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Thèse soutenue le 15 décembre 2020

Hugo Geoffroy
Directeur Thèse Polytech'Lab Gérard Sauce  -  Evelyne Gonze (LOCIE)
Titre

Méthode pour la détection de défauts des systèmes énergétiques - Couplage expertise et méthode de réduction de dimensions

Résumé

Cinquante pourcents des consommations énergétiques du bâtiment proviennent de l'utilisation des systèmes assurant de bonnes conditions intérieures comme le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC. Les dysfonctionnements des systèmes énergétiques induisent des gaspillages de consommation énergétiques allant de 25 % à 50 %, qui peuvent être réduits considérablement avec un suivi continu. Ces mauvais fonctionnements sont dus à ce que l’on appelle des défauts du système. Ils peuvent prendre des formes différentes comme la dérive de capteur, des pannes ou des problèmes de réglage ou d'entretien. Les méthodes comme le commissionnement des bâtiments et la détection de défauts sont très efficaces pour la réduction des consommations parasites des systèmes. Elles permettent de déceler l’apparition d’un défaut dans un système et d’en informer les services de maintenance et d’exploitation. L’objectif de ce travail de thèse est le développement d’une méthode de détection de défauts permettant de lever plusieurs des verrous scientifiques et technologiques s’opposant à la diffusion de ce type d’outil. La méthode de détection de défauts développée est hybride, basée sur l’expertise (knowledge-based) et sur les données relevées (data-based). Ce couplage en fait un outil efficace et adaptable, qui permet le suivi et l’estimation de l’état du système en temps réel grâce à un traitement en continu des données par des règles expertes. Les résultats sont alors présentés sous forme de cartes de l’état de fonctionnement du système, obtenues via des méthodes de réduction de dimension. Cet outil est testé sur des systèmes de ventilation dans le cas d’un bâtiment neuf et d’un bâtiment existant. Pour le premier, des données de fonctionnement du système sont générées numériquement afin d’établir les cartes. La détection de défauts est ensuite validée grâce à des données expérimentales de fonctionnement d’un système réel recueillies en environnement semi-contrôlé. Les données expérimentales, correspondant aux fonctionnements du système en condition nominale et défectueux, sont projetées sur les cartes afin de vérifier leur capacité de détection de défauts. Dans le cas de bâtiments existants la méthode est testée sur des données réelles relevées sur plusieurs années. Ces études démontrent l’efficacité de la méthode pour détecter rapidement les défauts du système.