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Analyse des stratégies de contrôle pour un système de chauffage ventilation et conditionnement de l'air (CVCA) complexe à l'aide d'un modèle calibré

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Valentin, Mathilde (2018). Analyse des stratégies de contrôle pour un système de chauffage ventilation et conditionnement de l'air (CVCA) complexe à l'aide d'un modèle calibré. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’amélioration de la performance énergétique d’un bâtiment existant peut se réaliser à travers le re-commissioning des systèmes de chauffage ventilation et conditionnement de l’air (CVCA). Ce processus permet de détecter des fautes d’opération et d’étudier des solutions alternatives. Une de ces solutions alternatives est de modifier les stratégies de contrôle pour qu’elles soient plus adaptées aux conditions d’opération actuelles. L’étude de ces solutions peut se faire à l’aide d’un modèle calibré qui représente l’opération des systèmes existants. Cela permet de tester les différentes stratégies de contrôle sans perturber les occupants.

L’objectif de ce mémoire est d’analyser les stratégies de contrôles du système CVCA de la Maison des Étudiants, de l’École de Technologie Supérieure, à l’aide d’un modèle calibré. Le système installé possède différents niveaux de traitement d’air qui regroupent plusieurs systèmes interdépendants. Le modèle calibré peut être utilisé pour analyser la demande énergétique, mais également la charge maximale des équipements et d’autres variables d’opération comme les températures et débits d’alimentation. La calibration utilise l’approche Bottom-up en proposant un découpage par niveau de traitement d’air et par système CVCA. La validation de cette étape est réalisée à l’aide des indices Normalized Mean Bias Error (NMBE) et Coefficient of Variation of the Root Mean Square Error (CVRMSE) sur la demande horaire, mais également à l’aide d’indices supplémentaires, soit le Root Mean Square Error (RMSE), le coefficient de détermination (R²) et le Goodness of fit (G) sur la charge instantanée, les températures et débits. Les résultats donnent des indices proches des critères de l’ASHRAE Guideline 14-2002 (NMBE de 10% et CVRMSE de 30%) et des RMSE proches de l’incertitude des sondes. Les étapes de modélisation et de calibration utilisent les données enregistrées du Building Automation System (BAS) afin d’améliorer la précision du modèle. Le modèle calibré est utilisé pour tester différentes stratégies de contrôle qui pourraient réduire la demande annuelle globale de 15%.

Titre traduit

Analysis of Control Strategies for Complex Heating Ventilating and Air Conditioning (HVAC) Systems with a Calibrated Model

Résumé traduit

Improving the energy performance of an existing building can be achieved through recommissioning of Heating Ventilating and Air Conditioning (HVAC) systems. This process makes it possible to detect operational faults and to study alternative solutions. One of these alternative solutions is to modify the control strategies so that they are more adapted to the existing operating conditions. The study of these solutions can be done using a calibrated model that represents the operation of the current existing systems. This makes it possible to test different control strategies without disturbing the occupants.

The purpose of this thesis is to analyze the control strategies of the HVAC system of the Maison des Étudiants of the École de Technologie Supérieure, using a calibrated model. The installed system has different levels of air handling that combine several interdependent systems. The calibrated model can be used to analyze energy demand, but also the maximal system power demand and other operating variables such as supply temperatures and airflows. The calibration uses the Bottom-up approach by offering sequencing of the air treatment level and of the HVAC system. The validation of this step is carried out using the Normalized Mean Bias Error (NMBE) and the Coefficient of Variation of the Root Mean Square Error (CVRMSE) on the hourly demand, but also using additional indices, namely the Root Mean Square Error (RMSE), the coefficient of determination (R²) and the Goodness of fit (G) on the instantaneous load, the temperatures and airflows. The results are close to the ASHRAE Guideline 14-2002 criteria (NMBE of 10% and CVRMSE of 30%). The calibrated model is used to test different control strategies that could reduce overall annual demand by 15%.

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 concentration énergies renouvelables et efficacité énergétique". Comprend des références bibliographiques (pages 158-164).
Mots-clés libres: modélisation énergétique, calibration, systèmes CVCA, données BAS enregistrées
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Kajl, Stanislaw
Codirecteur:
Codirecteur
Monfet, Danielle
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 10 mai 2019 19:57
Dernière modification: 10 mai 2019 19:57
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2307

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