Warsaw Business Center

Le contexte d’application

Le Centre d'affaires de Varsovie, situé dans le centre historique de Varsovie, en Pologne, est basé sur la rénovation d'un bâtiment du milieu du XXe siècle qui servait auparavant de bureau administratif d'État.Composée de plusieurs blocs, elle est aujourd'hui le siège de start-ups et de détachements d'entreprises internationales.

Demandes des clients

Le bâtiment, construit entre les années 1940 et 1950, a récemment fait l'objet d'une modernisation de ses systèmes, dont le système de ventilation. Le besoin était de pouvoir gérer chaque aile du bâtiment de manière autonome, en surveillant les niveaux de qualité de l'air et en évitant les pics de consommation d'électricité dus au fonctionnement simultané de la ventilation dans plusieurs zones.

Solutions Ekinex

Le contrôle et la surveillance du système de ventilation et des charges énergétiques ont été confiés à la société Ekinex EK-IA1-TP PLC. Chaque zone du bâtiment est équipée d'un extracteur/ventilateur d'évacuation commandé par un onduleur et d'un détecteur de CO2 qui mesure la qualité de l'air ; si la concentration de CO2 dépasse une valeur seuil S1, le système de ventilation doit être activé. Afin d'éviter autant que possible le pic de consommation électrique dû au fonctionnement simultané de la ventilation de plusieurs zones, il a été décidé - si la consommation globale est inférieure à un certain niveau de puissance - d'anticiper l'intervention du ventilateur sur un pré-seuil S2 (pour lequel la qualité de l'air est encore jugée adéquate). De cette façon, la condition dans laquelle l'intervention de la ventilation est indispensable est évitée, en exploitant les périodes de moindre consommation pour réduire le niveau de CO2 à l'avance. De plus, si la demande de "pré-ventilation" n'est pas satisfaite dans un délai de 30 minutes (ou si la concentration de CO2 atteint la limite supérieure), la ventilation est toujours lancée sans limitation de consommation.

Dans la pratique, le schéma d'activation peut se résumer à ces règles (appelées C la concentration de CO2) :

• si C est inférieur à S2, le ventilateur est arrêté ;
• si C dépasse S2, et que la puissance totale est inférieure à Pmax, la ventilation démarre ;
• si C est maintenu au-dessus de S2, mais que la puissance totale continue d'être supérieure à Pmax, après 30 minutes, la ventilation est toujours en marche ;
• dans tous les cas, quelle que soit la consommation, si C dépasse S1, la ventilation est déclenchée.

Pour le calcul de la consommation globale, chaque ventilateur est associé à une valeur correspondante de puissance électrique, que nous considérons comme fixe par souci de simplicité ; en réalité, cette valeur pourrait être mesurée par un analyseur de charge. Pour ajouter un degré de complexité au mécanisme, supposons que chacune des zones soit équipée d'une sonde de température interne , et que nous disposions d'une sonde de température externe : nous voudrions nous assurer que, si le différentiel de température interne/externe était trop élevé (par exemple supérieur à 20°C), le ventilateur fonctionnerait à une vitesse réduite, pour éviter de surcharger les systèmes de chauffage (ou de refroidissement). Voici une explication simplifiée de la mise en œuvre du système de gestion unique de la ventilation sur la base des niveaux de CO2 détectés et de la maîtrise des charges.

En réalité, le système a pris en compte d'autres facteurs, tels que les facteurs réglementaires qui permettent d'adapter la ventilation au nombre de personnes présentes dans le bâtiment et d'autres variables. Commençons par formuler le calcul de la puissance utilisée par les ventilateurs actuellement en fonctionnement (supposons 3 zones afin de ne pas alourdir les chiffres):

Considérons maintenant une zone échantillon (dans l'exemple de la zone n.1). Vérifions le premier critère, c'est-à-dire si la concentration dans la zone dépasse le seuil préventif:

Si l'intervention du ventilateur est nécessaire, nous calculons la consommation attendue en activant également la ventilation de cette zone:

Notez comment, dans le calcul précédent, il faut considérer si la zone est déjà active. Dans ce cas, la consommation totale comprend déjà la consommation de la zone elle-même, donc la consommation "attendue" est déjà la consommation actuelle et la consommation de la zone ne doit pas être ajoutée une deuxième fois.

Terminons donc la vérification de tous les critères, c'est-à-dire:

• Si la consommation, en activant la ventilation de la zone, ne dépasse pas le niveau souhaité;
• S’il n'y a pas de demande en suspens depuis plus de 30 minutes;
• Surtout si le seuil maximal tolérable de CO2 n'est pas dépassé.

L'apparition de l'une ou l'autre des conditions ci-dessus force le ventilateur à se mettre en marche:

Examinons maintenant les autres conditions de l'usine. Nous calculons d'abord le différentiel de température interne/externe et vérifions qu'il n'est pas supérieur à la limite sélectionnée (auquel cas nous limiterons la vitesse du ventilateur):

Notez que le mécanisme doit fonctionner de la même manière dans le cas d'un air extérieur plus frais et plus chaud. Par conséquent, générons la référence de commande du ventilateur en fonction de la condition précédente:

La mise en œuvre de notre modèle est si complète. Évidemment, tout en restant dans le cadre de la simplification, on aurait pu rendre la logique encore plus complète (par exemple, en considérant que, lorsqu'un ventilateur tourne à bas régime, la valeur de sa consommation attendue doit être différente, ou en modulant la vitesse de fonctionnement en fonction de la différence de température). Ces améliorations sont certainement possibles avec une relative facilité, mais elles auraient été superflues par rapport à l'objectif principal de cette discussion, qui est de démontrer comment l'utilisation du PLC vous permet de mettre en œuvre facilement même des mécanismes apparemment complexes ou articulés, très difficiles à réaliser avec les seules fonctions intégrées dans les appareils individuels.