Développement d'une séquence de contrôle pour stores motorisés à l'aide de simulations de l'éclairage naturel

Bornazai, Maxime (2018). Développement d'une séquence de contrôle pour stores motorisés à l'aide de simulations de l'éclairage naturel. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’éclairage naturel est une source d’énergie passive qui doit être mise à contribution dans les bâtiments. Il offre un environnement de travail stimulant et agréable. De plus, il contribue à la productivité des occupants et aide à réduire le niveau d’absentéisme au travail. Toutefois, il est démontré que l’éclairage naturel peut créer certains inconforts visuels à cause des éblouissements et des contrastes élevés de luminosité. Afin de limiter ces effets, l’apport en éclairage naturel doit être contrôlé à l’aide de dispositifs d’ombrage. Le recourt à un outil de simulation tel que Radiance permet de simuler le niveau de luminosité dans une pièce afin d’évaluer l’impact de ces dispositifs.

Cette étude propose de développer une séquence de contrôle pour des stores motorisés à l’aide de simulations du niveau de luminosité pour une section des stores, la section R1, de l’atrium de la Maison des étudiants de l’École de technologie supérieure. L’atrium est modélisé à l’aide du logiciel SketchUp et le modèle 3D est calibré à l’aide des données mesurées sur le site pour trois hauteurs (positions) des stores : 7.15 m (Hsm1), 4.47 m (Hsm2) et 2.72 m (Hsm3). Pour le modèle calibré, l’erreur quadratique moyenne (EQM) (lux) et l’erreur quadratique moyenne relative (EQM relative) (%) se situent entre 432 lux à 12 835 lux et 14 % à 35 % pour la position Hsm1, entre 761 lux à 19 727 lux et 6 % à 30 % pour la position Hsm2 ainsi qu’entre 405 lux à 17 780 lux et 9 % à 23 % pour la position Hsm3. Par la suite, le confort visuel est évalué grâce à deux mesures, soit la luminosité utile de la lumière du jour communément appelée Useful Daylight Illuminance (UDI) ainsi que l’autonomie spatiale de la lumière du jour communément appelée Spatial Daylight Autonomy (sDA). Ces mesures permettent de sélectionner, pour la section R1 de l’atrium, la zone d’application, parmi huit zones étudiées, où sera appliquée la séquence de contrôle. La zone d’application retenue (zone GA) permet d’atteindre des valeurs de l’UDI (sDA) de 31 % (77 %) pour la position Hsm1, 40 % (74 %) pour la position Hsm2 et 46 % (71 %) pour la position Hsm3. Pour développer la séquence de contrôle, les valeurs horaires du rayonnement solaire acceptable sont déterminées pour chaque mois, entre 8h00 et 14h00, au moment où le niveau de luminosité simulé dans la pièce dépasse 3000 lux. Les valeurs sont déterminées pour les positions Hsm1, Hsm2 et Hsm3. Avec l’utilisation de la séquence de contrôle pour la zone GA, entre 8h00 et 11h00, il y a des risques que le niveau de luminosité dépasse 3000 lux. Toutefois, entre 11h00 et 14h00, il n’y a pas de risques que le niveau de luminosité dépasse 3 000 lux.

Titre traduit

Development of a control sequence for motorized blinds using daylight simulations

Résumé traduit

Daylighting is a passive energy that must be used in buildings. It offers a stimulating and pleasant work environment. In addition, it contributes to occupant productivity and helps to reduce absenteeism at work. However, it is shown that daylighting can create some visual discomfort because of glare and high brightness contrasts. In order to limit these effects, the contribution to daylighting must be controlled with the use of shading devices. The use of simulation tool such as Radiance makes it possible to simulate the level of luminosity in a room to evaluate the impact of these devices.

This study proposes to develop a control sequence for motorized blinds using simulations of the level of luminosity for one section, section R1, of the atrium of the Maison des étudiants de l’École de technologie supérieure. The atrium is modeled with SketchUp and the 3D model is calibrated using measured data on site for three heights (positions) of blinds: 7.15 m (Hsm1), 4.47 m (Hsm2) and 2.72 m (Hsm3). For the calibrated model, the mean squared error (MSE) (lux) and the relative mean squared error (relative EQM) (%) range from 432 lux to 12 835 lux and 14 % to 35 % for the Hsm1 position, between 761 lux to 19 727 lux and 6 % to 30 % for the Hsm2 position and between 405 lux to 17 780 lux and 9 % to 23 % for the Hsm3 position. Subsequently, visual comfort is assessed using Useful Daylight Illuminance (UDI) and Spatial Daylight Autonomy (sDA). These measurements make it possible to select for the section R1 of the atrium, the application zone, among eight studied zones, where the control sequence will be applied. The selected application zone (zone GA) achieves UDI (sDA) values of 31 % (77 %) for position Hsm1, 40 % (74 %) for position Hsm2 and 46 % (71 %) for position Hsm3. To develop the control sequence, the hourly values of the acceptable solar radiation are determined for each month, between 8:00 and 14:00, at the moment when the level of simulated level of luminosity in the room exceeds 3000 lux. The values are determined for the positions Hsm1, Hsm2 and Hsm3. With the use of the control sequence for the GA zone, between 8:00 and 11:00, there is a risk that the level of luminosity will exceed 3000 lux. However, between 11:00 and 14:00, there is no risk that the level of luminosity exceeds 3000 lux.

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 133-134).
Mots-clés libres:	éclairage naturel, confort visuel, Radiance, OpenStudio, store motorisé, atrium, UDI, sDA
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Monfet, Danielle
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	14 nov. 2018 19:17
Dernière modification:	14 nov. 2018 19:17
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2147

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