle pertinent et performant du système CVC.
Pour cela, le procédé de contrôle utilise des valeurs des paramètres propres d'un occupant, le métabolisme (met) et la vêture (clo), qui sont initialisées à partir d'hypothèses prédéfinies. Ces valeurs initiales peuvent dépendre de la saison, du type d'activité dans la pièce, des habitudes des occupants, etc. Toutefois, selon le concept de l'invention, au moins un des paramètres propres d'un occupant est modifié, corrigé, lorsque l'occupant indique, en actionnant un bouton de ΙΊΗΜ, que sa sensation thermique réelle s'éloigne de la valeur neutre recherchée.
La figure 3 représente l'algorithme mis en œuvre par le procédé de contrôle du système CVC d'un bâtiment selon le mode d'exécution de l'invention, qui s'applique à chaque occupant du bâtiment, qui est partagé en zones thermiques par occupant. Ces différentes zones thermiques du bâtiment peuvent correspondre à des pièces distinctes ou à des zones différentes d'un même espace présentant chacune un terminal de régulation de la température intérieure, par exemple dans le cas de bureaux non cloisonnés de type « open space ». Dans une première étape 10, les deux paramètres propres à un occupant, le métabolisme met et la vêture clo, selon le modèle de calcul choisi, sont initialisés à une valeur prédéfinie, telle qu'explicitée ci-dessus. Ces valeurs initiales peuvent dépendre des occupants, de la saison, etc. Dans une seconde étape 1 1 , les quatre paramètres représentant l'ambiance intérieure au niveau de l'occupant utilisés dans le modèle de Fanger, la température d'air intérieur Ta, la température moyenne radiative Tr, la vitesse de l'air Va au niveau de l'occupant, l'humidité relative HR, sont mesurés dans la zone thermique considérée, voire en variante déduits par un modèle de calcul. Pour cela, le système CVC comprend un ou plusieurs capteurs 6 adaptés situés dans chaque zone contrôlée du bâtiment. Les mesures obtenues peuvent éventuellement être corrigées par des modèles de calcul.
Dans une troisième étape 12, le paramètre de confort thermique PMV associé à l'occupant est calculé, tel que défini par le modèle de Fanger de l'état de la technique, à partir des deux paramètres propres de l'occupant et des quatre paramètres environnementaux, comme cela est rappelé précédemment. Ce paramètre de confort thermique est donc un paramètre de confort théorique, noté PMValgo. Il est calculé pour chaque occupant du bâtiment.
Dans une quatrième étape 13, un bloc de contrôle calcule des valeurs de consigne (Ta_set ; Va_set) pour le système CVC de chaque zone du bâtiment de sorte que le PMValgo associé à chaque occupant converge vers la plage de confort définie comme préalablement, avec une consommation énergétique minimale. Ta_set calculé par ce bloc de contrôle est commun à tous les occupants d'une même zone thermique, là où Va_set dans le cas d'un système de ventilation individuel peut-être différent pour chaque occupant. Pour cela, le procédé met en œuvre une régulation de manière connue qui permet, en agissant sur différents actionneurs modifiant le fonctionnement du système CVC, de modifier les valeurs des paramètres environnementaux de la zone considérée pour converger vers les valeurs de consignes. Dans une cinquième étape 14, le bloc de contrôle vérifie si les conditions environnementales de la zone thermique concernée sont arrivées à un état stable, c'est-à-dire si le mécanisme de contrôle mis en œuvre a permis de converger vers les valeurs de consigne définies. La durée de convergence de cette phase transitoire correspond à la constante de temps du système. Pendant toute cette durée, le système CVC est dans un état transitoire, qui peut être indiqué par un message tel que « in processing » affiché sur l'interface homme machine. Un tel état indique à un occupant que les conditions environnementales sont en train de changer et que même s'il ressent une sensation d'inconfort à l'instant présent, il ne peut intervenir sur le système et doit patienter.
Lorsque la convergence précédente est terminée, le système CVC quitte son état transitoire pour un état stable. Dans une telle situation, l'occupant a la possibilité dans une sixième étape 15 d'indiquer que son confort thermique n'est pas satisfaisant, par l'intermédiaire de l'interface homme machine 5 explicitée précédemment. Cela se traduit par un paramètre d'entrée de confort thermique nommé PMVihm du procédé de contrôle, dont la valeur diffère de l'indice de confort théorique PMValgo calculé précédemment, et qui correspond à une estimation du confort thermique réel de l'occupant. Nous l'appellerons ainsi abusivement paramètre de confort thermique réel. Si l'occupant est satisfait de son confort, le procédé de contrôle réitère les étapes 1 1 à 14 précédentes selon une fréquence prédéfinie. Lorsque l'occupant indique que son confort n'est pas satisfaisant, le procédé de contrôle met alors en œuvre les étapes supplémentaires suivantes : Une septième étape 16 consiste à calculer l'erreur entre le paramètre de confort théorique PMValgo calculé auparavant et le paramètre de confort réel PMVihm représentatif de la sensation thermique actuelle de l'occupant.
Dans une huitième étape 17, le système CVC considère que la différence précédente provient d'une erreur sur les hypothèses non-vérifiables faites sur les paramètres propres de l'occupant, et met en œuvre un calcul de correction d'au moins un de ces paramètres de sorte qu'un nouveau calcul de paramètre de confort thermique PMValgo par le modèle de Fanger, tel qu'effectué dans la troisième étape 12, donne un résultat du paramètre de confort thermique théorique PMValgo conforme au confort réel de l'occupant, c'est à dire PMValgo = PMVihm, et que cette coïncidence entre PMValgo et le PMV ressenti par l'occupant demeure, même après les futures variations de la température et/ou de la vitesse de l'air qui vont permettre ensuite de revenir dans la plage de confort.
Selon le mode d'exécution choisi, le procédé de contrôle modifie le seul paramètre de métabolisme met en une nouvelle valeur met * qu'on nommera métabolisme résultant, et laisse inchangé le paramètre de vêture clo. Le paramètre de métabolisme est choisi comme paramètre personnel d'ajustement puisqu'il dépend plus particulièrement de l'occupant, varie beaucoup selon les personnes, leur âge, sexe, corpulence, taille, santé, etc., alors que la vêture clo est plus liée à la saison et au climat qu'à l'occupant. En variante toutefois, le procédé pourrait être mis en œuvre en modifiant uniquement la vêture clo ou en modifiant uniquement ces deux paramètres met, clo. Dans tous les cas, bien que les nouveaux paramètres propres à l'occupant pris en compte par l'algorithme, dans le mode d'exécution met * et clo, soient probablement différents des paramètres propres réels à l'occupant, ces paramètres d'ajustement permettent d'aboutir à l'égalité PMValgo=PMVihm, et de conserver une très bonne coïncidence entre PMValgo et le confort PMV ressenti par l'occupant suite aux variations de la température et/ou de la vitesse de l'air permettant de revenir dans la plage de confort.
La nouvelle valeur du métabolisme met * est obtenue par une méthode itérative utilisant la suite arithmétique suivante : met p+ = met p + p, où la valeur initiale met 0 correspond à la valeur existant avant l'actionnement de ΙΊΗΜ par l'occupant et où p correspond à un pas dont le signe tient compte que le PMV est une fonction croissante du met. Par exemple, p = 0.01 * sign(PMVihm - PMValgo(met n )). A chaque pas, une nouvelle valeur du confort thermique PMValgo(met p ) est obtenue. Cette itération est poursuivie jusqu'à atteindre une valeur du confort thermique PMValgo « /= PMVihm. Lorsque cette valeur est atteinte, la nouvelle valeur du métabolisme met * est ainsi fixée, de sorte qu'on obtient bien la correspondance suivante : PMValgo = PMVihm = PMV (met * ).
Selon le mode d'exécution de l'invention, le système CVC met en œuvre une neuvième étape 18, qui consiste à détecter un éventuel excès d'un occupant. Pour cela, il vérifie si le nouveau paramètre propre à l'occupant reste dans une plage raisonnable prédéfinie. Ainsi, si la nouvelle valeur de métabolisme met * sort d'une plage prédéfinie [met inf ; met sup ], il est considéré que la demande de l'occupant est excessive. Cela lui est indiqué par l'intermédiaire de l'interface homme machine, et le procédé de contrôle conserve l'ancienne valeur de métabolisme met. Sinon la nouvelle valeur met * remplace l'ancienne valeur. De plus, en cas d'excès, une suggestion automatique peut être élaborée et proposée à l'occupant par l'intermédiaire de l'interface homme machine. Cette suggestion peut par exemple porter sur la vêture de l'occupant, lui proposer d'enlever ou d'ajouter une veste. Elle peut aussi consister en un avertissement concernant sa consommation énergétique. Dans un tel cas d'excès, c'est à l'occupant d'agir, le procédé de contrôle ne changeant pas ses paramètres.
À la fin de cette étape, le procédé de contrôle du système CVC continue et répète les étapes précédentes à partir de la seconde étape 1 1 . Si la valeur du métabolisme met a changé, la valeur de l'indice de confort théorique PMValgo change aussi et le procédé pilote le système pour modifier son état stable initial afin que le paramètre de confort thermique théorique revienne dans la plage de confort prédéfinie.
En parallèle des étapes du procédé de contrôle explicitées ci-dessus, le procédé de contrôle met donc en œuvre des étapes supplémentaires d'interaction avec chaque occupant du bâtiment, tel que cela a été abordé précédemment. Ainsi, en cas d'inconfort, un occupant a la possibilité d'agir sur le contrôle du système CVC par l'interface homme machine lors d'une étape 22, lorsque le système a atteint un état stable, comme cela a été indiqué précédemment. Ensuite, suite à une intervention de l'occupant sur le contrôle du système CVC à l'étape 22, une éventuelle suggestion peut lui être proposée dans une étape 23 en cas d'excès de sa part. Sinon, le système CVC va modifier son fonctionnement tenant compte de la sensation thermique réelle de l'occupant, et va converger vers un nouvel état stable dans lequel le confort thermique va satisfaire l'occupant.
Naturellement, le procédé de contrôle précédent a été illustré à titre d'exemple. Il pourrait être appliqué pour certaines zones d'un bâtiment, voire pour une partie seulement de ses occupants sans sortir du concept de l'invention. De plus, il a été appliqué à un système comprenant un dispositif de chauffage et climatisation et un dispositif de ventilation individuelle, ce qui est avantageux pour l'obtention d'un confort personnalisé optimal. Toutefois, il pourrait être appliqué sans dispositif de chauffage ou de climatisation, pour un système spécifique par exemple à l'été ou l'hiver. De même, dans une version simplifiée, il pourrait être implémenté sans contrôle d'un dispositif de ventilation, ou en variante pour le seul contrôle d'un dispositif de ventilation. De plus, l'invention peut finalement s'implémenter sur tout système thermique dont au moins un des paramètres comme la température est régulé à partir d'une consigne variable.
De plus, le procédé de contrôle de l'invention a été illustré en appliquant le modèle thermique de Fanger. Il reste naturellement applicable pour toute variante de ce modèle ou tout autre modèle qui utilise au moins un paramètre propre à un occupant du bâtiment pour calculer un paramètre d'estimation du confort d'un occupant. Ainsi, de nombreuses simplifications dans l'application du modèle de Fanger sont possibles. Par exemple, l'influence sur le PMV de l'humidité relative étant faible pour des températures proches du confort (cf. ISO7730), tant que sa valeur reste dans la plage de confort préconisée de l'humidité relative [30% ; 70 %], sa valeur peut être choisie constante, éventuellement à 50%, dans les pays tempérés. La vitesse d'air est en général plafonnée à 1 m/s pour rester dans le domaine de validité du modèle PMV/PPD ainsi que pour éviter un phénomène de courant d'air et donc d'inconfort local. Ainsi, l'invention repose finalement sur le concept représenté par les deux étapes essentielles suivantes du procédé de contrôle d'un système thermique :
12 - Calcul d'un paramètre de confort thermique théorique PVMalgo pour au moins un occupant d'au moins une zone d'un bâtiment à partir d'au moins un paramètre propre à l'occupant, comme son métabolisme et/ou sa vêture, et contrôle d'un système de chauffage et/ou climatisation et de ventilation (CVC) de sorte que le paramètre de confort thermique théorique converge vers une plage de confort prédéfinie correspondant à un confort satisfaisant, 17 - Correction d'au moins un paramètre propre à l'occupant si la sensation thermique réelle de l'occupant n'est pas satisfaisante.
Cette seconde étape 17 s'entend comme la correction d'uniquement le ou les paramètre(s) propre(s) à l'occupant, sans modification des autres paramètres du calcul, de leur prise en compte.
Le procédé de contrôle ainsi défini permet le calcul d'un paramètre de confort thermique théorique (PVMalgo) pour plusieurs occupants d'une même zone, puis la réalisation de l'étape de correction pour au moins un des occupants de la zone.
Les figures 4 et 5 illustrent un exemple d'implémentation du procédé de contrôle d'un système CVC tel qu'explicité précédemment, lors d'une journée hivernale (système de ventilation éteint), pour un occupant caractérisé par ses deux paramètres propres met rée i et clo rée i (inconnus de l'algorithme de contrôle) et sa sensation thermique PMVréel.
Sur la figure 4, les courbes 30, 31 représentent respectivement l'évolution dans le temps des sensations thermiques théorique PVMalgo et réelle PVMréel d'un occupant (toutes deux multipliées par 10 par soucis de lisibilité sur le graphe), ces deux indices étant naturellement nuls dans les périodes d'inoccupation, c'est-à-dire le matin pour t<t 0 et le soir pour t>t 2 . Les courbes 32, 33, 34 représentent respectivement l'évolution dans le temps des courbes de température d'air Ta, et de température moyenne radiative Tr dans la pièce, et de la température extérieure Text. L'occupant arrive au bureau le matin à t=t 0 , les systèmes CVC s'étant enclenchés une demi-heure auparavant pour lui fournir un confort thermique satisfaisant à son arrivée. Jusqu'à t=ti , il ressent cependant une sensation thermique PMVréel « -0,9 alors que l'algorithme de contrôle calcule lui une sensation thermique dans la plage de confort : PMValgo « 0, cette discordance s'expliquant du fait de l'écart entre les paramètres réel propre à l'occupant (met rée i ; clo rée i) et ceux programmés dans le bloc de contrôle (met 0 ; cloo).
A t=ti, il indique à ΙΊΗΜ son ressenti concernant sa sensation thermique en actionnant le bouton « froid » correspondant à PMVihm= -1 . Le système réagit alors rapidement et la température de la pièce monte vers une valeur supérieure, ramenant la sensation thermique réelle de l'occupant dans la plage de confort, jusqu'à son départ le soir à t=t 2 .
La figure 5 illustre plus précisément le mécanisme de correction mis en œuvre par l'invention, dans le graphe (PMV, Ta). L'humidité relative et la vitesse d'air sont considérées constantes tout au long du processus : HR = 50%, Va= 0,1 m/s.
Juste avant l'instant t1 , le paramètre de confort thermique théorique calculé PMValgoo est à la valeur 0 correspondant théoriquement au confort satisfaisant de l'occupant. Ce calcul est effectué en prenant les hypothèses de paramètres de métabolisme met 0 = 1 .3 et clo 0 = 1 . Les paramètres d'ambiance présentent les valeurs suivantes : Ta=22 °C, Va = 0.1 m/s, Tr= 19.5 °C, HR = 50%. Le système CVC est ainsi dans un premier état stable.
Toutefois, l'occupant du bâtiment présente des caractéristiques propres réelles différentes des hypothèses faites par le modèle de calcul : met rée i = 1 .1 et clOréei = 0.75. Il en ressort que l'occupant a froid et ressent un inconfort thermique, son indice de confort réel ressenti ayant pour valeur PMVréelo = -0.85 : il actionne alors le bouton « froid » sur son interface homme machine. Cela induit l'évaluation du paramètre de confort thermique réel du procédé de contrôle à une valeur de PVMihm = -1 .
Le procédé recalcule alors une valeur de métabolisme met * corrigée, qui prend la valeur met * = 0.94. Pour cette valeur, le procédé de contrôle obtient alors une valeur PVMalgoi du paramètre de confort thermique théorique différente, non satisfaisante, qui vérifie PVMalgoi = PVMihm. En conséquence, le procédé modifie les valeurs de consigne Ta_set (Va_set, déjà minimal, est laissé constant à Va=0,1 m/s) du système en fonction de ce nouveau paramètre de métabolisme met * de sorte que le paramètre de confort PVMalgo converge vers la valeur PMValgo 2 satisfaisante, proche de zéro. Le changement des valeurs de consigne du système CVC se traduit concrètement par un ordre à l'actionneur de chauffage pour augmenter la température de l'air intérieur. Dans l'état stable final, les paramètres d'ambiance ont maintenant les valeurs suivantes :
Ta = 25.5 °C ; Va = 0.1 m/s ; Tr = 21 °C ; HR = 50% Les paramètres propres pris en compte par l'algorithme ont eux les valeurs suivantes : met = 0.94 ; clo = 1 . Ces valeurs sont différentes des paramètres propres réels, mais donnent une très bonne estimation de la sensation thermique réelle de l'occupant PMVreel 2 . A noter qu'imposer préalablement une borne met inf =1 dans un tel cas, aurait permis d'éviter d'atteindre une température de chauffage aussi élevée, synonyme de surconsommation énergétique.
En remarque, le concept de l'invention permet donc de converger vers un confort satisfaisant à partir d'une indication du confort réel ressenti par un occupant, sans toutefois connaître réellement ses paramètres thermiques propres : ainsi, le procédé a réussi à satisfaire le confort thermique réel de l'occupant en modifiant seulement le métabolisme de sorte d'obtenir des valeurs de paramètre thermique propre à l'occupant met = 0.94 et clo = 1 , qui diffèrent toutefois de ses paramètres réels met rée i = 1 .1 et clo r éei = 0.75. Les calculs effectués montrent que l'approche consistant à ne modifier que la valeur du métabolisme permet bien de converger vers un confort proche du confort réel de l'occupant sur les plages de température et de vitesse d'air typiques de bureaux tertiaires.
Ainsi, la solution retenue répond bien aux objets de l'invention et présente les avantages suivants :
- Elle permet de contrôler le confort thermique des occupants d'un bâtiment de manière personnalisée, en tenant compte de leur confort réel ;
- Elle est adaptée à une mise en œuvre simple et conviviale, ne demandant pas des moyens de calcul trop coûteux.