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Calibration de modèles d'équipement CVCA à l'aide de données colligées

Larochelle Martin, Gilbert (2016). Calibration de modèles d'équipement CVCA à l'aide de données colligées. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La calibration de modèles d’équipements de chauffage, ventilation et conditionnement d’air (CVCA) des logiciels de simulation énergétique est une tâche longue, ardue et dont la validité dépend largement du modeleur ayant effectué la calibration. Les différentes approches présentement proposées ne sont pas utilisables puisque les résultats obtenus ne sont pas toujours concluants et que le coût engendré est considérable. De plus, la performance réelle des équipements et des systèmes peut varier de façon importante par rapport aux plans tels que construits et aux données du manufacturier. Dans ce contexte, ce mémoire présente une nouvelle approche de calibration des modèles CVCA des logiciels de simulation énergétique qui utilise un algorithme d’optimisation numérique et des données colligées. L’approche de calibration automatique est présentée sous la forme de trois articles.

Le premier article explore la calibration automatique de modèles d’équipements CVCA sous le logiciel TRNSYS avec des données synthétiques et un algorithme génétique. Le deuxième article porte l’approche de calibration vers le logiciel EnergyPlus avec des données synthétiques et le logiciel d’optimisation GenOpt. Le dernier article supplémente l’approche de calibration avec une étape de réduction de la dimension du problème d’optimisation et documente l’application de la méthode avec des données mesurées colligées à partir d’un système mécanique d’un bâtiment universitaire.

L’estimation des paramètres influents du modèle de ventilateur à débit variable du logiciel EnergyPlus (Fan:VariableVolume) est réalisée avec la minimisation des moindres carrés par le logiciel GenOpt. Le modèle d’équipement calibré du ventilateur permet une excellente prédiction de la température d’alimentation (NMBE = 1.80 %, RMSE = 0.53ºC) et de la puissance électrique (CV-RMSE = 4.30 %, NMBE = 2.02 %, RMSE= 0.46 kW). Les résultats des articles de ce mémoire démontrent qu’un modèle d’équipement CVCA du logiciel EnergyPlus peut être calibré automatiquement en utilisant l’approche proposée.

Titre traduit

Calibration of HVAC equipment models using trend data

Résumé traduit

The calibration of heating, ventilation and air conditioning (HVAC) equipment models found in energy simulation software is a long, difficult task for which the calibration soundness depends on the analyst. Currently, the different proposed approaches are not usable because the results obtained are not always conclusive and the costs are considerable. Furthermore, the real performance of equipment and systems might vary significantly compared with the as-built drawings and manufacturers’ data. In this context, this master’s thesis presents a new calibration approach of HVAC equipment model found in energy simulation software that uses an optimization algorithm and measured trend data. The automatic calibration approach is presented in the form of three papers.

The first paper explores the automatic calibration of HVAC equipment models under the TRNSYS software using synthetic data and a genetic algorithm. The second paper covers the calibration approach in the EnergyPlus software using synthetic data and the GenOpt software. The last paper supplements the calibration approach with an additional step to reduce the optimization domain and documents the application of the approach over measured trend data taken from a mechanical system of a university building.

The estimation of the influential parameters of the variable volume fan model (Fan:VariableVolume) is performed with the minimization of the least squares using the GenOpt software. The calibrated equipment model provides an excellent prediction of the supply air temperature (NMBE = 1.80 %, RMSE = 0.53ºC) and fan power (CVRMSE = 4.30 %, NMBE = 2.02 %, RMSE= 0.46 kW). The results presented in the papers of this master’s thesis show that an HVAC equipment model of the EnergyPlus software can be automatically calibrated using the proposed approach.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Bibliographie : pages 105-108.
Mots-clés libres: Chauffage Modèles mathématiques Étalonnage. Ventilation Modèles mathématiques Étalonnage. Climatisation Modèles mathématiques Étalonnage. Constructions Consommation d'énergie Simulation par ordinateur. Optimisation mathématique. TRNSYS, calibration, estimation de paramètres, EnergyPlus, CVCA
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Monfet, Danielle
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Nouanegue, Hervé-Frank
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 10 févr. 2017 20:02
Dernière modification: 10 févr. 2017 20:02
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1812

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