Présentation des activités de l’équipe BEMS(« Building Energy Monitoring and Simulation »)

Université de LiègeDépartement des Sciences et Gestion de l’Environnement

Arlon Campus Environnement

Domaines d’action de l’équipe

• Utilisation Rationnelle de l’Energie dans les bâtim ents

– Gestion Energétique des Bâtiments – Calcul de la Performance Energétique des Bâtiments – Audit/Réception des Installations HVAC– Simulation des bâtiments et installations HVAC – Tests en chambre climatique– Développement de composants innovants

TU

Internal Gains

Supply air

Exhaust air

– Développement de composants innovants

• Energies renouvelables

– Gestion et contrôle de bâtiments solaires – Climatisation solaire– Stockage thermochimique de l’énergie solaire

• Relation Energie-Environnement

– Performance environnementale des bâtiments

Vue globale des activités

• 12 chercheurs

• « Chiffre d’affaires » annuel : +/- 500 000 €

• Bailleurs de fonds:– Région Wallonne– Union Europénne– Politique Scientifique Fédérale– Région Bruxelloise– Agence Spatiale Européenne– Bourses de doctorat

Philippe ANDRE, Chargé de coursCoordinateur de l’équipe

Marius BESSEKON,Doctorant

Pierre-Yves FRANCK,Ingénieur de recherche

Youness AJAJIIngénieur de recherche

Samuel HENNAUT,Ingénieur de rechercheDoctorant

Nicolas PIGNONIngénieur de recherche

Elisabeth DAVIN,Ingénieur de recherche

Corinne ROGIEST-LEJEUNE,Ingénieur de recherche

Claude SCHEUREN,Ingénieur de recherche

Sébastien THOMAS,Doctorant

Fabien CLAUDE,Ingénieur de recherche

Vincent DOLISYIngénieur de recherche

Compétences

• Métrologie de systèmes énergétiques dans le bâtiment

• Tests en laboratoire climatique, en • Tests en laboratoire climatique, en conditions « réelles »

• Simulation de systèmes énergétiques (logiciels TRNSYS, COMSOL)

Exemples de projets de recherche récents ou en coursrecherche récents ou en cours

IEA Annex 53« Total Energy Use in Buildings –

Analysis and Evaluation Methods »

• Cadre: Agence Internationale de l’Energie (Accord d’exécution « Energy Conservation in Buildings and Community Systems »)

• Durée: 01/2009 – 12/2012

• Financement: Région Wallonne

Nicolas PignonIngénieur Civil

• Objectif: développer des méthodes d’analyse de la consommation d’énergie des bâtiments permettant de mieux « tracer » les flux énergétiques, notamment ceux dus à l’influence des occupants

• Collaborations:– Tsinghua University– Tohoku University– Politechnico di Torino– Aalborg University– TU Wien– TU Eindhoven– LBL Berkeley

iSERV• «Inspection of HVAC systems through continuous monitoring and

benchmarking”

• Durée: 05/2011 – 05/2014

• Financement: UE (programme IEE)

• Objectif : Mettre en place un monitoring continu des systèmes de climatisation,

Vincent DolisyIngénieur Civil

• Objectif : Mettre en place un monitoring continu des systèmes de climatisation, dans le cadre de la Directive Européenne sur la Performance Energétique des Bâtiments.

• Ces outils sont testés sur une centaine de bâtiments et font appel aux ressources de la simulation numérique.

• Partenariat– Welsh School of Architecture, Cardiff ,

coordinateur du projet– Politecnico di Torino– Austrian Energy Agency– University of Ljubjana– University of Porto– University of Athens

Construire Avec l’Energie, 3 ème phase

• Durée: 11/2008 – 10/2010

• Objectif: Apporter aux architectes une aide à la conception de logements économes en énergie.

Corinne RogiestIngénieur Civil

• Vérification de 5 critères de performance énergétique couvrant – l’isolation, – la ventilation – les systèmes de chauffage et de préparation de l'eau chaude sanitaire

• Organisation de formations

EMETSURF• Optimisation et valorisation économique d’un émetteur

de chaleur de surface à faible inertie pour le chauffage des bâtiments

• Durée: 1/2009- 10/2010

• Objectif: mettre au point un émetteur de chaleur basse température et à faible inertie. Aboutir à la commercialisation du produit au sein d’une spin-off

Pierre-Yves FranckIngénieur Civil

inertie. Aboutir à la commercialisation du produit au sein d’une spin-off

• Partenariat:

– Aspects financiers :• Capital&Croissance (Groupe Investsud)

– Aspects industriels :• Métal Déployé Belge S.A. (MDB) – fabrication d’éléments métalliques• Stallbois – fabrication d’éléments en bois• Mapei Benelux S.A. – fabrication de ciment colles

– Aspects techniques et scientifiques:• Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC).

– Aspects création d’entreprise et transfert de technologie:• Interface Entreprises – Université (ULg)• Valbois

Solautark• Etude et développement d’un système « solaire thermique

autarcique »pour l’habitat individuel ou multiple

• Durée: 07/2009 – 06/2013

• Financement: Région Wallonne (Plan Marshall) – 450 000 €

• Objectif: développer un système de chauffage autonome pour

Samuel HennautMaster en Scienceset Gestion de l’Environnement

Elisabeth DavinIngénieur Industriel

• Objectif: développer un système de chauffage autonome pour l’habitatbasé sur un dispositif de stockage thermochimique

• Partenariat:

– ESE– Besol– Arcelor-Mittal– CTIB– FPMs Thermodynamique– ULB-CreaSurf– ULB-Chimie-Physique– Atelier d’Architecture Ph. Jaspard– M5 consulting

Poursuite dans un projet FP7 (Sotherco)

GREEN +• Développement de Groupes de Récupération d’Energie sur l’air vicié par un système

double flux compact et intégré.

• Objectif: rendre possible la récupération d’énergie sur l’air vicié, dans les bâtiments existants et dans les bâtiments neufs, par le développement de groupes de récupération d’énergie compacts et intégrés.

• Durée: 07/2009 – 06/2012

• Financement: Région Wallonne (Plan Marshall) – 60 000 €

• Partenariat:

Youness AjajiIngénieur Energéticien

• Partenariat:– Partenaire de 1er cercle

• GreenCom Development : Promoteur et coordinateur du projet.• ACTE : Développement du récupérateur de chaleur.• MICROSYS : Développement du système de capteurisation et d’intelligence.• ULG Thermodynamique-Thermotechnique-Environnement: Etude, modélisation et test du

système.• WOW : Engineering your idea’s : intégration des différents modules et ventilation.• CECOTEPE (Haute Ecole de la Province de Liège) : Etude de l’interaction système – bâtiment et

intégration dans SISAL.• SIRRIS : Centre de recherche de l’industrie Technologique Belge.

– Partenaire de 2ème cercle• Lasea (intervention en tant que sous-traitant dans le projet) : technique d’assemblage des

plastiques, fournisseur potentiel du système d’assemblage.• Cedia (intervient en tant que sous-traitant dans le projet): Etude acoustique • RUCON. (intervient en tant que sous-traitant dans le projet) : consultance et recherche de

ventilateurs (intervient comme sous –traitant dans le projet)• Dethier (intervention de Greencom Development dans le projet HOSOMI): bureau d’architecture

travaillant sur le concept HOSOMI, client potentiel du système.• Sagita (intervient en tant que sous-traitant dans le projet) : consultance technique.

– Formation• Technifutur : Organisation de la formation aux architectes, installateurs, élèves en architecture.

En partenariat avec le service de Thermodynamique Appliquée, Faculté des Sciences Appliquées

PME-TANE

• Etude de la micro-cogénération à base de biomasse dans le secteur des PMEs agro-alimentaires

• Projet « Recherches collectives »

• Durée: du 1/01/2011 au 31/12/2012

Fabien ClaudeBio-Ingénieur

• Durée: du 1/01/2011 au 31/12/2012

• Mission: étude de la valorisation énergétique du procédé en simulation numérique et sur site. Construction et banc d’essai basé sur un moteur Stirling

• Partenariat:– CEBEDEAU (coordonnateur du projet)– CEWAC

VIWI

• Etude d’un concept de vitrage intelligent intégrant des capteurs de mesure

• Projet Plan Marshall (Mecatech)

Youness AjajiIngénieur Energéticien

• Durée: du 15/03/2011 au 15/03/2014

• Mission: étude des potentialités d’économie d’énergie du système (en simulation) et test du concept en chambre climatique

• Partenariat:– AGC (cordonnateur du projet)– Nomics– ULg- Microsys– UCL - TELE

Outils de recherche et de valorisation

Laboratoire climatiquePlateforme de démonstration « Energies Renouvelables »

Logiciel de simulationenergétique:

TRNSYS

Distributeur belge, 60 clients

ULg-Be � 60 TRNSYS customersmainly in Belgium

Universities, Research centers, Engineering companies, Architects 3E

Abetec nv

Adviesburo Nieman

APERe

Aquation s.a.

Arcadis

Arcelor Mittal

BSolutions

Gent University/Architecture andUrban Planning

HELHa

ICEDD

IKP bvba

Ingenium

Jaga NV

KAHOSL

Scheldebouw - Permasteelisa Group

SGI

T4M

TEI of Piraeus

Terra-Energy

TGI s.a.

TNO

T-palmBSolutions

Bureau Gosset

Cenaero

CRTE

CSTC/WTCB

Daikin

De Nayer Instituut

DTC

Ecorce

Energie et Environnement S.A.

ENETEC

ERM

Georges&Theis

Karel de Grote - Hogeschool vzw

Katholieke Hogeschool Kempen

Katholieke Universiteit te Leuven

KUL/Bouwphysica

KUL/Toegepaste Mechanica

Marcq & Roba

Matriciel

Neo-construct

NewTech

OCHSNER

Poly-Tech Engineering

PROgéna

Provinciale Hogeschool Limburg

T-palm

TPF Engineering s.a.

UCL/Architecture&Climat

ULg - LEMA

Umons - Thermique et Combustion

Università degli Studi di Roma Tre

Université d'Abomey-Calavi

Université de Luxembourg

Université Mohammed Premier

University of Ulster

VITO

VK Engineering

Xi'an Jiaotong University

Laboratoire Jacques Geelen

Objectif principal du laboratoire• Test de systèmes énergétiques dans le

domaine du bâtiment

– Conditions de fonctionnement – Conditions de fonctionnement « naturelles »

– Contrôle et régulation – Optimisation– Connexion à la simulation

• Approche modulaire

Le bâtiment- La forme et les dimensions

sont typiques d’un bâtiment résidentiel

- Bâtiment “basse énergie” également utilisé pour des également utilisé pour des objectifs de démonstration

- Construction en bois avec minimum 15 cm isolation

- Utilisation de sources renouvelables

- Impact environnemental réduit (“HQE”)

Plan du laboratoire

Chambre climatique

Espace-tampon

Localtechnique

Bureau

Quelques vues intérieuresChambre climatique Bureau

Local techniqueEspace tampon

Scheme

Equipement: production/stockage

Stockage

Production

Equipment: H&C production

Solar thermal collectors14 m² FPC

Air-water Air-water Reversible Heat pump10kW

In climatic room : Reversible Room Air Conditioner 3.5 kW

H&C storage1000l hot water storage

500l cold water storage

300l Domestic hot water storage with Electrical back up

150l Ice storage (not currently installed)

500l1000l

installed)

300l

Equipement: distribution chaud/froid5 circuits indépendants pour le chaud et le froidStockages

Equipment: H&C distribution5 independent water circuits for heating and cooling

5) Offices floor H&C

Ground floor : classical concrete slab

1st floor : New light floor

Equipement: ventilation/conditionnement d’air

Unité de traitement d’air

Equipment: PV collectors

11 m² Si Polycrystalline

Inverter

Equipement: monitoring et contrôleLes flux énergétiques du bâtiment sont monitorés et contrôlés

Connexion de l’infrastructure de test avec un outil de simulation TRNSYS

La simulation peut être comparée avec les mesuresUn équipement simulé peut interagir avec des équipements réels ( Concept d’ Emulation )

Concept d’Emulation

• Realisation de la connexion de la simulation et du monde réel:

– Monde réel -> simulation: via les mesures

– Simulation -> monde réel: création de sources et puits de chaleur contrôlés par la simulation

Système : conception – gestion énergétique - régulation

La puissance est modulée (suivant un modèle mathématique)pour émuler l’effet du réacteur

• Emulation :

Virtuel Physique

32Projet supporté par Plan Marshall Région Wallonne, labélisé par Pôle Mecatech et Eco-construction

Un échangeur de chaleur et une résistance électriquepermettent d’émuler l’effet du stockage (été) et du déstockage (hiver)

Virtuel Physique

Merci de votre attention!Merci de votre attention!

http://www.bems.ulg.ac.be/