EP4484695A1 - Procédé pour l'apprentissage, par un système de commande d'un élément mobile d'occultation d'une surface vitrée, de données relatives à l'exposition au soleil de cette surface - Google Patents

Procédé pour l'apprentissage, par un système de commande d'un élément mobile d'occultation d'une surface vitrée, de données relatives à l'exposition au soleil de cette surface Download PDF

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Publication number
EP4484695A1
EP4484695A1 EP24183975.2A EP24183975A EP4484695A1 EP 4484695 A1 EP4484695 A1 EP 4484695A1 EP 24183975 A EP24183975 A EP 24183975A EP 4484695 A1 EP4484695 A1 EP 4484695A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
scan
sensor
occultation
learning
scans
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP24183975.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Adrien BRUN
Fabrice Claudon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4484695A1 publication Critical patent/EP4484695A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/56—Operating, guiding or securing devices or arrangements for roll-type closures; Spring drums; Tape drums; Counterweighting arrangements therefor
    • E06B9/68—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/02—Shutters, movable grilles, or other safety closing devices, e.g. against burglary
    • E06B9/08—Roll-type closures
    • E06B9/11—Roller shutters
    • E06B9/17—Parts or details of roller shutters, e.g. suspension devices, shutter boxes, wicket doors, ventilation openings
    • E06B9/17046—Bottom bars
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/56—Operating, guiding or securing devices or arrangements for roll-type closures; Spring drums; Tape drums; Counterweighting arrangements therefor
    • E06B9/68—Operating devices or mechanisms, e.g. with electric drive
    • E06B2009/6809—Control
    • E06B2009/6818—Control using sensors
    • E06B2009/6827—Control using sensors sensing light

Definitions

  • the present invention relates to the automatic control of the position of occultation elements associated with glazed surfaces of a building or dwelling, with a view to optimizing the energy consumption of the building or dwelling and/or maximizing the comfort, in particular visual, of its occupants.
  • a disadvantage of this method is its imprecision when the opening in question is subjected to shade during certain periods of the year by vegetation, surrounding buildings or other parts of the building, for example.
  • the demand WO2014/102221 teaches to fix the photovoltaic generator used to recharge an accumulator on a screening element and to determine, by moving the screening element and measuring a signal representative of the solar radiation on the generator, at least one position of the screening element allowing the accumulator to be recharged.
  • the request FR 3109789 aims to improve the installation described in the application WO2014/102221 to avoid moving the occulting element to the accumulator charging position when the generator is not, at certain times of the year, properly exposed to the sun in the charging position, taking into account the orientation of the generator and/or the presence of projected shadows.
  • the system takes into account the geographical location and a solar path diagram, in order to determine the trajectory of the sun seen by the occulting element.
  • the concealment element can be a vertically moving roller shutter apron.
  • the invention makes it possible to determine precisely the limit between the diffuse sunshine zone and the direct sunshine zone, at various times of the year and at various times of the day, and thus to acquire useful data for the climate management of the building or housing and/or to improve the visual comfort of the occupants, in a relatively simple and inexpensive way.
  • the learning can be easy to implement on existing installations comprising windows or French windows already equipped with electric roller shutters, since it is sufficient to add one or more irradiance sensors to the roller shutter apron.
  • the method may include the calculation, for each acquisition date and time, of a quantity representative of the ratio of direct sunlight to the sum of direct and diffuse sunlight for the glazed surface affected by the occultation element.
  • the invention makes it possible to better characterize the boundary between direct and diffuse radiation on the glass surfaces of buildings or housing, and can make it possible to minimize solar gains in summer while maximizing them in winter. It is also possible to improve visual comfort or optimize cooling by natural ventilation. For example, in summer conditions, the data resulting from the learning make it possible to modulate the opening of the shutters according to the incident irradiance calculated from this measurement and the desired level of illumination in the room.
  • At least one scan is performed each season, and preferably every month. For example, scans are performed at least twice on the same date, at least one hour apart.
  • Scans can be performed at predefined times and dates, given by an acquisition table.
  • the method may include generating a scan schedule and broadcasting it to the user by a visual and/or audio message.
  • the user may be asked to indicate whether or not he accepts the proposed schedule, and to modify it if necessary.
  • the schedule may take into account weather forecasts in order to only propose dates and times during which the measurement will be effective, in particular avoiding periods without direct sunlight due to cloud cover.
  • the method may include checking whether the user has a corresponding authorization before performing a scan. This avoids launching a scan when the occupant does not wish to open or close their roller shutters, for example, or in their absence.
  • the method may include retrieving weather forecast information before launching a scan, the latter being launched only if the forecast is compatible with the measurement of direct sunlight on the glass surface. This avoids unnecessary movements of the occultation element during periods of heavy cloudiness, during which measurements of the limit of direct sunlight cannot be carried out.
  • Several daily scans can be carried out, according to a predefined schedule, taking into account for example the presence or absence of occupants, and/or the times of sunrise and sunset.
  • Data from each scan can be stored in electronic memory.
  • the movement of the occulting element during a scan is preferably carried out over a predefined path.
  • the method may include acquiring the position of the occultation element before performing a scan, the piloting of the occultation element during the scan being carried out so as to return it to the position it occupied before the scan.
  • the position of the occultation element before the launch of a scan may in particular be stored in the system.
  • the predefined stroke can correspond to a round trip of the occultation element between its extreme positions.
  • the irradiance sensor(s) may be disposed substantially at a free end of the occulting element, particularly its lower end. This may make it possible to maximize the extent scanned by each sensor when the occulting element is moved to perform the scan.
  • the occultation element may carry at least one irradiance sensor.
  • the use of several sensors allows more precise information to be collected to calculate the incoming solar flux.
  • the or each sensor may be energy autonomous, being powered in particular by a battery, accumulator and/or photovoltaic panel.
  • a photovoltaic generator When the sensor is powered by a photovoltaic generator, the latter may only be used to power the sensor; it may thus be of reduced size, so that the sensor can be compact and easy to install.
  • the fixing of the sensor(s) on the occultation element can be done by any means, for example by magnetization, gluing, screwing, tightening, etc. and the sensor(s) can also be integrated into the concealment element, for example into a roller shutter apron slat, during its manufacture.
  • Each sensor can include an electronic circuit for transmitting its data via a wireless link, using any type of suitable protocol.
  • Each sensor and the drive device of the occultation element can communicate by a wireless link between them and/or communicate with a remote central unit, for example a home automation system.
  • the control of the occultation element can thus be done in a more precise manner by the precise calculation of the solar contributions transmitted within the building or housing by knowing the direct/diffuse irradiance fractions.
  • the occultation element can be controlled so as to only mask the area receiving direct light, when possible.
  • the invention also relates to a device for concealing a glazed surface, in particular a roller shutter, comprising at least one autonomous irradiance sensor used for implementing the learning method according to the invention, as defined above.
  • autonomous we mean that the sensor has its own energy source, and is therefore not powered by the same energy source as that which powers the electric motor moving the occulting element.
  • the blackout element can be a blind apron, with the sensor integrated or attached to a lower slat of the apron.
  • the sensor may include a means of attachment to a roller shutter apron slat.
  • the device may comprise several light irradiance sensors arranged side by side on the blade.
  • This or these irradiance sensors can be powered by a battery or a photovoltaic panel, the energy delivered by the battery or the panel being used exclusively for the operation of the sensor.
  • a concealment device 1 in the form of a motorized roller shutter, comprising a concealment element 2 consisting of a slatted apron, guided by vertical slides 3.
  • the concealment device can be fitted to any type of glazed surface, for example a window or French window, bay window or roof window.
  • the occulting element 2 illustrated rolls up, when it rises, inside a box 4, in a manner known per se.
  • the last blade 5 of the apron carries a light sensor 6, for example placed halfway along the length of the blade.
  • the occultation device 1 comprises an electric motor controlled by a local electronic unit 10, shown schematically in figure 2 .
  • This unit 10 may be part of a system 8 comprising a home automation system 20 or any other technical management system (BMS) of the building, the communication between the unit 10 and the system 20 being carried out for example by a wireless link.
  • BMS technical management system
  • the central unit 20 to communicate with the local electronic units 10 of several occultation devices, each equipped with at least one corresponding irradiance sensor 6, as well as with a man-machine interface 30, allowing the user to communicate with the central unit 20.
  • This communication between the central unit 20, the interface 30, the sensors 6 and the units 10 can be done wirelessly.
  • the sensors 6 can communicate with the central unit 20 directly, as illustrated, or alternatively with the unit 10 of the corresponding occultation device.
  • the connection of the sensor 6 with the unit 10 can facilitate the exchange of information by requiring only a short-range wireless connection.
  • Each sensor 6 may comprise, as illustrated in figure 10 , an energy source 60, a processing circuit 61 and a communication circuit 62;
  • the energy source 60 is for example a photovoltaic generator which has a dual function, namely on the one hand producing electrical energy to recharge an accumulator used to electrically power the sensor, and on the other hand serving as an irradiance sensor, by measuring the short-circuit current that it delivers, for example.
  • the energy source 60 is a battery, and the sensor 6 comprises a photodetector for measuring light.
  • the processing circuit ensures the shaping of the signal representative of the light intensity received, for example in digital form, and the communication circuit ensures its wireless transmission to the corresponding unit 10.
  • the system represented in the figure 2 can be completed with numerous accessories such as switches or remote controls allowing operation by occupants of the occultation elements, and the central unit 20 can have an internet connection to connect to an API delivering weather data, for example.
  • the central unit 20 can also control one or more heating or ventilation devices.
  • a glazed surface such as a window is shown, and the shadows cast on it at a given time of day and year, these shadows coming from different construction elements located in the environment of the opening.
  • the scan can typically be performed by having the occulting element 2 travel back and forth from an initial high or low position, which returns the occulting element to its initial position and also allows its maximum vertical travel to be determined.
  • FIG. 5 An example of recording the signal delivered by the irradiance sensor during a scan is illustrated in figure 5 .
  • the measured irradiance is plotted on the ordinate.
  • the measurement threshold for the shaded/sunny area is indicated in this figure, the value of which is of the order of 200 to 280 W/m 2 .
  • This figure shows that the signal delivered by the sensor makes it possible to distinguish the areas of the glass surface exposed to direct illumination from those exposed to diffuse illumination.
  • FIG. 4 shows an example of post-processing carried out. The distinction between areas receiving diffuse and direct radiation is obtained by comparison with the indicated threshold.
  • a value Ld2 corresponding to the height in cm of the direct irradiation limit can be extracted for each scan, Ld2 being at most equal to Lx, where Lx designates the occulting height of the apron.
  • a ratio can be calculated that is representative of the length or extent of the glazed surface receiving direct illumination, relative to the total length or extent of the glazed surface; for example, if only the upper quarter of the glazed surface is in the shade, and the rest is exposed to direct sunlight, this ratio is equal to 3 ⁇ 4.
  • Knowing this ratio thus makes it possible to know whether or not the glazed surface is actually exposed to direct sunlight at a given time during the year, and therefore to take this information into account to control the degree of occultation of this surface. and/or other equipment, in order to optimize the thermal and/or visual comfort of the occupants or the energy consumption of the building or housing.
  • the learning process whose steps are illustrated on the figure 7 , can be implemented within, for example, the control unit 20, which then executes a corresponding computer program.
  • the method may include at a step 40 the generation of a schedule for triggering scans.
  • the acquisition matrix includes, for example, two series of values per month, 15 days apart, each series of values on a given day including, for example, as many values as there are times when the sun is up.
  • the schedule that is generated by default aims to fill the acquisition matrix on predefined dates.
  • the method may comprise step 41 of retrieving, when a scan date approaches, from a weather server a forecast of average cloudiness on this date; then, the method comprises step 42 of determining whether the cloudiness is greater than a given threshold, for example 80%, from the data received from the weather server.
  • a given threshold for example 80%
  • a time delay of a predefined duration for example 24 hours, is started, and the process resumes at step 41.
  • the program waits at step 43 for sunrise.
  • This information can be given by the aforementioned acquisition matrix.
  • a scan can be initiated at step 45, after verifying at step 44 that the system has not received a user prohibition to do so.
  • a time delay of a predefined period of time for example one hour, is started, then the program checks at step 46 that the sun is still up before returning to step 44 and starting the next scan.
  • the program can wait for the next scan date, as given by the schedule.
  • the performance of the scan as such can be controlled by the local electronic unit 10 or the central unit 20.
  • It may include recovering the position of the occultation element before launching the scan, at step 50, and if it is in the open position, making the occultation element perform a closing and then reopening movement. If the occultation element is initially in the closed position, the movement is reversed, namely opening and then re-closing.
  • the signal delivered by the brightness sensor is acquired.
  • the irradiance measurement carried out by the brightness sensor 6 is for example sent back with a high frequency, for example every tenth of a second.
  • the learning process can be carried out throughout the year in order to characterize the irradiance measurement during the day and the seasons.
  • the process can be implemented for one year from the commissioning of the system.
  • the process can be repeated at the user's request if a change around the habitat impacting in particular the masks (construction, trees, etc.) is noted.
  • FIG. 9 an alternative embodiment of the invention has been illustrated, where several irradiance sensors 6 are used, arranged side by side on the occultation element. This makes it possible to have a finer resolution of the measurement of the sunlight at the level of the glazed surface, and therefore a better precision of the control using this data.
  • the occultation device can be internal or external, and its opacity can be total or partial.
  • the data resulting from the implementation of the learning method according to the invention can be combined with other information, for example the presence or absence occupants and/or air quality, to control the blackout devices in order to achieve the desired goal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Blinds (AREA)
  • Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

Procédé pour l'apprentissage, par un système de commande d'un élément mobile d'occultation d'une surface vitrée, de données relatives à l'exposition au soleil de cette surfaceProcédé pour l'apprentissage, par un système (8) de commande d'un élément (2) d'occultation d'une surface vitrée, de données relatives à l'exposition au soleil de cette surface en fonction de la période de l'année et de l'heure dans la journée, l'élément d'occultation étant mobile entre des positions extrêmes et porteur d'au moins un capteur d'irradiance, le procédé comportant les étapes consistant à :- réaliser plusieurs scans d'ensoleillement à des dates et heures différentes, en commandant à chaque scan l'élément d'occultation de façon à l'amener à se déplacer et en mesurant pendant son déplacement la réponse du capteur,- générer lesdites données au moins à partir de ces scans.

Description

  • La présente invention concerne le pilotage automatique de la position d'éléments d'occultation associés à des surfaces vitrées d'un bâtiment ou logement, en vue d'optimiser la consommation énergétique du bâtiment ou logement et/ou maximiser le confort, notamment visuel, de ses occupants.
    • Technique antérieure
  • Il est connu par la demande EP3336300 de déterminer la puissance solaire entrant par une ouverture équipée d'un volet roulant entraîné par un moteur électrique alimenté par un générateur photovoltaïque fixé sur le caisson du volet roulant, en mesurant le courant de court-circuit du générateur et en calculant la surface non occultée par le volet roulant laissant entrer le soleil, connaissant son degré d'ouverture. La connaissance de cette information est utile pour la gestion climatique du bâtiment.
  • Un inconvénient de ce procédé est son imprécision lorsque l'ouvrant en question subit pendant certaines périodes de l'année l'ombre de la végétation, de constructions environnantes ou d'autres parties du bâtiment, par exemple.
  • Par ailleurs, la demande WO2014/102221 enseigne de fixer le générateur photovoltaïque servant à recharger un accumulateur sur un élément d'occultation et de déterminer, en déplaçant l'élément d'occultation et en mesurant un signal représentatif du rayonnement solaire sur le générateur, au moins une position de l'élément d'occultation permettant la recharge de l'accumulateur.
  • La demande FR 3109789 vise à perfectionner l'installation décrite dans la demande WO2014/102221 pour éviter de déplacer l'élément d'occultation vers la position de recharge de l'accumulateur lorsque le générateur n'est pas, à certaines périodes de l'année, convenablement exposé au soleil dans la position de recharge, compte-tenu de l'orientation du générateur et/ou de la présence d'ombres projetées. Pour cela, le système tient compte de la localisation géographique et d'un diagramme de parcours solaire, afin de déterminer la trajectoire du soleil vue par l'élément d'occultation.
    • Exposé de l'invention
  • Il demeure un besoin pour améliorer encore la gestion climatique des bâtiments ou logements et notamment tenir compte au mieux des conditions d'ensoleillement réelles d'une surface vitrée donnée au cours de l'année dans le pilotage des divers équipements participant au confort thermique et/ou visuel des occupants.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, grâce à procédé pour l'apprentissage, par un système de commande d'un élément d'occultation d'une surface vitrée, de données relatives à l'exposition au soleil de cette surface vitrée en fonction de la période de l'année et de l'heure de la journée, l'élément d'occultation étant mobile entre des positions extrêmes relativement à la surface vitrée et porteur d'au moins un capteur d'irradiance, le procédé comportant les étapes consistant à :
    • réaliser plusieurs balayages ou « scans » d'ensoleillement à des dates et heures différentes, en commandant à chaque scan l'élément d'occultation de façon à l'amener à se déplacer et en mesurant pendant ce déplacement la réponse du capteur,
    • générer lesdites données au moins à partir de ces scans.
  • L'élément d'occultation peut être un tablier de volet roulant se déplaçant verticalement.
  • L'invention permet de déterminer avec précision la limite entre la zone d'ensoleillement diffus et celle directe, à diverses époques de l'année et à diverses heures de la journée, et ainsi d'acquérir des données utiles pour la gestion climatique du bâtiment ou logement et/ou pour améliorer le confort visuel des occupants, d'une façon relativement simple et peu coûteuse. L'apprentissage peut être facile à mettre en oeuvre sur des installations existantes comportant des fenêtres ou portes-fenêtres déjà équipées de volets roulants électriques, puisqu'il suffit de rapporter sur le tablier de volet roulant un ou plusieurs capteurs d'irradiance.
  • Le procédé peut comporter le calcul, pour chaque date et heure d'acquisition, d'une grandeur représentative du ratio d'ensoleillement direct rapporté à la somme des ensoleillement direct et diffus pour la surface vitrée affectée par l'élément d'occultation.
  • L'invention permet de caractériser au mieux la frontière entre le rayonnement direct et diffus sur les surfaces vitrées des bâtiments ou logements, et peut permettre de minimiser les apports solaires l'été tout en les maximisant l'hiver. Il est également possible d'améliorer le confort visuel ou d'optimiser le rafraîchissement par ventilation naturelle. Par exemple, en condition estivale, les données résultant de l'apprentissage permettent de moduler l'ouverture des volets selon l'irradiance incidente calculée à partir de cette mesure et du niveau d'éclairement souhaitée dans la pièce.
    • Lancement des scans
  • Au moins un scan (ou balayage) est réalisé à chaque saison, et mieux tous les mois. Les scans sont par exemple réalisés au moins deux fois à une même date, à au moins une heure d'intervalle.
  • Les scans peuvent être réalisés à des heures et dates prédéfinies, données par une table d'acquisition.
  • Le procédé peut comporter la génération d'un planning de scans et sa diffusion à l'utilisateur par un message visuel et/ou sonore. L'utilisateur peut être invité à indiquer s'il accepte ou non le planning proposé, et à le modifier le cas échéant. Le planning peut tenir compte de prévisions météorologiques afin de ne proposer que des dates et heures pendant lesquelles la mesure sera effective, en évitant notamment les périodes sans ensoleillement direct en raison de la couverture nuageuse.
  • Le procédé peut comporter la vérification de l'existence d'une autorisation correspondante de l'utilisateur avant la réalisation d'un scan. On évite ainsi le lancement d'un scan alors que l'occupant ne souhaite pas ouvrir ou fermer ses volets roulants par exemple, ou en son absence.
  • Le procédé peut comporter la récupération d'une information de prévision météorologique avant le lancement d'un scan, ce dernier n'étant lancé que si la prévision est compatible avec la mesure de l'ensoleillement direct sur la surface vitrée. On évite ainsi des mouvements inutiles de l'élément d'occultation lors des périodes de forte nébulosité, pendant lesquelles des mesures de limite d'ensoleillement direct ne peuvent pas être réalisées.
  • On peut procéder à plusieurs scans journaliers, selon un planning prédéfini, tenant par exemple compte de la présence ou non des occupants, et/ou des heures de lever et de coucher du soleil.
  • Des données issues de chaque scan peuvent être enregistrées dans une mémoire électronique.
    • Course prédéfinie
  • Le déplacement de l'élément d'occultation lors d'un scan s'effectue de préférence sur une course prédéfinie.
  • Le procédé peut comporter l'acquisition de la position de l'élément d'occultation avant d'effectuer un scan, le pilotage de l'élément d'occultation durant le scan étant effectué de manière à le ramener à la position qu'il occupait avant le scan. La position de l'élément d'occultation avant le lancement d'un scan peut notamment être en mémoire dans le système.
  • La course prédéfinie peut correspondre à un aller-retour de l'élément d'occultation entre ses positions extrêmes.
    • Capteur(s)
  • Le ou les capteurs d'irradiance peuvent être disposés sensiblement à une extrémité libre de l'élément d'occultation, notamment son extrémité basse. Cela peut permettre de maximiser l'étendue balayée par chaque capteur lorsque l'élément d'occultation est déplacé pour réaliser le scan.
  • L'élément d'occultation peut porter au moins un capteur d'irradiance. L'utilisation de plusieurs capteurs permet de recueillir une information plus précise pour calculer le flux solaire entrant.
  • Le ou chaque capteur peut être autonome sur le plan énergétique, étant notamment alimenté par pile, accumulateur et/ou panneau photovoltaïque. Lorsque le capteur est alimenté par un générateur photovoltaïque, ce dernier peut ne servir qu'à l'alimentation du capteur ; il peut ainsi être de taille réduite, de sorte que le capteur peut être compact et facile à installer.
  • La fixation du ou des capteurs sur l'élément d'occultation peut se faire par tout moyen, par exemple par aimantation, collage, vissage, serrage, ... et le ou les capteurs peuvent également être intégrés à l'élément d'occultation, par exemple à une lame de tablier de volet roulant, dès sa fabrication.
  • Chaque capteur peut comporter un circuit électronique de transmission de ses données par une liaison sans fil, par tout type de protocole adapté.
  • Chaque capteur et le dispositif d'entraînement de l'élément d'occultation peuvent communiquer par une liaison sans fil entre eux et/ou communiquer avec une unité centrale distante, par exemple une centrale domotique.
    • Procédé de gestion climatique
  • L'invention a encore pour objet un procédé de gestion climatique d'un bâtiment ou logement, comportant au moins une surface vitrée équipée d'un élément d'occultation mobile, comportant les étapes consistant à :
    • mettre en oeuvre le procédé d'apprentissage selon l'invention, tel que défini ci-dessus, pour générer des données relatives à l'exposition au soleil de ladite surface vitrée en fonction de la période de l'année et de l'heure dans la journée, l'élément d'occultation étant muni au moins lors de la phase d'apprentissage d'au moins un capteur d'irradiance,
    • piloter l'élément d'occultation au moins en fonction desdites données de manière à répondre au mieux à une ou plusieurs contraintes prédéfinies, notamment de manière à minimiser une consommation énergétique et/ou améliorer le confort visuel et/ou climatique au sein du bâtiment ou logement-
  • Le pilotage de l'élément d'occultation peut ainsi se faire de manière plus fine par le calcul précis des apports solaires transmis au sein du bâtiment ou logement par la connaissance des fractions d'irradiance direct/diffus.
  • Par exemple, lorsque l'apport solaire à travers les surfaces vitrées doit être minimisé, seules les surfaces vitrées exposées à un ensoleillement direct peuvent être occultées, de manière à laisser entrer la lumière par les surfaces vitrées exposées à un éclairage diffus. Le cas échéant, lorsque le système a mémorisé la limite ensoleillement direct/diffus sur une surface vitrée à une heure donnée, l'élément d'occultation peut être piloté de manière à ne masquer que la zone recevant l'éclairage direct, lorsque cela est possible.
    • Système de pilotage
  • L'invention a encore pour objet un système de pilotage d'au moins un élément d'occultation équipant une surface vitrée, comportant :
    • Une unité électronique comportant un processeur exécutant un programme comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage selon l'invention, tel que défini ci-dessus, ce programme étant enregistré dans l'unité électronique, puis de préférence pour la mise en oeuvre du procédé de gestion climatique tel que défini ci-dessus.
    • une mémoire pour enregistrer des données acquises lors de l'apprentissage.
    Dispositif d'occultation
  • L'invention a encore pour objet un dispositif d'occultation d'une surface vitrée, notamment un volet roulant, comportant au moins un capteur d'irradiance autonome utilisé pour la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage selon l'invention, tel que défini ci-dessus.
  • Par « autonome », il faut comprendre que le capteur dispose de sa propre source d'énergie, et n'est donc pas alimenté par la même source d'énergie que celle qui alimente le moteur électrique déplaçant l'élément d'occultation.
  • L'élément d'occultation peut être un tablier de store, le capteur étant intégré ou fixé à une lame inférieure du tablier.
  • Le capteur peut comporter un moyen de fixation sur une lame de tablier de volet roulant.
  • Le dispositif peut comporter plusieurs capteurs d'irradiance lumière disposés côte à côte sur la lame.
  • Ce ou ces capteurs d'irradiance peuvent être alimentés par pile ou par panneau photovoltaïque, l'énergie délivrée par la pile ou le panneau servant exclusivement au fonctionnement du capteur.
    • Brève description des dessins
  • L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
    • [Fig 1] la figure 1 représente, de manière schématique et en perspective, un exemple de dispositif d'occultation selon l'invention,
    • [Fig 2] la figure 2 est un schéma en blocs d'un exemple système de pilotage selon l'invention,
    • [Fig 3] la figure 3 représente une surface vitrée équipée d'un dispositif d'occultation selon l'invention,
    • [Fig 4] la figure 4 représente un exemple d'évolution du signal délivré par le capteur lors du déplacement de l'élément d'occultation,
    • [Fig 5] la figure 5 représente un exemple d'évolution du signal délivré par le capteur lors d'un scan correspondant à un aller-retour de l'élément d'occultation,
    • [Fig 6] la figure 6 est un exemple de matrice pouvant être complétée lors de la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage,
    • [Fig 7] la figure 7 est un logigramme illustrant des étapes d'un exemple de procédé d'apprentissage selon l'invention,
    • [Fig 8] la figure 8 est un logigramme illustrant des étapes de sélection du sens de défilement de l'élément d'occultation lors d'un scan,
    • [Fig 9] la figure 9 représente en perspective et de manière schématique une variante de dispositif d'occultation, et
    • [Fig 10] la figure 10 est un schéma en blocs de divers éléments constitutifs d'un exemple de capteur de lumière selon l'invention.
    Description détaillée
  • On a représenté sur la figure 1 un exemple de dispositif d'occultation 1 selon l'invention, sous la forme d'un volet roulant motorisé, comportant un élément d'occultation 2 constitué par un tablier à lames, guidé par des glissières verticales 3. Le dispositif d'occultation peut équiper tout type de surface vitrée, par exemple fenêtre ou porte-fenêtre, baie vitrée ou vitre de toit.
  • L'élément d'occultation 2 illustré s'enroule, lorsqu'il remonte, à l'intérieur d'un caisson 4, de façon connue en soi.
  • La dernière lame 5 du tablier porte un capteur de luminosité 6, par exemple placé à mi-longueur de la lame.
  • Le dispositif d'occultation 1 comporte un moteur électrique contrôlé par une unité électronique locale 10, représentée schématiquement à la figure 2.
  • Cette unité 10 peut faire partie d'un système 8 comportant une centrale domotique 20 ou toute autre système de gestion technique (GTB) du bâtiment, la communication entre l'unité 10 et la centrale 20 s'effectuant par exemple par une liaison sans fil.
  • Sur la figure 2, on a illustré la possibilité pour la centrale 20 de communiquer avec les unités électroniques locales 10 de plusieurs dispositifs d'occultation, équipés chacun d'au moins un capteur d'irradiance correspondant 6, ainsi qu'avec une interface homme machine 30, permettant à l'utilisateur de dialoguer avec la centrale 20. Cette communication entre la centrale 20, l'interface 30, les capteurs 6 et les unités 10 peut se faire sans fil.
  • Les capteurs 6 peuvent communiquer avec la centrale 20 directement, comme illustré, ou en variante avec l'unité 10 du dispositif d'occultation correspondant. La liaison du capteur 6 avec l'unité 10 peut faciliter l'échange d'information en ne nécessitant qu'une liaison sans fil de faible portée.
  • Chaque capteur 6 peut comporter, comme illustré à la figure 10, une source d'énergie 60, un circuit de traitement 61 et un circuit de communication 62 ; la source d'énergie 60 est par exemple un générateur photovoltaïque qui a une double fonction à savoir d'une part produire l'énergie électrique pour recharger un accumulateur servant à alimenter électriquement le capteur, et d'autre part servir de capteur d'irradiance, en mesurant le courant de court-circuit qu'il délivre, par exemple. En variante, la source d'énergie 60 est une pile, et le capteur 6 comporte un photodétecteur pour mesurer la lumière.
  • Le circuit de traitement assure la mise en forme du signal représentatif de l'intensité lumineuse reçue, par exemple sous une forme numérique, et le circuit de communication assure sa transmission sans fil à l'unité 10 correspondante.
  • Bien entendu, le système représenté à la figure 2 peut être complété par de nombreux accessoires tels que des interrupteurs ou télécommandes permettant la manoeuvre par des occupants des éléments d'occultation, et la centrale 20 peut disposer d'une connexion à internet pour se connecter à une API délivrant des données météo, par exemple.
  • La centrale 20 peut également piloter un ou plusieurs équipements de chauffage ou de ventilation.
  • Sur la figure 3 on a représenté une surface vitrée telle qu'une fenêtre, et les ombres projetées sur celle-ci à un moment donné de la journée et de l'année, ces ombres provenant de différents éléments de construction situés dans l'environnement de l'ouvrant.
  • Le scan peut typiquement être réalisé en faisant parcourir à l'élément d'occultation 2 un aller-retour à partir d'une position initiale haute ou basse, ce qui ramène l'élément d'occultation dans sa position initiale et permet également de déterminer sa course verticale maximale.
  • Un exemple d'enregistrement du signal délivré par le capteur d'irradiance lors d'un scan est illustré à la figure 5. L'irradiance mesurée est portée en ordonnées. On a indiqué sur cette figure le seuil de mesure zone ombragée/ensoleillée, dont la valeur est de l'ordre de 200 à 280W/m2. On voit sur cette figure que le signal délivré par le capteur permet de distinguer les zones de la surface vitrée exposées à un éclairement direct, de celles exposées à un éclairement diffus.
  • La figure 4 présente un exemple de post-traitement réalisé. La distinction entre zones recevant les rayonnements diffus et direct est obtenue par comparaison avec le seuil indiqué. Une fois post-traité, on peut extraire à chaque balayage une valeur Ld2 correspondant à la hauteur en cm de la limite d'irradiation directe, Ld2 étant au maximum égal à Lx, où Lx désigne la hauteur occultante du tablier.
  • On peut calculer à partir de chaque scan un ratio représentatif de la longueur ou de l'étendue de la surface vitrée recevant un éclairement direct, rapportée à la longueur ou étendue totale de la surface vitrée ; par exemple, si seul le quart supérieur de la surface vitrée est dans l'ombre, et le reste exposé à l'ensoleillement direct, ce ratio est égal à ¾.
  • Plus le ratio est élevé à un instant donné, plus la surface vitrée reçoit de puissance solaire, et inversement.
  • La connaissance de ce ratio permet ainsi de savoir si la surface vitrée est effectivement exposée ou non au soleil direct à une heure donnée, au cours de l'année, et donc de tenir compte de cette information pour piloter le degré d'occultation de cette surface et/ou d'autres équipements, afin d'optimiser le confort thermique et/ou visuel des occupants ou la consommation énergétique du bâtiment ou logement.
  • Pour récupérer ces données renseignant sur l'évolution de l'ensoleillement des surfaces vitrées au cours de la journée et de l'année, et notamment remplir les valeurs d'une matrice d'acquisition telle que celle illustrée à la figure 6, le procédé d'apprentissage dont des étapes sont illustrées sur la figure 7, peut être mis en oeuvre au sein par exemple de la centrale 20, qui exécute alors un programme informatique correspondant.
  • Le procédé peut comporter à une étape 40 la génération d'un planning de déclenchement des scans.
  • La matrice d'acquisition comporte par exemple deux séries de valeurs par mois, à 15 jours d'intervalle, chaque série de valeurs à un jour donné comportant par exemple autant de valeurs que d'heures où le soleil est levé.
  • Le planning qui est généré par défaut vise à remplir la matrice d'acquisition à des dates prédéfinies.
  • Le procédé peut comporter l'étape 41 consistant à récupérer, lorsqu'une date de scan approche, au près d'un serveur météo une prévision de nébulosité moyenne à cette date ; ensuite, le procédé comprend l'étape 42 consistant à déterminer si la nébulosité est supérieure à un seuil donné, par exemple 80%, à partir des données reçues du serveur météo.
  • Dans le cas où la nébulosité excède ce seuil, une temporisation d'une durée prédéfinie, par exemple 24h, est lancée, et le procédé reprend à l'étape 41.
  • Dans le cas où la nébulosité est inférieure audit seuil, le programme attend à l'étape 43 le lever du soleil. Cette information peut être donnée par la matrice d'acquisition précitée.
  • Lorsque le programme détermine que le soleil est levé, un scan peut être lancé à l'étape 45, après vérification à l'étape 44 que le système n'a pas reçu d'interdiction usager de le faire.
  • Une fois le scan réalisé, une temporisation d'une période de temps prédéfinie, par exemple d'une heure, est lancée, puis le programme vérifie à l'étape 46 que le soleil est toujours levé avant de retourner à l'étape 44 et de lancer le scan suivant.
  • Une fois la série de scans réalisée pour une journée donnée, le programme peut attendre la prochaine date de réalisation des scans, telle que donnée par le planning.
  • La réalisation du scan en tant que tel peut être contrôlée par l'unité électronique locale 10 ou la centrale 20.
  • Il peut comporter la récupération de la position de l'élément d'occultation avant le lancement du scan, à l'étape 50, et si celui-ci est en position ouverte, faire effectuer à l'élément d'occultation un mouvement de fermeture puis de réouverture. Si l'élément d'occultation est initialement en position fermée, le mouvement est inverse, à savoir ouverture puis re-fermeture.
  • Lorsque l'élément d'occultation est en mouvement, on procède à l'acquisition du signal délivré par le capteur de luminosité. La mesure d'irradiance effectuée par le capteur de luminosité 6 est par exemple remontée avec une fréquence élevée, par exemple tous les dixièmes de seconde.
  • Une fois que des valeurs ont été entrées dans la matrice d'acquisition, il est possible d'en tenir compte pour maximiser les apports solaires lorsque cela est souhaitable mais aussi de minimiser les apports en période de forte chaleur. Il est également possible d'améliorer le confort visuel ou d'optimiser le rafraîchissement par ventilation naturelle. Par exemple, en condition estivale, la connaissance des valeurs déterminées par le scan permet de privilégier l'ouverture des fenêtres sur les façades qui reçoivent le moins d'irradiance solaire.
  • Le procédé d'apprentissage peut être réalisé tout au long de l'année afin de caractériser la mesure d'irradiance au cours de la journée et des saisons. Le procédé peut être mis en oeuvre pendant une année à partir de la mise en service du système. Le procédé peut être réitéré sur demande de l'utilisateur si un changement autour de l'habitat impactant notamment les masques (construction, arbres etc.) est constaté.
  • Sur la figure 9, on a illustré une variante de mise en oeuvre de l'invention, où l'on utilise plusieurs capteurs d'irradiance 6 disposés côte à côte sur l'élément d'occultation. Cela permet d'avoir une résolution plus fine de la mesure de l'ensoleillement au niveau de la surface vitrée, donc une meilleure précision de la commande utilisant ces données.
  • L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits.
  • Le dispositif d'occultation peut être intérieur ou extérieur, et son opacité peut être totale ou partielle.
  • Les données résultant de la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage selon l'invention peuvent être combinées à d'autres informations, par exemple la présence ou non des occupants et/ou la qualité de l'air, pour piloter les dispositifs d'occultation afin d'atteindre le but recherché.

Claims (21)

  1. Procédé pour l'apprentissage, par un système (8) de commande d'un élément (2) d'occultation d'une surface vitrée, de données relatives à l'exposition au soleil de cette surface en fonction de la période de l'année et de l'heure dans la journée, l'élément d'occultation étant mobile entre des positions extrêmes et porteur d'au moins un capteur d'irradiance, le procédé comportant les étapes consistant à :
    - réaliser plusieurs scans d'ensoleillement à des dates et heures différentes, en commandant à chaque scan l'élément d'occultation de façon à l'amener à se déplacer et en mesurant pendant son déplacement la réponse du capteur,
    - générer lesdites données au moins à partir de ces scans.
  2. Procédé selon la revendication 1, au moins un scan étant réalisé à chaque saison, mieux tous les mois.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, les scans étant réalisés au moins deux fois à une même date, à au moins une heure d'intervalle.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, l'élément d'occultation étant déplacé lors des scans sur une course prédéfinie correspondant à un aller-retour de l'élément d'occultation entre ses positions extrêmes.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le capteur étant disposé sensiblement à une extrémité libre de l'élément d'occultation.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément d'occultation étant un tablier de volet roulant se déplaçant verticalement.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément d'occultation portant au moins deux capteurs (6) disposés à côté l'un de l'autre sur l'élément d'occultation.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant le calcul pour chaque date d'acquisition d'un scan d'une grandeur représentative du ratio d'ensoleillement direct rapporté à la somme des ensoleillement direct et diffus pour la surface vitrée affectée par l'élément d'occultation.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les scans étant réalisés à des heures et dates prédéfinies, données par une table d'acquisition.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant la récupération d'une information de prévision météorologique avant le lancement d'un scan, ce dernier n'étant lancé que si la prévision est compatible avec la mesure de l'ensoleillement direct sur la surface vitrée.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant la génération d'un planning de scans et sa diffusion à l'utilisateur par un message visuel et/ou sonore.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant la vérification de l'existence d'une autorisation correspondante de l'utilisateur avant la réalisation d'un scan.
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant l'acquisition de la position de l'élément d'occultation avant d'effectuer un scan, le pilotage de l'élément d'occultation durant le scan étant effectué de manière à ramener après le scan l'élément d'occultation à la position qu'il occupait avant le scan.
  14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le capteur (6) étant autonome sur le plan énergétique, étant notamment alimenté par pile, accumulateur et/ou panneau photovoltaïque.
  15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le capteur (6) et le dispositif d'entraînement de l'élément d'occultation communiquant par une liaison sans fil entre eux et/ou avec une unité centrale distante (20).
  16. Procédé de gestion climatique d'un bâtiment ou logement comportant au moins une surface vitrée équipée d'un élément d'occultation mobile, comportant les étapes consistant à :
    - mettre en oeuvre le procédé d'apprentissage selon l'une quelconque des revendications précédentes pour générer des données relatives à l'exposition au soleil de ladite surface en fonction de la période de l'année et de l'heure de la journée, l'élément d'occultation étant muni au moins lors d'une phase d'apprentissage d'au moins un capteur d'irradiance (6),
    - piloter l'élément d'occultation au moins en fonction desdites données de manière à répondre au mieux à une ou plusieurs contraintes prédéfinies, notamment de manière à minimiser une consommation énergétique et/ou améliorer le confort visuel et/ou climatique au sein du bâtiment ou logement.
  17. Système de pilotage d'au moins un élément d'occultation équipant une surface vitrée, comportant :
    - une unité électronique comportant un processeur exécutant un programme comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, ce programme étant enregistré dans l'unité électronique, puis de préférence pour la mise en oeuvre du procédé de gestion climatique de la revendication 16,
    - une mémoire pour enregistrer les données acquises lors de l'apprentissage.
  18. . Dispositif d'occultation d'une surface vitrée, notamment volet roulant, comportant au moins un capteur d'irradiance autonome (6) utilisé pour la mise en oeuvre du procédé d'apprentissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.
  19. . Dispositif selon la revendication 18, l'élément d'occultation étant un tablier de volet roulant, le capteur étant intégré ou fixé à une lame inférieure du tablier.
  20. . Dispositif selon la revendication 19, comportant plusieurs capteurs d'irradiance (6) disposés côte à côte sur la lame.
  21. . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, le ou les capteurs (6) étant alimentés par pile ou par panneau photovoltaïque, l'énergie délivrée par la pile ou le panneau servant exclusivement au fonctionnement du capteur.
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