Auteur : Mahendra Prata SINGH
Directeur de thèse : Frédéric WURTZ
Co Directeur : Stéphane PLOIX
Date : 11 décembre 2017
Directeur de thèse : Frédéric WURTZ
Co Directeur : Stéphane PLOIX
Date : 11 décembre 2017
Improving building operational performance
with Reactive management embedding Diagnosis capabilities
with Reactive management embedding Diagnosis capabilities
Actuellement, l'inconfort intérieur dans les bâtiments est l'une des questions cruciales, ainsi que la consommation énergétique du bâtiment. En effet, les gens passent 60 à 90% de leur vie dans les bâtiments. Le confort intérieur sont indispensables pour bienfaits sur la santé, la productivité et le bien-être des occupants. Cependant, diverses stratégies d'optimisation et de fondée sur des règles, anticipatives ou prédictives ont été proposées pour atteindre le confort perçu en tenant compte de la consommation d'énergie. Dans la pratique, il existe un écart entre l'anticipation et la réalité. Habituellement, les plans anticipatifs sont synchronisés avec une période d'anticipation d'une heure et ne tiennent pas compte des différentes sources de contradiction ainsi que des configurations d'enveloppes actuelles. À l'insu de beaucoup, les divergences entre différentes sources pourraient entraîner une grande pénalité sur le coût et le confort. Pour résoudre ce problème, le système de gestion du bâtiment doit être conçu comme réactif ou presque sans planification, de sorte qu'il réponde à toutes les divergences de manière réactive.
Pour remédier à la fin, un système multi-échelle d'analyse de diagnostic réactif anticipatif (ARD-BMS) est proposé dans cette dissertation. ARD-BMS est une gestion interne et effectue trois actions importantes, c'est-à-dire la détection de la discrétisation, l'isolation des causes et, enfin, les actions correctives. ARD-BMS à la résolution à court terme, à savoir 10 minutes pour analyser les tendances des défauts et l'actualité de la dynamique du bâtiment et prendre les mesures correctives nécessaires pour maintenir le niveau de confort désiré. Cette thèse propose un modèle réactif à dynamique rapide simplifié qui peut être utilisé pour estimer l'état actuel du bâtiment.
Les bâtiments modernes sont un système très sophistiqué avec un grand nombre de capteurs, de contrôleurs et de CVC. La plupart des installations de construction utilisent des services prévus de maintenance préventive provenant des opérations périodiques des bâtiments. Ces problèmes imprévus puce causer des répercussions inexplicables sur le confort de l'occupant pendant le cycle de fonctionnement de 24 heures.
Ces problèmes ne sont pas inadmissibles tels que les situations imprévues, les pannes de prévisions météorologiques. Le diagnostic des causes d'inconfort à court terme est encore un problème difficile au niveau de l'opération de construction intégrale. En outre, pour analyser cette situation, proposez une méthodologie diagnostique pour la détection et l'isolement des causes (fautes) dans les bâtiments. La méthodologie proposée comprend une HAZOP fondée sur les règles (analyse des risques et de l'optimisation) et une approche basée sur un modèle.
Abstract:
Currently, indoor discomfort in dwellings is one of the crucial issues along with the building energy consumption. Indeed, people spend 60-90% of their lives in buildings. Indoor comfort plays a vital role in occupants health, productivity, and well-being. However, various optimization and rule-based anticipative or predictive building strategies have been proposed to achieve the perceived comfort taking into account the energy consumption. However, in practice, anticipation or plans are far from the reality. Usually, anticipative plans are synchronized with one-hour anticipation period and do not consider the various sources of discrepancies as well as current envelope configurations. Unbeknownst to many, discrepancies from different sources could cause big penalty over cost and comfort. To tackle this issue, building management system needs to be designed as reactive or almost with no planning, so that it can respond to all discrepancies re-actively. To address this problem, a multi-scale Anticipative Reactive Diagnosing- Building Management System (ARD-BMS) is proposed in this dissertation. ARD-BMS is an internal management and performs three important actions i.e., Discrepancy detection, Cause isolation, and finally Corrective actions. ARD-BMS follow the short-time resolution i.e., 10-minutes to analyze the fault trends and current the building dynamics and take necessary corrective actions to maintain the desired level of comfort. This thesis proposes a fast dynamics simplified reactive model that can be used to estimate the current status of the building. Modern buildings are the very sophisticated system with a large number of sensors, controllers, and HVACs. Most of the building facilities are using a scheduled preventive maintenance services derived from periodic operations of the buildings. These preventive actions do not take into account the other inadmissible issues such as unplanned situations, weather prediction failures etc. These unplanned issues could cause unaccountable impacts on occupant’s comfort during the 24-hour operation cycle. Diagnosability of short-term discomfort causes is still a challenging job at whole building operation level. Furthermore, to analyze this situation the thesis proposes a diagnostic methodology for detection and isolation of cause (faults) in buildings. The proposed methodology includes a rule-based HAZOP (Hazard and Operability analysis) and model-based approach. Further, in order to oversee unplanned discomforts, a short-term reactive optimization has been proposed.
Pour remédier à la fin, un système multi-échelle d'analyse de diagnostic réactif anticipatif (ARD-BMS) est proposé dans cette dissertation. ARD-BMS est une gestion interne et effectue trois actions importantes, c'est-à-dire la détection de la discrétisation, l'isolation des causes et, enfin, les actions correctives. ARD-BMS à la résolution à court terme, à savoir 10 minutes pour analyser les tendances des défauts et l'actualité de la dynamique du bâtiment et prendre les mesures correctives nécessaires pour maintenir le niveau de confort désiré. Cette thèse propose un modèle réactif à dynamique rapide simplifié qui peut être utilisé pour estimer l'état actuel du bâtiment.
Les bâtiments modernes sont un système très sophistiqué avec un grand nombre de capteurs, de contrôleurs et de CVC. La plupart des installations de construction utilisent des services prévus de maintenance préventive provenant des opérations périodiques des bâtiments. Ces problèmes imprévus puce causer des répercussions inexplicables sur le confort de l'occupant pendant le cycle de fonctionnement de 24 heures.
Ces problèmes ne sont pas inadmissibles tels que les situations imprévues, les pannes de prévisions météorologiques. Le diagnostic des causes d'inconfort à court terme est encore un problème difficile au niveau de l'opération de construction intégrale. En outre, pour analyser cette situation, proposez une méthodologie diagnostique pour la détection et l'isolement des causes (fautes) dans les bâtiments. La méthodologie proposée comprend une HAZOP fondée sur les règles (analyse des risques et de l'optimisation) et une approche basée sur un modèle.
Abstract:
Currently, indoor discomfort in dwellings is one of the crucial issues along with the building energy consumption. Indeed, people spend 60-90% of their lives in buildings. Indoor comfort plays a vital role in occupants health, productivity, and well-being. However, various optimization and rule-based anticipative or predictive building strategies have been proposed to achieve the perceived comfort taking into account the energy consumption. However, in practice, anticipation or plans are far from the reality. Usually, anticipative plans are synchronized with one-hour anticipation period and do not consider the various sources of discrepancies as well as current envelope configurations. Unbeknownst to many, discrepancies from different sources could cause big penalty over cost and comfort. To tackle this issue, building management system needs to be designed as reactive or almost with no planning, so that it can respond to all discrepancies re-actively. To address this problem, a multi-scale Anticipative Reactive Diagnosing- Building Management System (ARD-BMS) is proposed in this dissertation. ARD-BMS is an internal management and performs three important actions i.e., Discrepancy detection, Cause isolation, and finally Corrective actions. ARD-BMS follow the short-time resolution i.e., 10-minutes to analyze the fault trends and current the building dynamics and take necessary corrective actions to maintain the desired level of comfort. This thesis proposes a fast dynamics simplified reactive model that can be used to estimate the current status of the building. Modern buildings are the very sophisticated system with a large number of sensors, controllers, and HVACs. Most of the building facilities are using a scheduled preventive maintenance services derived from periodic operations of the buildings. These preventive actions do not take into account the other inadmissible issues such as unplanned situations, weather prediction failures etc. These unplanned issues could cause unaccountable impacts on occupant’s comfort during the 24-hour operation cycle. Diagnosability of short-term discomfort causes is still a challenging job at whole building operation level. Furthermore, to analyze this situation the thesis proposes a diagnostic methodology for detection and isolation of cause (faults) in buildings. The proposed methodology includes a rule-based HAZOP (Hazard and Operability analysis) and model-based approach. Further, in order to oversee unplanned discomforts, a short-term reactive optimization has been proposed.