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Gestion de l’appel de puissance dans le domaine hôtelier. Concilier le confort & la maîtrise de l’énergie Par: Andréa Daigle T.P. 7 mai 2015

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Gestion de l’appel de puissance dans le domaine hôtelier.

Concilier le confort & la maîtrise de l’énergie

Par: Andréa Daigle T.P.

7 mai 2015

Page 2: Gestion de l’appel de puissance dans le domaine hôtelier ... · Gestion de l’appel de puissance dans le domaine hôtelier. Concilier le confort & la maîtrise de l’énergie

« Le peak, ça ne se contrôle pas !»

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La perception

…fait parfois obstacle à la connaissance.

Utilisons-la plutôt comme fondement de la connaissance!

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Préambule

• Sujets non traités:

– Projets pilotes d’Hydro-Québec

– Ce qui a été démontré depuis plus de 50 ans

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Préambule

• Objectifs – Rappel sur la gestion de puissance

– Connaître les principaux défis associés au marché hôtelier

– Mailler la maîtrise de l’énergie et la maîtrise du confort au sein d’une approche équilibrée

– Décrire en quoi un processus basé sur un algorithme conçu pour l’application hôtelière contribue à concilier la maîtrise de l’énergie et du confort

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Agenda

– Définitions

– Défis du marché Hôtelier

– Historique de la gestion de puissance

– Bilan

– Maillage de la maîtrise de l’énergie et du confort

– Les embûches

– Concilier la maître de l’énergie et le confort

– Conclusion

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Quelques définitions

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L’énergie

– Concept:

• Capacité d’un système à produire un travail

– Quelques unités de mesure :

• kWh; Joule; Calorie; Électronvolt,

– Équivalences:

• 1 Watt-Sec. = 1 Joule

• 1 Wh = 1 W x 60 sec x 60 min = 3 600 Joules

• 1 kWh = 2 kW x 0,5 h

= 0,1 KW x 10 h

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L’énergie

– Tarif « M » H.Q.

• Période: – 30 jours

• Mesuré en kWh (Kilowatt heure)

• Premiers 210 000 kWh (30 jours): – 0,0487 $ /kWh

• Reste de l’énergie consommée: – 0,0363 $ /kWh

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La puissance électrique

– Concept:

• Débit d’énergie = Quantité d’énergie fournie par unité de temps P = E/△t

– Unité de mesure:

• Watt; Joule/sec

– Exemple:

• Deux véhicules ont franchi la même distance

• L’un a effectué le trajet à plus grande vitesse

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La puissance

– Tarif « M » H-Q:

• Période: – 30 jours

• Puissances maximales appelées – Réelle : kW (kilowatt)

– Apparente: kVA (Kilovoltampère)

• Puissance minimum contractuelle – > 50 kW ou 65% plus grand appel de puissance hiver

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La puissance de facturation

– Puissance facturée:

• Choix de la puissance la plus élevée: – Puissance réelle (kW)

– 90% de la puissance apparente (kVA)

– Puissance min. contractuelle (kW)

• Tarif (30 jours): – 14,37 $

• Principe d’enregistrement de la puissance: – kW max. appelée au cours de la période

– Pas un kW instantané

– RAZ à la fin de la lecture

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Intégrations types de la puissance

• Fenêtres fixes – Intervalles indépendants

– Ex.: 15 minutes (4 lectures /hr)

• Fenêtres glissantes – Intervalles divisés en sous-

périodes

– Ex.: 15 min. / 5 min.

• Thermique – Émulation compteur

électro mécanique

– 90% 15min; 99% 30 min ; 99,9% 45 min.

Source: Schneider Électric, Power meter 750, Bulletin # 63230-507-201A1

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Comparatif d’intégration de la puissance

15 min 30 min0

100 kW

50 kW

Intégration de l'appel de puissance

Interval vs thermique

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Lecture intégrée vs instantanée

5 min. 5 min. 5 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

5 min.

Puissance moyenne à chaque période

15 min. 15 min. 15 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

Courbe de la puissance

Puissance

Intégrée

15 min.

Puissance maximum appelée

Exemple Fenêtre fixe

50

75

100

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Puissance maximum

5 min. 5 min. 5 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

5 min.

15 min. 15 min. 15 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

Courbe de la puissance

Puissance

Intégrée

15 min.

Puissance

maximum appelée

50

75

100

12,5 kWh 18,75 kWh 25 kWh 12,5 kWh

100 kW

Énergie = 68,75 kWh

Puissance = 100 kW

F.U. = 68,75%

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Concept de gestion de la puissance

5 min. 5 min. 5 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

5 min.

15 min. 15 min. 15 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

Courbe de la puissance

Puissance

Intégrée

15 min.

Puissance

maximum appelée

50

75

100

12,5 kWh 18,75 kWh 18,75 kWh 18,75 kWh

6,25 kWh 75 kW

Énergie = 68,75 kWh

Puissance = 75 kW

F.U. = 91,67%

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Concept de gestion hors pointe

5 min. 5 min. 5 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

5 min.

15 min. 15 min. 15 min.

Puissance

Intégrée

Pu

issan

ce (

kW

)

Courbe de la puissance

Puissance

Intégrée

15 min.

Puissance

maximum appelée

50

75

100

17,19 kWh 17,19 kWh 17,19 kWh 17,19 kWh

68,75 kW

Énergie = 68,75 kWh

Puissance = 75 kW

F.U. = 100%

Charge de la

banque d’accumul.

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Profil de la gestion hors pointe

*Sourc

e:

pré

senta

tio

n H

ydro

-Québec (

gestio

n f

uté

e d

e la

consom

ma

tio

n d

’énerg

ie,

2006)

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Effet de la puissance sur les coûts

Puissance totale x hr fonctionnement

(2 kW x 0,25h) x 4 = 2 kWh

0,0487$ x 2 kWh = 0,0974 $ Tarif M

Une seule plinthe = 2 kW

14,37 $ x 2 kW = 28,74 $

+ 28,74 $ = 28,84 $

Consommation totale = 2 kWh

Puissance appelée = 2 kW (2 kWh / 1 h / 2 kW) x 100% = 100%

2 kW

Total: 28,84 $Chambre

# 1

Chambre

# 2

Chambre

# 3

Chambre

# 4

0,25 h 0,5 h 0,75 h 1 h

15 min

kWh / hr / kW x 100%

Tarif M

Tarif M

ÉNERGIE

FACTEUR D'UTILISATION

Puissance total fonctionnant simultanément

APPEL DE PUISSANCE

COÛT TOTAL

EFFET SUR LA PUISSANCEConsommation électrique successive

Chauffage de 4 chambres

$ énergie + $ puissance

0,0974 $

2 kW

2 kW

2 kW

2 kW

Tarif M < 210 000 kWh

15 min

15 min

15 min

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Effet de la puissance sur les coûts

Puissance totale x hr fonctionnement

(2 kW x 0,25h) x 4 = 2 kWh

0,0487$ x 2 kWh = 0,0974 $ Tarif M

Une seule plinthe = 2 kW

14,37 $ x 4 kW = 57,48 $

+ 57,48 $ = 57,58 $

Consommation totale = 2 kWh

Puissance appelée = 4 kW (2 kWh / 1 h / 4 kW) x 100% = 50%

Total: 57,58 $Tarif M

< 210 000 kWh

EFFET SUR LA PUISSANCEConsommation électrique mixte

Chauffage de 4 chambres

2 kW Chambre

# 1

15 min

ÉNERGIE

2 kW Chambre

# 2

15 min

APPEL DE PUISSANCE

2 kW Puissance total fonctionnant simultanément

Tarif M

15 min

Chambre

# 3

COÛT TOTAL

2 kW $ énergie + $ puissance

Chambre

# 4

0,0974 $ Tarif M

15 min

FACTEUR D'UTILISATION

kWh / hr / kW x 100%

2 kW

0,25 h 0,5 h 0,75 h 1 h

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Effet de la puissance sur les coûts

Puissance totale x hr fonctionnement

(2 kW x 0,25h) x 4 = 2 kWh

0,0487$ x 2 kWh = 0,0974 $ Tarif M

Une seule plinthe = 2 kW

14,37 $ x 8 kW = 114,96 $

Simul

+ 114,96 $ = 115,06 $

Consommation totale = 2 kWh

Puissance appelée = 4 kW (2 kWh / 1 h / 8 kW) x 100% = 25%

Total: 115,06 $Tarif M

< 210 000 kWh

EFFET SUR LA PUISSANCEConsommation électrique simultanée

Chauffage de 4 chambres

2 kW Chambre

# 1

15 min

ÉNERGIE

2 kW Chambre

# 2

15 min

APPEL DE PUISSANCE

2 kW Puissance total fonctionnant simultanément

Tarif M

Chambre

# 3

15 min

COÛT TOTAL

2 kW $ énergie + $ puissance

0,0974 $ Tarif MChambre

# 4

2 kW

15 min

FACTEUR D'UTILISATION

kWh / hr / kW x 100%

0,25 h 0,5 h 0,75 h 1 h

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Défis du milieu hôtelier

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Les défis du milieu hôtelier

Contexte (Ce qui ne peut être contrôlé)

• Situation économique

• Compétition

• Coût de l’énergie

• Tourisme

• Volatilité de la clientèle

• Règlementation

• Etc

Objectifs (Faire face au contexte)

• Diminutions des coûts

• Rénovations

• Optimisation des services

• Nouvelle approche clientèle

• Image environnementale

• Plan de fidélisation

• Utilisation de technologies

• Etc

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Les défis du milieu hôtelier

Contraintes (Ce qui les empêches l’atteindre des objectifs)

• Perception

• Accès au crédit

• Plaintes

• Fluctuation du revenu

• Connaissance technique

• Personnel occupé

• Niveau de confort

• Etc

Mesures (Pour atteindre les objectifs vs contraintes)

• Rénovation des chambres

• Système de gestion d’énergie

• Applications mobiles

• Etc

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Historique (gestion de la puissance dans le milieu hôtelier)

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Elle ne date pas d’hier!

Gracieuseté de Gentec inc

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Ni l’approche… !

1967

1962

Gracieuseté de Gentec inc

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Quant à la technologie…

Gracieuseté de Gentec inc

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Elle utilisait le même principe

– Principe de base

• Lecture de la puissance appelée – kW comparé au pt de consigne

• Décision – Si kW > pt consigne: délestage de charges

– Si kW < pt consigne - ΔkW: lestage des charges

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Avec les mêmes charges

– Charges délestées

• Eau chaude domestique

• Chauffe-eau piscine

• Chauffage électrique

• Chauffage électrique des chambres – Groupe de 5 ou 10 chambres

• Etc…

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En se souciant du confort

– Stratégies:

• Rotation & priorité de charges

• Auto ajustement:

– Pt consigne variable: horaire & saison

– Priorité selon l’ horaire

• Lecture kW @ +/-1%

• Gestion du groupe électrogène

• Compromis:

– Dimension: 90’’x 30’’x20’’

– Poids: 700 lbs

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Évolution technologique

‘60 ‘70 ‘80 -Électro mécan.

-Paramétrable

-Électronique

-Paramétrable

-Microproces.

-Paramétrable

-Programmable

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Évolution technologique

‘90 2000 2010+

-Centralisation

-Conn. syst. réserv.

-Asservissement

-Ctrl individuel

intelligent

-Lan

-Wan

-Connectivité

-Sans-fils

-Web

-App. mobile

-Domotique

-Etc

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Bilan

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Observations

– Malgré la technologie:

• Consignes d’exploitation souvent dérogés

• Peu de suivi

• Solutions souvent inappropriées

• Dérive ou absence de bénéfices

– Contexte:

• Manque d’information (gestion puissance)

• Concept (kW) difficile à saisir

• Crainte pour le confort

• Perceptions

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La gestion de la puissance dans l’hôtellerie

…souvent orpheline au potentiel furtif!

Source: http://www.f4sight.com/seminars-events/no-thanks-were-too-busy

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Réflexion

Qu’est-ce qui n’a pu être maîtrisé ?

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Maîtrise de l’énergie

&

Maîtrise du confort

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Associées au même processus

Transmission du

savoir

Application & mise en

oeuvre

Apprentissage &

compréhension

Maîtrise de l’énergie

Maîtrise du confort

Source: Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie - (http://www.aqme.org/ )

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Dans le cadre d’une démarche

Contexte économique, technique & social

Implication des intervenants

Synergie

Capitaliser

Maîtrise de l’énergie

Maîtrise du confort

Source: Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie - (http://www.aqme.org/ )

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Favorise l’équilibre

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Approche équilibrée

Confort

Concept

Algorithme

Consignes

Suivi

Consignes • Déterminées de façon rigoureuse • Propice aux économies • Tenant compte du confort • Maintien des paramètres

Concept • Consultation • Conception de base du projet

• Expertise • Charges contrôlées • Paramètres • Redondance & alarmes

• Choix solution technique • Lecture adéquate de la puissance • Mise exploitation & essais • Formation

Suivi • Collaboration des intervenants • Validation mensuelle des données • Validation du confort • Cueillette de données • Correction

Algorithme • Comportement du programme

‐ Propice aux économies ‐ Maintien du confort ‐ Intégration des lectures

• Intelligence distribuée ‐ Charge réelle « en » ou « hors »

circuit ‐ Fonction perte de lecture intelligente

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Les embûches (ce qui menace l’équilibre)

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Difficultés

– Concept, consignes & suivi

• Analyse & concept ‒ Prévision des consignes (bâtiments neufs)

‒ Chambres: approche « classiques » encore utilisée

‒ Parfois l’emphase sur le kWh au détriment du kW

• Solutions et mise en œuvre ‒ Solutions pas toujours adaptées

‒ Connaissance technique des équipes

‒ Essai et formation

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Difficultés (suite)

– Consignes d’exploitation

• Aléatoires

• Souvent un seul point de consigne

• Paramètres parfois agressifs

• Dérogation au moindre doute

– Peu de suivi

• Historiques, analyse & validation – Variation climatique & occupation

– Ajout/retrait de charges (agrandissement)

– Optimisation kW vs kWh

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Difficultés (suite)

– Algorithme

• Sa conception – Pas toujours adaptée au secteur hôtelier

» plaintes rapides ou bénéfices réduits

• Stratégie de délestage – Pas toujours adaptée et peu documentée

– Compatibilité avec lecture du compteur

– Gestion du confort

• Programmeur: – Pas forcément expert en gestion de puissance

– Souvent, recours au « copié/collé »

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Les risques

Approche « agressive »

Perte de confort

Dérogation

Dérive des bénéfices

Crédibilité/ Perception

Mise en marché difficile

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Les risques (suite)

Approche « laxiste »

Peu de suivi

Peu / pas de bénéfice

Crédibilité / Perception

Mise en marché difficile

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Concilier

la maîtrise de l’énergie et le confort

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Parmi les nombreuses solutions

– Voyons ce que fait un algorithme:

• Conçu pour le marché hôtelier et de l’hébergement

– Examinons:

• Son processus de gestion de l’appel de puissance des chambres

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Qu’est ce qu’un algorithme

– Définition:

• Ensemble de règles exécutoires pour résoudre un problème.

– Propre à un système de gestion de bâtiment

» Décrit comment s’y prendre

• Exemple simple: – Si la puissance > 200kW:

» Déleste le chauff. de la chambre: # 201

» Déleste : 10 minutes max.

» Leste: 15 minutes min.

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Avertissement

– L’algorithme ne compense pas pour:

• Un concept inadapté

• Des consignes d’exploitations aléatoires

• Une installation inadéquate

– Par contre:

• Il contribuera au succès d’un projet maîtriser – En maximisant les économies et le confort

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L’algorithme

– Aveugle:

• Totalement ou partiellement

• Ignore le niveau confort : – Ordre de priorité & rotation de charges

– Temps de lestage et de délestage (min max)

• Ignore le kW qu’il branche: – Ne voit que l’effet sur la lecture du kW

» Des charges qu’il gère

– Souvent par groupes de 5 ou 10 pièces

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L’algorithme (suite)

– Complètement asservi

– Gestion du confort et de la charge:

• Le niveau de confort connu permet: – Gestion évoluée des priorités

– Optimiser la période du délestage vs confort

• Sachant la charge qui est en marche: – On sait la puissance lestée ou délestée

– Contrôle selon les besoins

• Intelligence distribuée requise

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Architecture nécessaire

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Base de l’algorithme

Gestionnaire

Charges

auxiliaires Paramètres

Pièces

inoccupées

ΔT flottant

ΔT flottant, étendu

Pièces

occupées

Paramètres de l’occupant

Paramètres de

hôtelier

Paramètres étendus de

hôtelier

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Séquences de gestion

Phase 1 • Maintenir le confort maximal

Phase 2 • Maintenir un confort acceptable 1

Phase 3 • Maintenir un confort acceptable 2

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Étapes de la Phase 1

Confort Maximale

• Charges auxiliaires

• Chambres inoccupées

• Chambres occupées -Paramètres de l’occupant

• Chambres occupées -Paramètres de l’hôtelier

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Étapes de la Phase 2

Confort Acceptable

1

• Chambres inoccupées -Paramètres étendus

• Chambres occupées -Paramètres étendus de l’hôtelier

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Étapes de la Phase 3

Confort Acceptable

2

• Tel que phase précédente -Sans délais d’inertie

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Délestage chambres inoccupées

– Paramètres types d’une chambre inoccupée

• La température ambiante flotte entre 2 consignes – Minimum et maximum

• Choix des chambres à délester

‒ Celles dont le chauffage est en fonction

‒ =

26

17

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Délestage chambres occupées

– Principes

• Permettant de configurer le point d’équilibre – Économie et confort

• Multi niveaux – Échelle de préséances

– Avec sous-niveaux « dynamiques » de délestage

o Progression automatique de la priorité vs Δ T

• Anticipation – Lecture de la puissance

– Nombre de chambres en demande

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Délestage chambres occupées (suite)

– Principes (suite)

• Basée sur le niveau de confort – Écart de températures

– 100% ajustable

– Ambiante vs demandée par le client

– Ambiante vs jugée confortable par l’Hôtelier

• Lestage – Lorsque l’écart maximum est atteint

» Délais min. de retour à la T de consigne

– Aussitôt changement de consigne

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Préséance et priorités dynamiques

Algorithme d'optimisation de puissance et du confort

Niveau de préséance

Chambres occupées

ΔT : Ambiante vs demandée °C

Ordre dynamique de délestage

0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75

P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

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Préséance à 3 niveaux

Algorithme d'optimisation de puissance et du confort

Niveau de préséance

Chambres occupées

ΔT : Ambiante vs demandée °C

Ordre dynamique de délestage

0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75

P 1 2 4 7 10 13

Non délestable O 3 5 8 11 14

N 6 9 12 15

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Préséance à 16 niveaux

Algorithme d'optimisation de puissance et du confort

Niveau de préséance

Chambres occupées

ΔT : Ambiante vs demandée par le client °C

Ordre dynamique de délestage

0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75

P 1 2 4 7 11 16 22 29 37 46 56 67 79 92 106

O 3 5 8 12 17 23 30 38 47 57 68 80 93 107

N 6 9 13 18 24 31 39 48 58 69 81 94 108

M 10 14 19 25 32 40 49 59 70 82 95 109

L 15 20 26 33 41 50 60 71 83 96 110

K 21 27 34 42 51 61 72 84 97 111

J 28 35 43 52 62 73 85 98 112

I 36 44 53 63 74 86 99 113

H 45 54 64 75 87 100 114

G 55 65 76 88 101 115

F 66 77 89 102 116

E 78 90 103 117

D 91 104 118

C 105 119

B 120

A Non délestable

Ordre de remise en marche inverse avec délais d'inertie

L'hôtelier peut déterminer l'écart de température maximum permise

ΔT : Ambiante vs celle jugée confortable par l'hôtelier

°C

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Préséance à 16 niveaux étendus

Algorithme d'optimisation de puissance et du confort

Niveau de préséance

Chambres occupées

ΔT : Ambiante vs demandée par le client °C

Ordre Dynamique de délestage

0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,25 3,5 3,75 4 4,25 4,5

15 1 2 4 7 11 16 22 29 37 46 56 67 79 92 106 1 16

14 3 5 8 12 17 23 30 38 47 57 68 80 93 107 2 17

13 6 9 13 18 24 31 39 48 58 69 81 94 108 3 18

12 10 14 19 25 32 40 49 59 70 82 95 109 4 19

11 15 20 26 33 41 50 60 71 83 96 110 5 20

10 21 27 34 42 51 61 72 84 97 111 6 21

9 28 35 43 52 62 73 85 98 112 7 22

8 36 44 53 63 74 86 99 113 8 23

7 4 54 64 75 87 100 114 9 24

6 55 65 76 88 101 115 10 25

5 66 77 89 102 116 11 26 Non délestable

4 78 90 103 117 12 27

3 91 104 118 13 28

2 105 119 14 29

1 120 15 30

0

Ordre de remise en marche inverse avec délais d'inertie

ΔT : Ambiante vs celle jugée confortable par l'hôtelier

°C

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Validation du concept

Source: Protocole de Mesurage & Vérification des économies par Ambiance et validation des évaluations. Phase 2 – Évaluation des réaultats.. Éconoler / Agence de l’efficacité

énergétique. Nov. 2004

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Conclusion

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Conclusion

– L’algorithme conçu pour cette application

• Aide à maîtriser la gestion du kW et du confort o Par la supervision du confort de chaque pièce

o Paramètres personnalisés du niveau de confort

o Par la gestion des préséances et les priorités dynamiques

o Par l’approche de gestion de la puissance « multiphases »

• Contexte requis o Démarche structurée, maîtrise de l’approche et du concept

o Technologie adaptée, paramètres réalistes

o Connaissance & formation

o Suivi