• Une durée de vie moyenne comprise entre 10 000 et 18 000 heures et donc un facteur de survie (LSF) variant fortement d’une lampe à l’autre (la durée de vie moyenne est définie par un LSF de 0.5).

Le schéma ci-dessus montre la chute du flux lumineux de différents lots de lampes aux iodures métalliques d’un fabricant donné.

• Une durée de vie utile comprise entre 6 000 et 10 000 heures et donc un facteur de maintien du flux lumineux variant fortement d’une lampe à l’autre (la durée de vie utile est définie par un LLMF de 0.8).

Le schéma ci-dessus indique l’évolution du pourcentage de lampes survivantes pour différents lots de lampes aux iodures métalliques d’un fabricant donné.

Lampes halogènes classiques ou lampes aux halogénures métalliques

Méthodologie

L’étude présentée ici se base sur quatre étapes. Pour chacun des couples (type de maintenance, valeurs des critères de planification), il y a lieu :

1. de déterminer les valeurs du facteur de survie des lampes choisies en fonction de la durée de vie annoncée par le constructeur ;
2. de déterminer la valeur du facteur de maintenance, des intervalles de nettoyage, de la périodicité du relamping. Cette étape est réalisée à l’aide de deux fichiers Excel ;
3. dimensionner l’installation (nombre de luminaires, de lampes, puissance installée) grâce à un logiciel tel que Dialux ;
4. faire l’étude économique du système à l’aide d’un troisième fichier Excel.

Données du problème

• Coût moyen du kWh (prix en mars 2006, pour une consommation électrique située entre 100 et 700 MWh) : 0.104 €/kWh.
• Coût de la main-d’œuvre : 30 €/h.
• Durée de l’intervention :
  • 30 minutes par lampes dans le cas d’un remplacement curatif, ce qui conduit à un coût de remplacement de 15 €/lampe ;
    
  • 10 minutes par lampes dans le cas d’un remplacement préventif, ce qui conduit à un coût de remplacement de 5 €/lampe ;
    
  • 1 h par luminaire à installer, ce qui conduit à un coût d’installation de 30 €/luminaire

Les prix repris ici sont HTVA et correspondent à des types de lampes et de luminaires bien précis. Ils devront donc être adaptés en fonction des choix du responsable.

En ce qui concerne le prix moyen du kWh d’électricité, celui-ci varie en fonction de la consommation totale d’électricité. Pour en savoir plus à ce sujet, une étude réalisée par l’ICEDD disponible sur le site de la CWaPE permet de déterminer la valeur du kWh moyen en fonction de la tranche de consommation totale.

Caractéristiques du système

• Dimensions du local : 7*6*2.8 m³.
• Catégorie d’environnement : propre.
• Durée de fonctionnement par an : 2 580 h.
• Facteurs de réflexion des parois du local (valeur standard) :
  • Plafond : 0.7
  • Murs : 0.5
  • Sol : 0.2.
• Luminaires utilisés :
  • Luminaires à ventilation forcée de type downlight pouvant accueillir des lampes halogènes ou des lampes à halogénures métalliques
• Pas de nettoyage des parois du local.
• Intervalle de temps entre deux nettoyages successifs des luminaires : 1 an. Ceci correspond (pour les luminaires choisis et la catégorie d’environnement) à un facteur de maintenance des luminaires de 0.99.

Comme dit précédemment, pour être efficace, le nettoyage des parois doit être effectué tous les 0.5 ans. Cette option ne semblant pas être envisageable en pratique, nous considérons que ce nettoyage n’est pas effectué.

Hypothèses

Nous supposons ici que l’appareillage électrique reste en état de fonctionnement durant toute l’étude.

Dans le cas d’une maintenance curative, nous considérons que les lampes hors services sont remplacées juste avant la fin de chaque intervalle de 1 000 heures.

Les lampes utilisées

Comme dit précédemment, les luminaires choisis ici peuvent aussi bien accueillir des halogènes ou des halogénures métalliques. Les luminaires, peu importe le type de lampes qu’ils accueillent, présentent le même rendement et la même courbe photométrique (distribution à caractère intensif).

Si la topologie du système d’éclairage est imposée par des critères esthétiques, il y a lieu de choisir des lampes possédant des flux lumineux équivalents. Ce choix est de plus conforté par le fait que nous utiliserons le même type de luminaire et donc la même courbe photométrique (à peu de chose près) à caractère intensif. Augmenter le flux des lampes aura pour conséquence première d’augmenter l’éclairement dans l’axe du luminaire et ne permettra donc pas d’utiliser moins de luminaires.

Notre choix se portera donc sur les lampes suivantes :

Programme 1 : Remplacement préventif des lampes avant que le facteur LLMF*LSF descende sous la barre des 0.9

Il n’est malheureusement pas possible de satisfaire ce critère avec les lampes halogènes, à moins de les remplacer tous les 4 mois.

Programme 2 : Remplacement préventif des lampes avant que le facteur LLMF*LSF descende sous la barre des 0.76

> Système réalisé à base de lampes halogènes

Dans ce cas, il est nécessaire de réaliser un relamping tous les 6 mois.

Avant le relamping, 22 % des lampes seront hors services.

La valeur minimale de LLMF*LSF est de 0.76.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance sont :

Simulation dialux

L’installation sera composée de :

• 8 luminaires
• 8 lampes

Caractéristiques du système :

• Puissance installée : 2 400 W

Étude économique du système

Investissement

Coût de fonctionnement

Coût de la maintenance

> Système réalisé à base de lampes à halogénures métalliques

Dans ce cas, il est nécessaire de réaliser un relamping tous les 1.5 ans.

Avant le relamping, 9.51 % des lampes seront hors services.

La valeur minimale de LLMF*LSF est de 0.81.

Dans ce cas, les facteurs permettant le calcul du facteur de maintenance sont :

Simulation dialux

L’installation sera composée de :

• 8 luminaires
• 8 lampes

Caractéristiques du système :

• Puissance installée : 656 W

Étude économique du système

Investissement

Coût de fonctionnement

Coût de la maintenance

Comparaison

Cet exemple montre à quel point les halogènes donnent des résultats médiocres tant du point de vue énergétique qu’économique. L’utilisation d’halogénures métalliques à leur place permet de diminuer la consommation énergétique du système de près de 75 %. Et cela, pour un surcoût à l’investissement d’environ 230 €.

Il est à noter que les 5 % gagné sur la valeur du facteur de maintenance n’ont pas permis de réduire le nombre de luminaires. Cela est dû à la topologie du système (disposition rectiligne, dimensions du local…) et à la nécessité de satisfaire les critères de confort visuel (un facteur de maintenance de 0.84 aurait permis de limiter le nombre de luminaires à halogénures métalliques à 6).

Cela montre bien que la planification de la maintenance ne se limite pas à la détermination du facteur de maintenance. Elle permet également de déterminer la périodicité de la maintenance et les coûts qui lui sont liés. Dans le cas qui nous occupe, les surcoûts rattachés à l’achat d’halogénures métalliques, une dizaine d’euros par an, sont largement compensés par la diminution de la facture électrique.

Comme le montre le graphique suivant, l’utilisation d’halogénures métalliques plutôt que d’halogènes est rentabilisée en un an. On aura ainsi économisé (investissement compris) 160 € en un an, 922 en deux.

Les résultats calculés ici se basent sur l’emploi de lampes aux halogénures métalliques possédant une dure de vie moyenne (9 000 heures) assez faible si on la compare aux standards de sa catégorie. En effet, la plupart des halogénures métalliques possèdent une durée de vie moyenne de 18 000 heures.

Ces lampes présentent tout de même un bon indice de rendu des couleurs ainsi qu’une température de couleur plus proche de celle de la lumière naturelle.

• 15 % si l’on utilise des luminaires à ventilation forcée.
• 21 % si l’on utilise des luminaires fermés IP5X.
• 27 % si l’on utilise des tubes nus.
• 32 % si l’on utilise des luminaires ouverts sur le dessus (ventilés naturellement).
• 35 % si l’on utilise des luminaires fermés IP2X.
• 48 % si l’on utilise des luminaires fermés sur le dessus (non ventilés).
• 55 % si l’on utilise des luminaires assurant un éclairage indirect ou vers le haut.

Pour un même intervalle de nettoyage des luminaires, mais pour un environnement normal cette fois, les pertes engendrées seront de :

• 10 % si l’on utilise des luminaires à ventilation forcée.
• 16 % si l’on utilise des luminaires fermés IP5X.
• 21 % si l’on utilise des tubes nus.
• 26 % si l’on utilise des luminaires ouverts sur le dessus (ventilés naturellement).
• 27 % si l’on utilise des luminaires fermés IP2X.
• 39 % si l’on utilise des luminaires fermés sur le dessus (non ventilés).
• 45 % si l’on utilise des luminaires assurant un éclairage indirect ou vers le haut.

Pour un environnement propre, les pertes vont de 5 à 26 % et pour un très propre de 2 à 15 %.

Soit un système possédant les caractéristiques suivantes :

• Environnement normal
• Facteurs de réflexion des parois du local (valeurs standards) :
  • Plafond : 0.7
  • Murs : 0.5
  • Sol : 0.2

Les valeurs de RSMF vont alors suivre les évolutions suivantes :

Si on planifie un nettoyage des parois tous les 3 ans, les pertes engendrées par l’empoussièrement du local seront de :

• 10 % dans le cas d’un système d’éclairage direct
• 17 % dans le cas d’un système d’éclairage 50 % indirect et 50 % direct
• 28 % dans le cas d’un système d’éclairage indirect

• Facteurs de réflexion des parois du local (valeur standard) :
  • Plafond : 0.7
  • Murs : 0.5
  • Sol : 0.2
• Système d’éclairage 50 % direct, 50 % indirect
• Nettoyage des  parois du local tous les deux ans

Les pertes du à l’empoussièrement des parois seront de :

Soit en résumé :

• 5 % dans le cas d’un environnement très propre
• 9 % dans le cas d’un environnement propre
• 17 % dans le cas d’un environnement normal
• 25 % dans le cas d’un environnement sale

Exemple de planification de la maintenance

Méthodologie

L’étude présentée ici se base sur trois étapes. Pour chacun des couples (type de maintenance, valeurs des critères de planification), il y a lieu :

1. de déterminer la valeur du facteur de maintenance, des intervalles de nettoyage, de la périodicité du relamping. Cette étape est réalisée à l’aide de deux fichiers Excel.
2. dimensionner l’installation (nombre de luminaires, de lampes, puissance installée) grâce à un logiciel tel que Dialux.
3. faire l’étude économique du système à l’aide d’un troisième fichier Excel.
   

Données du problème

• Coût moyen du kWh (prix en mars 2006, pour une consommation électrique située entre 100 et 700 MWh) : 0.104 €/kWh
• Coût de la main-d’œuvre : 30 €/h
• Durée de l’intervention :
  • 30 minutes par lampes dans le cas d’un remplacement curatif, ce qui conduit à un coût de remplacement de 15 €/lampe
  • 10 minutes par lampes dans le cas d’un remplacement préventif, ce qui conduit à un coût de remplacement de 5 €/lampe
  • 1 h par luminaire à installer, ce qui conduit à un coût d’installation de 30 €/luminaire

Les prix repris ici sont HTVA et correspondent à des types de lampes et de luminaires bien précis. Ils devront donc être adaptés en fonction des choix du responsable.

En ce qui concerne le prix moyen du kWh d’électricité, celui-ci varie en fonction de la consommation totale d’électricité. Pour en savoir plus à ce sujet, une étude réalisée par l’ICEDD disponible sur le site de la CWaPE permet de déterminer la valeur du kWh moyen en fonction de la tranche de consommation totale.

Caractéristiques du système

• Dimensions du local : 20*15*2.8 m³
• Catégorie d’environnement : normale
• Durée de fonctionnement par an : 3100 h
• Facteurs de réflexion des parois du local (valeurs standards) :
  • Plafond : 0.7
  • Murs : 0.5
  • Sol : 0.2
• Lampes utilisées :
  • Type : fluorescente triphosphore
  • Coût hors taxe :6.85 €/lampe
  • Puissance : 28 W/lampe
• Luminaires utilisés :
  • Luminaires ouverts sur le dessus (ventilés naturellement)
  • Coût hors taxe : 150 €/luminaire
  • Puissance (lampe incluse) : 32 W/luminaires
• Pas de nettoyage des parois du local
• Intervalle de temps entre deux nettoyages successifs des luminaires : 0.5 an. Ceci correspond à un facteur de maintenance des luminaires de 0.91.

Comme dit précédemment, pour être efficace, le nettoyage des parois doit être effectué tous les 0.5 ans. Cette option ne semblant pas être envisageable en pratique, nous considérons que ce nettoyage n’est pas effectué.

Hypothèses

Nous supposons ici que l’appareillage électrique reste en état de fonctionnement durant toute l’étude.

Dans le cas d’une maintenance curative, nous estimons que les lampes hors services sont remplacées juste avant la fin de chaque intervalle de 1 000 heures (ce qui correspond au pas de simulation).

Les différents programmes de maintenance

• Programme 1 : Remplacement préventif des lampes avant que le facteur LLMF*LSF ne descende sous la barre des 80 % de la valeur initiale
• Programme 2 : Remplacement préventif des lampes avant que le facteur LLMF*LSF ne descende sous la barre des 90 % de la valeur initiale
• Programme 3 : Remplacement curatif des lampes et relamping tous les 10 ans
• Programme 4 : Remplacement curatif des lampes et relamping juste avant le remplacement le plus important
• Programme 5 : Remplacement curatif des lampes et relamping juste avant que 5 % des lampes aient été changées
• Programme 6 : Relamping juste avant que le LLMF ne descende sous les 0.95

Dans le cas du programme 6, aucune lampe ne claquera avant le relamping. La maintenance sera donc de type préventif.

Le remplacement des lampes devra dans ce cas être effectué tous les ans.

L’installation sera donc la même que celle du programme 2, avec des coûts d’investissement et de fonctionnement identiques. Les coûts relatifs à la maintenance augmenteront.

Enfin, par rapport au programme 2, l’impact écologique sera plus négatif. En effet, cette solution conduit à la production de plus de déchets et aussi à la nécessité de produire plus de lampes, et donc d’augmenter la quantité d’énergie grise relative à ce système d’éclairage.

Synthèse

Le graphique suivant permet de comparer les différents programmes de maintenance :

Le programme le plus intéressant économiquement est donc le programme 5, c’est-à-dire un remplacement curatif des lampes et un relamping juste avant que 5 % des lampes aient été changées.

Au bout de 15 ans, ce programme permet une économie de :

• 800 € par rapport au programme 3
• 1 100 € par rapport au programme 4
• 1 700 € par rapport au programme 2
• 2 200 € par rapport au programme 1

Ce graphique montre tout l’intérêt d’assurer un facteur de maintenance élevé. En effet, si l’on étudie en détail les coûts de fonctionnement, on s’aperçoit que la facture électrique représente toujours la part la plus importante de ceux-ci.

Il met également en exergue l’intérêt d’un remplacement curatif des lampes, qui permet à moindres frais de maintenir le facteur de maintenance à une valeur acceptable.

Économiquement, la fréquence des relamping est d’une grande importance et vouloir maintenir un facteur de maintenance élevé en augmentant celle-ci ne semble pas être la solution optimale.

Enfin, rappelons qu’une telle étude doit être menée pour chaque réalisation et que les résultats obtenus ici ne sont pas applicables de manière générale.