Eté 2008 : Brieuc.
22-10-2008 : 1er passage de mise en page [liens internes, tdm, en bref !, rapide passage général sur la mise en page de la feuille] – Sylvie
24-10-2008 : WinMerge ok – Sylvie
30-03-2009 : Application des nouveaux styles de mise en page. Julien.
Juin 2009 : mise en page et liens internes, Sylvie.

Les Moulins de Beez sont d’anciens bâtiments industriels situés en bord de Meuse dans la périphérie namuroise. L’objectif premier de la Région wallonne fut de préserver et de mettre en valeur ce patrimoine architectural. Elle entreprit donc leur rénovation pour y abriter les archives régionales, un cabinet ministériel et un musée.
Dans un premier temps, la conception de l’installation électrique fut confiée à un bureau d’études. C’est à ce moment que Claude Rappe, fonctionnaire au sein du Département de l’Énergie et du Bâtiment Durable de la DGO4, intervient. Il passe le projet à la moulinette, celui-ci en ressort avec un « label URE ».
Le résultat fut une installation électrique conçue suivant deux principes :

Concrètement, le choix d’équipements à haut rendement a permis de diminuer le nombre d’appareils et par là, les investissements de départ. Il fut alors possible, tout en respectant une enveloppe budgétaire donnée, de consacrer les sommes dégagées à des outils de gestion performants (automate programmable, dimming, comptage, ….). Ceux-ci ont contribué à la rationalisation des consommations électriques mais aussi à l’amélioration du confort des occupants et des gestionnaires du bâtiment.

 

Les bureaux sont équipés de 412 luminaires de 2 tubes fluorescents de 36 W. Les ballasts conventionnels prévus furent remplacés par des ballasts électroniques. Il en résulte un gain d’énergie de 20 % et une augmentation de la durée de vie des lampes de 100 %.

Au départ, Cl. Rappe envisagea aussi la possibilité de gérer les rangées de luminaires les plus proches des fenêtres (soit 206 luminaires) en fonction de l’apport en éclairage naturel. Ceci impliquait que chaque luminaire soit équipé d’un ballast électronique dimmable et d’une cellule mesurant le niveau d’éclairement sous le luminaire. La puissance des lampes aurait ainsi pu varier automatiquement en fonction de l’apport en éclairage naturel. Les locaux profitant peu des apports en éclairage naturel, l’économie estimée n’était que de 22 % sur la consommation des 206 luminaires. Le surinvestissement à consentir (environ 40 €/luminaire) par rapport aux simples ballasts électroniques fut estimé trop important par rapport à l’économie réalisable.

Une troisième modification fut le remplacement du câblage traditionnel par des connecteurs rapides et des câbles souples de type Wieland. Ceci permet une économie importante de tubage et de main d’œuvre.

Amélioration

Gains énergétiques

Investissements

Ballasts électroniques 1050 €/an 9 000 €
Dimming (non réalisé) 475 €/an 8 250 €
Câblage – 9 025 €

    

La puissance initialement prévue dans les couloirs était semblable à la puissance installée dans les bureaux, soit 10 W/m². Or les besoins en éclairement sont nettement moindres (de 60 à 80 %). Pour éviter ce surdimensionnement et conserver un éclairement uniforme, l’installation est équipée de ballasts électroniques dimmables réglés de façon centralisée pour fournir un niveau d’éclairement de 100 à 200 lux. On peut tabler ainsi sur une diminution de la puissance en fonctionnement de 40 % par rapport au fonctionnement d’origine.

Un principe identique est prévu dans la salle de lecture. Ici l’objectif est plus le confort que l’économie d’énergie. Les ballasts électroniques dimmables permettront l’adaptation des niveaux d’éclairement en fonction des réactions des usagers.

Améliorations

Gains énergétiques

Investissements

95 Ballasts électroniques dimmables

2450 €/an

2650 €

Câblage et commande

4600 €

Total 2450 €/an 7250 €

À l’origine, il était prévu d’éclairer les salles des archives en continu de 8 h 30 à 16 h 30. Or celles-ci ont une occupation totalement aléatoire. Pour éviter un éclairage permanent, les différentes salles furent équipées de 3 détecteurs de présence. Dans chaque salle, il est prévu, pour la circulation, le maintien en fonctionnement continu de 3 luminaires, dans le voisinage des portes d’accès. Il est prévu par ce mode de gestion de réduire de 90 % le temps de fonctionnement des autres luminaires, par rapport à un fonctionnement continu. De plus pour éviter la diminution de durée de vie des lampes fluorescentes avec l’augmentation du nombre d’allumages, les luminaires sont équipés de ballasts électroniques.

Améliorations

Gains énergétiques

Investissements

94 Ballasts électroniques

100 €/an

2 050€

21 Détecteurs de présence et câblage

950 €/an

4 850 €

Total 1 050 €/an 6 900 €

Dans un immeuble de bureaux de plusieurs centaines d’employés, il est habituel que certains appareils électriques restent en fonctionnement en dehors des heures d’occupation. Pour éviter cela, un ensemble d’automates peut jouer le rôle de concierge automatique en effectuant les extinctions des appareils électriques restés allumés.

Le principe général de la gestion des installations électriques repose sur une gestion horaire des équipements avec des possibilités de relance temporisées en dehors des horaires d’occupation normaux.

Automate principal disposé dans le TGBT et automate secondaire disposé dans le tableau électrique d’étage.

Chaque automate agit sur des contacteurs placés sur les circuits principaux. Les contacteurs utilisés sont toujours à sécurité positive. Ceci signifie que leur position de fonctionnement normal est la position fermée. Ce qui permet à l’installation de fonctionner même en cas de panne des automates.

De même, afin d’éviter les inconvénients liés aux remises à l’heure des horloges (changement d’heure, dérives, dérèglement suite au déclenchement d’un disjoncteur de protection) l’automate possède un récepteur des tops horaires de l’émetteur de Francfort.

L’utilisation d’un logiciel de supervision permet la programmation et le suivi de la gestion en un langage convivial. Il est ainsi possible de modifier très rapidement les plages horaires et de contrôler le bon fonctionnement de l’installation. Cette supervision peut se faire localement par un simple branchement au niveau des sorties data réparties un peu partout dans les bâtiments, mais aussi, et surtout, depuis les bâtiments de la DGTRE et du MET. On peut ainsi surveiller le bon fonctionnement des automatismes et y déroger si nécessaire.

Compteurs disposés dans le TGBT.

L’installation électrique est également pourvue de 4 compteurs (sur le général, sur l’installation d’HVAC, sur la cuisine, sur l’éclairage et les prises) dont les données sont rapatriées vers l’automate. On peut ainsi dans un premier temps comparer les consommations réelles aux prévisions de consommation, comparer ce bâtiment aux autres bâtiments de la Région, surveiller les dérives éventuelles et adapter les paramètres des installations. L’enregistrement des courbes de charge des divers équipements permettra aussi d’optimaliser la programmation des horaires de fonctionnement en les adaptant au plus juste à l’occupation des locaux.

Logiciel de supervision des installations électriques.

L’éclairage des bureaux est commandé via des contacteurs. Le matin, l’automate ferme ceux-ci. À partir de ce moment, l’éclairage peut être allumé via les interrupteurs locaux. Le soir, l’automate ouvre les contacteurs et coupe ainsi les équipements encore allumés. L’extinction des luminaires n’est pas immédiatement totale. Il y a tout d’abord un préavis d’extinction: le premier signal éteint uniquement les rangées de luminaires côté façade. Après un temps réglable, un deuxième signal éteint la deuxième rangée. Après chaque extinction, il est possible pour l’utilisateur de relancer complètement l’installation à partir d’un bouton poussoir situé dans le couloir. Il dispose alors d’un temps d’éclairage complet réglable avant que le cycle d’extinction ne recommence.

  1. Interrupteurs dans chaque bureau.
  2. Contacteurs commandés par l’automate et les boutons relance « bureau ».

Le dimming des luminaires se fait au départ de l’automate. Ce réglage après installation permet de supprimer le surdimensionnement inévitable de l’installation et d’adapter le flux lumineux aux besoins.
La gestion horaire des couloirs s’effectue comme ceci : le matin, la première personne arrivant peut allumer en utilisant n’importe quel bouton poussoir du couloir. Si personne ne réappuie sur un de ces boutons, l’éclairage reste allumé jusqu’au premier avis d’extinction.
Le soir, l’automate donne l’ordre de couper deux luminaires sur trois. À partir de ce moment utiliser les boutons poussoirs n’aura plus qu’une action sur les luminaires encore connectés. Cet éclairage réduit est nécessaire au personnel d’entretien.

Boutons de relance « bureaux » et « couloir ».

Il existe cependant un bouton unique « relance couloir » qui permet une relance temporisée des luminaires éteints.

Plus tard dans la soirée, un second avis d’extinction est envoyé par l’automate pour couper tous les luminaires. L’utilisation des boutons poussoirs normaux ou du bouton « relance couloir » permettra la relance temporisée de l’entièreté des luminaires.

Principe de fonctionnement.

  1. En appuyant sur un bouton poussoir (2), on ferme le contact (3) du télérupteur. Tous les luminaires s’allument. Si on réappuie sur un bouton poussoir, le contact du télérupteur s’ouvre et tout s’éteint.
  2. L’automate envoie un premier avis d’extinction et ouvre le contacteur (4). Deux luminaires sur trois s’éteignent. Le bouton poussoir « relance couloir » permet de les rallumer en refermant le contacteur. Si le contacteur est ouvert, utiliser un des boutons poussoirs normaux n’aura plus qu’une action sur un tiers des luminaires.
  3. L’automate ouvre le contact du télérupteur en actionnant le contact (1). Tout s’éteint.
  4. Si on appuie pendant la nuit sur un des boutons poussoirs, on obtient une heure d’éclairage avant que l’automate ne commande à nouveau l’ouverture du contact du télérupteur.

Supervision de l’éclairage des couloirs.

Éclairage des façades extérieures.

La puissance installée dans les sanitaires est tellement faible que l’éclairage peut y rester permanent durant les heures d’occupation. Ils ne possèdent pas d’interrupteur. En dehors des horaires normaux, la relance temporisée se fait par bouton poussoir.

Dans les archives, les luminaires non commandés par les détecteurs de présence sont aussi raccordés à l’automate qui commande la permission d’allumage et l’extinction suivant son horaire. Une dérogation sur l’entièreté des luminaires est possible par un bouton poussoir.

L’éclairage extérieur est commandé par via l’horloge de l’automate et un interrupteur crépusculaire.

Investissements

Amélioration de l’efficacité des appareils d’éclairage 24 675 €
Automates et supervision 101 000 €
Total : 125 675 €

Économie prévue

Économie électrique 150 000 kWh/an
Ballasts électroniques 2075 €/an
Gestion horaire et dimming 9175 €/an
Économie totale 11 250 €/an

L’économie prévue comprend la diminution des consommations et de la pointe quart horaire.

L’investissement des automates programmables est important par rapport aux économies d’énergie que l’on en retire. Cependant, ce système de supervision et de gestion améliore le suivi et la gestion technique des bâtiments. La supervision offrira un contrôle centralisé des installations électriques et générera les alarmes de fonctionnement.

Elle permet un contrôle des consommations énergétiques par l’enregistrement permanent des données. Elle offre un système de commande local plus souple et plus automatisé.

De plus, la diminution des heures de fonctionnement augmente la durée de vie du matériel et une diminution des coûts de maintenance.

Remarquons en outre que l’intervention dès le début des cahiers des charges aurait pu réduire les coûts d’installation des automates.

Évidemment, dans un bâtiment neuf, les libertés de câblage facilitent l’installation d’une telle gestion. Cependant, appliquer les techniques utilisées dans les Moulins de Beez est également possible dans une installation existante.
Premièrement, dans les immeubles de bureaux, le relighting (rénovation de l’éclairage) est devenu courant et permet souvent de diminuer de façon importante les puissances installées et les consommations.
Ensuite, équiper une installation existante d’une gestion par automate programmable ne demande pas de modification fondamentale des réseaux électriques. Elle implique une extension des tableaux électriques des étages.
Celle-ci comprend un automate et des contacteurs, l’ensemble raccordé sur les disjoncteurs existants. Des boutons poussoirs de relance doivent être installés dans les couloirs ou les bureaux. Ceux-ci demandent un câblage vers les tableaux électriques. À défaut, il existe aussi des boutons poussoirs fonctionnant par ondes radios. Le tableau général BT accueille lui l’automate principal de supervision et les différents compteurs.
La gestion horaire de l’éclairage avec préavis d’extinction demande cependant un zonage du câblage (par exemple, dans les bureaux, chaque luminaire possède son propre circuit à partir de l’alimentation générale). En rénovation, pour contourner cet inconvénient, on peut se passer du préavis, pour autant qu’un éclairage minimum subsiste à proximité des locaux éteints. Par exemple, les couloirs peuvent rester allumés au moment où les bureaux s’éteignent. Cette technique est utilisée depuis 10 mois dans les bâtiments de la DGASS, sans plainte des utilisateurs.
Les « plaintes des occupants », voilà le risque que l’on prend lorsque l’on cherche à gérer les consommations énergétiques au plus juste. Rechercher le fifrelin d’économie supplémentaire au détriment du confort risque alors d’anéantir tous les efforts consentis. En effet, en cas de désagréments, les utilisateurs développeront des trésors d’imagination pour contrecarrer le système. Une gestion automatique ne sera donc efficace que si elle est totalement acceptée par les utilisateurs ou si elle est imperceptible. Suivant cette philosophie, Cl.Rappe modifie les paramètres de gestion en fonction du comportement des occupants. Par exemple grâce à l’enregistrement des courbes de charge, les horaires d’occupation peuvent être adaptés diminuant de façon importante le risque de voir des gens surpris par l’extinction automatique des luminaires.