Planifier la maintenance, pourquoi ?

Lorsque l’on planifie une maintenance, on désire définir :

  • le surdimensionnement initial de l’installation
  • l’intervalle de temps entre deux nettoyages des luminaires
  • l’intervalle de temps entre deux nettoyages des parois
  • l’intervalle de temps entre deux relamping (remplacement de toutes les lampes)

La détermination de ses valeurs passent par le calcul des paramètres suivants :

  • LLMF = facteur de maintenance du flux lumineux de la lampe
  • LSF = facteur de survie de la lampe
  • LMF = facteur de maintenance du luminaire
  • RSMF = facteur de maintenance des parois du local
  • MF = facteur de maintenance de l’installation (MF=LLMF.LSF.LMF.RSMF)

En effet, il est toujours nécessaire de surdimensionner un système d’éclairage. La  quantité de lumière émise va en effet diminuer au cours du temps, et cela pour plusieurs raisons (vieillissement de l’appareillage, encrassement des luminaires…). Dans les calculs, ce surdimensionnement est pris en compte via le facteur de maintenance MF :

Emoyen initial = Emoyen requis / MF

Avant de procéder à un relamping, il sera possible d’améliorer l’efficacité en service de l’installation, de retrouver une partie de son efficacité en pratiquant un nettoyage des luminaires ou des parois du local.

Enfin, quand l’efficacité du système sera devenue trop faible, il y aura lieu d’effectuer un relamping. Celui-ci devra permettre de restituer à l’installation une efficacité proche de celle qu’il avait initialement.

Le processus menant à la détermination de ces différents facteurs peut être schématisé comme suit :

Le but du jeu étant d’optimiser la valeur du facteur de maintenance tout en définissant des intervalles de temps cohérents. Ce processus devra être réalisé pour toute nouvelle conception. En effet, il n’existe malheureusement pas de recette miracle pour planifier la maintenance.

Une fois la valeur de facteur de maintenance déterminée, celle-ci peut être utilisée dans un logiciel de simulation de l’éclairage (par exemple Dialux) pour définir le nombre de lampes et de luminaires utilisés. À partir de ces valeurs, il est possible de faire l’étude économique de chaque système et de son programme de maintenance, et ainsi de déterminer le meilleur d’entre eux.

À défaut des valeurs issues des catalogues, le CSTC et la CIE ont publié des rapports reprenant les valeurs (LLMF, LSF, LMF, RSMF) à utiliser pour planifier la maintenance d’un système d’éclairage. Ces dossiers donnent les valeurs moyennes à utiliser et, comme expliquer par la suite, il y a lieu de modifier ses valeurs pour tenir compte de la valeur de la durée de vie moyenne d’une lampe en particulier.

La maintenance préventive

Application

Ce type de programme peut être envisagé pour les grandes installations, lorsqu’il est acceptable qu’un certain nombre de lampes des lampes soit hors services.

Procédure

Le renouvellement des lampes (relamping) est réalisé avant la fin de leur durée de vie moyenne et un nettoyage des luminaires est planifié de manière régulière. La périodicité de ce renouvellement peut être fixée en fonction de deux critères de planification complémentaires. Le système est composé de deux catégories de lampes, celles hors services et celles ayant brulé un certain nombre d’ heures.

Critères de planification

Deux critères complémentaires peuvent être utilisés ici :

  • Le flux lumineux minimum émis par l’ensemble de l’installation (produit du facteur de maintenance du flux lumineux de la lampe (LLMF) et du facteur de survie des lampes (LSF).

 

  • Le pourcentage admissible de lampes défectueuses.  Ce critère, en plus d’influencer l’efficacité du système d’éclairage, a un impact certain sur l’esthétique de l’installation. Si on opte pour ce type de programme de maintenance, il faut garder à l’esprit qu’il ne sera pas possible de conserver un système sans lampes défectueuses pendant toute la période précédent le relamping.

La maintenance curative

Application

Ce type de programme est en général utilisé pour les installations où il n’est pas acceptable que certaines lampes soient hors service. Il sera facilement mis en œuvre pour de petites installations. Un relamping complet de l’installation sera néanmoins tôt ou tard obligatoire (vieillissement de l’appareillage, notamment électrique, équipement dépassé, …)

Procédure

Les lampes défectueuses et l’appareillage électrique défaillant sont remplacés au coup par coup et un nettoyage des luminaires est planifié de manière régulière. Le système est donc constamment constitué de lampes ayant brulé un nombre d’heures différent.

La maintenance mixte

Application

Ce type de programme est en général mis en place dans le cas d’installation où il n’est pas acceptable que certaines lampes soient hors service et où l’on désire planifier un relamping régulier.

Procédure

Une combinaison des deux procédures précédentes. Les lampes défectueuses sont remplacées au coup par coup et un nettoyage des luminaires est planifié de manière régulière. Le système est donc constamment constitué de lampes ayant brûlé un nombre d’heures différent. Un relamping est prévu à intervalle fixe.

Critère de planification

Étant donné que les lampes hors services sont continuellement remplacées, le flux lumineux restant de l’ensemble de l’installation (cf. ci-dessus) tendra vers une certaine valeur. Cette valeur est dans la plupart des cas acceptable, comme le montre le graphique suivant (1 000 h de fonctionnement par an). Cette valeur ne servira généralement pas de critère de planification.

LLMF : facteur de maintenance du flux lumineux de l’installation

(flux en service) = (flux initial) . LLMF

Les valeurs indiquées ici sont des moyennes.

Les lampes aux halogénures métalliques font exception. Dans ce cas, pour contrer les effets de la diminution de leur flux lumineux, il serait par exemple nécessaire de surdimensionner l’installation (sensée fonctionner au moins 18 000 h) de 35 %, ce qui du point de vue de l’énergie est inacceptable. Dans ce cas, un relamping devra être envisagé avant que le facteur de maintenance du flux lumineux ne descende sous une certaine valeur (NB : énergétiquement les lampes fluocompactes deviendraient dans le cas contraire plus efficaces, avec une efficacité lumineuse moyenne en service de 56.07 lm/W (0.89*63) contre 55.42 lm/W (0.68*81.5) pour les halogénures métalliques).

Pour les autres lampes, le critère de planification sera plutôt le pourcentage de lampes changées avant relamping. Ce critère influencera essentiellement le bilan économique de l’installation. Il peut par exemple sembler naturel d’effectuer un relamping juste avant la fin de vie moyenne des lampes. En effet, c’est vers cette période que le plus grand nombre de lampes devra être remplacé. Une autre manière de faire est d’envisager un relamping avant que X % des lampes n’ait été changé. C’est ce que montre le graphique suivant dans le cadre d’un système fictif.

Éviter les consommations excessives liées au surdimensionnement

La surconsommation initiale n’est pas une fatalité. Les choix relatifs au mode de gestion de l’éclairage ou le recours à des technologies proposées par certains constructeurs permettent d’économiser l’énergie liée au surdimensionnement. Le principe est à chaque fois le même, dimmer les luminaires de manière à ne fournir que le niveau d’éclairement nécessaire :

Gestion classique : les luminaires sont alimentés à puissance constante, le niveau d’éclairement varie d’une valeur excessive à la valeur à maintenir.

Gestion avancée : les luminaires sont alimentés à puissance variable de manière à toujours fournir exactement le niveau d’éclairement nécessaire. La puissance est déterminée soit en temps réel par mesure de la luminance, soit par calcul théorique.

Mesure de la luminance au niveau de chaque luminaire

Une manière de lier l’éclairage artificiel à l’éclairage naturel est d’équiper chaque luminaire muni d’un ballast électronique dimmable d’un capteur qui mesure la luminance. Le capteur agit directement sur le ballast du luminaire et régule le flux lumineux pour maintenir en permanence l’éclairement recommandé. (Il existe également des systèmes à régulation centrale, mais ce système a l’avantage d’être très simple et bon marché. Il faudra néanmoins réaliser la phase de réglage initiale avec soin !)

Quand ce genre de système est choisi, il permet de limiter la surconsommation initiale. En effet, le réglage sera réalisé de manière à fournir les lux suffisant sur le plan de travail. Le vieillissement et l’encrassement des appareils conduiront à une baisse du niveau d’éclairement qui sera compensée par l’augmentation du flux émis par la lampe.

Bien sûr il est toujours nécessaire de surdimensionner l’installation et donc de réaliser une planification correcte de la maintenance.

Par calcul théorique

Certaines firmes proposent des solutions basées sur des calculs théoriques. Les ballasts à commande numérique sont alors commandés selon une fonction qui assure un niveau d’éclairement constant et consomment uniquement l’énergie minimale nécessaire.

Selon un des constructeurs, sur 15 ans, cette méthode permet d’économiser jusqu’à un tiers des frais d’exploitation des luminaires. Nous n’avons pu nous procurer les études ayant conduit à la détermination des modèles théoriques, il nous est donc difficile de nous prononcer plus favorablement pour ce genre de solution. Quoi qu’il en soit, cette piste d’économie très intéressante est à explorer.

À noter que ce genre de fonction, comme il se base sur des calculs théoriques, sera moins précis que la technique de mesure de la luminance. En effet, à l’intérieur d’une famille de lampes, les différents spécimens posséderont déjà des caractéristiques pouvant être fortement différentes.