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Défi Gestion Optimisation du Confort
Garantir le confort thermique en situation extrême d'un bureau du bâtiment de l'ENS Paris-Saclay
Comprendre le fonctionnement thermique des bâtiments en situations extrêmes hivernale mais aussi de canicule.
Atrium du bâtiment Nord en Juillet 2019
- Contexte
Selon l'ADEME : "En France, le secteur du bâtiment est celui qui consomme le plus d'énergie parmi tous les secteurs économiques : 70 millions de tonnes d'équivalent pétrole. Cela représente 43 % de l'énergie finale totale et 1,1 tonne d'équivalent pétrole consommée annuellement par chacun d'entre nous. La consommation moyenne annuelle du secteur du bâtiment est en effet proche de 400 kWh d'énergie primaire par m² chauffé."
L'objectif pour chaque bâtiment est donc de réduire sa consommation énergétique tout en garantissant une situation de confort acceptable pour ses occupants en hiver comme en été lors des périodes de canicules qui s'annoncent de plus en plus intenses. Les bureaux d'études ayant œuvrés sur les nouveaux locaux de l'ENS Paris-Saclay ont développé des méthodes innovantes afin de répondre à cette problématique.
- Objectif du défi
Après avoir analysé les documents techniques présentant les solutions mises en place sur notre futur bâtiment, vous devrez réaliser vous-même une maquette d'un bureau de l'ENS Paris-Saclay, y installer des capteurs et des actionneurs vous permettant de réguler la température à l'intérieur du bureau malgré des conditions thermiques extrêmes en période hivernale mais aussi lors d'une période de canicule au cœur de l'été, et ce, sans climatisation. Le contrôle de la régulation sera confiée à un micro-contrôleur Arduino associé à des capteurs et un système d'affichage.
- Forme de l'évaluation finale
La maquette réalisée par chaque équipe subira des cycles jour/nuit avec des variations de températures et d'ensoleillement.
Le système de gestion du confort devra permettre de garantir une température acceptable sous deux types de sollicitations :
- 5 journées de canicules d'affilée où la température oscille entre plus de 43°C la journée est ne descend qu'à 25°C la nuit puis des cycles de journées à 35°C et de nuits à 15°C, la problématique sera alors de monter le moins possible en température pendant les journées de canicule puis redescendre le plus rapidement possible à une température acceptable ;
- 20 journées d'affilées de grand froid en hiver.
- Critères d'évaluation du défi
Pour satisfaire les critères d'évaluation, il faudra garantir le confort des usagers en consommant le moins d'énergie possible !
- Livrables à la soutenance intermédiaire
Plusieurs éléments sont attendus afin de faire un premier bilan :
- la maquette dans sa configuration initiale devra être réalisée ;
- le système d'affichage lié à l'Arduino devra permettre de visualiser la température intérieure en temps réel ;
- les résultats expérimentaux montrant la réponse de la maquette à une sollicitation de température en échelon ;
- les résultats d'une modélisation permettant de reproduire le comportement de la maquette lors de l'essai précédemment décrit en spécifiant les paramètres utilisés et leurs correspondances avec les grandeurs physiques et les caractéristiques matériaux de la maquette réelle.
Exemple de résultats de simulation
sur un bureau réel en situation de canicule
Promotion 2019/2020
Enseignants responsables
- Responsable : Guillaume LE GUERN
- Responsable : Pascal VAROQUI
- Co-encadrant : Xavier JOURDAIN
- Co-encadrant : Vincent LOYAU