La régulation du bâtiment

Il existe divers moyens de régulation de l’ambiance thermique dans le bâtiment laissant plus ou moins le choix à l’occupant d’agir sur les systèmes énergétiques voire sur lui-même. On différencie ainsi la régulation automatique – celle sur laquelle l’occupant n’a aucune possibilité d’action – de la régulation comportementale – celle où l’occupant peut gérer individuellement son « confort ». Cette partie rassemble l’étude réalisée sur les différents moyens de régulation du confort dans le bâtiment :

­ Régulation du récupérateur de chaleur sur air vicié par by-pass ­ Régulation du puits climatique par by-pass

­ Régulation des débits de ventilation/chauffage ­ Régulation de la consigne de chauffage ­ Régulation de la surventilation nocturne

­ Adaptation comportementale de la tenue vestimentaire

5.4.1 La régulation automatique

La régulation automatique agit sur des systèmes qui ont une influence forte sur les consommations énergétiques et moindre sur la sensation thermique. Cela dit, les systèmes en question doivent laisser suffisamment de liberté à l’occupant et permettre de surcroît une régulation comportementale.

5.4.1.1 La régulation de la consigne de chauffage

Deux possibilités sont considérées :

­ Priorité au confort : sur la base du projet SCATs, l’algorithme de commande adaptative est utilisé afin de déterminer la température de confort et ainsi la consigne flottante à mettre en œuvre. L’occupant n’a, a priori, pas besoin d’intervenir sur le système étant donné les études réalisées pour le calcul de cette température de confort. Cependant, quelques simulations réalisées montrent que le respect d’une telle consigne peut entraîner l’utilisation du chauffage durant l’été, ce qui ne semble pas du tout pertinent. Une saison de chauffe en dehors de laquelle le chauffage est proscrit doit être établie. Bien évidemment, si les modèles de physiologie utilisés sont en désaccord avec cette température de confort, une régulation comportementale permettra la modification de la consigne (voir § 5.4.2) ;

­ Priorité aux économies d’énergie : une consigne minimale est fixée (comme condition initiale en quelque sorte, par exemple 19°C), le modèle de thermorégulation comportementale permet ensuite l’ajustement de la température de consigne (voir § 5.4.2).

5.4.1.2 La régulation du récupérateur de chaleur

Cet équipement sert à préchauffer l’air de ventilation. Cependant, en mi-saison et l’été, une telle utilisation s’avère souvent inutile car l’objectif n’est plus de chauffer l’habitation mais plutôt de la rafraîchir. Il est donc indispensable de fixer une régulation sur le by-pass de l’échangeur afin de ne pas surchauffer le logement. On peut envisager les conditions de régulation suivantes :

­ Si Tint > TConsigne + 2°C

­ Si (Text >16°C ou Text > Tair_vicié) et Tint >TConsigne

A priori, l’occupant n’a pas la possibilité d’agir sur ce système. Ceci reste à vérifier par la simulation.

5.4.1.3 La régulation du puits climatique

On suppose que le puits climatique est couplé au système de ventilation double-flux avec récupérateur de chaleur. Leurs fonctionnements sont donc dépendants. La régulation est la suivante :

­ Si le récupérateur de chaleur n’est pas by-passé, c’est que nous sommes en période de chauffage. Le puits climatique est by-passé uniquement si Tsortiepuits < Text

­ Si le récupérateur de chaleur est by-passé, il y a 3 possibilités : o (Tint > TConsigne + 2°C et Text < 16°C)

il y a surchauffe alors que la température extérieure n’est pas particulièrement élevée. Pour ne pas créer trop d’inconfort, on by-passe le puits si Tsortiepuits < Text

o (Tint < TConsigne + 2°C et Text > 16°C)

Le logement n’est pas en surchauffe, mais on note une température extérieure modérée voire élevée. L’objectif n’est pas de refroidir le logement : le puits est by-passé si

Tsortiepuits < Text

o (Tint > TConsigne + 2°C et Text > 16°C)

La surchauffe a lieu alors que la température extérieure est modérée voire élevée. L’objectif est réellement de rafraîchir : on ne by-passe le puits climatique que lorsque

Tsortiepuits > Text.

L’occupant n’a aucun moyen d’action sur la régulation du puits climatique.

5.4.1.4 La régulation des débits de chauffage par air

Les débits d’air de recyclage sont contrôlés automatiquement par une hystérésis, comme décrit au § 5.2.2. A priori, l’occupant n’a pas la possibilité d’agir sur les débits de ventilation, il ne peut modifier que la consigne de chauffage, ce qui est étroitement lié.

Malgré ces précautions, il est indispensable de vérifier les températures et vitesses d’air dans la zone d’occupation. Pour ce faire, la routine rédigée pour les profils de vitesse et température d’air nous est d’une grande utilité. Mais ce sera le régulateur comportemental qui permettra une action (voir § 5.4.2).

5.4.1.5 La régulation de la surventilation

La surventilation permet l’augmentation des débits de ventilation à température plus froide que la température intérieure afin de rafraîchir le logement. Cette température peut être celle du puits climatique ou bien la température extérieure. On suppose que ce « free cooling » se fait par l’intermédiaire du système de ventilation. Cependant, il est tout à fait possible de le réaliser par une simple ouverture des fenêtres.

La régulation est la suivante :

­ Si Text (ou Tsortie puits) < Tint et si Tint > Tconsigne + 3, tant que Tint > 18,5 ;

­ Les débits de surventilation sont 40 m³/h par bouche de soufflage (on suppose que les bouches de recyclage le permettent) en plus des débits de ventilation hygiénique.

Si l’augmentation des débits de ventilation crée un inconfort, l’occupant à la possibilité de les diminuer. On aurait pu envisager une régulation entièrement comportementale, cependant en surventilation nocturne, cette disposition est peu envisageable.

5.4.2 La régulation comportementale

La régulation automatique permet de fixer une base de régulation afin que l’occupant ne soit pas toujours en train de moduler chaque système. Cependant, à partir de là, il lui est possible d’agir sur ces derniers pour optimiser la régulation en terme de qualité de l’ambiance. Cette régulation comportementale permet ainsi de tenir compte de l’action individuelle de l’occupant en fonction de sa sensation thermique.

La régulation comportementale se base sur les résultats issus du modèle de thermophysiologie. En effet, à partir des données telles que les températures cutanées ou corporelles, des indices de sensation sont déterminés. Si malgré la régulation automatique, un ‘inconfort’ apparaît, ce dernier se traduisant par un indice de sensation différent de 0, ou un pourcentage d’insatisfaits lié à un courant d’air trop important, les dispositions adaptées seront prises.

­ Si l’individu a froid, la sensation cutanée est négative (Ssk<0). Il va donc réagir :

1) Action en priorité sur la tenue vestimentaire : soit on adopte l’algorithme de commande adaptative, soit on prend une tenue vestimentaire initiale de base (par exemple 1 clo). Si l’individu a froid, il augmente sensiblement la résistance thermique de sa tenue jusqu’à un maximum réaliste et défini, 1.3 clo par exemple.

2) Si malgré cela, la sensation reste négative, l’individu va agir sur les systèmes énergétiques : Si celui-ci est éteint, il le met en route.

Si celui-ci est en route, il lui reste la possibilité d’augmenter la température consigne jusqu’à un maximum qui pourrait être la température de l’algorithme de commande adaptative. ­ Si l’individu a chaud, la sensation cutanée ou bien la sensation de mouillure est positive. Il peut

réagir comme suit :

o Si le chauffage est allumé, il diminue la consigne jusqu’à l’extinction de celui-ci.

o Si le chauffage est éteint, il a la possibilité de diminuer la résistance thermique de ses vêtements jusqu’à un minimum acceptable, tel que 0.6 clo en hiver, voire 0.2 clo en été.

101/167 o S’il a encore chaud, il peut fermer le store de la pièce dans laquelle il se trouve. On suppose en effet, que tous les stores sont initialement ouverts pour profiter de la lumière et des apports solaires. On suppose en outre qu’il n’y a pas de régulation automatique sur les stores pour des raisons de réalisme technologique et financier.

o Si malgré tout cela, il a encore chaud, c’est qu’on est en mi-saison ou l’été, et donc que la ventilation s’effectue, soit à température extérieure, soit à température du puits climatique. Une dernière possibilité est donc l’augmentation des débits de ventilation (ou free-cooling)