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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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« 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
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-Québec (
gestio
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e la
consom
ma
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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
![Page 66: 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](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022031418/5c695ada09d3f290788cf713/html5/thumbnails/66.jpg)
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