Qu'est-ce que le SMARTHERM?
SMARTHERM est un projet de R&D
propre à SYLVERSOFT Inc. qui a pour but de mettre au point un système
de contrôle par ordinateur de la température ambiante domiciliaire basé
sur la technologie de l'intelligence artificielle. D'où son
nom (SMARTHERM) tiré des mots intelligent ("smart")
et thermostat ("therm").
Le SMARTHERM poursuit 2 objectifs bien ciblés et généralement
contradictoires en matière de contrôle de la température ambiante
:
Le projet a pris naissance au début des années 90 et fonctionne en laboratoire et en résidence témoin depuis plus de 8 ans. Son processus de mise au point est relativement long et laborieux, compte tenu qu'il doit être mis à l'épreuve dans un contexte réel d'utilisation, particulièrement au cours des rigoureuses conditions hivernales qui prévalent au nord du 49° parallèle.
On sait que par temps froid, plusieurs phénomènes fort
complexes se conjuguent pour contribuer à la perte de chaleur accumulée
dans une résidence, et par le fait même à la difficulté
pour tout système de chauffage d'atteindre et de maintenir un degré
de chaleur donné à l'intérieur de celle-ci. Les phénomènes
les plus déterminants auxquels on peut penser à ce chapitre sont:
le degré ou l'absence
d'ensoleillement (l'ensoleillement contribue à accroître de
façon significative la température des corps qui y sont exposés,
particulièrement si ces derniers se trouvent dans un endroit hermétiquement
fermé);Le SMARTHERM est un système "auto-adaptatif" qui, grâce aux différents senseurs dont il est muni et à l'intelligence artificielle dont il est pourvu, s'efforce de prendre en compte la plupart des facteurs environnementaux susceptibles d'affecter l'effort calorimétrique nécessaire pour assurer l'atteinte et le maintien du degré de confort thermique souhaité à l'intérieur d'une résidence par temps froid. Dans sa version de base, il dispose d'un senseur de température intérieure et d'un senseur de température extérieure. Dans sa version plus évoluée (le SMARTHERM Plus), il dispose en plus d'un senseur de vent (anémomètre) et d'un senseur d'ensoleillement (capteurs solaires).
Le SMARTHERM est composé de 4 éléments fondamentaux:
Le système 'monitore' constamment les conditions environnementales existantes par l'intermédiaire de la carte électronique qui sert entre autres d'interface avec les différents senseurs. Les données climatiques et environnementales observées sont enregistrées régulièrement à toute heure du jour et de la nuit dans l'ordinateur.
Dans le cours normal de son fonctionnement, le logiciel se sert de la base de connaissances accumulées pour prédire le comportement calorimétrique de la résidence dans laquelle il est installé et ce, à tout moment où un apport calorifique est requis (maintien de confort thermique) ou sur le point de l'être (planification anticipée de l'effort calorifique à fournir pour supporter un accroissement de température imminent). Au moment jugé opportun, suite à l'analyse des différentes données, le logiciel passe les commandes appropriées au système de chauffage, encore une fois par l'intermédiaire de la carte électronique qui sert également d'interface avec la fournaise électrique, à l'huile, au gaz ou autre.
Au terme de chaque effort fourni (cycle de chauffage), le système auto-évalue la performance atteinte par rapport à la prévision qu'il avait préalablement faite de l'effort requis et ajuste automatiquement s'il y a lieu ses critères prévisionnels en fonction de l'écart (déviation) ou de l'absence d'écart (performance optimale) observé, afin de parfaire son éducation (auto-apprentissage). Ainsi, peu importe dans quel milieu il est installé, le système s'adapte continuellement à son environnement et améliore constamment sa performance. Même si des modifications importantes sont apportées à l'environnement (agrandissement de la résidence, amélioration de l'isolation de la résidence, amélioration du système de chauffage, etc.), le système se réadaptera de lui-même avec le temps. Nul besoin de reprogrammer le système, ni de changer certains paramètres. C'est ce qu'on entend par un système "auto-adaptatif".
Caractéristiques fondamentales du SMARTHERM?
Comment le SMARTHERM réussit-il à maximiser l'économie de chauffage tout en maximisant le confort au foyer ?
Fondamentalement, de 4 façons:
Contrairement à la plupart des thermostats programmables pour lesquels l'utilisateur doit déterminer lui-même l'heure de remise en marche du système de chauffage suite à un arrêt programmé (le matin par exemple suite à un abaissement de la température durant la nuit ou en fin de journée, avant le retour à la maison), le SMARTHERM détermine lui-même l'heure optimale de remise en marche, basé sur un ensemble de conditions environnantes (température intérieure, température extérieure, vitesse du vent, pourcentage d'ensoleillement, les habitudes de vie des occupants de la maison, etc.).
Dans le cas du SMARTHERM, l'utilisateur n'entre pas sa programmation en fonction de l'heure à laquelle il veut que le système se remette en marche suite à un arrêt ou un abaissement de température. Il entre l'heure à laquelle la température ambiante désirée doit être effective (par exemple 20°C à 7h00 AM). Le SMARTHERM se chargera de déterminer lui-même, suite à l'analyse des conditions environnementales, l'heure exacte à laquelle il doit remettre le système de chauffage en marche pour faire en sorte que la température ambiante de la maison soit à la température désirée, à l'heure fixée par l'utilisateur (20°C à 7h00 AM). Pour une même heure cible, l'heure de remise en marche calculée par le SMARTHERM variera beaucoup d'une journée à l'autre, surtout en hiver ou les écarts de température et de conditions météorologiques (vent, soleil, etc.) varient grandement et fréquemment. Ainsi, pour une programmation de 20°C à 7h00 AM par exemple, l'heure de remise en marche du système de chauffage pourrait tout aussi bien être de 10 ou 15 minutes avant l'heure cible (6h45 AM) à l'automne ou au printemps, alors qu'elle pourrait être de 3h00 AM et même 2h00 AM en plein hiver à des températures extérieures de -20°C ou -25°C.
Les changements subits des conditions météorologiques sont souvent impossibles à prévoir et encore plus difficles à 'monitorer' par l'occupant de la maison dans le but de modifier constamment sa programmation manuellement, surtout lorsque ce dernier est dans son sommeil ou est à l'extérieur de chez lui, au travail ou ailleurs. Il s'en suit que la programmation d'un thermostat programmable conventionnel est rarement optimale et que ce dernier permet rarement de réaliser la plus grande économie d'énergie et le plus grand degré de confort possible.
En effet, dans l'exemple utilisé plus haut, en supposant qu'en hiver l'occupant a réglé son thermostat programmable conventionnel à 20°C à 5h00 AM dans le but d'avoir une température confortable (20°C) lors de son réveil à 7h00 AM, son objectif sera rarement atteint au cours d'une saison. En effet, soit que la température souhaitée de 20°C aura été atteinte plusieurs minutes avant 7h00 AM, auquel cas il aura dépensé de l'énergie pour rien, soit que celle-ci sera atteinte plusieurs minutes voire même des heures plus tard, auquel cas son confort en souffrira. Le même phénomène risque de se répéter en fin de journée si la maison est innoccupée dans le jour et qu'un abaissement de température a été programmé.
C'est précisément cette problématique que le SMARTHERM cherche à régler. Réaliser le maximum d'économie d'énergie tout en garantissant le plus grand confort aux occupants. Dans le cas du SMARTHERM, si l'utilisateur l'a programmé pour avoir 20°C à 7h00 AM, il peut être à peu près assuré qu'à son réveil à 7h00 AM, il fera 20°C dans la maison, pas avant, pas après(1).
Un des problèmes de base en rapport avec l'abaissement de la température domiciliaire la nuit ou le jour lorsque la maison est inoccupée, c'est de déterminer le seuil optimal auquel la température peut être abaissée pour réaliser le maximum d'économies d'énergie, tout en ne compromettant pas le confort des occupants.
Essentiellement pour les mêmes raisons que celles exposées précédemment, il s'avère fort difficile de déterminer ce seuil optimal. C'est pour cette raison que la plupart des détenteurs de thermostats programmables conventionnels se contentent d'un abaissement de température fixe de quelques degrés seulement (typiquement 3°C ou 5°C ou plus), sans savoir si cet abaissement est le plus économique qui soit pour les circonstances ou s'il permettra une remontée efficace et économique de la température au réveil ou au retour à la maison en fin de journée.
Le SMARTHERM est doté de l'intelligence requise pour déterminer ce seuil optimal et économique d'abaissement de la température. Pour s'en prévaloir, il suffit de programmer une température réellement minimale (par exemple 10°C ou 5°C) pour ces occasions, et laisser le SMARTHERM gérer lui-même le seuil optimal. En pratique, la température n'atteindra probablement jamais le seuil 'plancher' programmé (à moins d'une absence particulièrement prolongée). Encore là, dépendant des conditions environnementales, le seuil optimal d'abaissement pourra se situer à 18°C, 15°C ou même 13°C pour une journée donnée et être à 2°C ou 3°C plus élevé ou moins élevé le lendemain. En dépit du seuil optimal déterminé par le système, l'utilisateur peut toujours fixer un seuil 'plancher' (par exemple 17.5°C) que le système se chargera de respecter, même s'il n'est pas le plus économique.
Pour ceux qui douteraient de l'efficacité économique de la logique d'abaissement de température inhérent au SMARTHERM, ce dernier dispose d'un témoin d'efficacité de la performance des cycles de chauffage visible en tout temps.
C) Maintien d'une température constante
En matière de maintien de la température ambiante, le problème de base pour la plupart des thermostats, c'est de maintenir une température aussi constante et stable que possible.
On sait que dépendant de leur degré de qualité, les thermostats disposent tous d'un certain écart entre leur point de contact et leur point de relâche. Cet écart communément appelé le swing varie grandement d'un thermostat à l'autre. Il peut facilement être de 1°C ou plus dans le cas des thermostats mécaniques et de 0.1°C dans les cas des meilleurs thermostats électroniques.
Par ailleurs, on sait également qu'à chaque fois qu'un système de chauffage se met en marche, une certaine inertie fait en sorte que la température continue de descendre pendant plusieurs minutes avant d'amorcer sa remontée. Dans le cas d'un système de chauffage à air pulsé, ce phénomène de chute de la température est amplifié par la sensation de froid provoquée par la circulation d'air froid poussée par le système de ventilation avant que celui-ci ait atteint sa température optimale. Un phénomène d'inertie similaire mais inversé fait en sorte que la température continue de monter pendant plusieurs minutes après que le thermostat ait interrompu le système de chauffage. Le résultat net de ces phénomènes d'inertie ajoutés au manque de précision de la plupart des thermostats peut facilement résulter en des variations de 1°C à 2°C et parfois même davantage.
Pour sa part, le SMARTHERM dispose d'une précision de 0.01°C. De plus, pour contrer le problème des variations de température inhérent aux thermostats conventionnels aussi bien qu'électroniques, le SMARTHERM dispose d'une technique tout à fait unique appelée SMART COMFORT. En vertu de cette technique, le système analyse un ensemble de variables dans le but de déterminer les points optimaux de démarrage et d'arrêt du système de chauffage occasionnant le moins de variations de température ambiante possible. Ainsi, au lieu de commander le chauffage à des points fixes comme 20.4°C (démarrage) et 20.6°C (arrêt) par exemple, le SMARTHERM le fait à des points qui varient constamment selon les circonstances et qui sont inversés par rapport à la façon de fonctionner des thermostats conventionnels (démarrage à 20.72°C par exemple et arrêt à 20.58°C). Ce faisant, le système s'assure que la variation de température (swing) demeurera à l'intérieur de ces frontières, compte tenu de l'inertie à la baisse lors du démarrage et de l'inertie à la hausse lors de l'arrêt du système de chauffage. Si les conditions environnantes font en sorte que la température ambiante sort de l'une ou l'autre de ces frontières ou même des deux, le seuil inférieur ou supérieur ou les deux seront automatiquement rajustés afin de maintenir la stabilité de la température ambiante à son maximum. Ce processus fait l'objet d'un 'monitoring' constant de la part du système SMART COMFORT. Grâce à cette technique, les variations de température ambiante sont maintenues à un niveau pratiquement imperceptible par la plupart des occupants.
Le système SMART COMFORT dispose de 2 autres fonctions de base dans le but de maintenir un niveau de confort optimal pour les occupants et maximiser les économies d'énergie.
D'une part, dans le cas de systèmes à stages, le SMARTHERM tente de maintenir la température souhaitée de la façon la plus économique possible. Ainsi, peu importe la température extérieure, le SMARTHERM prendra avantage au maximum du stage économiseur d'énergie (stage 1) pour maintenir la température ambiante. S'il sent qu'il ne pourra arriver à maintenir la température de cette manière, il fera appel au second stage le temps qu'il jugera nécessaire pour lui permettre de maintenir ou atteindre la température ambiante souhaitée, et retournera au stage de base aussitôt qu'il aura reçu le coup de pouce nécessaire. Cet appel au second stage pourra s'effectuer plusieurs fois au cours d'un même cycle de chauffage, si requis.
D'autre part, le système SMART COMFORT dispose d'un mécanisme lui permettant d'ajuster la température ambiante aux conditions météorologiques en vigueur. Ainsi, par temps particulièrement froid ou venteux, pas besoin de remonter la température désirée sur le thermostat comme dans le cas des thermostats conventionnels, le système le fera automatiquement pour vous. Même chose par temps particulièrement doux ou ensoleillé: le système abaissera automatiquement la température ambiante afin de maintenir un niveau confort acceptable et économiser par la même occasion de l'énergie. L'acroissement ou la diminution de la température ambiante dû à ce mécanisme de compensation peut être de quelques dixièmes de degrés Celsius seulement, mais est suffisant pour maintenir un niveau de confort constant de jour en jour, peu importent les intempéries ou les réchauffements subits de la température extérieure. De cette manière, plus besoin de jouer constamment avec les thermostats et subir les variations de confort qui en résultent souvent et les coûts accrus de consommation d'énergie qui en découlent presque inévitablement.
D) Grande souplesse au niveau de la programmation
Compte tenu que le SMARTHERM est un système basé sur ordinateur, sa souplesse de programmation est presque illimitée par rapport aux thermostats programmables conventionnels.
On peut y entrer plusieurs programmes par jour. On peut créer différents scénarios ou profils de programmation et y faire appel par leurs noms (Ex.: Congé, Fin de semaine, Nuit, Jour 2, Jour 4, etc.). On peut également programmer d'avance tous les congés ou absences planifiées de l'année, y compris les congés annuels répétitifs (Ex.: **/12/25, 99/03/**, etc.).
Bref, l'utilisateur dispose de toute la lattitude pour créer sa propre programmation et attribuer des noms symboliques aux heures, jours, degrés de température, programmes et autres objets afin de faciliter leur mise à jour à la grandeur du système en effectuant le changement à un seul endroit (le symbole).
SPÉCIFICATIONS |
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SYSTÈMES SUPPORTÉS:
STADE DU PRODUIT : Projet en laboratoire (Alpha) DISPONIBILITÉ : (indéterminé) COÛT : (indéterminé)
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De 15% à 33% d'économies des coûts de chauffage
dépendant de :
Normalement, le système devrait se payer dès la première année d'utilisation ou à l'intérieur d'une période de 2 ans dans le pire des scénarios.
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(1) Tenant compte d'une marge d'erreur de quelques minutes pouvant varier d'une installation à une autre.
Pour toute information complémentaire ou commentaire, n'hésitez pas à contacter: smartherm@sylversoft.com .
Les entreprises intéressées par la distribution ou la commercialisation de ce produit dans leur région peuvent communiquer avec notre département des ventes à l'adresse : sales@sylversoft.com .
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