SYSTEME DE CONTROLE DYNAMIQUE D UNE INSTALLATION DE CLIMATISATION ECONOMIQUE. Yézouma Coulibaly 1 Oumarou Sié 2 Joseph Bathiébo 2

Transcription

1 SYSTEME DE CONTROLE DYNAMIQUE D UNE INSTALLATION DE CLIMATISATION ECONOMIQUE Eic S. Taoé 1 eic.seydou.taoe@2ie-edu.og Yézouma Coulibaly 1 Oumaou Sié 2 Joseph Bathiébo 2 1 Institut intenational d Ingénieie de l Eau et de l Envionnement (2iE), Rue de la Science 01 BP 594 Ouagadougou 01 - BURKINA FASO 2 Univesité de Ouagadougou UFR SEA 03 BP 7021 Ouagadougou 03 BURKINA FASO Intoduction Le échauffement climatique a pou conséquence ente autes d accoîte le ecous à la climatisation des locaux administatifs, gevant ainsi loudement les budgets de fonctionnement en plus de l impact négatif su l envionnement. Une diminution T de la tempéatue ambiante pa climatisation, exige une quantité d énegie égale à Q = (M.C. T)/R où M est la masse d ai en jeu, C le coefficient caloifique de l ai, et R le endement du compesseu. Pa temps de fote chaleu, T est de l ode de 10 C. Dès los tout pocédé qui éduiait T à 1 C ou 2 C engendeait des économies considéables. C est le but de cette étude. Définition d un état de confot themique acceptable Des enquêtes aupès des usages ont pemis de détemine en fonction du taux d humidité et de la tempéatue de l ai ambiant, une zone de confot themique (Figue 1). Si en plus on intoduit un couant d ai (bassage) d une vitesse appopiée, le confot este acceptable pou des tempéatues supéieues de quelques degés. Des enquêtes devont ête menées pou détemine avec pécision une nouvelle zone de confot, dans un espace à tois dimensions ( tempéatue-humidité-vitesse de couant d ai). 0,03 80% 50% 0,025 Chaud et humide Tès chaud et humide 20% 0,02 0,015 Tempéé Zone de confot Tès chaud et sec 0,01 0,005 Chaud et sec C Fig.1 : zone ce confot themique en fonction de la tempéatue et du taux d humidité 1

2 Le système de climatisation économique Le système de climatisation économique que nous poposons va combine quate pocédés : - la ventilation mécanique contôlée (VMC) : une ciculation d ai modéée pemet de décale la zone de confot themique de quelques degés ves les tempéatues élevées (typiquement 30 C). - le venti-faicheu ou humidificateu : il pemet d abaisse considéablement (en dessous de 20 C) la tempéatue d un ai chaud et sec en y puisant la chaleu nécessaie à l. évapoation de l eau sevant à humidifie cet ai. - le puits canadien : des expéiences conduites à Ouagadougou ont monté qu à envion 1,8 m sous tee, la tempéatue oscille tès faiblement autou de 31 C, en opposition de phase avec les gandes amplitudes obsevées en suface.( Figue 2) - le climatiseu à compesseu classique, muni d un compesseu à palies ou alimenté à pati d un vaiateu électonique de vitesse : il ne sea mis en mache que pou etouve la zone de confot themique au cas où les pocédés pécédents ont failli à y mainteni le local Ainsi, pa les péiodes tès chaudes où d odinaie l utilisation de la climatisation est intense et tès coûteuse, une combinaison judicieuse de ces pocédés pemet patiquement de se passe du climatiseu à compesseu. Fig. 2 : évolution compaée de la tempéatue sous tee et en suface 2

3 La technologie du égulateu automatique Le égulateu est un système chagé d amene et de mainteni un local en un point déteminé de la zone de confot themique en mettant en œuve judicieusement les pocédés énuméés pécédemment. Pou cela d une pat il se base su des infomations en entée : tempéatue, taux d humidité, vitesse du vent et éventuellement d autes paamètes. Ces infomations sont les vaiables qui décivent l état de confot themique pa un vecteu d entée E. D aute pat en sotie il initie des actions de commande des dives dispositifs : efoidi ( puits canadien, compesseu, venti-faicheu), humidifie (venti-faicheu), ventile (VMC) ; ces actions sont délivées à taves un vecteu de commande C. L état de confot themique W évolue dans le temps (système dynamique), avec des inteactions et étoactions multiples et complexes ente les vaiables: C t = G (W t, E t, α ) où α et β sont des vecteus de paamètes. G est un pocessus (1) W t + t = F (W t, E t, C t, β ) de décision qui s appaente à un algoithme et F est une fonction de tansition. Pou égule le système il faut touve les fomes de G et F et cale les paamètes αi et βj. Le égulateu est implémenté comme un système expet à logique floue ou système flou (Figue 3). Fig. 3 : schémas de pincipe du système de égulation Physiquement il se pésente comme un boîtie électonique muni d un lecteu de cate à puces. Le système flou consiste en un logiciel à pogamme su une cate à puce, ce qui 3

4 facilitea son adaptation aux situations paticulièes et son évolution futue. Les liaisons du boîtie avec les appaeils de mesue des données en entée et les appaeils de mise en œuve des pocédés de climatisation se feont à taves le suppot du éseau électique, avec des adaptateus adéquats. Le pincipe de l appoche pa la logique floue Un système flou est un appoximateu univesel de fonction. Il sea utilisé pou appoxime G dans (1). Les vaiables d entée et de commande sont tansfomées en vaiables linguistiques, ayant un nombe limité de valeus qui sont autant de sous-ensembles flous (Figue 4). 1 0 FROID FRAIS DOUX CHAUD TRES_CHAUD C Fig. 4 : exemples de valeus linguistiques de la vaiable «tempéatue intéieue» Le système tansfome les vaiables d entée en valeus linguistiques (fuzzification) ; un cetain nombe de ègles linguistiques pises dans une base sont alos déclenchées pa un moteu d inféence pou poduie des valeus linguistiques de commande ; ces valeus sont taduites en commandes classiques applicables aux difféents appaeils (défuzzification). Voi Figue 5. Σ Fig.5 : schéma de fonctionnement d un système flou Conclusion Le système poposé laisse espée, oute de substantielles économies d énegie, les avantages suivants : - impact positif su l envionnement 4

5 - gestion plus facile des pointes de consommation d énegie électique - possibilité de climatise en zones uales en utilisant des cellules photovoltaïques - s adapte aux constuctions déjà existantes, avec leus installations - est automatique et ne epose pas su un compotement actif des usages - la mise au point et l adaptation, qui se font essentiellement au niveau du logiciel sont elativement faciles et peu coûteuses - ;sa poduction et son installation céeont de nouvelles compétences et oppotunités su le maché du tavail. Réféences bibliogaphiques [1] P. Hollmulle, Thèse N 3357, Utilisation des échangeus ai/sol pou le chauffage et le afaichissement des bâtiments, Univesité de Genève [2] D. Amitano, Eléments de dimensionnement d un échangeu ai/sol, dit puits canadien, Univesité J. Fouie, Genoble [3] J. Godjevac, Idées nettes su la logique floue, Pesses polytechniques et univesitaies omanes, Lausanne, 1999 [4] H. Buhle, Réglage pa la logique floue (Fuzzy Logic), Pesses polytechniques et univesitaies omanes, Lausanne,