Efficacité énergétique dans l automatisation des bâtiments. Applications testées pour le chauffage et la réfrigération. Answers for infrastructure.

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1 Efficacité énergétique dans l automatisation des bâtiments Applications testées pour le chauffage et la réfrigération Answers for infrastructure.

2 Un réglage CVC efficace préserve l environnement et améliore le confort L automatisation intelligente des bâtiments de Siemens permet de réduire de 30% la consommation énergétique des bâtiments. Un degré d efficacité énergétique plus élevé et une consommation réduite font clairement baisser les frais d exploitation et contribuent de manière significative à la protection du climat et de l environnement sans perte de confort. Les produits et systèmes de Siemens ont en effet été conçus pour créer dans les logements et sur les lieux de travail des conditions climatiques idéales en consommant un minimum d énergie. 2

3 Applications pour un avenir écologique Une large gamme pour améliorer l efficacité énergétique Siemens propose les produits et les systèmes adéquats pour chaque utilisation et chaque application qui relève de la technique du bâtiment. Le portefeuille comprend tous les composants d automatisation des bâtiments destinés à un traitement, à une distribution et à une utilisation efficaces de l énergie. Ceux-ci sont parfaitement harmonisés entre eux, ce qui permet une interaction éconergétique. Protection des investissements lors de chaque phase du cycle de vie des bâtiments Siemens assure une compatibilité complète avec la génération précédente. La durée de vie de la base installée est prolongée grâce à une simple migration. De nouvelles innovations et applications techniques permettent d accroître l efficacité énergétique et le confort dans les bâtiments. Toutes les applications sont testées et adaptées dans un laboratoire CVC unique de 800 m² dans des conditions d utilisation réelles. Vos investissements sont ainsi protégés de la phase de planification à la phase de construction jusqu à l utilisation et à la modernisation. Tirer profit d une longue expérience par amour de l environnement Siemens a opté depuis des années pour une gestion environnementale systématique et promeut les technologies écologiques et l amélioration de l efficacité énergétique dans les bâtiments. C est avec beaucoup de passion que Siemens partage ses vastes connaissances en tant que membre et partenaire dans le cadre d organisations et d initiatives les plus variées et marque de son empreinte les normes actuelles. Un partenaire fiable à l échelle mondiale En tant que partenaire expérimenté, Siemens réunit non seulement ses produits et systèmes pour créer des solutions éconergétiques, mais offre également une assistance lors des différentes phases du projet de la planification à l entretien en passant par l installation et la mise en service ainsi que lors de l utilisation d énergies renouvelables. Outre de solides formations et des outils pratiques pour le dimensionnement et le choix des produits, Siemens met également à disposition un réseau de distribution et de service mondial. Points forts Economies d énergie importantes allant jusqu à 30% et réduction des émissions de CO2 Confort intelligent grâce à la qualité de réglage élevée et au réglage d ambiance individuel Gamme complète pour une automatisation éconergétique des bâtiments Protection des investissements grâce à des innovations éconergétiques et à un niveau de qualité élevé Niveau élevé de fiabilité en raison de la longue expérience de Siemens Assistance complète assurée par un partenaire fiable Il est possible de réaliser des économies à tous les niveaux des pièces individuelles au traitement de l énergie. Légende Rayons du soleil Chaleur étrangère et flux de chaleur internes vers l extérieur Chauffage Refroidissement 3

4 Bâtiments de bureaux de la société VGSZ Exploiter les potentiels Agir au plus vite Les bâtiments sont responsables de 40% la consommation énergétique mondiale et possèdent un potentiel d économie d énergie énorme. Il existe toutefois des différences importantes. Les nouveaux bâtiments consomment jusqu à 5 litres d équivalent mazout par m². La consommation des bâtiments existants en revanche se situe aux environs de 25 litres, voire 60 litres par m² pour un grand nombre d entre eux. Une optimisation rentable de l automatisation des bâtiments La construction peut réduire la consommation énergétique d un bâtiment. Une automatisation optimale des installations techniques contribue à une nette réduction de la consommation énergétique. Ces bâtiments éconergétiques consomment moins d énergie, produisent moins d émissions de CO₂ et offrent de meilleurs conditions de logement et de travail. C est en cas de construction ou de rénovation que l on peut améliorer au maximum l efficacité énergétique des bâtiments. Le plus souvent, les frais énergétiques économisés amortissent les frais d investissement en quelques années seulement. Potentiel d efficacité énergétique selon EN La norme EN «Performance énergétique des bâtiments Impact de l automatisation de la régulation et de la gestion technique du bâtiment» a été introduite pour une meilleure exploitation du potentiel d économie d énergie lors de la régulation, la commande et la gestion des bâtiments. Cette norme permet d indiquer le potentiel d économie de l automatisation et d en tirer des mesures destinées à améliorer l efficacité énergétique. La classe d efficacité C décrit les fonctions qui sont utilisées par défaut dans les bâtiments. La classe d efficacité B comprend des fonctions de qualité supérieure et des applications pour contrôler la consommation énergétique du système d automatisation des bâtiments. La réalisation de systèmes hautement éconergétiques est uniquement possible grâce à l optimisation des bâtiments et à des réglages d ambiance individuels avec régulation en fonction des besoins. L énergie n est donc utilisée que lorsque l utilisateur souhaite profiter de conditions confortables dans la pièce. Ainsi, seule la quantité d énergie réellement nécessaire sera produite et distribuée à la température exigée. La certification eu.bac est synonyme de qualité contrôlée, précision de la régulation et efficacité énergétique. BACS TBM Points forts Potentiel d économie d énergie élevé pour les bâtiments existants Consommation énergétique réduite, baisse des émissions de CO₂ et niveau de confort plus élevé grâce à l automatisation des bâtiments Calcul du potentiel d économie d énergie grâce à la norme EN Amortissement rapide des investissements réalisés Seule la quantité d énergie réellement nécessaire est mise à disposition Classes d efficacité BACS EN aute performance énergétique BACS et TBM Bonne performance BACS et TBM Performance standard BACS Faible performance énergétique BACS Building Automation and Control System Technical Building Management System A B C D 4

5 Réglage d ambiance Fonction première Thermostat sans communication Fonction après rénovation Réglage d ambiance individuel avec: détecteur de présence, contact de fenêtre, minuterie par zone Minuterie eures de fermeture fixes Optimisation de l activation/désactivation Limite de chauffage Interrupteur de limite de chauffage Réglage en fonction des besoins Plusieurs circuits de chauffage et de refroidissement Aucune évaluation Réglage en fonction des besoins Besoins en chauffage/refroidissement Aucune évaluation Réglage en fonction des besoins Réglage de la température d arrivée Chauffage Dépend de la température extérieure En fonction des besoins (température intérieure) Refroidissement Constant En fonction des besoins (température intérieure) Réglage des pompes Marche/arrêt Pompes avec réglage variable de l écart de pression Verrouillage chauffage/refroidissement Aucun Verrouillage complet Réglage des températures du producteur Valeur constante Dépend de la charge Séquence d opérations du producteur Commutation fixe Sur la base du degré d utilisation du producteur Fonctions d économie d énergie qui contribuent à l amélioration prévue. Etude de cas économie d énergie de 30% Situation de départ Le bâtiment de bureaux de la société VGSZ construit il y a 25 ans doit être rénové. Une analyse de la consommation énergétique a révélé, dans une comparaison transversale avec l autre bâtiment et des objets comparables, un excès de consommation de 45%. Exploitation du bâtiment Le bâtiment de six étages dispose au rezde-chaussée d un restaurant pour le personnel, d une zone d accueil et de salles de réunion. Les cinq étages de bureaux sont tous organisés de la même manière avec deux zones d infrastructure centrales ainsi que des bureaux individuels et groupés à l extérieur. Concept d installations actuel Les étages de bureaux sont équipés de ventilo-convecteurs responsables du chauffage et du refroidissement des pièces dans le système à quatre tubes. La température est adaptée par le biais d un thermostat intégré qui peut être réglé par les utilisateurs de la pièce. Les stores sont actionnés par un moteur. L éclairage est activé manuellement en appuyant sur des touches. Les circuits de chauffage et de refroidissement de ce bâtiment ont été conçus et réalisés par rapport aux façades longitudinales. La température d alimentation pour les circuits de chauffage est réglée en fonction de la température extérieure, les circuits de refroidissement sont maintenus à une valeur constante. La production de chaleur et de froid fournit de l énergie toute l année avec une valeur théorique constante. Proposition de solution Le directeur du département Services, qui est responsable de la décision de rénovation, a demandé à Siemens de réduire de manière durable la consommation énergétique du bâtiment. Grâce à l outil EPC (Energy Performance Classification Tool) conçu par Siemens et basé sur la norme EN 15232, une proposition de solution avec un potentiel d économie d énergie de plus de 30% a pu rapidement être présentée. Cette proposition repose essentiellement sur un réglage d ambiance individuel dans les espaces de bureaux et la mise en réseau des informations d ambiance avec la distribution et la production d énergie. Sur la base de la proposition de solution susmentionnée, un appel d offres neutre et fonctionnel peut être élaboré au moyen du Specification Text Selection Tool (STST). Points forts Potentiel d économie d énergie de 30% grâce au réglage d ambiance individuel et à l automatisation intelligente des bâtiments Calcul des économies d énergie grâce aux outils de Siemens Vaste gamme flexible pour une installation et une mise en service aisées Conseils avisés pour améliorer l efficacité énergétique STST permet d élaborer de façon efficace un appel d offres complet, neutre et fonctionnel pour BACS 5

6 Applications pour le réglage d ambiance individuel Profiter du bien-être la conscience tranquille Comment économiser de l énergie tout en bénéficiant d un confort optimal? Grâce aux régulateurs d ambiance individuels de Siemens dotés d une qualité de réglage élevée et de fonctions d économie d énergie intelligentes. Ces régulateurs permettent d adapter l atmosphère ambiante de manière individuelle, en fonction des besoins et aux heures souhaitées. Ecart de réglage réduit au minimum Les régulateurs d ambiance individuels équipés d entraînements moteurs de Siemens permettent de procéder à des réglages précis dans une zone de tolérance extrêmement étroite de } 0,2 kelvin (certifié eu.bac) avec les thermostats d ambiance habituels, la température varie de 1 2 kelvin(s). La qualité de réglage élevée permet d utiliser une valeur de consigne plus basse pour la pièce et donc d économiser de l énergie. Températures d ambiance individuelles Distribution d énergie spécifique au site: il est possible de sélectionner pour chaque pièce une température d ambiance individuelle qui correspond aux conditions de confort souhaitées. Distribution d énergie à un moment précis: les minuteries individuelles et les détecteurs de présence veillent à ce que la température passe du mode pré-confort à confort uniquement pendant la durée d occupation de la pièce. Ils activent en outre le mode économie d énergie pendant la nuit, le week-end, les jours fériés et les vacances. Légende 30 C 23 C Température extérieure confort pré-confort économique Valeur théorique température d ambiance Ouvrir Fermer Rayons du soleil Chaleur étrangère et flux de chaleur internes vers l extérieur Chauffage Contact fenêtre Si le régulateur détecte une fenêtre ouverte par le biais d un contact fenêtre raccordé, les vannes réglables sont automatiquement fermées dans la pièce, la distribution d énergie est arrêtée, le mode de sécurité est activé afin d éviter les dégâts. On évite ainsi le gaspillage d énergie et on encourage la prise de conscience énergétique de l utilisateur. Servomoteur chauffage/ refroidissement Refroidissement régulation 6

7 Variation de température K 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Valeur théorique Écart de d'ambiance réglage minimal Écart de réglage courant Temps Potentiel d'économie jusqu'à 10% K K K K 30 C 24 C 30 C 23 C 30 C 26 C 20 C 28 C Potentiel d'économie jusqu'à 12% 3-3 C 21 C 3 C Potentiel d'économie jusqu'à 5% 7

8 Applications pour une distribution éconergétique Economiser sans se priver grâce à une distribution optimisée Pour réaliser des économies d énergie très élevées, il ne suffit pas d utiliser des applications correspondantes pour les régulateurs d ambiance. La distribution d énergie peut elle aussi être optimisée afin de faire baisser la consommation énergétique. Et ce, sans qu il soit porté atteinte au confort de votre logement et de votre lieu de travail. Optimisation de l activation/ désactivation Grâce à l optimisation de l activation, le régulateur règle le chauffage en temps voulu de sorte que les valeurs théoriques fixées soient atteintes dans les pièces dès qu elles sont occupées. Le régulateur désactive le chauffage avant la fin de la durée d occupation conformément au mode confort. Vous économisez ainsi de l énergie pendant la nuit, le week-end et les vacances. Légende 30 C Température extérieure Réglage en fonction des besoins confort Générateur de chaleur régulation Ouvrir Réglage en fonction des besoins en chaleur et en refroidissement Les signaux de besoins énergétiques (positions de vannes et températures) provenant des pièces sont recueillis, puis réunis et évalués par circuit de chauffage/ refroidissement. Les informations sur les besoins qui en découlent sont transmises à la production et à la distribution où les débits et températures d arrivée sont adaptés en fonction des besoins réels. pré-confort Fermer Pompe Rayons du soleil 23 C Valeur théorique température d ambiance Servomoteur chauffage/ refroidissement eure Chaleur étrangère et flux de chaleur internes vers l extérieur Chauffage Refroidissement 5:00 eure température d arrivée 8

9 5:00 5:00 10 C 5:00 17 C 0 C 8:00 17:00 21 C 5 C + Sa/So 17 C Potentiel d'économie jusqu'à 7% 0 C 21 C 0 C 20 C 0 C 19 C Répartition Production Potentiel d'économie jusqu'à 10% 9

10 Réglage de la température d arrivée en fonction des besoins La température d alimentation est réglée sur la base des positions des vannes dans les pièces. On prend en considération les parts d énergie externe ainsi que les besoins énergétiques réduits. En cas de besoins énergétiques réduits, les vannes groupées se ferment et la pompe s arrête. Les pertes de chaleur sont moins importantes lorsque les températures du milieu sont réduites. Réglage de la pompe en fonction des besoins En cas de demande énergétique réduite, les vannes d ambiance réglables se ferment tandis que la pression différentielle augmente dans le réseau de canalisations. Le réglage constant de la pression différentielle réduit le débit volumique tandis que le rendement exceptionnel de la pompe diminue. La consommation énergétique s en trouve ainsi réduite. Le réglage en nombre de tours avec pression différentielle variable permet d accroître les économies d énergie électriques. Légende 30 C Température extérieure eure température d arrivée Réglage en fonction des besoins confort régulation Ouvrir 23 C K 21 C 23 C pré-confort Pompe Valeur théorique température d ambiance Servomoteur chauffage/ refroidissement Zone neutre Débit volumique Fermer Rayons du soleil Chaleur étrangère et flux de chaleur internes vers l extérieur Chauffage Refroidissement Verrouillage chauffage/refroidissement Le régulateur d ambiance permet d éviter les pertes d énergie via la séquence chauffage/ refroidissement. Grâce aux valeurs théoriques C/R orientées sur les besoins, la pièce n est pas chauffée et refroidie en même temps. Si la température d ambiance varie entre les deux valeurs théoriques C/R au sein de la zone neutre définie, la pièce n est ni chauffée ni refroidie. Plus l écart entre les valeurs théoriques C/R de tous les régulateurs d ambiance est important et plus le verrouillage de l alimentation sera efficace. 10

11 2 C 40 C 2 C 37 C Potentiel d'économie jusqu'à 3% 0 C 21 C 0 C 17 C Potentiel d'économie jusqu'à 50% K K K K K K 21 C 21 C 23 C 22 C 21 C 23 C 23 C 21 C 23 C Potentiel d'économie jusqu'à 5% 11

12 Applications pour une production éconergétique Réglage efficace dans la centrale énergétique Le réglage ciblé du traitement énergétique accroît également l efficacité énergétique d un bâtiment. Qu il s agisse d une chaudière ou d une machine frigorifique les producteurs d énergie qui fonctionnent uniquement en fonction du rendement nécessaire consomment moins d énergie. De même, les températures des producteurs qui correspondent aux besoins réels réduisent les pertes d énergie. Réglage des températures des producteurs d énergie Grâce à l exploitation des signaux de besoins en chaleur et en froid, la température des producteurs peut être adaptée en fonction des besoins de température réels des consommateurs. Le rendement augmente ou diminue progressivement ou par modulation. Les pertes de chaleur ou de froid dans le producteur sont ainsi réduites au minimum en cas de températures inutilement élevées ou basses. Légende 30 C Température extérieure Réglage en fonction des besoins confort eure température d arrivée régulation Ouvrir Séquence d opérations des producteurs Si plusieurs producteurs sont disponibles pour le traitement énergétique, le réglage des priorités active, en fonction des besoins, les groupes qui correspondent le mieux, en raison de leur rendement et de leur degré d efficacité, aux besoins énergétiques du moment. L activation intelligente de la séquence d opérations exerce un tel effet sur les producteurs que leur degré d utilisation est élevé. Le fonctionnement est donc optimal sur le plan énergétique. pré-confort Fermer Refroidissement Rayons du soleil 23 C Pompe Valeur théorique température d ambiance Servomoteur chauffage/ refroidissement Chaleur étrangère et flux de chaleur internes vers l extérieur Chauffage Refroidissement 12

13 K K K 28 C 23 C 28 C 22 C 28 C 26 C Répartition C Production Potentiel d'économie jusqu'à 3% 0 C 21 C 0 C 22 C 0 C 19 C Besoins K1 Pompe à chaleur Continu 50 kw COP = 4,7 Chaudière 1 Chaudière 2 Modulant au gaz 100 kw = 1,1 Mazout 2 niveaux 100 kw = 0,9 WP WP K1 K1 K1 K2 St1 WP K2 St2 K2 St1 WP Séquence Potentiel d'économie jusqu'à 3% 13

14 Des investissements vite amortis Le calcul réalisé avec l outil EEC* de Siemens donne comme résultat, pour la solution énergétique optimale avec les fonctions d économie proposées, les valeurs suivantes. Source d énergie Consommation pour la rénovation Économies Consommation Coûts Pourcentage Mazout litres litres EUR 29% Électricité kwh kwh EUR 48% Total kwh kwh EUR 32% En plus des économies d énergie susmentionnées, les émissions de CO2 sont réduites de 30%. L automatisation du bâtiment a été modernisée parallèlement à une rénovation intérieure. L intégration et le raccordement des régulateurs d ambiance individuels ainsi que la mise en réseau avec les nouvelles stations d automatisation primaires ont ainsi pu être exécutés sans difficulté. Frais d investissement: Composants d automa EUR tisation Câblage, installation EUR Mise en service EUR Coûts totaux EUR Le retour sur investissement sans actualisation ni inflation est d environ 5 ans. Vous trouverez des informations plus détaillées relatives à l efficacité énergétique sur le site Economies d énergie par rapport à l étude de cas Thermique 20% Thermique 7% Électrique 55% Thermique 2% Électrique 48% Production Répartition Consommation/pièces * Energy Efficiency Calculation Tool

15 Gamme de produits Les produits suivants permettent de répondre aux critères de la classe d efficacité A selon EN Desigo en combinaison avec les régulateurs d ambiance individuels RXC/RXB/RXL Pour les grands bâtiments complexes Synco 700 en combinaison avec les régulateurs d ambiance individuels RXB/RXL et RDG/RDF Pour les bâtiments de taille moyenne et des tâches exigeantes Appareils de terrain Pour tous les domaines d utilisation: Capteurs pour tous les milieux Servomoteurs pour volets d air Vannes et servomoteurs 15

16 Siemens Suisse SA Infrastructure & Cities Sector Building Technologies Avenue des Baumettes Renens Suisse Tel Fax renens.bt.ch@siemens.com Les informations figurant dans le présent document correspondent à des descriptions générales des options techniques disponibles, qui ne sont pas toujours réalisées dans chaque cas. Les fonctionnalités souhaitées doivent donc être spécifiées au moment de la conclusion de chaque contrat. Siemens Suisse SA, 2013 N de commande BT-10780F/C-AN Sous réserve de modification Answers for infrastructure. Notre monde connaît des mutations qui nous obligent à penser autrement: évolution démographique, urbanisation, réchauffement de la planète, restriction des ressources. Priorité est donnée à une efficacité maximale et pas seulement en matière d énergie. Il faut aussi offrir encore plus de confort pour assurer le bien-être des utilisateurs. Quant au besoin de protection et de sécurité, il ne cesse de croître. Pour nos clients, le succès se mesure à notre capacité de relever avec brio ces défis. Siemens possède les réponses. «Nous sommes le partenaire technologique fiable pour des bâtiments et des infrastructures écoénergétiques, sûrs et protégés.»