Dijon, le 12 décembre Innovative & collaborative program led by. Olivier Cottet Strategy et technologies

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1 Batiment Intelligent et qualité d usage Dijon, le 12 décembre 2013 Olivier Cottet Strategy et technologies Innovative & collaborative program led by

2 Agenda Constats et historiques Le programme HOMES Les bâtiments de demain Olivier Cottet HOMES programme membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

3 Les 7 missions d un bâtiment Un bâtiment, c est à tout instant et dans la durée: La création d un espace Volume capable et accessible, compatible avec l activité. La création d une ambiance Efficacité de l activité et/ou confort pour l activité humaine. Fournir une protection Extérieur, dangers intérieurs, les «autres» Permettre l usage des biens et des outils Disponibilité en quantité, qualité, en temps et heure des ressources nécessaires Maitriser la relation Entrer en contact avec les autres ou au contraire de s isoler et préserver son autonomie. Etre porteur de sens Charge émotionnelle liée au sentiment d équilibre et de bien être signifier une empreinte personnelle, reflet ou complément d une personnalité L intégration au site Bénéficier des acquis du site Activités ne portent pas à conséquence sur l équilibre préexistant Olivier Cottet HOMES programme 2013 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres 3

4 Le rôle de l intelligence active dans un bâtiment ressources et contraintes services Choix des indicateurs à observer Et des unités de mesure retenues pour HOMES Lois et règlements: Décrivent le seuil mini Labels et étiquettes : Décrivent des seuils de «référence» comparables, médiatisables Investissemen t: Énergie grise Acv Actif Asset value Exploitation: Energies utilisées Autres fluides Prestations ti Durable : CO² Équité Santé au travail Enjeux sociétaux Production renouvelable Tep Kwh/m²/an kg CO² Rechercher à tout instant l équilibre Entre ressources et services Lux,,ppm Anxiogène, stress, cool, zen um Physical comfort : Thermique, visuel, acoustique, Qualité et débit d air Psychological comfort : Sécurité, Protection Ergonomie, sens, Relation au batiment Efficacité au travail Disponibilité, Flexibilité Communication, Ambiance du process 4

5 Role et mission d une GTB historique. ressources contraintes services Confort physique : Thermique, Lois et Opex : règlements: Consommation Décrivent le hvac seuil mini factures faire tomber en marche les machines HVAC, sans que les occupants ralent Olivier Cottet HOMES programme 5 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

6 Historique des GTB 1975 Avènement de l électronique, des calculateurs et des automates programmables. Les premières GTC. L ordinateur central 1985 Les PC rentrent comme poste de supervision. le PC central 1990 les GTB prennent le pas sur les GTC pour le contrôle de l HVAC. Le pilotage central des régulations et des machines 2000 Internet révolutionne la conception et la philosophie. Architecture centralisée à intelligence répartie l énergie révolutionne le besoin Les offreurs élargissent le champ fonctionnels de la thermique 2020??? 6

7 Agenda Constats et historiques Le programme HOMES Les bâtiments de demain Olivier Cottet HOMES programme membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

8 Carte d identité du Programme H.O.M.E.S. 13 partenaires - 7 coopérateurs 4 ans 09/2008 > 12/ projets 120 équivalent chercheurs 88 M - soutenu par OSEO Un projet Européen Labos : Technologies : Usages : Un objectif Doter chaque bâtiment de solutions d Efficacité énergétique active pour atteindre sa meilleure performance énergétique 5 domaines de recherche : A qui et à quoi sert l énergie? Comment réduire pertes & gaspillages? Comment l information impacte les comportements? Quels outils pour les professionnels? Quelles normes et réglementations? Périmètre: Europe Neuf et existant t Résidentiel et non résidentiel 8

9 L énergie n est pas un besoin, mais un moyen Energies kwh/m²/a Eq CO² Eq kwhep Système de mise à disposition par vecteur Système d usage par local Services énergétiques OCCUPANT Elec Gaz fuel Tuyaux Gaines Fils Confort physique Confort psychologique Activité efficace Apports gratuits Système constructif Meteo 9

10 Confort et productivité d activité = 22/24 C 61F=16 C 67F=19 C 68F=20 C 70F=21 C 72F=22 C C 77F=25 C 79F=26 C 82F=28 C Olivier Cottet HOMES programme 10 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

11 Le gain est d autant plus important que l on peut piloter finement les locaux du bâtiment. A+ - occupation activité 35% 42% 55% 58% 60% A présence detectée B heures de présence 30% 40% 50% 55% 58% 30% 35% 35% 40% 45% C jours de 25% 30% 30% 35% 35% fermetures D pas de Référence 0 5% 5% 6% gestion du temps 0 Dynamique ^ D-bâtiment C-zones B zone A - local A+ zone Le temps Statique - une seule zone hétérogène s (étages) d usage individuelle (poste de travail) L espace ) 11

12 «Réduire la demande dans chaque local l» sur les sites pilotes - 30 % kwh/m m²/year 250 Simulation results : Energy consumptions 200 Hotel elec % Hotel * - As it is Hotel * - HOMES Office - As it is Office - HOMES School - As it is School - HOMES Hotel*** - As it is Hotel *** - HOMES residential - As it is Residential - HOMES Hotel Nice % - 36 % - 25 % Ecole 1990 Bureau 2007 Résidentiel collectif

13 Coûts et gains potentiels en fonction des secteurs d activité Olivier Cottet HOMES programme 13 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

14 Pas de smart grid sans smart building Olivier Cottet HOMES programme 14 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

15 De la connaissance à la conscience, 4 conditions pour des monitorings efficients Measure Find out Know Understand 1 Information et pas donnée 3 une motivation à réduire cet écart Act Decide 4 moyens et droits pour agir 2 Ecart par rapport à un désir Propriétaire KPI : Gérant CO² Occupant Locataire KWh FM conforts 15

16 Olivier Cottet HOMES programme 16 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

17 Pensez vous possible de réduire votre consommation? Réponse de dix gérants d hôtels suivant la présentation Par local : centré sur les besoins d usage (7/10) Par application : centré sur les moyens techniques (0/10) Olivier Cottet HOMES programme 17 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

18 Efficacité du monitoring occupant Spatialité => Bâtiment; Étage/zone Temporalité Population locative: v dénombrable population connue Zone restreinte: t Population identifiée Mon espace: Que moi Conclusion : Une information instantanée, mesurant l effet de l action, au périmètre de l action, au moment de l action, sur le lieu de l action. Exemple typique : de l économetre de la voiture. Annuelle ou saisonnière Mensuelle ou hebdomadaire Quotidienne ou horaire Instantanée ou précise 0% 0% 0% Epsilon 0% 1% 2% 3% 0% 2% 4% 6% Epsilon 3% 6% 10% Nota : Ces coefficients statistiques s appliquent sur le périmètre de responsabilité énergétique des actions des occupants considérés 18

19 Les principales actions de maintien de la performance dans la durée kwh/m²/an Follow-up 1 an par intégrateur de système. Monitoring gestionnaire et occupant Monitoring maintenance Sans monitoring: +25% Calcul Conventionnel 1 ère année. 2 ème année. n ème année. Qualité intrinseque i de la conception Mesure de la performance effective du site 19

20 Les stratégies HOMES d efficacité énergétique ACTIVE D abord réduire les besoins énergétiques dans chaque local en prenant en compte confort et activité Ensuite optimiser l approvisionnement énergétique dans chaque vecteur pour servir ces besoins Agir Mesurer Adapter à la présence et au type d activité Optimiser par le contrôle multiapplicatif Prendre en compte les apports gratuits Améliorer les performances de génération et de distribution, Gérer les sources d énergie dénergie sous contraintes du réseau (smart Grid) Informer Impliquer les personnes pour chaque profil : sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps Occupant Propriétaire Maintenance Energy Manager 20

21 Agenda Constats et historiques Le programme HOMES Les bâtiments de demain Olivier Cottet HOMES programme membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

22 Le bâtiment «intelligent» de demain «Le bâtiment n est pas intelligent, il est (surtout) obéissant»: l occupant «ayant droit» définit son environnement perçu quand il entre, et le geste est simple, et il reçoit en retour la mesure des conséquences de ces choix. En présence d occupants, les services rendus par le bâtiment sont gérés par objectifs, avec un contrôle multiapplicatif car «l optimum d un bâtiment n est pas la somme des optimums de chaque application». A la sortie des occupants, toute zone est gérée automatiquement pour contribuer à l optimisation du site. 22

23 Architecture: le cœur est un écosystème de «room contrôle» Lien amont outil Confort Effecteurs Occupation IHB *RCT = Remote Commissionning Tool 23

24 qui change la vision des systèmes de controle des bâtiments. Hier Applications indépendantes Aujourd hui Top Intégration Demain Controle multiapplicatif de zone FIRE Connectivity RENEWABLES EXTERIORS IP TECHNOLOGIES VIDEO SECURITY ACCESS ENERGY 24/7 MONITORING LIGHTING LIFTS HVAC FIRE VIDEO SECURITY ENERGY LIGHTING HVAC IP TECHNOLOGIES ACCESS 24/7 MONITORING IT POWER CEO OFFICE ENTRANCE HALL RESTAURANT CORRIDOR ARCHIVES MEETING ROOM OPEN SPACE AMPHITHEATER IT ROOM KITCHEN DUCTS VECTOR PIPES VECTOR POWER VECTOR Upper level 24

25 pour être intégré dans un schéma global de poupées russes. P P R S R S D D Au niveau LOCAL Consommateurs : les équipements applicatifs Room control : Réduire les besoins dans les locaux en prenant en compte confort et conditions d activité Au niveau BATIMENT: 3 microgrids Consommateurs: les différents locaux Energy control : Optimise l approvisionnment énergétique sur les 3 vecteurs et gère les sources d énergie Au niveau CAMPUS, BLOCK, QUARTIER, VILLE (smart block smart cities) Consommateurs: les différents bâtiments et sites Technical aggregation control : Mutualisation de la production ( exemple du réseau de chaleur), transport, Renouvelable, Réseaux de fluides, Agrégation des besoins et des capacités P R S D Au niveau réseau régional ou national (smart GRID) Consommateurs: sites, villes, territoires Grid control : Gère les protection, stabilité et disponibilité de la grille Fournit production en fonction de la consommation Gère l équilibre par sollicitations de délestage ou production de Negawatt P : Production R : Renewables S : Storage D : Distribution Chaque niveau jouant son rôle pour intégrer Les ambitions en injection de renouvelable Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison, au travail et son impact sur les réseaux 25

26 Mesure de la performance énergétique Mesurer combien Mesurer pourquoi Equipements de : plan energie Production Distribution Stockage Production renouvelable reseaux applications Confort Tranquillité Productivité factures mesure Consommations auxiliaires et pertes par reseaux Energie utilisée meteorologie presence Consommations par applications Par local Indicateurs de confort activité Green value Carbon foot print Labels Benchmarks Défaillances Dérives machines Dérives exploit. Gaspillages Plan de progrès Amélioration incrémentale Mesurer les consequences de ses choix Propriétaire Responsable maintenance Gestionnaire Occupant 26

27 Outils et méthodes filières Diagnostic technique Diagnostic d usage Equipements de : plan energie Production Distribution Stockage Production renouvelable reseaux applications Confort Tranquillité Productivité Simulation: Calcul de besoin Conception Moteur règlement. convention Apports gratuits Qualité Bâti (BIQ) Meteo (température, vent, lumières) Simulation: Calcul de performances Exploitation Ingénierie Mesures réelles Option D IPMVP 27

28 Conclusion Pour les bâtiments Pour les règles de Pour les politiques existants la construction : publiques : Développer la fonction de «gestionnaire de l énergie» Inciter à l amélioration permanente de la performance énergétique DANS les bâtiments t en activant les trois familles de solutions: -contrôle actif -Équipements -Enveloppe Rendre les bâtiments pilotables pièce par pièce Rendre les bâtiments Smart Grid Ready, en incluant les fonctionnalités de communication du bâtiment avec son environnement Prendre en compte la performance réelle des bâtiments plutôt que la performance conventionnelle. Continuer la recherche h en matière d efficacité énergétique active. Olivier Cottet HOMES programme 28 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

29 backups Olivier Cottet HOMES programme membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

30 Simulateur de la vraie vie «audit d usage» Mesures Expertise Audit énergétique Building geometry model 30

31 Impact du profil d occupation Ty= 24h /7j /52s T1= 6h-18h / 7 /52s T2 = 6-18 /5j /52s T3 = /5j /52s T4 = /5j /49s T5 = /5j /46s Olivier Cottet HOMES programme 31 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

32 Formations Pour enseignement supérieur 35heures sur Bâtiments acteurs, usages ( transformation des filières) Pour formation professionnelles Pour formations techniques Pour école primaire Minim HOMES Olivier Cottet HOMES programme 32 membres du groupement HOMES suivant les termes des accords qui lient ces membres

33 Road map R&D «post HOMES» de l Efficacité énergétique active des bâtiments Capteurs réels et virtuels CO2 et autres polluants ( formaldéhyde, CO,..) Présence, occupation, activité. Qualité du bâti ( isolation, inertie, ACH, facteur solaire) ApplicationsA Ventilation, qualité et traitement de l air Traitement des données Monitoring propriétaire et energy manager Outils et méthodes Simulateur de la vraie vie son audit d usage Politiques publiques Rapprocher les calculs conventionnels et la mesure réelle 33

34 «Il ne faut pas tuer le gisement» Verbatim fortement utilisé dans l environnement du bâtiment. Théoriquement signifie qu il vaut mieux ne faire qu une chose bien du premier coup, plutôt que plusieurs partiellement. Mais elle est utilisée autrement Explication Toute solution agit techniquement en pourcentage de l assiette sur laquelle elle agit. Le ROI se calcule l lui en valeur absolue Tant qu un bâtiment consomme beaucoup, la solution proposée est «rentable facilement» Toute solution simple, facile, et rapidement rentable va tuer le gisement!!!!!!! Ex : une horloge à 100 gagne 10% sur la facture. Si la facture est de 1000 ( 500kWh/m²/a)le ROI est dun d un an. Si la facture est de 100 ( 50kWh/m²/a) le ROI est de 10 ans. Conséquence 1 Donc il vaut mieux commencer par les solutions les moins efficaces!!!!! Comme elles sont peu efficaces, il faut les subventionner. Mais au moins elles ne tuent pas le gisement Conséquence 2 Les objectifs à atteindre pour respecter notre parole sont de 38% en moyenne. Donc, Il ne faut jamais accepter une solution dont le potentiel de gain soit inférieur à 38% sinon en baissant la consommation, on «diminue» l envie de faire le pas suivant. Donc il faut s interdire une solution immédiate à ROI 3 mois qui commence par baisser la conso de 25%, car on tue le gisement des solutions moins efficaces Au contraire, Il est urgent de commencer à tuer le gisement!! 34

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