CRAN - Campus Sciences
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Plateau technique Éco-Sûr
Département : Contrôle – Identification – Diagnostic.
Responsable scientifique : Frédéric HAMELIN.

Objectifs scientifiques :

La problématique de l'optimisation énergétique du bâtiment est l'un des grands défis des décennies
à venir, comme le prouve l'objectif récent de limiter les rejets de carbone dans l'atmosphère de la COP21.
Nous nous focalisons sur l'optimisation de l'usage de bâtiments existants, rendue possible par la disponibilité croissante des technologies ambiantes au sein de l'habitat : des équipements de plus en plus flexibles (e.g. modulation fine de la puissance de chauffage, de l'intensité de l'éclairage, etc) et communicants, permettant leur intégration à un système automatisé.
Les activités de recherche illustrées sur le démonstrateur « Eco-sûr » s'inscrivent dans un contexte global de « supervision d'habitats intelligents » et concernent plus spécifiquement le problème de « Surveillance et sécurité des habitats intelligents par une gestion optimisée de l'énergie consommée ». Les problématiques scientifiques suivantes y sont spécifiquement abordées :
– mise en œuvre d'une stratégie de commande répondant aux exigences d'un habitat intelligent (confort hygrothermique, lumineux, sonore, contraintes de sécurité, etc.) tout en minimisant l'énergie consommée. L'instrumentation doit être suffisante afin de permettre des études de reconfigurabilité ;
– limitation des ruptures d'énergie en multipliant et contrôlant les sources d'alimentation (panneau photo- voltaïque, batterie, secteur, aérogénérateur) ;
– limitation de la consommation d'énergie des capteurs en optimisant les protocoles de communication ;
– mise en œuvre d'un réseau de capteurs reconfigurable dans l'éventualité d'une panne de l'un de ses composants ou d'erreurs dans la transmission des données.

Description :

La plate-forme Éco-Sûr du CRAN, qui comprend divers capteurs et actionneurs du « bâtiment intelligent », permet de mettre en œuvre expérimentalement diverses lois de commande, dans des conditions proches de la réalité : il est installé dans deux salles d'utilisation et d'exposition différentes, totalisant 100 m2.
D'abord, les actionneurs permettent de climatiser ou chauffer ces deux salles, de créer des flux d'air avec l'extérieur, ou entre les salles ; Il est aussi possible de contrôler des stores, de moduler l'éclairage, et de piloter certains appareils électriques.
Ensuite, un ensemble de capteurs mesurent les grandeurs thermiques et lumineuses influant sur le système : il s'agit à la fois de relever, à l'extérieur, les conditions climatiques (température, ensoleillement, vent, plu- viométrie, etc) mais aussi, à l'intérieur, de mesurer la température à certains points caractéristiques, grâce à des réseaux de capteurs sans fils, qui peuvent être positionnés en fonction des expérimentations. Une ca- méra thermique guide l'expérimentateur dans cette démarche. De plus, des capteurs fixes de température, de température radiative, d'humidité absolue et de turbulence permettent d'estimer la température ressentie. L'ouverture des portes et des fenêtres, l'énergie électrique consommée et la présence dans la salle fait aussi partie des grandeurs mesurées.
Enfin, des modules logiciels permettent aux expérimentateurs d'accéder de manière homogène aux données des équipements ou à des sources de donnée externe (prévision météo) et de mettre en place diverses lois de commande du système.

FIGURE 17 – Schéma de fonctionnement
 
FIGURE 18 – Un écran de contrôle manuel (a) et un graphique prévoyant la température pour chaque séquence
d'actionnement (b).