Essai sur le terrain du dispositif de contrôle de zone : Réponse à la demande contrôlée par le service public avec climatisation par zone résidentielle

Authors :

D. Mountain (Université McMaster)
T. Strack (Strack and Associates)
W. Zhou (Université McMaster)
B. Lomanawski (RNCan)

Date de publication : Decembre 2011

La technologie ZoneComfort® (ZC) permet aux occupants des habitations adéquatement équipées pour la climatisation à air pulsé de diriger et de planifier la distribution du chauffage et du refroidissement aux multiples zones de la maison. Traditionnellement, pour atténuer les charges de refroidissement de pointe estivales, les compagnies de services publics ont contrôle les charges de refroidissement globales des maisons. Pour évaluer s'il y a des possibilités de régulation accrue des charges dans les maisons avec système CVCA zonés, une étude sur le terrain a été effectuée dans les régions de Chatham-Kent et de Kitchener-Wilmot pendant l'été 2010.

Le projet comprenait la surveillance de dix maisons occupées équipées d'un système ZC à air pulsé. Compte tenu du fait que, dans un système ZC, il ne serait pas nécessaire que la marche et l'arrêt de toutes les zones soient commandés simultanément, un sous-ensemble des maisons ZC a été traité (équipée) de façon à permettre la régulation par la compagnie d'électricité du conditionnement d'air fourni à des zones particulières de la maison. Ces traitements dits « économiseurs de zone » correspondaient à des horaires qui étaient conçus en fonction des caractéristiques d'occupation particulières (démographie) des habitations. Les données sur la consommation d'électricité du site et de l'équipement particulier ont été recueillies pour ces sites. De plus, les chercheurs ont surveillé au cours de la même période les paramètres de maisons témoins ayant une structure similaire aux maisons ZC. Dans certaines de ces maisons témoins, la climatisation était arrêtée périodiquement pendant quatre heures. Par ailleurs, les chercheurs participant au projet ont également surveillé certaines maisons Peaksaver® qui faisaient partie du programme ontarien de contrôle des charges de climatisation. Des questionnaires ont été distribués aux occupants des maisons pour recueillir de l'information sur les caractéristiques des habitations et leur démographie, sur le mode de vie et sur les attitudes face au système ZC.

Tout en surveillant les conditions météo, les caractéristiques des logements et la démographie et grâce aux données détaillées recueillies sur le terrain, nous sommes en mesure d'élaborer des modèles empiriques pour évaluer les avantages du contrôle des charges de refroidissement pour des systèmes de refroidissement résidentiels zonés pendant les périodes de pointe estivales et des les comparer à des systèmes non-zonés. L'une des questions clés est de savoir si le contrôle par la compagnie d'électricité permet des économies différentielles pendant les pointes tant pour la compagnie que pour les propriétaires de maisons ZC, qui sont soucieux de leur confort et de la conservation d'énergie.

En se fondant sur l'analyse des données sur le terrain, ce rapport tire un certain nombre de conclusions.

En moyenne, après considération de la démographie (nombre d'occupants), des caractéristiques des logements et des conditions climatiques, les occupants des maisons ZC effectuent eux‑mêmes (sans interruption par la compagnie d'électricité), de petites réductions des pointes, soit en moyenne une réduction de 0,03 kW sur la charge du groupe compresseur-condenseur pendant la période de pointe entre 13 h et 17 h. La réduction de pointe moyenne maximale attribuable aux occupants pendant la période de pointe entre 13 h et 17 h est de 0,092 kW. Toutefois, les interruptions de type « économiseurs de zone » offrent également l'avantage d'adapter les horaires d'interruption aux différentes périodes d'occupation de l'habitation. Les données recueillies sur le terrain indiquent que les interruptions par la compagnie d'électricité permettent des réductions supplémentaires de 0,35 kW, en moyenne, pendant les interruptions diurnes, avec une réduction maximale de 0,51 kW. Cette réduction de 0,35 kW de la charge du groupe compresseur-condenseur pendant la période de pointe entre 13 h et 17 h correspond à une réduction de 18,6 % de la consommation en kWh. Si l'on combine la réduction due aux occupants et celle imputable à l'interruption par la compagnie d'électricité, la réduction de charge de pointe pendant la période diurne est de 0,41 kW. Si l'on ajoute une interruption par la compagnie d'électricité à une maison ZC, on obtient une réduction moyenne de la charge sur le ventilateur et le groupe compresseur-condenseur de climatisation de 17,0 %, et une réduction maximale de 23,6%.

La régulation par la compagnie d'électricité du refroidissement fourni pendant le jour est beaucoup plus efficace à l'étage supérieur qu'au rez-de-chaussée. D’un point de vue stratégique, si la régulation du refroidissement par la compagnie d'électricité est combinée à un système ZC, il ne serait pas nécessaire de réguler le refroidissement du rez-de-chaussée. Sous un autre point de vue, si l'interruption par la compagnie d'électricité visait des types particuliers de maisons zonées, il serait préférable d'offrir cette interruption aux étages supérieurs aux ménages qui ne vont pas utiliser l'étage supérieur pendant le jour.

Néanmoins, si l'on compare une maison non zonée à une maison ZC, toutes deux avec interruption par la compagnie d'électricité, la réduction de la consommation en kWh du groupe compresseur-condenseur diminue à 12,3 %.

Une interruption de la climatisation à l'étage supérieur pendant quatre heures complètes pendant le jour produit une réduction de charge de pointe de -0,52 kW. Cela équivaut à plus du double de la réduction obtenue par des cycles marche-arrêt de la climatisation desservant la maison en entier.

Le système ZC permettait de maintenir de meilleures conditions de confort intérieures à l'étage supérieur de la maison pendant la période nocturne critique.

Seulement 12,5 % des interruptions à l'étage supérieur et 4,1% des interruptions au rez‑de‑chaussée ont été remarquées par les occupants des maisons ZC.

Les deux tiers des répondants jugeaient que la régulation du refroidissement par zones est préférable à la régulation pour l'ensemble de la maison.

En utilisant un modèle de simulation de bâtiment pour un système de refroidissement zoné, nous avons également étudié l'impact des systèmes résidentiels de conditionnement d'air zonés sur la réduction et les déplacements des pointes de consommation d'électricité des maisons pendant l'été.

Le modèle de simulation constitue un outil de grande valeur pour l'examen de l'impact d'hypothèses particulières tout en maintenant explicitement constants tous les autres paramètres du modèle.

En comparaison des données normalisées sur le terrain, les résultats de simulation démontraient des tendances similaires. Les deux ensembles de données révélaient une réduction importante de la climatisation en période de pointe et dans les études, la consommation de davantage d'électricité pendant la période nocturne hors pointe diminuait la réduction de consommation globale en kWh.

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