Brevet FR2969326A1 — publié le 20120622

SYSTEME DE COMMANDE DE VITRAGES ACTIFS AVEC CAPTEUR D'EBLOUISSMENT La présente invention se rapporte au domaine du contrôle de la luminosité à l'intérieur des bâtiments. Les vitrages des bâtiments présentent l'inconvénient de contribuer à l'échauffement des bâtiments l'été et à leur refroidissement l'hiver. Depuis le milieu des années 1990, une grande variété de vitrages d'isolation et de contrôle solaire ont été développés par l'industrie du verre. Grâce à des revêtements « bas émissifs » ou « réfléchissants » aujourd'hui sur le marché, de hauts niveaux d'isolation thermique et de protection solaire peuvent être obtenus. Néanmoins, ces vitrages ont des propriétés fixes qui ne peuvent être adaptées aux conditions de température et d'ensoleillement. Les vitrages à transmission optique électrocommandable répondent à cette problématique. Ces vitrages, dits « intelligents », ont des propriétés optiques modifiables électriquement. L'article « Effect of switchable glazing on discomfort glare from windows », Building Environment 44 (2009) p.1171-1180 discute la possibilité d'utiliser un vitrage électrochrome pour réduire l'éblouissement. Néanmoins, la réduction de l'éblouissement d'un utilisateur d'une pièce d'un bâtiment muni de tels vitrages n'est pas toujours satisfaisante dans des conditions réelles. Un but de la présente invention est de fournir un système de commande d'une pluralité de vitrages à transmission optique électrocommandable pour commander la transmission à travers les vitrages d'un bâtiment et assurer une bonne gestion de l'éblouissement résultant de la lumière traversant les vitrages ou de la lumière diffusée ou réfléchie dans la pièce. Selon un aspect de la présente invention, le système de commande de la transmission optique d'une pluralité de vitrages actifs Vk à propriétés de transmission optique électrocommandables, comprend : 2 - au moins un capteur spatial de luminosité pour fournir au moins une valeur représentative de luminosité respectivement pour différentes zones spatiales constituant des sous-ensembles X; d'un ensemble X et fournir ainsi une cartographie L de luminosité dans laquelle les sous-ensembles L; de L sont associés aux ensembles X; ;et - une unité de commande comprenant une mémoire sur laquelle sont stockés des programmes aptes à commander la transmission optique de chacun desdits vitrages, lesdits programmes étant aptes à : - définir une cartographie A de zones spatiales Ai d'éblouissement à partir de la cartographie L de luminosité ; - utiliser une cartographie O de zones spatiales 0,,, à luminosité électrocommandable, chaque sous-ensemble 0,,, étant associé à l'un ou plusieurs desdits vitrages actifs Vk ; - commander la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk en fonction de A et de O. Selon des modes particuliers de réalisation, le système comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les sous-ensembles Ai de l'ensemble A sont des valeurs représentatives de zones spatiales fortement lumineuses, fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées ; - lesdites zones spatiales fortement lumineuses, fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées sont chacune déterminées par rapport à un même niveau de référence absolu qui est prédéterminé ou calculé ; - les sous-ensembles Ai de A correspondent à des zones spatiales pour lesquelles une valeur représentative de luminosité est supérieure ou égale à LI avec LI une valeur représentative de luminosité prédéterminée ou calculée ; - les sous-ensembles Ai de A correspondent à des zones spatiales dont le rapport de valeur représentative de luminosité avec une zone spatiale voisine est supérieure ou égal à CI avec Cl une valeur représentative de contraste prédéterminée ou calculée ; - la cartographie O et les sous-ensembles O; sont représentatifs de zones spatiales dont la luminosité est contrôlée directement ou indirectement par un ou plusieurs desdits vitrages électrocommandables ; - les dits programmes sont aptes à commander la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk en fonction également d'informations concernant l'influence relative de chaque vitrage actif Vk sur la valeur représentative de luminosité de chaque zone spatiale 0,,,, par exemple un coefficient affecté à chaque vitrage Vk pour chaque zone 0,,, ; - lesdits programmes sont aptes à obtenir automatiquement lesdites informations ; - lesdites informations sont obtenues par variation simultanée et asynchrone d'une pluralité ou de la totalité desdits vitrages actifs Vk; - la variation asynchrone consiste à varier périodiquement la transmission optique desdits vitrages actifs Vk avec des périodes de longueur différentes ou décalées dans le temps ; - plusieurs ou chacun desdits vitrages actifs Vk sont commandés individuellement ; - lesdits vitrages actifs Vk sont des vitrages d'une même pièce d'un bâtiment, les différentes zones spatiales concernant la pièce du bâtiment. L'invention a également pour objet un ensemble comprenant une pluralité de vitrages actifs Vk à propriétés de transmission optique électrocommandables et un système de commande de la transmission optique desdits vitrages Vk, dans lequel le système de commande est tel que décrit ci-dessus. L'invention a encore pour objet un procédé de commande de la transmission optique d'une pluralité de vitrages actifs Vk à propriétés de transmission optique électrocommandables, comprenant des étapes consistant à: - utiliser au moins un capteur spatial de luminosité pour fournir au moins une valeur représentative de luminosité respectivement Li=L(Xi) pour différentes zones spatiales Xi d'un ensemble X et fournir ainsi une cartographie L de luminosité dans laquelle les ensembles Li sont associés aux ensembles Xi ; - définir une cartographie A de zones spatiales Aj d'éblouissement à partir de la cartographie L de luminosité ; - utiliser une cartographie O de zones spatiales Om à luminosité électrocommandable, chaque sous-ensemble Om étant associé à l'un ou plusieurs desdits vitrages actifs Vk ; - commander la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk 5 en fonction de A et de O. Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé présente l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les sous-ensembles Ai de l'ensemble A sont des valeurs 10 représentatives de zones spatiales fortement lumineuses, fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées ; - lesdites zones spatiales fortement lumineuses, fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées sont chacune déterminées par rapport à un même niveau de référence absolu qui est 15 prédéterminé ou calculé ; - les sous-ensembles Ai de A correspondent à des zones spatiales pour lesquelles une valeur représentative de luminosité est supérieure ou égale à LI avec LI une valeur représentative de luminosité prédéterminée ou calculée ; 20 - les sous-ensembles Ai de A correspondent à des zones spatiales dont le rapport de valeur représentative de luminosité avec une zone spatiale voisine est supérieure ou égal à CI avec Cl une valeur représentative de contraste prédéterminée ou calculée ; - la cartographie O et les sous-ensembles O; sont représentatifs de 25 zones spatiales dont la luminosité est contrôlée directement ou indirectement par un ou plusieurs desdits vitrages électrocommandables ; - la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk est commandée en fonction également d'informations concernant l'influence relative de chaque vitrage actif Vk sur la valeur représentative de luminosité 30 de chaque zone spatiale 0,,,, par exemple un coefficient affecté à chaque vitrage Vk pour chaque zone 0,,, ; - lesdites informations sont obtenues de façon automatisée ; - lesdites informations sont obtenues par variation simultanée et asynchrone d'une pluralité ou de la totalité desdits vitrages actifs Vk; - la variation asynchrone consiste à varier périodiquement la transmission optique desdits vitrages actifs Vk avec des périodes de longueur différentes ou décalées dans le temps ; - plusieurs ou chacun desdits vitrages actifs Vk sont commandés individuellement ; - lesdits vitrages actifs Vk sont des vitrages d'une même pièce d'un bâtiment, les différentes zones spatiales concernant la pièce du bâtiment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système de commande ; et - les figures 2 à 5 sont des schémas illustrant respectivement une grille spatiale X, une cartographie de luminosité L, une cartographie d'éblouissement A et une cartographie O. Le système de commande 1 représenté est destiné à gérer à la fois le confort visuel d'utilisateurs présents dans une pièce d'un bâtiment et la régulation thermique de la pièce. La pièce est équipée de plusieurs vitrages actifs à propriétés de transmission optique électrocommandables Vk que le système de commande 1 20 est apte à commander. Le système 1 décrit concerne une seule pièce mais, plus généralement, le système de commande 1 peut commander l'éclairage de plusieurs pièces d'un bâtiment. Les vitrages actifs Vk sont par exemple des vitrages incluant un dispositif 25 électrochimiquement actif réagissant chimiquement à l'application d'une alimentation électrique, tels les vitrages électrochromes. La transmission optique d'un tel vitrage est ainsi commandée électriquement. On entend par domaine optique les domaines visible, infrarouge et ultraviolet. 30 Il existe de nombreux vitrages électrochromes. Ils sont généralement classés en trois catégories : « tout organique » ou « tout polymère », « mixte », c'est-à-dire à la fois organique et inorganique, et « tout solide », c'est-à-dire généralement tout inorganique. US-5 239 406 et EP-A-O 612 826 décrivent par exemple des dispositifs électrochromes organiques. EP-0 253 713 et EP-0 670 346, EP-0 382 623, EP-0 518 754 ou EP-0 532 408 décrivent des dispositifs électrochromes mixtes. EP-0 831 360 et WO-A-00/03290 décrivent des dispositifs électrochromes tout solide. Avantageusement, le dispositif électrochimiquement actif est un dispositif dit « tout solide ». Un tel dispositif présente l'avantage d'être durable, s'agissant de couches inorganiques. Un tel dispositif présente en outre l'avantage de permettre de minimiser le nombre de substrats, les couches étant déposées sur un seul substrat. Néanmoins, les vitrages actifs Vk ne sont pas nécessairement électrochromes. Il s'agit, d'une manière générale, de vitrages actifs à propriétés de transmission otique électrocommandables, par exemple des vitrages gazochromes ou même thermochromes si le chauffage du matériau est réalisé électriquement. Le système de commande 1 comprend : - au moins un capteur spatial de luminosité 2 pour fournir une cartographie L de luminosité ; et - une unité de commande 10 comprenant une mémoire 12 dans laquelle sont stockés des programmes aptes à commander la transmission optique de chacun des vitrages Vk. Dans un but de gestion de l'éblouissement, le capteur spatial de luminosité 2 est apte à fournir au moins une valeur représentative de luminosité respectivement pour différentes zones spatiales constituant des sous-ensembles X; d'un ensemble X et fournir ainsi une cartographie L de luminosité dans laquelle les sous-ensembles L; de L sont associés aux ensembles X. A noter que le terme « valeur » s'entend dans tout le texte de façon large. Il s'agit d'une valeur de tout type adapté. Il s'agit par exemple d'une unique valeur numérique, ou d'un ensemble de valeurs tel qu'un vecteur ou une matrice. On entend par le terme « représentative » que cette valeur permet d'obtenir une information sur la luminosité, l'éblouissement, la température. Il s'agit par exemple d'une valeur d'intensité ou de tension d'un courant électrique. Le capteur de luminosité est par exemple une caméra CCD. Elle est par exemple tournée vers l'espace de travail d'un utilisateur. La figure 2 illustre une grille spatiale X. La grille X représente l'ensemble de l'espace pris en compte par l'unité de commande pour gérer l'éblouissement des utilisateurs. On a par exemple X={(x,y)E9î2InfxxSupxetlnfyySupy}. La grille X a par exemple un contour rectangulaire correspondant à la fenêtre de vision du capteur de luminosité, ce rectangle étant dans cet exemple subdivisé en rectangles X; disjoints. En variante, la subdivision de X est de tout type adapté. La subdivision est par exemple non uniforme. Une plus grande densité de sous-ensembles X; est par exemple prévue dans certaines zones. D'une manière générale, la subdivision est par exemple faite de telle sorte que les X; soient disjoints et que UXz =X . Chaque X; correspond par exemple à un ensemble de pixels de la caméra 2. Les zones X; sont par exemple relativement grandes, par exemple des carrés de côté entre 1 et 10 centimètres de la surface visualisée. La cartographie L fournie par le capteur de luminosité est illustrée en figure 3. Dans cet exemple Li =(L(Xi),Xi)avecL(Xi), la luminosité moyenne mesurée (par exemple en lux) par le capteur spatial de luminosité 2. L(Xi) est par exemple obtenue en moyennant la valeur obtenue pour chaque pixel du capteur 2 se situant dans la zone spatiale X. La cartographie L, qui est un ensemble, est la réunion des ensembles L. Il est à noter que les cartographies sont « virtuelles » dans le sens où elles ne sont pas destinées à être visualisées. Il s'agit donc de tables de valeurs dans les valeurs cartographiées sont associées à des valeurs spatiales. On entend ainsi par cartographie un ensemble dans lequel au moins une valeur particulière (par exemple de luminosité) est associée à au moins une valeur spatiale, l'association étant par exemple réalisée par un pointeur vers une allocation de mémoire de la valeur spatiale, et d'une manière générale par un lien logique de tout type adapté. Les programmes de l'unité de commande sont en outre aptes à définir une cartographie A de zones spatiales Aj d'éblouissement à partir de la cartographie L de luminosité. La figure 4 illustre une cartographie A obtenue en sélectionnant parmi les ensembles L; ceux dont la valeur de luminosité L(Xi) est supérieure ou égale à une valeur prédéterminée. Ainsi, dans cet exemple, A = {Li /L(Xi) LI}, LI étant une valeur de luminosité. LI est par exemple une valeur prédéterminée stockée en mémoire. LI peut également être une valeur calculée par les programmes de commande, par exemple en fonction de la luminosité moyenne dans la grille spatiale X. Les sous-ensembles Ai de l'ensemble A sont ainsi des valeurs représentatives de zones spatiales fortement lumineuses. En variante, la cartographie d'éblouissement A correspond à des zones spatiales fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées. Les zones fortement contrastées sont par exemple obtenues en comparant la valeur de luminosité L(Xi) d'une zone X; avec la valeur de luminosité L(Xi) d'une ou plusieurs zones Xi adjacentes à la zone X. On a par exemple : A={L./j/d(Xi ,X;)Det L(Xi)-L(X;) d(Xi,Xj) étant la distance entre les zones X; et Xi et Cl une valeur de contraste (ici une valeur de différence de luminosité). La comparaison entre L(Xi) et L(Xi) est de tout type adapté. Il s'agit par exemple le rapport de luminosité L(X`) qui est calculé et comparé à Cl, plutôt L(X; ) que la différence de luminosité. De la même façon que pour LI, Cl est par exemple une valeur prédéterminée stockée en mémoire. LI peut également être une valeur calculée par les programmes de commande, par exemple en fonction de la luminosité moyenne dans la grille spatiale X. Les programmes de commande sont en outre aptes à utiliser une cartographie O de zones spatiales 0,,, à luminosité électrocommandable, chaque sous-ensemble 0,,, étant associé à l'un ou plusieurs desdits vitrages Vk à transmission optique électrocommandable. La figure 5 illustre une cartographie O. Les sous-ensembles 0,,, sont par exemple définis par : O; = (ai)k E Jîk /L(Xi) = LakT(Vk) avec T(Vk) la transmission lumineuse k de chaque vitrage Vk. Un sous-ensemble O; correspond dans ce cas à chaque zone spatiale X. Chaque sous-ensemble O; donne alors une information relative à l'influence de chaque vitrage Vk sur la luminosité de la zone spatiale X. En variante néanmoins, les 0,,, ne correspondent pas chacun à une zone X; mais par exemple à un ensemble de plusieurs zones X. A noter que les coefficients (a;)k ne sont pas nécessairement constants et peuvent être fonction de paramètres telle que par exemple la position du soleil dans le ciel, laquelle est par exemple déterminée au moyen d'une horloge. Les coefficients (a;)k peuvent être prédéterminés. Dans un cas simple, il s'agit par exemple d'un vecteur de k chiffres ayant la valeur 0 ou 1, seul l'un d'entre eux ayant par exemple la valeur 1. Les coefficients (a;)k peuvent également être mesurés, dans une phase d'étalonnage préalable ou pendant le fonctionnement normal des vitrages. Pour ce faire, la transmission est par exemple modifiée successivement par l'unité de commande pour chaque vitrage Vk. La mesure de la luminosité de chaque zone spatiale X; et la variation connue de transmission du vitrage Vk permet de calculer le coefficient a;,k pour chaque X;, et de réitérer le calcul pour chaque vitrage Vk. Une autre solution, plus rapide, consiste à varier simultanément la transmission de tous les vitrages Vk mais avec une variation différente identifiable pour chaque vitrage Vk. La transmission de chaque vitrage Vk est par exemple variée selon la loi : T(Vk)= TL0 + b.cos(wk.t) Avec TL°, b et Wk des constantes, t le temps, T(Vk) la transmission lumineuse du vitrage Vk, les constantes Wk ayant tous des valeurs différentes pour chaque vitrage Vk. Les programmes de commande sont en outre aptes à commander la transmission lumineuse T(Vk) de chacun desdits vitrages à transmission optique électrocommandable Vk en fonction de A et de O. A cet effet, la transmission des vitrages Vk est par exemple modifiée de telle sorte que A deviennent l'ensemble nul. Ce résultat peut par exemple être obtenu de façon itérative après un 10 temps de latence mesuré avec une horloge. Si A reste non nul, les vitrages Vk sont par exemple tous commandés dans leur état coloré. Il est à noter que le système de commande 1 peut être également dédié à gérer la transmission lumineuse des vitrages en fonction de la température 15 dans la pièce ou de la luminosité générale dans la pièce, même si l'éblouissement est alors géré de préférence de façon prioritaire. La caméra CCD peut par exemple également servir de capteur pour mesurer la luminosité générale dans la pièce, par exemple en moyennant la luminosité de chaque zone X. 20 En outre, il va de soi que le système peut comporter un ou plusieurs capteurs de chaque type. Un capteur de présence peut également être prévu ou en variante remplacé par une horloge, la présence dans une pièce étant alors assimilée à une plage horaire prédéterminée. Le système de commande 1 gère par 25 exemple l'éblouissement et la luminosité de façon prioritaire en présence d'un utilisateur dans la pièce et la température de façon prioritaire en l'absence d'utilisateur. A noter qu'on entend par « utilisateur », un utilisateur de la pièce du bâtiment. 30 Enfin, la pièce peut être en outre équipée de moyens d'occultation tels que des stores, des rideaux, des vitrages LCD, etc., le système de commande étant apte à commander ces moyens d'occultation. REVENDICATIONS1. Système de commande (1) de la transmission optique d'une pluralité de vitrages actifs Vk à propriétés de transmission optique électrocommandables, comprenant : - au moins un capteur spatial de luminosité pour fournir au moins une valeur représentative de luminosité respectivement pour différentes zones spatiales constituant des sous-ensembles X; d'un ensemble X et fournir ainsi une cartographie L de luminosité dans laquelle les sous-ensembles L; de L sont associés aux ensembles X; ; - une unité de commande comprenant une mémoire sur laquelle sont stockés des programmes aptes à commander la transmission optique de chacun desdits vitrages ; lesdits programmes étant aptes à : - définir une cartographie A de zones spatiales Ai d'éblouissement à partir de la cartographie L de luminosité ; - utiliser une cartographie O de zones spatiales 0,,, à luminosité électrocommandable, chaque sous-ensemble 0,,, étant associé à l'un ou plusieurs desdits vitrages actifs Vk ; - commander la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk en fonction de A et de O. 2. Système (1) selon ma revendication 1, dans lequel les sous-ensembles Ai de l'ensemble A sont des valeurs représentatives de zones spatiales fortement lumineuses, fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées. 3. Système (1) selon ma revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites zones spatiales fortement lumineuses, fortement contrastées, ou fortement lumineuses et fortement contrastées sont chacune déterminées par rapport à un même niveau de référence absolu qui est prédéterminé ou calculé. 4. Système (1) selon la revendication 3, dans lequel les sous-ensembles Ai de A correspondent à des zones spatiales pour lesquelles une valeur représentative de luminosité est supérieure ou égale à LI avec LI une valeur représentative de luminosité prédéterminée ou calculée. 12 5. Système (1) selon la revendication 3, dans lequel les sous-ensembles Ai de A correspondent à des zones spatiales dont le rapport de valeur représentative de luminosité avec une zone spatiale voisine est supérieure ou égal à CI avec Cl une valeur représentative de contraste prédéterminée ou calculée. 6. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cartographie O et les sous-ensembles O; sont représentatifs de zones spatiales dont la luminosité est contrôlée directement ou indirectement par un ou plusieurs desdits vitrages électrocommandables. 7. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dits programmes sont aptes à commander la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk en fonction également d'informations concernant l'influence relative de chaque vitrage actif Vk sur la valeur représentative de luminosité de chaque zone spatiale 0,,,, par exemple un coefficient affecté à chaque vitrage Vk pour chaque zone 0,,,. 8. Système (1) selon la revendication 7, dans lequel lesdits programmes sont aptes à obtenir automatiquement lesdites informations. 9. Système (1) selon la revendication 8, dans lequel lesdites informations sont obtenues par variation simultanée et asynchrone d'une pluralité ou de la totalité desdits vitrages actifs Vk. 10. Système (1) selon la revendication 9, dans lequel la variation asynchrone consiste à varier périodiquement la transmission optique desdits vitrages actifs Vk avec des périodes de longueur différentes ou décalées dans le temps. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs ou chacun desdits vitrages actifs Vk sont commandés individuellement. 12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits vitrages actifs Vk sont des vitrages d'une même pièce d'un bâtiment, les différentes zones spatiales concernant la pièce du bâtiment. 13. Ensemble comprenant une pluralité de vitrages actifs Vk à propriétés de transmission optique électrocommandables et un système de commandede la transmission optique desdits vitrages Vk, dans lequel le système de commande est selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14. Bâtiment comprenant un ensemble selon la revendication 13, l'ensemble étant par exemple installé dans une pièce du bâtiment. 15. Procédé de commande de la transmission optique d'une pluralité de vitrages actifs Vk à propriétés de transmission optique électrocommandables, comprenant des étapes consistant à : - utiliser au moins un capteur spatial de luminosité pour fournir au moins une valeur représentative de luminosité respectivement L;=L(X,) pour différentes zones spatiales X; d'un ensemble X et fournir ainsi une cartographie L de luminosité dans laquelle les ensembles L; sont associés aux ensembles X; ; - définir une cartographie A de zones spatiales Ai d'éblouissement à partir de la cartographie L de luminosité ; - utiliser une cartographie O de zones spatiales 0,,, à luminosité électrocommandable, chaque sous-ensemble 0,,, étant associé à l'un ou plusieurs desdits vitrages actifs Vk ; - commander la transmission optique de chacun desdits vitrages actifs Vk en fonction de A et de O.