En maintenance

Vers une efficacité énergétique accrue par la GTB

L’efficacité énergétique peut se définir comme le rapport entre le service délivré au sens large (performance, produit, énergie, confort, service) et l’énergie qui y a été consacrée.
L’amélioration de l’efficacité énergétique consiste donc, par rapport à une situation de référence soit à :

  • augmenter le niveau de service rendu, à consommation d’énergie constante ;
  • économiser l’énergie à service rendu égal ;
  • réaliser les deux simultanément.

Ainsi, les solutions d’efficacité énergétique visent à améliorer la performance délivrée avec une moindre consommation d’énergie.

Les leviers de l’efficacité énergétique

Les techniques de la Régulation  et de la GTB répondent aujourd’hui aux problématiques posées par les utilisateurs face aux réglementations et normes de plus en plus exigeantes. La bonne nouvelle est que nous disposons à ce jour des technologies NÉCESSAIRES. Mais celles-ci sont SUFFISANTES SI et seulement SI leurs mises en service et leurs usages sont AUSSI intégrés par les utilisateurs pendant toute la durée de vie des bâtiments.  

Toutes les enquêtes réalisées auprès des utilisateurs, pour classer leurs attentes sur leur façon de vivre dans leurs domiciles et/ou leurs lieux de travail, font ressortir en premières places le CONFORT et la SECURITE ! Le Confort est vu sous tous ses aspects : la thermique, l’hygrométrie, la qualité de l’air, l’éclairage, la protection solaire.. Quant à la Sécurité, elle est vue à la fois sous l’angle de la détection incendie et sous l’angle de la sécurité des biens et des personnes. L’Efficacité Énergétique Active (liée à l’infrastructure technique du bâtiment intégrant la Régulation et GTB) et l’aspect environnemental sont récemment devenus, suite aux nouvelles réglementations et à la problématique du réchauffement climatique, des préoccupations majeures. Force est de constater que la conception de bâtiments neufs apporte une réponse (conventionnelle) en respectant le calcul réglementaire de la RT 2012 en ce qui concerne l’efficacité énergétique alors que la notion de confort est moins présente, voire ignorée. Lors de la conception, ceci se traduit dans la plupart des cas par un manque de prévisions des outils de gestion (dont font partis la Régulation et GTB notamment).

Pour les rénovations, la plupart du temps, « on corrige » la réalisation et on ajuste les ratios de consommation au plus proche des valeurs réglementaires, des labels BBC et HQE. Dans la plupart des cas, cela se traduit par le changement des équipements vers leurs variantes plus récentes donc plus performantes et également par la mise à niveau de la Régulation et GTB (souvent manquantes). Dans ce cas, le confort est très souvent pris en compte, car le bon sens voudra qu’on donne accès aux changements des variables de confort (ex. température, qualité de l’air…)  et on met en œuvre l’optimisation des énergies en fonction de l’usage  réel du bâtiment.

Afin de mieux comprendre la contribution de la Régulation et GTB, plusieurs notions doivent être connues :

  1. La Régulation et GTB sont présentes tout au long du cycle de transformation de l’énergie : GENERATION, STOCKAGE, DISTRIBUTION et EMISSION
  2. Ceci est valable pour tout type d’énergie (fossile et ENR) nécessaire à chaque USAGE pris en compte dans la réglementation : le chauffage, le refroidissement, l’eau chaude sanitaire, la ventilation, l’éclairage et les auxiliaires (circulateurs, ventilateurs…) – aussi appelés USAGES qui sont pris en compte par la réglementation.
  3. Le flux de l’énergie est pris en compte à partir de la GENERATION vers l’EMISSION (chaque transformation induit une déperdition)
  4. Le calcul se fait en sens inverse, de l’EMISSION vers la GENERATION, comme décrit dans la figure no. 1
  5. Pour la réglementation (RT 2012 et EPBD) chaque USAGE constitue en soi un système technique du bâtiment
  6. Les systèmes techniques du bâtiment fonctionnent grâce à la Régulation et sont optimisés par la GTB


Figure1 : Vue simplifiée du processus des calculs de l’Efficacité Energétique dans un bâtiment (source CEN/BT WG 173 EPBD N 15 rev)

Il y plusieurs niveaux de contribution de la Régulation et GTB pour le confort et l’efficacité énergétique :

  1. L’énergie utilisée pour chaque usage est influencée par la régulation de l’émission (dans l’espace concerné, un bureau, par exemple) ; le meilleur exemple, pris en compte par la RT2012, est la Précision de la Régulation (Control Accuracy, décrite dans la norme NF EN 15500 pour le chauffage et certifiée eubaCert)
  2. L’énergie utilisée pour plusieurs usages dans le même espace est influencée par la coordination entre les fonctions de la Régulation ; exemple – la coordination pour réduire la consommation entre le chaud, le froid, l’éclairage et la protection solaire.
  3. L’énergie utilisée est influencée par l’interaction entre l’émission et la génération  pour un même usage ; exemple – grâce aux réseaux de communication standardisés ouverts (BACnet, KNX, LON), la régulation de l’émission transmet la demande au régulateur de la génération pour lui demander de ne  plus fournir de l’énergie
  4. L’énergie utilisée est influencée par l’optimisation globale liée à la GTB ; par les fonctions systémiques globales qui consistent par exemple à adapter la température des bureaux en mode confort seulement pendant la période d’occupation
  5. L’énergie utilisée est influencée par les comportements des utilisateurs ; la Régulation et GTB sont à la fois les outils qui permettent d’afficher les consommations aux utilisateurs et en même temps leur permettent d’agir sur les paramètres comme par exemple la programmation  et le changement de point de consigne de la température ;  ainsi, l’utilisateur appréhende mieux l’interaction entre son comportement et la consommation et il prend conscience de la liaison entre sa consommation et la future facture énergétique
  6. L’énergie utilisée est influencée par l’interaction globale de tous les systèmes de GTB d’un bâtiment ; c’est le cas par exemple du contrôle de la pointe de charge pour réduire le pic de consommation électrique. D’autres exemples sont encore plus au moins bien acceptées par l’utilisateur. C’est le cas de l’utilisation des contacts de fenêtre par exemple.

Les influences décrites ci-dessus (non exhaustives) de la Régulation et GTB sur le confort et l’efficience énergétique montrent que l’approche systémique et continue, à chaque étape, à partir de l’émission de l’énergie et sa génération, n’est plus une vue de l’esprit décrite par des équations, mais une nécessité et une réalité incontournable pour atteindre des objectifs de confort et réduire les consommations au strict nécessaire. Une autre façon d’appréhender la conception, la mise en œuvre et l’utilisation de la Régulation et GTB se développe : à partir des besoins de confort et des consommations (demande), vers la production. Il s’agit d’utiliser des équipements performants qui sont toujours dans la chaîne de transformation de l’énergie et les scenarii d’utilisation des bâtiments qui sont toujours présents dans la mise à disposition de l’énergie. Ce fil conducteur doit suivre dorénavant plusieurs principes, qui sont présents dans la réglementation et dans la plupart des normes en vigueur en France, en Europe et dans le monde.

  • Pour s’assurer de la plus grande sobriété énergétique d’un bâtiment, les principes à respecter peuvent être décrits comme tels :

    1° Minimiser les besoins (la demande) en énergie à l’émission ; pour ce faire, chaque émetteur doit être régulé, avec un accès en local et à distance à ses paramètres ; il doit être possible de modifier les variables de confort (par exemple les températures  de consigne en fonction de l’occupation – confort pendant la période d’occupation de jour, économie pendant la nuit) qui nécessitent une programmation horaire  et calendaire grâce à des dérogations ;  utiliser l’optimisation entre le chaud, le froid, l’éclairage, la ventilation, la protection solaire ; utiliser autant que possible les détecteurs de présence et les contacts de fenêtre ; utiliser la régulation  multi espace

    2° Assurer la liaison entre les émetteurs, la distribution, le stockage et la génération à travers des bus de communication standardisés ouverts (par exemple BACnet, KNX, LON) pour chaque usage

    3° Générer de l’énergie que si nécessaire, en fonction des besoins (de la demande)

    4° Maximiser l’utilisation des ENR qui permettra de dépasser le cap des bâtiments BBC d’aujourd’hui (consommation de 50kwh/m²/an imposée pour les bâtiments neufs) pour aller vers des bâtiments à consommation nulle ou énergie positive.

    5° Optimiser globalement l’énergie dans un bâtiment en utilisant les algorithmes d’optimisation mises à la disposition par une GTB

    La RT2012 va imposer des systèmes de régulation et de GTB orientés BESOINS !
    IL NE FAUT PAS DISTRIBUER, NI STOCKER, NI PRODUIRE PLUS QUE LE BESOIN D’ENERGIE !
    CECI EST LA MEILLEURE ECONOMIE!

    Il est évident que l’apparition d’un lot spécifique Efficacité Energétique Active à la conception des bâtiments contribuera à atteindre les performances souhaitées et à augmenter en même temps la valeur du bâtiment pour son propriétaire tout en tenant compte du confort des utilisateurs. Il reste encore à faire un pas de plus pour entrer dans le cercle vertueux du cycle de vie du bâtiment. Ainsi, les activités de la maintenance et de l’exploitation doivent s’enrichir du maintien de la performance énergétique du bâtiment après sa réception.

    On peut exprimer ces principes par la figure 1 :


    Figure 1. Principes systémiques prenant en compte la Régulation et GTB

    Toutes les industries du bâtiment ont fait, font et feront des efforts de progression vers l’objectif commun : garantir le confort et délivrer la meilleure performance énergétique. Néanmoins, il ne faut pas oublier le but final de l’exercice : rendre notre cadre de vie (à la maison et au travail) le plus agréable et sain possible. Pour ce faire, la contribution des utilisateurs devient de plus en plus importante et ira jusqu’à un point où l’évolution des techniques sera inutile sans elle. En effet, la performance énergétique d’un bâtiment est intiment lié à notre comportement.
    Il s’agit là d’un facteur à prendre en compte de plus en plus sérieusement. Si jusqu’à aujourd’hui la plupart des études portaient sur l’avancement technologique de tout type, dorénavant, on note la tendance vers le développement des études sociologiques de comportement intégrant l’équilibre entre le confort personnel et la performance énergétique dans notre vie.

    Cette préoccupation montre à la fois que les économies d’énergie sont nécessaires, mais aussi que notre performance sur le lieu de travail dépend beaucoup du confort au sens le plus large que nous offrons aux occupants. Cet aspect est même une préoccupation normative française et au-delà.