Les travaux présentés ici sont le fruit des travaux de thèse de Maximilien Leclercq [Leclercq, 2009] que j’ai eu le plaisir de co-encadrer avec Eric Bideaux. Ils ont initié une étude menée avec Sherpa Engineering dans le cadre d’un financement de thèse CIFRE.
Les originalités majeures tiennent dans l’étude et l’analyse de la perception visuelle et l’objectivation d’un indice de confort visuel à des fins de commande, alors que la communauté scientifique se focalise principalement sur la création d’indice d’éblouissement.
L’objectif étant de chasser les comportements aberrants dans le pilotage des ressources lumineuses au sein d’un open-space, la conception d’un système complet de régulation de conditions visuelles a été proposé. Les usages classiques des occupants et des critères de non-acceptation d’un système de régulation d’ambiance lumineuse ont été pris en compte.
Le modèle et le pilotage efficaces des stores vénitiens intérieurs en qualité d’actionneurs lumineux ont été montrés. Ils appartiennent à une commande hiérarchisée qui permet le contrôle des grandeurs optiques influentes dans la salle.
Le capteur à base de logique floue, les stores vénitiens et la commande complète du système proposés ici ont été implémentés et ont montré les progressions encore envisageables :
− Ainsi la régulation de confort est démontrée au niveau de la salle mais demande à être étendue à l’échelle du bâtiment.
− Les apports naturels en termes de luminance s’accompagnent d’apport thermique également qui contribuent au confort de l’occupant.
Figure 3.21 – Suivi de consigne en luminance moyenne
Figure 3.22 – Suivi de consigne en barycentre lumineux
− Le store vénitien peut jouer un rôle également sur le plan thermique, qu’il serait utile d’investi-guer.
− La gestion des points éblouissants et gênants n’a pas été traitée ici en termes de commande. − Le pilotage des stores n’a été fait que par variation d’angle de lamelle sans modification contrôlée
de l’altitude, ce qui laisse encore une marge d’amélioration.
Forte de ces constats et enthousiaste par l’important travail mené par Maximilien Leclercq, la société Sherpa Engineering a décidé de poursuivre ces travaux en domotique avec le laboratoire Ampère de l’INSA de Lyon et SUPMECA Toulon. Ainsi une seconde thèse CIFRE a permis à Etienne Arnal, sous la responsabilité d’Eric Bideaux et moi-même, de prolonger les travaux engagés en adressant la problématique de la gestion de l’énergie à l’échelle du bâtiment tertiaire en intégrant les performances thermiques et optiques.
3.7 Communications produites sur le domaine
Journaux /revues
[Anthierens et al., 2008b] Anthierens, C. and Leclercq, M. and Bideaux, E. and Flambard, L. A smart sensor to evaluate visual comfort of daylight into buildings. International Journal of Optomecha-tronics, 2008, Vol.2, No4,pp413-434.
[Leclercq et al., 2011] Leclercq, M. and Arnal, E. and Anthierens, C. and Bideaux, E., Control of visual conditions for open-plan offices, Mechatronics, 2011, Vol.21, No3.
Communications avec comité de lecture
[Leclercq et al., 2008a] Leclercq, M. and Anthierens, C. and Bideaux, E. and Flambard, L. Control of optic comfort in an experimental room. Mecatronics’08, 2008, no194, 6p.
[Leclercq et al., 2008b] Leclercq, M., Anthierens, C., Bideaux, E., Flambard, L. Design of a Visual Comfort Sensor for Daylighting Devices. IFAC World Congress, 2008, Seoul, Korea, pp6873-8.
Communications nationales
[Leclercq et al., 2007] Leclercq, M., Anthierens, C., Bideaux, E., Flambard, L. Régulation du confort visuel dans une pièce : Analyse pour la mise en œuvre. Journées Doctorales MACS, JDMACS’07, 2007, no49, 6p.
[Leclercq et al., 2009] Leclercq, M., Arnal, E., Anthierens, C., Bideaux, E. Capteurs de confort visuel : Application aux bâtiments tertiaires. 7ème Colloque CAPTEURS, Bourges, France, 2009, 6p.
[Leclercq, 2009] Leclercq, Maximilien, Conception et intégration d’un système de vision pour la gestion du confort visuel dans le bâtiment, 2009, Thèse de doctorat, Lyon, INSA, 184p.
A l’issue de sa thèse, Maximilien LECLERCQ, ingénieur Supméca de formation, est devenu enseignant-chercheur au sein de école d’ingénieurs ESIEE d’Amiens.
Chapitre 4
Energétique du bâtiment
Figure 4.1 – Moucharabieh traditionnel issu de
4.1 Introduction
Le bâtiment, qui sert en premier lieu d’abri, n’a eu de cesse de tout temps de progresser pour tenter d’améliorer le confort des occupants en termes de chauffage et de lumière. Ainsi dès le IVème siècle avant JC, les romains inventèrent le chauffage par hypocauste (murs chauffés par canalisations d’air chaud) et les arabes au XVIIème siècle mirent au point le moucharabieh (Fig.4.1) pour favoriser l’aération, réduire les risques d’éblouissement et permettre de voir sans être vu (ces préoccupations restent d’actualité).
L’exploitation au XIXèmesiècle des énergies fossiles a permis d’initier les grandes révolutions indus-trielles mais au prix d’un constat de réchauffement climatique qui nécessite la réduction des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES). Au cours des 40 dernières années, la consommation d’énergie en France a augmenté de 25% (160 Millions de Tonnes équivalent Pétrole) en suivant l’accroissement de la po-pulation. Suite au Grenelle de l’environnement, la France vise à réduire sa consommation d’énergie globale en oeuvrant sur le bâti qui pèse 42,5% de celle-ci.
Les constructions du XXème siècle, se voulant modernes, ont été conçues sans tenir compte de leur environnement et sont pilotées par leurs occupants selon leurs critères individuels ce qui engendre d’im-portantes surconsommations. Ce constat a guidé les ingénieurs et architectes à modifier la conception des bâtiments pour exploiter au mieux les apports naturels et gratuits (solaire, géothermie, ...). Ceci est applicable aux nouvelles constructions alors que le parc immobilier concerné par les améliorations énergétiques potentielles est très vaste et encore largement composé de constructions anciennes.
Originalités de cette recherche
Cette recherche vise à améliorer le confort des occupants d’un bâtiment ancien en exploitant au mieux les apports solaires tant pour l’éclairage que pour la régulation de température intérieure. Elle se distingue néanmoins de bon nombre de travaux sur le domaine en étudiant le confort au niveau de l’occupant mais la consommation énergétique à l’échelle complète du bâtiment. Pour cela, elle se base sur un découpage fonctionnel du bâtiment pour en réaliser une modéli-sation des échanges énergétiques avec l’environnement. Ce modèle est par la suite le point de départ de la création de lois de commande des différents apports énergétiques sous contraintes de confort de l’occupant.
Ces travaux font suite à ceux abordés précédemment (chapitre 3) en associant désormais les conforts visuel et thermique, et en étendant le cadre d’étude de la pièce au bâtiment complet.