Régulation algorithmique : faire mieux que l’IA pour la performance des installations

Frédéric SOBOTKA, Société ThermoZYKLUS

Parole d'expert

Régulation hydraulique expertise

LA PROBLEMATIQUE

En imposant l’automatisation du bâtiment et même, par le décret tertiaire, des résultats justifiés chiffrés d’économies d’énergie, la réglementation agit en faveur de la transition énergétique. D’ici 2030, une première tranche de 40 % d’économies doit être atteinte, ce qui force à mettre en place des solutions techniques pointues. Souvent, on pense à tort qu’une bonne isolation suffit à elle seule pour assurer la performance énergétique des bâtiments. Et pourtant, il n’est pas rare que les problèmes de surconsommation persistent dans des bâtiments parfaitement isolés… car il faut aussi se soucier de l’émetteur.

Avec une régulation terminale connectée, l’automatisation du chauffage est simple et immédiatement efficace. En optimisant l’apport énergétique au départ, on réalise des économies d’énergie considérables. On sait qu’en chauffant 1°C de moins, on économise 7% d’énergie, ce qui est avéré mais souvent largement sous-estimé car ce chiffre se base sur des températures basses. En pratique, les bâtiments sont largement surchauffés et les économies réalisées par la mise en place d’une régulation intelligente très nettement supérieure. C’est une des solutions les plus simples et aussi les plus abordables à mettre en œuvre avec un retour sur investissement quasi immédiat.

Flambée des prix de l’énergie, gestion tendue des approvisionnements… au-delà des aspects réglementaires, la sobriété énergétique est une nécessité absolue pour faire face à la crise et préserver notre planète. L’élimination pure et simple du gaspillage énergétique avec l’absence de surchauffe, la détection de fenêtre ouverte qui coupe le chauffage et une très haute précision de régulation apparaît ainsi comme une évidence.

Haute précision régulation

L’intelligence au service de la régulation

Telle une voiture autonome qui prend au bon moment les bonnes décisions pour anticiper sa trajectoire, une régulation algorithmique thermocyclique bénéficie d’une intelligence embarquée qui lui permet de contrôler les émetteurs de chauffage de façon dynamique et prédictive, pour une gestion du chauffage la plus fine possible.

Une régulation algorithmique thermocyclique présente de nombreux avantages, comme la prise en compte d’apports gratuits (ensoleillement, chaleur humaine, fonctionnement de machines…), la protection contre la moisissure, la détection automatique d’ouverture de fenêtre sans pose de contacteurs… ce qui permet d’assurer de façon pérenne un confort thermique optimal et d’optimiser les consommations énergétiques.

Un atout crucial de la régulation thermocyclique réside dans la réalisation automatique de l’équilibrage hydraulique des installations, un problème récurrent auquel sont confrontés les professionnels, souvent sans pouvoir y apporter une solution satisfaisante. En effet, d’après les estimations, 10 % de toutes les installations seulement fonctionnent dans des conditions hydrauliques optimales. La mise sous pression irrégulière des radiateurs entraîne à la fois le dépassement des températures ambiantes et le gaspillage d'énergie.

Si l’industrie de la robinetterie propose certes une large gamme de régulateurs de pression différentielle et de débit ainsi que des logiciels adaptés pour le calcul du réseau de distribution, l'absence d'équilibrage hydraulique reste le problème principal aussi bien dans le neuf que dans l'existant – ce qui, d’après les experts, entraîne une perte de rendement de 10 à 20 % sur l’ensemble de l’installation.

Equilibrage hydraulique

L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL

Une approche différente de la régulation

On peut réguler la température d’une pièce avec un thermostat « tout ou rien » en acceptant les variations de température, mais cela donne un résultat souvent insatisfaisant. Une autre solution consiste à utiliser un régulateur PI ou PID pour tenter d’éliminer ces variations. Cependant, cela implique de définir plusieurs paramètres spécifiques, ce qui est quasi-impossible en pratique. Ces paramètres deviennent rapidement obsolètes dès qu’un élément de l’environnement change, rendant le système inefficace, notamment pour des émetteurs à forte inertie comme les panneaux rayonnants ou les planchers chauffants.

Dans une approche totalement différente, il est possible de considérer la pièce comme un oscillateur thermique et de chercher à réduire les variations à des niveaux extrêmement bas pour mieux les contrôler, plutôt que de tenter de les supprimer. C’est le principe fondamental de la régulation thermocyclique. Ici, l’algorithme s’adapte constamment à l’environnement, assurant une précision bien supérieure et permettant un meilleur confort ainsi que des économies d’énergie significatives.

Un système auto-adaptatif pour un contrôle intelligent

Lorsqu’une pièce est chauffée de manière périodique avec une certaine quantité d’énergie, la température oscille avec une amplitude, une fréquence et une phase spécifiques. Ces trois valeurs définissent les caractéristiques thermiques de la pièce et varient d’un espace à un autre. Avec la régulation thermocyclique, la pièce fournit elle-même, via l’algorithme embarqué, les paramètres nécessaires à sa propre régulation.

Si un élément de l’environnement change (occupation, ensoleillement, ouverture d’une fenêtre), ces valeurs s’ajustent automatiquement. Une mesure précise de l’oscillation thermique permet de minimiser les variations perçues. Cette micro-oscillation fournit ainsi les informations nécessaires pour adapter intelligemment la régulation en fonction des conditions réelles.

Le chauffage s’allume et s’éteint en générant une variation infime de température, contrôlée autour de la consigne. Les valeurs minimales et maximales de cette oscillation dépendent des moments d’activation et de coupure du chauffage, déterminés par la courbe de température. Deux principes fondamentaux en découlent :

La température minimale dépend de la température ambiante et de la pente de la courbe de température au moment de l’allumage.
La température maximale dépend du moment et de la durée d’activation du chauffage.

Visuellement, on observe que si l’activation est retardée ou si la pente est plus raide, la température minimale sera plus basse. Si le chauffage est maintenu plus longtemps, la température maximale augmentera.

Chauffage allumage

L’algorithme résout ce système en ajustant automatiquement les moments d’activation et d’arrêt du chauffage afin de maintenir la température dans une plage très réduite, typiquement +/- 0,15°C autour de la consigne. Il commence avec des valeurs issues de l’expérience et ajuste continuellement ses paramètres à chaque cycle de chauffe pour s’adapter en temps réel à tout changement dans la pièce. C’est cette capacité d’apprentissage et d’auto-ajustement qui donne son efficacité unique à la régulation thermocyclique.
(Brevet européen Nr. 0 935 181, United States Patent No. US 6522 954)

Pourquoi la régulation thermocyclique est-elle plus efficace que l’IA ?

Beaucoup d’idées reçues circulent sur l’intelligence artificielle (IA). Voici quelques faits essentiels à retenir:

IA forte vs IA faible : L’IA forte, qui reproduirait une intelligence humaine autonome, relève encore de la science-fiction. En revanche, l’IA faible regroupe des algorithmes utilisant l’apprentissage automatique (machine learning) pour optimiser des tâches spécifiques.
L’apprentissage automatique fonctionne à l’aveugle : Les algorithmes d’IA tentent de deviner la bonne solution à un problème, puis ajustent leurs résultats en fonction d’un retour humain. Après des millions d’essais, ils parviennent à des prédictions de plus en plus précises.
L’IA dépend de bases de données massives : Pour reconnaître un chat, une IA doit être entraînée sur des millions d’images de chats. Le même principe s’appliquerait à la régulation thermique, nécessitant une quantité de données gigantesque et une mise à jour constante.
Un besoin constant de réentraînement : Si les conditions changent, une IA doit être entièrement réentraînée. Or, contrairement aux objets statiques, les bâtiments évoluent continuellement (nouveaux équipements, occupation variable, modifications structurelles), rendant cette approche inefficace.
Un coût énergétique élevé : Les centres de calcul nécessaires à l’IA consomment énormément d’électricité. Aujourd’hui, ils représentent 4 à 5 % de la consommation mondiale, et ce chiffre augmente. À long terme, cela pourrait dépasser la consommation actuelle de pays entiers, comme la Chine ou les États-Unis. De plus, ces infrastructures nécessitent d’importantes quantités d’eau pour leur refroidissement.
L’IA ne convient pas à la régulation thermique : Il est simple d’apprendre à une IA à reconnaître un chat en lui fournissant des images. En revanche, il est impossible de lui faire « voir » comment une pièce doit être régulée. Il faudrait pour cela une base de données complète de bâtiments et de conditions thermiques, ce qui n’existe pas et nécessiterait un entraînement permanent.

Une régulation véritablement intelligente

Lorsque l’IA est évoquée dans le domaine du chauffage, il ne s’agit souvent que d’algorithmes simples, parfois même de simples régulateurs PI qualifiés abusivement d’IA. À ce compte-là, on pourrait tout aussi bien considérer que le théorème de Pythagore ou les formules de base des mathématiques sont de l’IA.

Contrairement aux solutions basées sur l’IA, l’algorithme de ThermoZYKLUS est réellement auto-apprenant : il ne nécessite aucun entraînement préalable ni intervention humaine pour fonctionner. Grâce à son intelligence embarquée, il ajuste instantanément la régulation thermique en fonction des conditions réelles, sans dépendre d’une base de données ou d’un apprentissage externe.

Enfin, il serait absurde d’utiliser une technologie massivement consommatrice d’énergie pour optimiser la consommation de chauffage, qui représente une fraction bien plus faible de l’énergie totale. Avec la régulation thermocyclique, ThermoZYKLUS propose une solution précise, efficace et durable, alignée sur les objectifs de sobriété énergétique et de performance thermique.

LES SOLUTIONS PRODUITS

ThermoZYKLUS, la régulation terminale la plus précise du marché

thermozyklus régulation

Performance algorithmique inégalée

Algorithme de régulation unique et breveté
Prise en compte et anticipation des surchauffes, des apports gratuits, de l’inertie des émetteurs, …
Régulation précise à +/- 0,15°C sur tous émetteurs : les courbes de température le prouvent !
Unité centrale ZE labellisée avec ses moteurs de vanne connectés SF & SK
Variation temporelle très faible
Système certifié eu.bac pour planchers chauffants avec un Ca=0,3 (selon EN 15232) - Ca = Control Accuracy
Système certifié eu.bac pour radiateurs avec un Ca=0,2
Système certifié eu.bac pour panneaux rayonnants avec un Ca = 0,4 en chaud et Ca = 0,4 en froid
Supervision/Monitoring avec plateforme active Semlink
Fiabilité et expérience : près de 5 000 installations régulées sur plus de 15 ans
Idéale CPE/Décret tertiaire/BACS/RE 2020