Optimisation du design préliminaire des systèmes CVCA

Résumé

Les systèmes CVCA (chauffage, ventilation et conditionnement d’air) sont parmi les systèmes les plus énergivores dans les bâtiments. En général, les concepteurs de ces systèmes se servent de leurs expériences antérieures ou des tendances actuelles pour réaliser le regroupement des locaux desservis par les systèmes, en ayant comme premier critère de sélection le prix d’investissement le plus faible et non pas le coût de cycle de vie. L’efficacité énergétique des systèmes CVCA n’est pas un critère facilement calculable lors de la sélection de ces systèmes. Le regroupement de zones desservies par des systèmes et le nombre de systèmes installés dans le bâtiment sont les variables durant le processus itératif d’optimisation. Cette thèse présente une première méthode d’optimisation pour le dimensionnement préliminaire des systèmes CVCA à l’aide d’un algorithme évolutionnaire qui utilise la réduction de la consommation d’énergie comme critère d’optimisation. Le logiciel DOE-2 a été utilisé pour calculer la fonction objective, soit la consommation énergétique des systèmes CVCA. L’utilisation d’un outil de simulation comme le logiciel DOE-2 demande l’expérience d’un expert en simulation pour bâtir le modèle du bâtiment et résoudre les problèmes rencontrés durant la simulation. Comme ce problème est assez complexe, nous proposons de modifier la première méthode d’optimisation en introduisant un modèle simplifié basé sur les profils des charges des locaux, une donnée essentielle dans la phase préliminaire de design. Un facteur d’utilisation global (GLR), décrit comme le rapport de la charge réelle et la charge maximale possible du système pour une période donnée, est appliqué comme fonction objective. Les variables du problème d’optimisation sont : (i) le regroupement des zones desservies par les systèmes et (ii) le nombre de systèmes qui desservent le bâtiment. Les contraintes ont été choisies de façon à ce que les limites des variables soient bien représentées. Les deux méthodes d’optimisation sont appliquées ensuite sur un bâtiment réel pour voir l’impact de l’optimisation au niveau de la consommation d’énergie des systèmes CVCA. Les résultats obtenus lors de l’optimisation du design préliminaire des systèmes CVCA (présentant les mêmes contraintes) démontrent des économies d’énergie importantes au niveau des systèmes CVCA. Ces économies dépendent de la configuration du bâtiment, des contraintes imposées, des types de systèmes CVCA sélectionnés ainsi que de la stratégie de contrôle choisie.

Date	2 mai 2012
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Stanislaw Kajl (Directeur(-trice)) & Louis Lamarche (Codirecteur(-trice))