Optimisation des techniques de surveillance et développement de l'analyse de données pour la caractérisation in-situ du comportement énergétique réel de l'enveloppe du bâtiment

Abstract

L’objectif général de ce projet est de progresser dans la fiabilité et l’optimisation des systèmes de surveillance et de contrôle pour l’estimation et le découplage des HLC, afin de pouvoir définir un Kit de Surveillance énergétique minimum pour les bâtiments résidentiels ou tertiaires. Ces kits de suivi doivent être aussi discrets que possible et doivent permettre de suivre de manière fiable un minimum de données qui, associées à une analyse correcte, doivent permettre de caractériser le comportement réel de l’enveloppe du bâtiment.Après la présentation des méthodes existantes pour l’estimation et le découplage des HLC en service, l’analyse de l’état de l’art sur l’utilisation des systèmes de surveillance et de contrôle pour la caractérisation énergétique de l’enveloppe du bâtiment en service, est effectuée. Grâce à cette analyse sur les Systèmes de Surveillance et de Contrôle, il a été constaté que dans la littérature existante, l’incertitude générale de la température intérieure et extérieure (lorsqu’elle est présentée) est toujours considérée comme la précision du fabricant. Utiliser uniquement cette précision comme incertitude globale pour ces deux mesures importantes pourrait conduire à une forte sous‑estimation de leur incertitude réelle et cette sous‑estimation se propagerait dans la valeur estimée des HLC.Afin d’analyser en profondeur cette question, qui pourrait générer de sérieux problèmes de fiabilité́ des valeurs HLC, un système de surveillance tridimensionnelle a été conçu et mis en place dans les bureaux d’un bâtiment tertiaire. Afin d’analyser l’incertitude globale de la mesure de la température de l’air intérieur, quatre zones thermiques du bâtiment ont été surveillées avec une approche tridimensionnelle. Pour analyser l’incertitude générale de la mesure de la température de l’air extérieur, une approche similaire a été appliquée autour de l’enveloppe du bâtiment.Les résultats de cette analyse ont permis d’identifier le meilleur emplacement des capteurs de température intérieure et extérieure dans le bâtiment surveillé. De même, les écarts entre la valeur de la précision du capteur donnée par le fabricant et la valeur expérimentale de la précision de la chaîne de mesure ont été analysés. La principale contribution de cette thèse se trouve dans cette analyse où une méthodologie a été développée pour quantifier l’incertitude globale de mesure des variables intensives dans les bâtiments en service, comme la température de l’air intérieur et la température de l’air extérieur. Cette méthodologie permet non seulement d’obtenir la valeur globale de l’incertitude des mesures (appelée Incertitude de Mesure), qui contient toutes les sources d’incertitude, mais permet également de découpler cette incertitude dans l’incertitude associée aux erreurs aléatoires et aux erreurs systématiques. Ce découplage sépare la valeur de la variance associée à l’incertitude globale (Incertitude de Mesure) en la somme de deux variances, l’une associée aux erreurs systématiques (nommée Incertitude de Mesure Capteur dans cette étude) et l’autre associée aux erreurs aléatoires (nommée Incertitude de Mesure Spatiale).D’autre part, sur la base de l’analyse de la méthode de Co‑heating et de la méthode des Moyennes pour estimer le HLC, un Système de Surveillance et de Contrôle extrêmement détaillé a été conçu et mis en œuvre dans un immeuble résidentiel. L’objectif de ce système est de pouvoir analyser quel est l’ensemble minimum de capteurs nécessaires pour estimer et découpler les valeurs HLC d’un bâtiment en service avec une fiabilité́ suffisante.