Gestion manuelle des équipements
Un premier niveau dans la gestion des équipements électriques est la commande manuelle ou la simple gestion par horloge.
La première étape est de définir les équipements que l'on souhaite pouvoir couper de façon autonome.
Il s'agit des équipements qui restent systématiquement en fonctionnement en période d'inoccupation :
l'éclairage,
les équipements raccordés sur des prises (bureautique, éclairages individuels, chaufferettes, ...),
les équipements de ventilation, ...
Ensuite, il faut donner aux utilisateurs les outils de commande nécessaires. Cela signifie que ces équipements devront se trouver sur des circuits propres.
Le principal poste sur lequel il convient d'agir est l'installation d'éclairage.
Il faut prévoir au stade de l'avant-projet le mode de câblage des luminaires de manière à pouvoir effectuer une gestion en fonction de l'éclairage naturel et une gestion en fonction de l'occupation.
La gestion manuelle de l'éclairage en fonction de l'éclairage naturel n'est faisable que s'il est possible d'éteindre séparément les rangées de luminaires en fonction de leur éloignement des fenêtres. On peut aussi, par exemple, raccorder un luminaire sur trois dans les couloirs pour assurer un éclairage de veille ou d'entretien. Ou encore répartir les commandes au sein d'un plateau paysager.
Une réflexion semblable peut se faire pour tous les équipements qui pourraient être délestés de façon centralisée.
Pratiquement, réaliser des circuits d'alimentation séparés avec un minimum de câblage peut se faire en utilisant des câbles à 4 fils (3 phases et 1 terre) plutôt que des câbles à 3 fils. Cela permet de réaliser 2 circuits avec un même câble et un surcoût modéré.
De plus l'utilisation de connecteurs électriques rapides permet de diminuer les coûts d'installation et de permettre une réaffectation rapide des équipements en fonction des besoins.
Connexion rapide d'un luminaire.
Gestion autonome de certains équipements
Il est également possible de gérer indépendamment différents équipements au moyen de systèmes qui leur sont propres :
En bureautique, de plus en plus d'équipements (ordinateurs, photocopieurs, ...) possèdent des modes de mise en veille qui diminuent fortement leur consommation lorsqu'ils ne sont pas utilisés.
En éclairage, également, les fabricants ont développé des systèmes de gestion, en fonction de la présence et en fonction de l'éclairage naturel, qui agissent directement sur les ballasts électroniques. Ces systèmes peuvent même être indépendants pour chaque luminaire.
Il existe en ventilation des bouches intégrant un détecteur de présence.
Une telle gestion équipement par équipement doit évidemment s'étudier au cas par cas. Par exemple, la détection de présence sur l'éclairage d'un bureau ne semble pas adéquate puisqu'elle n'est sensible qu'aux mouvements qui risquent d'être trop faible dans un travail de bureau.
Lorsque la gestion des équipements se fait par un système extérieur comme ce peut être le cas pour les protections solaires ou l'éclairage, on risque de démultiplier les systèmes de gestions différents et séparés sans possibilité de supervision globale et surtout en démultipliant les câblages dans le bâtiment.
Gestion centralisée
La gestion centralisée des équipements électriques répond à plusieurs objectifs :
Gérer de façon centralisée les horaires de fonctionnement des équipements de manière à limiter au maximum les temps de fonctionnement tout en permettant des dérogations.
Suivre le comportement des équipements de manière à détecter les dérives et à adapter les paramètres de réglage.
Prenons un exemple pour situer l'importance d'une gestion centralisée : dans un des nouveaux bâtiments de la Région wallonne (30 000 m²), on enregistre une puissance résiduelle de nuit de plus de 50 kW sur les circuits "prises" non gérés, alors que des équipements de bureau modernes ont été installés !
Il existe deux méthodes pour gérer le fonctionnement des équipements de façon centralisée :
l'une, ne comprenant que des équipements traditionnels (câblage de puissance, contacteurs, ...) gérés au niveau du tableau électrique par un automate programmable,
l'autre, utilisant des équipements adressables, raccordés par un bus de communication qui véhicule les informations nécessaires à la gestion.
Gestion par automate programmable
Toute la gestion est centralisée dans le tableau électrique (par exemple, 1 par plateau). Celui-ci gère l'installation, principalement au moyen de contacteurs disposés également dans le tableau. De là, partent les circuits électriques traditionnels vers les commandes (interrupteurs, boutons poussoirs) et les équipements (prises, luminaires, ...). Avec un tel système, il est pratiquement impossible avec un coût de câblage modéré de gérer les installations local par local. Seule une gestion par plateau (par tableau électrique) est possible.
Il est, en outre, possible de raccorder les différents automates ensemble, par un bus de communication et donc de paramétrer l'entièreté d'un bâtiment de façon centralisée.
Cette solution demande une réflexion assez complexe sur la configuration que doit avoir le réseau. De plus, elle fournit une solution qui est figée. Elle ne peut donc s'adapter facilement à une modification de l'affectation des locaux. De même, une correction des commandes en fonction du comportement des utilisateurs face au système est difficile.
Gestion par bus de communication
Gestion par bus de communication
Cette solution est la solution d'avenir. Elle consiste à parcourir le bâtiment avec un bus de communication.
Le principe est le suivant :
Un bus de communication (paire torsadée) parcourt tout le bâtiment.
Tous les équipements et systèmes de commande sont raccordés au bus via des boîtes de dérivation.
Tous les équipements et systèmes de commande sont adressables. Il n'y a plus de liaison de puissance entre eux. Les interrupteurs ne sont plus des éléments qui ouvrent physiquement un circuit électrique, mais des éléments qui envoient des informations sur le bus de communication qui seront traitées par le système de gestion. Chaque équipement possède un code qui permet au système de gestion de lui définir son rôle. Par exemple, on programme dans le système de gestion que l'interrupteur "xx" commande le luminaire "yy". Une simple modification de la programmation permet de changer son affectation et de le faire commander le luminaire "zz".
Les luminaires sont alimentés par un circuit de puissance et un module de communication avec le bus. Il existe également une série d'équipements adressables permettant de commander les autres équipements (circuits prises, HVAC, protections solaires, ...).
Le bus de communication peut également accueillir une série d'équipements de régulation (sonde de température, d'ensoleillement, d'éclairement, ...) qui lui permet de réaliser une régulation intégrée de tous les équipements. Par exemple, on peut faire interagir la commande des protections solaires et de l'HVAC.
On obtient ainsi un système de gestion complet, extrêmement flexible (modifications par simple réadressage des équipements) et ne demandant pas d'automate programmable. Le câblage de puissance est fortement simplifié mais il faut rajouter un câble bus qui parcourt tout le bâtiment.
Le surcoût d'une installation gérée par bus provient principalement des donneurs d'ordre (interrupteurs, boutons-poussoirs, ...) communicants (actuellement un interrupteur traditionnel coûte environ 8,75 €, tandis qu'un interrupteur communicant coûte environ 62,5 €).
En lui-même le coût du bus n'est pas élevé (0,4 €/m). Une installation peut donc être évolutive.
L'essentiel est d'avoir prévu au départ un bus qui parcourt l'entièreté du bâtiment. Ceci peut se concevoir avec un surcoût de câblage très modéré par rapport à une installation traditionnelle.
Nous pensons que c'est un minimum à prévoir dans tout nouveau bâtiment !
Plusieurs degrés de sophistication sont possibles.
Une solution intermédiaire entre le câblage traditionnel et la gestion totale par bus, consiste à exploiter dès le départ le bus au moyen d'une installation de base, permettant un degré de flexibilité déjà important tout en utilisant des donneurs d'ordre traditionnels.
Il existe en effet des boitiers communicants pouvant se raccorder à des boutons poussoirs traditionnels. Ils permettent les mêmes possibilités d'adressage que tout autre système communicant (on peut définir quel bouton-poussoir commande quel luminaire). La seule différence est que l'on ne sait travailler qu'en tout ou rien au niveau de la commande.
Un premier niveau dans la gestion des équipements électriques est la commande manuelle ou la simple gestion par horloge.
La première étape est de définir les équipements que l'on souhaite pouvoir couper de façon autonome.
Il s'agit des équipements qui restent systématiquement en fonctionnement en période d'inoccupation :
l'éclairage,
les équipements raccordés sur des prises (bureautique, éclairages individuels, chaufferettes, ...),
les équipements de ventilation, ...
Ensuite, il faut donner aux utilisateurs les outils de commande nécessaires. Cela signifie que ces équipements devront se trouver sur des circuits propres.
Le principal poste sur lequel il convient d'agir est l'installation d'éclairage.
Il faut prévoir au stade de l'avant-projet le mode de câblage des luminaires de manière à pouvoir effectuer une gestion en fonction de l'éclairage naturel et une gestion en fonction de l'occupation.
La gestion manuelle de l'éclairage en fonction de l'éclairage naturel n'est faisable que s'il est possible d'éteindre séparément les rangées de luminaires en fonction de leur éloignement des fenêtres. On peut aussi, par exemple, raccorder un luminaire sur trois dans les couloirs pour assurer un éclairage de veille ou d'entretien. Ou encore répartir les commandes au sein d'un plateau paysager.
Une réflexion semblable peut se faire pour tous les équipements qui pourraient être délestés de façon centralisée.
Pratiquement, réaliser des circuits d'alimentation séparés avec un minimum de câblage peut se faire en utilisant des câbles à 4 fils (3 phases et 1 terre) plutôt que des câbles à 3 fils. Cela permet de réaliser 2 circuits avec un même câble et un surcoût modéré.
De plus l'utilisation de connecteurs électriques rapides permet de diminuer les coûts d'installation et de permettre une réaffectation rapide des équipements en fonction des besoins.
Connexion rapide d'un luminaire.
Gestion autonome de certains équipements
Il est également possible de gérer indépendamment différents équipements au moyen de systèmes qui leur sont propres :
En bureautique, de plus en plus d'équipements (ordinateurs, photocopieurs, ...) possèdent des modes de mise en veille qui diminuent fortement leur consommation lorsqu'ils ne sont pas utilisés.
En éclairage, également, les fabricants ont développé des systèmes de gestion, en fonction de la présence et en fonction de l'éclairage naturel, qui agissent directement sur les ballasts électroniques. Ces systèmes peuvent même être indépendants pour chaque luminaire.
Il existe en ventilation des bouches intégrant un détecteur de présence.
Une telle gestion équipement par équipement doit évidemment s'étudier au cas par cas. Par exemple, la détection de présence sur l'éclairage d'un bureau ne semble pas adéquate puisqu'elle n'est sensible qu'aux mouvements qui risquent d'être trop faible dans un travail de bureau.
Lorsque la gestion des équipements se fait par un système extérieur comme ce peut être le cas pour les protections solaires ou l'éclairage, on risque de démultiplier les systèmes de gestions différents et séparés sans possibilité de supervision globale et surtout en démultipliant les câblages dans le bâtiment.
Gestion centralisée
La gestion centralisée des équipements électriques répond à plusieurs objectifs :
Gérer de façon centralisée les horaires de fonctionnement des équipements de manière à limiter au maximum les temps de fonctionnement tout en permettant des dérogations.
Suivre le comportement des équipements de manière à détecter les dérives et à adapter les paramètres de réglage.
Prenons un exemple pour situer l'importance d'une gestion centralisée : dans un des nouveaux bâtiments de la Région wallonne (30 000 m²), on enregistre une puissance résiduelle de nuit de plus de 50 kW sur les circuits "prises" non gérés, alors que des équipements de bureau modernes ont été installés !
Il existe deux méthodes pour gérer le fonctionnement des équipements de façon centralisée :
l'une, ne comprenant que des équipements traditionnels (câblage de puissance, contacteurs, ...) gérés au niveau du tableau électrique par un automate programmable,
l'autre, utilisant des équipements adressables, raccordés par un bus de communication qui véhicule les informations nécessaires à la gestion.
Gestion par automate programmable
Toute la gestion est centralisée dans le tableau électrique (par exemple, 1 par plateau). Celui-ci gère l'installation, principalement au moyen de contacteurs disposés également dans le tableau. De là, partent les circuits électriques traditionnels vers les commandes (interrupteurs, boutons poussoirs) et les équipements (prises, luminaires, ...). Avec un tel système, il est pratiquement impossible avec un coût de câblage modéré de gérer les installations local par local. Seule une gestion par plateau (par tableau électrique) est possible.
Il est, en outre, possible de raccorder les différents automates ensemble, par un bus de communication et donc de paramétrer l'entièreté d'un bâtiment de façon centralisée.
Cette solution demande une réflexion assez complexe sur la configuration que doit avoir le réseau. De plus, elle fournit une solution qui est figée. Elle ne peut donc s'adapter facilement à une modification de l'affectation des locaux. De même, une correction des commandes en fonction du comportement des utilisateurs face au système est difficile.
Gestion par bus de communication
Gestion par bus de communication
Cette solution est la solution d'avenir. Elle consiste à parcourir le bâtiment avec un bus de communication.
Le principe est le suivant :
Un bus de communication (paire torsadée) parcourt tout le bâtiment.
Tous les équipements et systèmes de commande sont raccordés au bus via des boîtes de dérivation.
Tous les équipements et systèmes de commande sont adressables. Il n'y a plus de liaison de puissance entre eux. Les interrupteurs ne sont plus des éléments qui ouvrent physiquement un circuit électrique, mais des éléments qui envoient des informations sur le bus de communication qui seront traitées par le système de gestion. Chaque équipement possède un code qui permet au système de gestion de lui définir son rôle. Par exemple, on programme dans le système de gestion que l'interrupteur "xx" commande le luminaire "yy". Une simple modification de la programmation permet de changer son affectation et de le faire commander le luminaire "zz".
Les luminaires sont alimentés par un circuit de puissance et un module de communication avec le bus. Il existe également une série d'équipements adressables permettant de commander les autres équipements (circuits prises, HVAC, protections solaires, ...).
Le bus de communication peut également accueillir une série d'équipements de régulation (sonde de température, d'ensoleillement, d'éclairement, ...) qui lui permet de réaliser une régulation intégrée de tous les équipements. Par exemple, on peut faire interagir la commande des protections solaires et de l'HVAC.
On obtient ainsi un système de gestion complet, extrêmement flexible (modifications par simple réadressage des équipements) et ne demandant pas d'automate programmable. Le câblage de puissance est fortement simplifié mais il faut rajouter un câble bus qui parcourt tout le bâtiment.
Le surcoût d'une installation gérée par bus provient principalement des donneurs d'ordre (interrupteurs, boutons-poussoirs, ...) communicants (actuellement un interrupteur traditionnel coûte environ 8,75 €, tandis qu'un interrupteur communicant coûte environ 62,5 €).
En lui-même le coût du bus n'est pas élevé (0,4 €/m). Une installation peut donc être évolutive.
L'essentiel est d'avoir prévu au départ un bus qui parcourt l'entièreté du bâtiment. Ceci peut se concevoir avec un surcoût de câblage très modéré par rapport à une installation traditionnelle.
Nous pensons que c'est un minimum à prévoir dans tout nouveau bâtiment !
Plusieurs degrés de sophistication sont possibles.
Une solution intermédiaire entre le câblage traditionnel et la gestion totale par bus, consiste à exploiter dès le départ le bus au moyen d'une installation de base, permettant un degré de flexibilité déjà important tout en utilisant des donneurs d'ordre traditionnels.
Il existe en effet des boitiers communicants pouvant se raccorder à des boutons poussoirs traditionnels. Ils permettent les mêmes possibilités d'adressage que tout autre système communicant (on peut définir quel bouton-poussoir commande quel luminaire). La seule différence est que l'on ne sait travailler qu'en tout ou rien au niveau de la commande.
