Brevet FR3049077A1 — publié le 20170922

L'invention concerne un procédé pour la régulation de la température d'un local à pièces multiples par un système climatique et un système climatique mettant en oeuvre un tel procédé. L'invention appartient au domaine des systèmes climatiques mettant en 5 oeuvre des appareils de chauffage ou de climatisation dans un local à vocation industrielle ou d'habitation. La régulation thermique d'un local, assurant la température idéale dudit local quelques soient les conditions climatiques et les conditions de son utilisation est un élément essentiel, tant du confort thermique ressenti par les occupants dudit 10 local que de la consommation énergétique de celui-ci. Une régulation thermique optimale d'un système climatique permet d'assurer un confort thermique optimal des occupants du local et une consommation énergétique minimale. En effet, la régulation thermique est spécifique à chaque pièce, et dépend notamment, de son utilisation fonctionnelle (salle de bain, chambre, salon, etc.), de ses dimensions, 15 de la position de l'appareil dans la pièce, de l'éventuel vitrage et de son orientation, de la nature des murs et des cloisons délimitant ladite pièce, et de la régulation thermique des pièces adjacentes, sans que cette liste ne soit ni limitative ni exhaustive. Selon l'art antérieur la puissance des appareils climatiques installés dans un 20 local est calculée en fonction de la déperdition énergétique dudit local et en fonction d'informations climatiques historiques relatives audit local. Par exemple, s'agissant d'un chauffage, celui-ci est dimensionné en fonction d'un indice de performance énergétique du logement, du volume chauffé et de la température la plus basse enregistrée au cours des vingt années précédentes. Ces informations 25 permettent d'assurer que la puissance installée, permettra effectivement de chauffer le logement jusqu'à une température de confort, par exemple 20° C, quelques soient les conditions climatiques même extrêmes. Un thermostat permet à l'utilisateur de fixer la température ambiante désirée sous la forme d'une consigne, et une sonde de température judicieusement placée permet de 30 comparer cette température de consigne avec la température ambiante, le taux de 3049077 2 charge de l'appareil de climatique, c'est-à-dire la proportion de temps pendant lequel l'appareil climatique fonctionne, est calculé en fonction de l'écart entre la consigne et la température mesurée par la sonde, réalisant ainsi une régulation globale autour d'une température moyenne de confort fixée par le thermostat. Le document W02009/133283 décrit un tel procédé perfectionné de régulation du taux de charge d'un appareil climatique en fonction d'une consigne. Le document FR 3 008 501 décrit un procédé de régulation d'un appareil climatique en présence d'une ouverture de fenêtre. Le document FR 2 982 346 décrit un appareil climatique, apte à adapter ses 10 conditions de fonctionnement en fonction de l'utilisation effective de la pièce d'habitation dans laquelle il est installé. Ainsi, il existe selon l'art antérieur des exemples de régulation thermique sophistiqués d'un appareil climatique prenant en compte une pluralité de paramètres pour essayer d'apporter un confort thermique optimal à leur utilisateur. 15 Ces dispositifs et procédés de l'art antérieur s'adressent au pilotage d'un appareil climatique, ceci en fonction d'une dizaine de paramètres identifiés. Cependant, pour assurer en tout point du local, notamment dans toutes ses pièces une régulation assurant à la fois confort et économie d'énergie, le nombre de paramètres augmente dramatiquement, et la régulation doit prendre en compte 20 non seulement une dizaine de paramètres par pièce dudit local mais aussi les interactions entre ces pièces ainsi qu'entre ces pièces et l'extérieur du local. Par exemple, le rayonnement solaire implique souvent une température élevée dans une pièce et qui n'est pas anticipée par l'appareil climatique, ou encore, une pièce contenant des systèmes climatiques, ou d'autres sources, dissipant de l'énergie 25 telles qu'un four, un sèche-linge ou une imprimante, et fonctionnant par intermittence, influent sur la régulation des pièces adjacentes, qui est ainsi perturbé. Le nombre de paramètres à prendre en compte du fait de ces interactions atteint rapidement des niveaux très élevés. L'invention vise à optimiser la consommation énergétique d'un système 30 climatique en dépensant l'énergie juste nécessaire au confort de chaque pièce 3049077 3 d'un local en fonction de son occupation effective. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire d'anticiper le comportement thermique du bâtiment. L'invention concerne à cette fin un procédé pour la régulation thermique, en regard d'une consigne de température, d'un système climatique comprenant une 5 pluralité d'appareils climatiques dans un local comprenant plusieurs pièces, en présence d'une modification de la consigne de température dans l'une desdites pièces, lequel procédé comprend les étapes consistant à : a. obtenir un modèle de comportement thermique du local, dit modèle initial ; b. adapter le modèle initial au comportement thermique effectif du local en analysant la réponse à une sollicitation du système climatique, pour obtenir un modèle adapté ; c. calculer, à partir du modèle adapté, la variation de température dans chaque pièce en fonction de la modification des conditions de fonctionnement d'un des appareils climatiques du système climatique ; d. déduire de l'étape c) les conditions de charge de chaque appareil climatique du système climatique pour répondre à la modification de consigne de température dans la pièce du local ; e. appliquer les taux de charge déterminés à l'étape d) à chaque appareil climatique du système climatique. Ainsi, le procédé objet de l'invention utilise une intelligence centralisée, sous la forme d'un modèle de comportement afin d'anticiper la réponse thermique du local et considère la réponse globale dudit local pour le pilotage de l'ensemble des appareils climatiques du système climatique vis-à-vis d'une modification de consigne dans une seule pièce, là où les systèmes et procédés de l'art antérieur se contentent du pilotage uniquement de l'appareil climatique présent dans cette pièce. L'invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de 30 réalisation et les variantes exposés ci-après, lesquels sont à considérer 3049077 4 individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, le système climatique comprend des moyens de détection de présence dans un des pièces du local, dite pièce surveillée, et qui comporte les étapes consistant à : 5 f. obtenir un calendrier d'occupation et d'inoccupation de la pièce surveillée et les consignes dites température de confort et température réduite correspondantes ; g. modifier la température dans la pièce surveillée en appliquant les étapes d) et e) avec une consigne de température correspondant à 10 la température réduite à la pièce surveillée au début d'une période d'inoccupation de ladite pièce. Ainsi, le procédé objet de l'invention permet d'adapter la température dans une pièce inoccupée et par suite de réduire la consommation énergétique en maîtrisant les conséquences de cette modification de température sur le confort 15 des autres pièces. La température réduite s'entend d'une température de consommation réduite. Elle est plus basse que la température de confort dans le cas où le système climatique est essentiellement un système de chauffage, elle est plus haute que la température de confort dans le cas où le système climatique est essentiellement un système de climatisation. 20 Avantageusement, le système climatique comprend un module de calcul mettant en oeuvre le modèle adapté inverse et comprenant les étapes consistant à. h. déterminer à partir du modèle adapté inverse le temps, noté ta, nécessaire pour atteindre la température de confort dans la pièce 25 surveillé ; i. appliquer les étapes d) et c) à l'instant précédent de ta la date d'occupation de la pièce, avec la température de confort comme température de consigne. Ainsi, le procédé objet de l'invention anticipe les périodes de présence de 30 sorte que la pièce soit à la température de confort au moment où l'utilisateur 3049077 5 rejoint la pièce surveillée. Avantageusement, le calendrier obtenu à l'étape f) comporte un calendrier prédéterminé et un calendrier obtenu par apprentissage à partir des informations délivrées par les moyens de détection de présence dans la pièce surveillée. Ainsi, 5 le système climatique objet de l'invention s'adapte aux habitudes de l'utilisateur et anticipe son comportement. Selon un exemple de réalisation, les moyens de détection de présence du système objet de l'invention comprennent, seuls ou en combinaison, un détecteur de mouvement, un détecteur CO2, un capteur sonore, un capteur de vibration, 10 une caméra numérique, un bouton d'indication de présence. Ainsi, la collecte des informations d'occupation est adaptée à la nature de la pièce surveillée. Par exemple pour une salle de conférence, la présence est préférentiellement détectée par la mesure du CO2 ou un capteur sonore, alors que pour une chambre d'hôtel la présence est préférentiellement détectée par un détecteur de 15 mouvement. Avantageusement, le système climatique comprend des moyens de connexion à un service de météorologie et comprend les étapes consistant à : j. obtenir une prévision météorologique ; dans lequel l'étape b) comprend la prise en compte de la l'information 20 obtenue à l'étape j). Ainsi, les variations des conditions météorologiques et leur incidence sur la réponse thermique du bâtiment comprenant le local sont prises en compte dans l'élaboration du modèle adapté et par suite du modèle adapté inverse. Selon ce dernier mode de réalisation, les étapes h) et i) comprennent 25 avantageusement la prise en compte de l'évolution des conditions météorologiques définies à l'étape j). Avantageusement, le modèle initial et le modèle adapté comprennent le calcul de la consommation énergétique du système climatique, et qu'il comprend une étape consistant à : k. calculer une température réduite pour la pièce surveillée minimisant 3049077 6 la consommation énergétique du système climatique. Ainsi la modification de la température dans la pièce surveillée en période d'inoccupation de cette pièce est limitée à la température en dessous ou au-dessus de laquelle le maintien de cette température aurait des conséquences 5 néfastes sur la consommation énergétique des autres pièces. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend les étapes consistant à : I. obtenir un temps maximum, taux, amax admissible pour l'atteinte de la température de confort dans la pièce surveillée depuis la 10 température réduite ; m. déterminer la température réduite à l'étape g) de sorte que ta REVENDICATIONS1. Procédé pour la régulation thermique, en regard d'une consigne de température, d'un système climatique comprenant une pluralité d'appareils climatiques (110, 111, 1410, 141) dans un local comprenant plusieurs pièces, en présence d'une modification de la consigne de température dans l'une desdites pièces, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a. obtenir (210) un modèle de comportement thermique du local, dit modèle initial ; b. adapter (220) le modèle initial au comportement thermique effectif du local en analysant la réponse à une sollicitation du système climatique, pour obtenir un modèle adapté (221) ; c. calculer, à partir du modèle adapté, la variation de température dans chaque pièce en fonction de la modification (531, 532, 533, 534) des conditions de fonctionnement d'un des appareils climatiques du système climatique ; d. déduire (510) de l'étape c) les conditions de charge de chaque appareil climatique du système climatique pour répondre à la modification de consigne de température dans la pièce du local ; e. appliquer (520) les taux de charge déterminés à l'étape d) à chaque appareil climatique du système climatique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le système climatique comprend des moyens (116) de détection de présence dans une des pièces du local, dite pièce surveillée, et qui comporte les étapes consistant à : f. obtenir (310, 315) un calendrier (321) 3049077 18 d'occupation et d'inoccupation de la pièce surveillée et les températures (421) de consigne dites température de confort et température réduite correspondantes ; g. modifier la température dans la pièce surveillée 5 en appliquant les étapes d) et e) avec une consigne de température correspondant à la température réduite à la pièce surveillée au début d'une période d'inoccupation de ladite pièce. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le système climatique 10 comprend un module de calcul mettant en oeuvre le modèle adapté inverse (222) et comprenant les étapes consistant à : h. déterminer à partir du modèle adapté inverse (222) le temps, noté ta, nécessaire pour atteindre la température de confort dans la pièce surveillée ; 15 i. appliquer les étapes d) et c) à l'instant précédent de ta la date d'occupation de la pièce, avec la température de confort comme température de consigne. 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le calendrier obtenu à l'étape f) comporte un calendrier prédéterminé et un calendrier 20 obtenu par apprentissage à partir des informations délivrées par les moyens de détection de présence dans la pièce surveillée. 5. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les moyens de détection de présence comprennent, seuls ou en combinaison, un détecteur de mouvement, un détecteur CO2, un capteur sonore, un 25 capteur de vibration, une caméra numérique, un bouton d'indication de présence. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le système climatique comprend des moyens de connexion à un service (151) de météorologie et comprend les étapes consistant à : 3049077 19 j. obtenir une prévision météorologique ; et dans lequel l'étape b) comprend la prise en compte de l'information obtenue à l'étape j). 7. Procédé selon la revendication 6 et la revendication 3, dans lequel 5 les étapes h) et i) comprennent la prise en compte de l'évolution des conditions météorologiques définies à l'étape j). 8. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le modèle initial et le modèle adapté comprennent le calcul de la consommation énergétique du système climatique, et qu'il comprend une étape 10 consistant à : k. calculer une température réduite pour la pièce surveillée minimisant la consommation énergétique du système climatique. 9. Procédé selon la revendication 3, comprenant les étapes consistant 15 à. I. obtenir un temps maximum, taux, amax admissible pour l'atteinte de la température de confort dans la pièce surveillée depuis la température réduite ; m. déterminer la température réduite à l'étape g) de 20 sorte que ta 10. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le système climatique comprend une connexion à un service (151) de clientèle et un terminal (120) utilisateur également connecté audit service de clientèle, la température de confort et le calendrier d'occupation 25 étant communiqués au système climatique par le terminal utilisateur via sa connexion au service de clientèle.