Thèse identification de modèle monozone et multizone d’un bâtiment résidentiel

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Présentation de l'entreprise

EDF
Le groupe EDF, un des leaders sur le marché de l’énergie en Europe, est un énergéticien intégré, présent sur l’ensemble des métiers : la production, le transport, la distribution, le négoce et la vente d’énergies. Premier producteur d’électricité en Europe, le Groupe dispose en France de moyens de production essentiellement nucléaires et hydrauliques fournissant à 95,9 % une électricité sans émission de CO2. En France, ses filiales de transport et de distribution d'électricité exploitent 1 285 000 km de lignes électriques aériennes et souterraines de moyenne et basse tension et de l’ordre de 100 000 km de réseaux à haute et très haute tension. Le Groupe participe à la fourniture d’énergies et de services à près de 28,6 millions de clients en France. Par la qualité de ses équipes, ses capacités de R&D, son savoir-faire d'ingénierie et d'exploitation d'unités de production et de réseaux, par ses offres d'efficacité énergétique, il apporte des solutions compétitives pour concilier durablement développement économique et protection du climat. Outre son implantation européenne, le Groupe est également un opérateur industriel en Asie et aux États-Unis. Il est reconnu comme une référence mondiale du service public de l'énergie.
Nombre de poste à pourvoir: 
1

Thème de recherche concernéThème : gestion et modélisation, efficacité énergétiquePartenaire encadrant la thèseEncadrement externe :- Mr Eric MOULINES (Professeur à Télécom ParisTech) et Mr François ROUEFF (Professeurà Télécom ParisTech),- Des professeurs de différents laboratoires (Physique des bâtiments, internet des objets via lelaboratoire commun SEIDO) seront conviés régulièrement aux comités de thèse.Description du sujetContexteLe contexte énergétique impose des contraintes autant sur la puissance que sur les consommationsdes bâtiments. Pour réduire et prévoir les consommations énergétiques ou la courbe de charge,estimer l’impact des actions de maîtrise d’énergie (MDE), garantir les économies d’énergie, estimer lepotentiel d’effacement, il est nécessaire de disposer d’un modèle de bâtiment. L’identification est uneméthode qui répond à cette nécessité pour les bâtiments existants en identifiant un modèle à partirdes conditions réelles d’exploitation.L’objectif de la thèse est d’identifier des modèles de bâtiment, support de service énergétique.L’identification peut être réalisée dans deux contextes expérimentaux : dans le premier, le chauffageest en boucle ouverte et un protocole d’essai spécifique sollicite le bâtiment ; dans le deuxième, lechauffage est en boucle fermée et utilise les données d’exploitation. Les travaux de la thèse se situentdans ce deuxième contexte expérimental. La richesse des données utilisées pour l’identificationparticipe à la fiabilité du modèle. Aujourd’hui, cette richesse s’accroit par la capacité des appareilsdomestiques, des systèmes de chauffage et des compteurs (ex : Linky) à communiquer : le contextede l’identification des bâtiments évolue.Les méthodes d’identification actuellement développées pour les bâtiments tertiaires au sein d’EDFR&D (EnerBAT et STEP) reposent sur trois hypothèses fortes :- une structure stable du bâtiment dans le temps (pas ou peu d'ouvertures de fenêtres), ce quipermet d'utiliser un seul modèle.- des apports internes (personnes et usages électriques) stables dans le temps qui permettentleur estimation avec une certaine robustesse.- des températures homogènes, un bâtiment multizone est alors modélisable avec un modèlemonozone.Ces trois hypothèses ne sont pas respectées pour les bâtiments résidentiels, les méthodes tertiairesne sont donc pas applicables :- une structure du bâtiment instable dans le temps (ouverture de fenêtres) : plusieurs modèlesde bâtiment existent au cours de temps.

- des apports internes (personnes) instables temporellement et difficilement estimables- des températures inhomogèneso Consignes différentes (ex : température différente entre salle de bains etchambre)o Gestions différentes (ex : relance plus tardive dans la salle à manger par rapport àla salle de bains)oL'objet de la thèse serait donc de mettre en place la méthodologie d'identification pour un bâtimentrésidentiel dans le contexte communiquant (compteur Linky…), qui intègre l’instabilité structurelle dubâtiment et sa spécificité multizone, le modèle devra être le plus proche des caractéristiquesthermiques réelles du bâtiment.La thèse pourra aborder les points suivants :- réaliser l’inventaire des besoins en modèles par rapport aux offres ou questions à traiter ;lister pour chacun des modèles les paramètres à régler et la meilleure façon, a priori, de lesdéterminer (questionnaire, analyse d’image, analyse énergétique à partir de la courbe de chargeélectrique…)- analyser la richesse des données d’entrée et la comparer aux besoins pour la déterminationdes paramètres des modèles- définir les éléments supplémentaires levant les incertitudes ou améliorant la robustesse dumodèleo instrumentation complémentaire (température, compteur…)o scénarios de sollicitations complémentaireso a priori sur le bâti (âge du bâtiment…)- prendre en compte et intégrer dans la démarche et le choix du modèle la variabilitétemporelle du bâti (impact des fenêtres)D’un point de vue théorique et méthodologique, la thèse s’appuiera sur les méthodes d’estimation demodèles à régimes markoviens ou semi-markoviens. Dans ce cadre, les données latentes (nonobservées) correspondent à des états sous-jacents non observées (ouverture de fenêtre, apportsinternes, comportement des occupants). On s’intéressera tout d’abord à des modèles où les régimessont discrets puis à des modèles à états continus. On utilisera pour résoudre ces problèmes des outilsd’analyse des modèles dynamiques hiérarchiques, utilisant des méthodes de Monte Carlo couplantdes approximations par systèmes de particules en interactions et des méthodes de Monte Carlo parChaînes de Markov. Nous étudierons tout particulièrement l’inférence du graphe de dépendance desétats et des observations : nous nous proposons d’inférer des régimes qui n’affectent qu’un sousensembledes modèles, ceci de façon entièrement automatique, pour limiter le nombre de paramètresà estimer et rendre la procédure d’estimation plus robuste. Nous étudierons aussi l’intérêt de modèlesà régime continu, pour des quantités (comme les apports internes) qui ne se discrétisent pas« naturellement ».Pour cette thèse, des données issues de simulateurs de thermique de bâtiment et des donnéesréelles sont disponibles.

Type(s) de contrat: 
Département(s): 
Famille(s) de métier: 
Niveau(x) de diplôme: 
Reference: 
EDF-R&D07
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