dossiers de l'alec Maîtrise de la Demande en Électricité En savoir + pour consommer

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1 Les dossiers de l'alec Maîtrise de la Demande en Électricité En savoir + pour consommer déc

2 SommairE k Contexte et enjeux p. 2 D'une approche sectorielle... k Usages thermiques : Chauffage, climatisation, p. 3 k Éclairage p. 6 L ktémoignage : Ville d'échirolles p. 9 k Informatique p. 10 L ktémoignage : Vesta System p. 14 k Veilles p. 15 L ktémoignage : AMOèS p. 17 k Ascenseurs p. 18 k Auxiliaires : Moteurs et pompes p. 19 L ktémoignage : Centre Hospitalier de Blois p. 21 k Froid et cuisson p. 22 k MDE et énergie positive : Témoignage de la CMA de l Isère p. 26 à des problématiques transversales k Connaissance des consommations Gestion des réseaux p. 27 L k Témoignage : ERDF p. 30 k Aller plus loin : Documents et sites ressources p. 32

3 Contexte et enjeux Usages thermiques : chauffage, climatisation, 1600, invention du mot «électricité», 1822, premier moteur électrique, 1879, première lampe à incandescence, 1880, premières centrales hydroélectriques, 1882, premier transport d électricité sur une longue distance, 1946, naissance d EDF, 1970, l électricité représente 4 % de l énergie primaire consommée en France 2013, ce chiffre atteint 45 % et l électricité est devenue omniprésente dans notre quotidien, aussi bien pour des usages non substituables ou «spécifiques» (pour lesquels seule l électricité peut permettre de rendre le service attendu), que pour des usages substituables, thermiques principalement (pour lesquels elle est principalement concurrencée par les énergies fossiles). La France est un pays où le chauffage électrique direct (hors pompes à chaleur) est particulièrement développé (50 % du parc européen est français). Il équipe aujourd hui 30 % des logements (7 millions) et son taux de pénétration dans le logement neuf a fortement augmenté dans les années 70, avec des pics dans le milieu des années 80 et 2000 (70 % de logements neufs équipés). Ce taux est aujourd hui de l ordre de 30 % mais cette baisse a en partie été supplantée par l émergence des pompes à chaleur à la fin des années Aujourd hui, l électricité représente près de 25 % de l énergie finale consommée en France. La consommation par habitant est 20 % plus élevée que celle de la moyenne européenne, principalement en raison de la singularité française que représente le développement du chauffage électrique dans notre pays depuis plus de trente ans. Celle-ci explique aussi que chacun des trois secteurs que sont l industrie, le tertiaire et le résidentiel se partagent à part égale la quasitotalité de la consommation d électricité, alors que le résidentiel est plus en retrait ailleurs en Europe. Dans ce dernier secteur, les usages thermiques, à savoir cuisson, eau chaude sanitaire et chauffage représentent environ une moitié de la consommation d électricité (dont 30 % pour le chauffage), la seconde étant celle des usages spécifiques. Ces usages «captifs de l électricité» ont augmenté de plus de 40 % durant les vingt dernières années, représentant aujourd hui plus de 15 % des consommations finales des logements. évolution des Consommations unitaires des résidences principales par usage (kwh/logement, base 100 en 1990) évolution des parts de marché des énergies de chauffage dans les logements neufs* *Résidences principales Source : Ademe/ Ceren européen» ou lors du Grenelle de l Environnement (l'europe a cependant publié des directives d efficacité énergétique assez exigeantes pour les matériels électriques par exemple). Consommation d'énergie primaire Par énergie en France (Mtep) Or, si aucune action de Maîtrise de la Demande en Electricité (MDE) n est mise en place, on sait que la croissance des consommations restera soutenue dans les prochaines décennies, principalement en raison du développement des usages spécifiques (+ 35 % de consommation spécifique d ici 2050 selon l association Négawatt), dans le résidentiel en particulier. Même si les marges de progrès sont importantes, pour l électricité les gains seront certainement plus faibles au final. Ainsi, alors qu il prévoit une baisse de 55 % de la demande française en énergie finale d ici 2050 (toutes énergies), le scénario Négawatt 2011 n anticipe qu une baisse Source : Négawatt de 18 % des consommations d électricité à cette même échéance. Si le chiffre peut paraître modeste, l objectif demeure ambitieux. Alors comment y parvenir? Vous trouverez quelques pistes dans les pages suivantes Source : MEDDT Dans le tertiaire, électricité spécifique, process (artisanat), éclairage et chauffage couvrent chacun de 15 à 20 % de la consommation du secteur. Enfin, dans l industrie, les moteurs génèrent plus des 2/3 des consommations. Paradoxalement, alors que la consommation d électricité est celle qui a le plus progressé depuis 1970, la France et l Europe n ont pas décliné d objectifs spécifiques sur l électricité au sein du «Paquet Climat -2- d émetteurs et à la qualité de la régulation. Concernant les émetteurs, il est conseillé de privilégier les sources «rayonnantes» (radiateurs basse température à inertie et «chaleur douce», plafonds/planchers/murs rayonnants) aux sources «convectives» qui réchauffent principalement l air (convecteurs et panneaux rayonnants). Ceci permet d améliorer le confort ressenti à température ambiante équivalente, donc de diminuer la consigne (1 C = de l ordre de 15 % de gain de consommation dans des bâtiments très performants). Source : Ademe Le constat est proche pour la production d eau chaude sanitaire où le recours à l électricité est très fréquent dans le résidentiel (ballons à accumulation ou pompes à chaleur dédiées). Dans les bâtiments tertiaires, la situation est significativement différente, avec un parc électrique direct nettement moins développé, et, à l inverse une très forte diffusion des Pompes à Chaleur (PAC air/air en particulier), en raison notamment de leur capacité à produire du froid en période estivale. Chauffage, eau chaude sanitaire et climatisation : trois usages thermiques non spécifiques de l électricité, mais sur lesquels il est néanmoins important d agir compte tenu de leur forte diffusion. Le chauffage électrique «direct» Comme pour tout autre mode de chauffage, il est important de se poser la question de la pertinence de cette solution pour le local concerné, en intégrant à sa réflexion les alternatives possibles en fonction des autres énergies disponibles sur le site. Concernant la régulation, comme pour tout système, il est préférable de recourir à une solution centralisée de type programmation hebdomadaire par zones avec fil pilote, plus pertinente et plus performante que des régulations décentralisées (celles-ci ne permettant que rarement la programmation de plages de réduits). De manière générale, quelle que soit la solution choisie (centralisée ou par émetteurs) il faut privilégier les émetteurs NF classe C intégrant un thermostat électronique précis au 1/10ème de degré. Dans la balance avantages/inconvénients de l électrique direct, on retrouvera entre autres critères, celui des coûts, avec un investissement faible mais un coût de fonctionnement plus élevé que la moyenne. En dehors du comportement des usagers, la consommation induite par le chauffage électrique direct est principalement liée au choix du type -3-

4 Usages thermiques : chauffage, CLIMATIsation L eau chaude sanitaire électrique Avec l amélioration des performances de l enveloppe des bâtiments, le poids relatif des consommations liées à l ECS en résidentiel tend à augmenter jusqu à représenter la moitié des consommations des usages thermiques (en énergie finale). En cas de ballons d ECS électriques, celle-ci représente parfois 1/3 de l énergie primaire totale du logement. Mais les pistes d optimisation sont nombreuses En dehors de la réduction des volumes d eau chaude consommés (y compris en supprimant l eau chaude dans certains sanitaires), il est important de travailler sur les pertes liées à la distribution et au stockage de (efficacité). On peut ainsi agir en optimisant le nombre, le volume des ballons et leur disposition (en volume chauffé de préférence) en fonction de la position des points de puisage et de leurs besoins respectifs en eau chaude. Ce travail doit aussi permettre de limiter les longueurs de réseau et les pertes de distribution induites, même si les réseaux sont isolés. Les pertes de stockage (jusqu à 40 % des consommations du ballon) seront diminuées en choisissant des ballons très isolés, une régulation performante (ballon NF Classe C), en isolant les pattes de support et en choisissant une température de stockage raisonnable (< 60 C, dans le respect néanmoins de l Arrêté du 30 novembre 2005). Enfin, il est indispensable de prévoir un chauffage du ballon en «heures creuses» hors période de pointes ainsi qu un arrêt de ces équipements en période d inoccupation (gymnases ou écoles en été par exemple). Apparus récemment sur le marché du logement individuel (majoritairement en rénovation), les chauffe-eau thermodynamiques individuels (CETI) intègrent le plus souvent une pompe à chaleur sur air (extérieur, intérieur ou extrait) dédiée à la production d ECS, associée à un ballon de stockage et généralement équipée d un appoint électrique (résistance). Les principales conditions nécessaires à une bonne performance en conditions réelles sont : un SCOP élevé, un volume de ballon adapté (ne pas surdimensionner) et une température de consigne raisonnée (baisse de rendement significative au-delà de 50 C environ). Enfin, en fonction des situations, on veillera à choisir une configuration n entrainant pas de surconsommations de chauffage, pour le CETI sur air intérieur (refroidissement du local) et le CETI sur air extrait (augmentation des débits de VMC pour couvrir les besoins d ECS ). Les Pompes à chaleur électriques Très utilisée en tertiaire, en fort développement dans le résidentiel (plutôt individuel), la Pompe à Chaleur permet de produire du chaud et/ou du froid suivant un très grand nombre de configurations qu il serait difficile de présenter de manière exhaustive. On peut cependant identifier de grandes catégories, en fonction de la source de chaleur ou de froid et du type de distribution/émission choisis. Parmi les principales sources, on retrouve, par ordre d efficacité décroissante (fonction de la température de la source et de sa stabilité) : rejets thermiques, nappe phréatique, eaux de surface, sous-sol et air extérieur. En matière de distribution, deux principales options, le recours au fluide frigorigène (split, multi-split, multi-split avec débit de réfrigérant variable, ) ou à l eau (ventilo-convecteurs, réseau dans planchers ou plafonds, ), l émission étant majoritairement assurée par le vecteur air. vente de pompes à chaleur dans le tertiaire en 2010 total des ventes : installations Source : Ademe Dans tous les cas, il est intéressant d avoir un système permettant de gérer en simultané des besoins de chaud et de froid (transfert de calories entre zones du bâtiment), par exemple avec un réseau à eau à 4 tubes (plus complexe néanmoins). De même, on recherchera systématiquement des régimes de température proches de la température intérieure car favorables à la PAC, ce qui est bien entendu plus facile dans des bâtiments sobres (en travaillant sur la conception mais aussi en adoptant une consigne de 26 C en été par exemple). À noter que le raccordement des groupes de préparation d air (tertiaire) est également souvent pertinent car les températures d air demandées sont faibles. Quelles que soient les configurations dans lesquelles elles sont installées, les PAC ont toutes des performances intrinsèques différentes, fonction du fluide frigorigène utilisé et des technologies d évaporateur, de compresseur, de condenseur et d organe de détente intégrés. Pour choisir, on se réfèrera en priorité aux coefficients de performance figurant sur les étiquettes énergie (COP, SCOP, ; Cf encart ci-dessous) en privilégiant les matériels certifiés Eurovent. Enfin, il est important de prendre en compte les autres consommations du système (pompes liées à la source, régulation, ) mais aussi celles du dégivrage des PAC sur air (dégivrage par inversion de cycle à privilégier, critère d'enclenchement et de déclenchement à choisir avec soin). étiquette énergie type d'une PAC Si elle est plus performante que l électrique direct, la PAC pose néanmoins un problème lié au fort appel de puissance généré durant les phases de démarrage du compresseur. Si elle n est pas bien maîtrisée, la surintensité induite peut devenir incompatible avec le réseau électrique (en particulier en «bout de ligne»), générant de fortes perturbations pour les autres bâtiments raccordés au même transformateur, voire rendant impossible la mise en route de la PAC. Au-delà d un rapprochement avec le gestionnaire de réseau concerné pour étudier la faisabilité de l installation, il est important de prévoir une alimentation triphasée ainsi qu un régulateur de charge de démarrage s il n est pas déjà intégré à la PAC. Impact de la vitesse variable et d'un régulateur de charge au démarrage d'une PAC Indicateurs de performance des Pompes à chaleur Source : CIAT Le coefficient de performance (COP) «PAC» = l'énergie thermique produite par la PAC/ l'énergie électrique consommée par la PAC (compresseur + auxiliaires non permanents asservis à la PAC (résistance de dégivrage, ventilateur, pompes internes, régulation interne)). Mesuré dans des conditions normalisées plutôt favorables, c est l indicateur qui était le plus fréquemment utilisé jusqu à peu. C est celui qui donne les valeurs les plus élevées, donc les plus favorables aux fabricants Le COP «Système» = l'énergie thermique produite par la PAC/l'énergie électrique consommée par la PAC (voir ci-dessus) + les auxiliaires permanents non asservis (pompes de circulation, régulation externe, ) + l'appoint électrique. Plus rigoureux que le précédent, cet indicateur présente lui aussi l inconvénient de qualifier une performance «ponctuelle», non représentative du fonctionnement réel de l installation. Le COP «saisonnier» = la valeur intégrée et moyenne du COP PAC (à différents niveaux de température) durant toute la saison de chauffe ou de rafraîchissement. Pour le mode chauffage, il est dénommé SCOP et pour le mode froid SEER. C est l indicateur officiel qui est aujourd hui présent sur les documentations constructeurs et les étiquettes énergie des matériels. C est aussi ce critère qui est utilisé pour définir les performances minimums des équipements que les fabricants peuvent mettre sur le marché (Cf Directive européenne ERP 2013). N.B. : Si ces COP sont tous trois des COP réels, il est bien entendu possible d établir des «COP annuels réels» sur la base des consommations effectives. Seul ce COP peut permettre de comparer la performance réelle de deux installations en fonctionnement. Usages thermiques : chauffage, climatisation

5 Éclairage En premier lieu, il faut donc choisir une lampe (source) qui a une performance élevée, 50 lumens (lm)/w au minimum (classe A). Par ailleurs, il ne faut pas négliger son alimentation, la consommation des transformateurs ou ballasts étant significative. Pour des tubes fluorescents préférer un ballast électronique (ajoutant 10 % de consommation propre à celle de la source) plutôt qu un ballast ferromagnétique (ajoutant 20 %). éclairage: installation type détection de présence, gradation de l éclairage artificiel en fonction de l éclairage naturel, mix de ces différentes techniques, voire intégration aux fonctionnalités d une Gestion Technique Centralisée. à noter qu il est important d être vigilant aux consommations en veille des équipements de gestion, ainsi qu à la maintenance de ces systèmes : vérification périodique des horaires, durées, et calibrage des capteurs d éclairage naturel. éclairage L éclairage artificiel représente une part importante des consommations d électricité en France, de 10 à plus de 50% selon les secteurs. Les installations étant souvent anciennes et peu performantes, des gains importants sont fréquemment possibles, avec des temps de retours sur investissement très favorables (en comparaison de travaux sur d autres postes, l isolation de l enveloppe par exemple). éclairage et secteurs d'activités recommandations par type d usage pour dimensionner les installations (NF-EN et NF X35-103). Attention, le niveau d éclairement se dégrade avec le vieillissement et l encrassement des lampes et luminaires. Il faut donc bien prendre en compte un facteur de maintenance en conception. Néanmoins, le suréclairement (marge de sécurité lors du dimensionnement des installations) n est pas une solution, car il a un impact économique significatif (à l investissement et en fonctionnement) et car il entraine souvent une gêne visuelle par éblouissement et contraste trop élevé. Ensuite, le rendement des luminaires est tout aussi important : il peut faire varier la performance globale d un facteur 2. efficacité des différentes sources (lm/w) L optimisation d une nouvelle installation Lors de la conception d une nouvelle installation, il est au minimum conseillé de comparer différentes configurations en fonction des équipements mis en place (faire des variantes sur les sources et si possible les luminaires), et de mesurer les impacts en terme de consommation et de coûts d investissement. Simulation 3D de l'éclairage Niveaux d'éclairement recommandés par la norme NF-EN Rendement de différents types de luminaires Le confort d éclairage Le besoin humain de confort visuel n est pas seulement une question de quantité de lumière, mais aussi de qualité. Cette qualité d éclairage a un impact sur le bien être des usagers et la productivité des salariés. Conditions favorables à un bon confort visuel Le niveau d éclairement, qui permet de mesurer la quantité de lumière, est bien entendu un paramètre important. Il est mesuré sur la «surface utile» comme le sol dans les circulations ou le plan de travail dans un bureau (unité : le Lux). Le besoin humain en éclairement varie selon le type de tâche effectuée et l âge. Il faut donc adapter les niveaux aux différents usages au sein d un bâtiment. Les niveaux minimums sont imposés par diverses réglementations. Au-delà de la réglementation, des normes non obligatoires donnent des La performance Énergétique L objectif est de répondre aux critères de confort en consommant un minimum d électricité. La consommation d électricité est principalement celle de la lampe allumée, mais aussi celle de la gestion et des capteurs. Il faut toujours favoriser la sobriété : d abord valoriser l éclairage naturel, puis éclairer seulement où il faut (zonage), et juste la quantité qu il faut (niveau d éclairement en lux). L efficacité est optimisée par le choix du matériel. En la matière, la performance énergétique dépend de plusieurs paramètres : de l efficacité lumineuse de la source (ampoule) et de son alimentation (transformateur, ballast), du rendement optique du luminaire et de la distribution lumineuse dans la pièce, de la gestion de l éclairage. Indirect : < 50 % Fond et grille blancs : 55 % Fond blanc et grille alu : 70 % De plus, le choix d une distribution lumineuse adaptée permet d éclairer uniquement la surface utile. Cela conduit également à limiter la pollution lumineuse et l éblouissement. Enfin, la gestion de l éclairage permet de réduire le temps d allumage de la lampe à puissance maximale, en l éteignant ou en abaissant le niveau d éclairement. Voici diverses possibilités techniques concourant à la réduction des consommations d électricité : horloge pour programmer les horaires de fonctionnement, minuterie pour limiter la durée d éclairement après déclenchement, la technologie LED Fond et grille alu : 80 % Pour y parvenir mais aussi pour aller plus loin et optimiser au maximum la performance énergétique, il est recommandé de faire appel à un bureau d étude ou à un électricien spécifiquement formé (label écoéclairage). Ceux-ci seront en mesure de valider les critères de niveau d éclairement, de qualité de la lumière et de performance. La prise en compte de l éclairage naturel, des différents usages ou d autres paramètres, pourra permettre par exemple de diminuer le nombre de luminaires ou la puissance installée, redéfinir le zonage et mettre en œuvre une gestion la plus adaptée aux besoins et à l utilisation des locaux. Le recours à un logiciel spécialisé pourra aussi restituer un rendu 3D de l ambiance visuelle dans les pièces et, par exemple, attirer l attention sur des paramètres rarement pris en compte tels que la couleur des parois et la disposition du mobilier (responsabilité du maître d ouvrage mais aussi des usagers). Compte tenu de leur durée de vie très longue et de leur consommation électrique faible, les LED constituent une technologie d ores et déjà à privilégier pour certaines applications (remplacement des spots halogènes encastrés et des downlights par exemple). Leur prix reste aujourd hui élevé, avec des produits de qualité inégale. Mais la progression de leurs performances et la diminution progressive de leur coût en font la technologie qui représentera la majorité du marché d ici 5 ans

6 éclairage La rénovation d une installation existante Profiter de travaux liés au changement d usage des pièces ou simplement d une rénovation intérieure des locaux sont de bonnes opportunités pour améliorer la qualité et la performance énergétique de l éclairage. La mutualisation de ces interventions permet ainsi de réduire l investissement et les nuisances de chantier. Hors contexte de travaux prévus, la présence de luminaires et de sources anciennes ou encore des plaintes d usagers relatifs au confort visuel doivent alerter le maître d ouvrage et peuvent le conduire à intervenir. Et dans tous les cas, il faut régulièrement Source : éco-éclairage envisager le relamping (changement des sources uniquement) d installations de fortes puissances et/ou allumées pendant plus de 10 heures par jour tout au long de l année. Les technologies et les performances des sources évoluant vite, le retour sur investissement pourra être intéressant, même sur des installations considérées comme récentes (non vétustes ou dangereuses techniquement). Pour bien appréhender la situation, un diagnostic, réalisé par un bureau d étude éclairage (ou électricité), ou un électricien spécifiquement formé permettra de connaître précisément l état actuel du matériel ainsi que sa performance et d orienter les choix de rénovation vers des solutions économes. S il n existe pas d aide financière à l investissement en dehors des certificats d économies d énergie (CEE), le document «Diagnostic éclairage en entreprise» publié par l Ademe constitue un bon appui pour établir un cahier des charges adapté pour consulter des prestataires. L essentiel de la règlementation en matière d éclairage Code du travail, décret n : niveaux d éclairement minimums. Directive ERP, arrêté du 1 er Août 2006, article 14 : niveaux d éclairement minimums. Règlementation thermique dans l existant élément par élément, arrêté du 3 mai 2007, articles 39 et 40 : puissance maximum à installer en cas de rénovation (< 2,8 W/m²/100 lux). Règlementation thermique dans les bâtiments neufs (RT 2012) : prise en compte des consommations d éclairage dans le Cep. Arrêté du 26 octobre 2010 : obligation de comptage et de gestion dans les locaux à usages intermittents. Arrêté du 25 janvier 2013 : obligation d extinction de l éclairage dans les bâtiments non résidentiels de 1h à 7h du matin. Règlement européen 244/2009 sur l éco-conception : interdiction à la vente des sources les plus énergivores (incandescence et certaines halogènes). Règlement européen 1194/2012 sur l éco-conception : interdiction des LED et des sources dirigées les moins performantes. La rentabilité d une rénovation : exemple Quand on envisage des travaux sur une installation d éclairage existante, il est pertinent de procéder à un calcul de rentabilité permettant de comparer l existant avec la ou les solutions envisagées. Ce dernier doit bien prendre en compte le coût global des installations, à savoir : le coût d investissement : sources, luminaire, gestion, modification du câblage, main d œuvre, le coût d exploitation : coût de l énergie (P1), coût de remplacement (P2), Exemple de calcul en coût global pour une rénovation : il s agit du remplacement des luminaires et d ajouts de détecteurs de présence dans les couloirs d un bâtiment de bureau. Le meilleur rendement du luminaire, la meilleure performance énergétique des tubes et du ballast permettent de réduire le nombre d appareils et surtout le nombre de tubes. On passe ainsi de 3,6 kw à 1,7 kw installés. On peut aussi remarquer que la durée de vie joue un rôle très important dans le coût de maintenance et compense très largement le coût des lampes. C est donc un paramètre à ne pas négliger. La maintenance En dehors de tous travaux importants sur l installation, il est impératif de prévoir une maintenance régulière des appareils. Il s agit du nettoyage des sources et des luminaires tous les 2 à 3 ans (pour éviter la baisse de rendement), mais aussi du remplacement rapide (voire préventif) des ballasts défectueux afin de ne pas détériorer les sources. Rénovation de l éclairage de l école Jean Jaurès à Echirolles Témoignage de William Kay (Ville d Échirolles) Quelle était la motivation de la ville pour faire ces travaux? Depuis sa construction dans les années 60, l école a été entretenue mais n'avait subi aucune transformation. Les luminaires étaient vieillissants. Aussi, la qualité de lumière et les niveaux d'éclairage demandaient également à être améliorés. La ville a alors décidé d une rénovation exemplaire, dans le cadre de l appel à projet Prebat : objectif de performance global sur tous les postes de consommation. Pour l'éclairage, les types de luminaire et de gestion étaient imposés. Quel est justement le matériel installé? Le choix s est porté sur des LED dans les sanitaires, des tubes T5 dans les circulations et les classes, et quelques lampes halogènes et fluo compactes en extérieur. La gestion de l allumage et de l extinction est principalement faite par des détecteurs de présence dans toutes les pièces. Dans les classes, les luminaires côté fenêtres et côté couloir sont gérés séparément, avec un capteur de lumière naturelle pour chaque rangée qui éteint quand la lumière du jour est suffisante. à noter que la conception de cette réalisation performante a été assurée par le bureau d études JM. Ponton basé à Grenoble. Quels sont les gains réels sur la facture d'électricité? La consommation électrique est supérieure car le nombre de luminaires est plus important. Le niveau de l'éclairement et son uniformité ont été privilégiés : les instituteurs et élèves sont très satisfaits du confort visuel. Ce projet a-t-il incité la ville à rénover l éclairage dans d'autres bâtiments? Effectivement, la rénovation de l'éclairage a depuis été faite sur d'autres écoles mais avec une gestion moins évoluée que sur J. Jaurès (investissement et maintenance moins importants). Sur tous nos projets de rénovation ou de construction, nous imposons aujourd hui un éclairage très performant. Nous demandons systématiquement des simulations pour valider la qualité de l'éclairage et la performance énergétique. témoignage Source : Enertech Bilan du suivi énergétique par le cabinet Enertech Thomas Letz Dans le cadre d'un vaste programme de suivi piloté par l'ademe Rhône-Alpes, ce bâtiment a fait l'objet d'une instrumentation poussée mise en oeuvre par le cabinet Enertech. Sur l'éclairage, les principaux enseignements sont les suivants : Grâce à la commande généralisée par détecteurs de présence et capteurs de lumière naturelle, les consommations, 7 kwhef/m²su/an en moyenne (18,4 kwhep/m²su/an), sont relativement bien maîtrisées pour une école. Cependant, nous avons détecté un certain nombre de dysfonctionnements, notamment des consommations inutiles au niveau de l ascenseur (éclairage permanent de la cabine, oubli d extinction de l éclairage de la gaine). La modification du réglage des seuils de certains détecteurs de présence, la réduction des temporisations, et la mise en place d asservissements pour l éclairage de l ascenseur permettraient aussi une économie de presque un tiers de la consommation actuelle. Les puissances installées, de 4,6 (circulations) à 8,8 W/m² (classes), auraient pu être optimisées. Par exemple, une puissance de 5 W/m² est suffisante pour fournir un éclairage de qualité dans des classes. Avec un tel dimensionnement, il serait possible de diminuer encore les consommations. Finalement, cette opération montre qu il est maintenant assez aisé d atteindre une bonne performance énergétique des installations d éclairage, à condition d un dimensionnement au plus juste, d un réglage précis des systèmes de gestion et de leur maintenance

7 Informatique Dans les bâtiments tertiaires performants, le poste informatique est devenu l un des premiers postes de consommation, et c est parfois même le premier poste de consommation électrique. Rarement remis en cause car perçu comme indispensable à l activité, il offre pourtant un important potentiel d économies en agissant sur deux composantes : le choix des équipements (ordinateurs, écrans, imprimantes, serveurs, box, etc.) et le comportement des utilisateurs. Ordinateurs Modes de fonctionnement Les études les plus récentes montrent que l'énergie consommée par un parc d'ordinateurs peut être facilement réduite de 60 à 70 % grâce, en particulier, à une meilleure gestion de leur extinction lors des périodes d inactivités (nuits, week-end et congés, voire pauses déjeuner). Le tableau ci-contre montre que le mode «arrêt» présente une consommation résiduelle, certes faible, mais qui peut être importante sur une année entière et à l échelle d un parc de plusieurs dizaines ou centaines d'ordinateurs. L utilisation de multiprises avec interrupteur (sur lesquelles seront branchés ordinateur et écran) s avère donc pertinente. Ceci peut aussi permettre de couper l'alimentation des PC portables lorsque la recharge de la batterie n'est plus nécessaire, ce qui est conseillé. La gestion du mode «veille» est également source d économies. Les consommations en mode actif (ordinateur allumé en permanence) sont significativement plus élevées qu en mode veille. Il est donc conseillé d activer ce mode, même pendant une pause jugée courte, telle qu un déjeuner. L activation manuelle est possible (grâce au bouton marche/arrêt des ordinateurs souvent configurés pour le permettre). L activation de la mise en veille peut également être automatique. Préférer l option «économies d énergie» ou «optimisé» (mise en veille après 10 à 15 minutes d inactivité, voire moins) à l option «normale» (mise en veille après 20 à 30 minutes d inactivité qui est souvent le mode installé par défaut sur les ordinateurs fixes). Pour les écrans plus spécifiquement, le mode «veille» permet de réduire de 95 % la puissance appelée. En mode «actif», régler la luminosité à un niveau moyen permet d'économiser entre 15 et 20% d énergie (voire près de 40% pour une luminosité réglée au minimum). Il est par ailleurs déconseillé d utiliser un «économiseur d écran» (ou «écran de veille»). Contrairement à son nom, il n économise pratiquement pas d énergie (l écran reste allumé) et peut au contraire empêcher la mise en veille automatique par Energy Star. Autre précision utile, le recours à un onduleur, s il palie le risque de microcoupure de l'alimentation électrique, génère des consommations non négligeables (puissance de 8 à 25W environ). Par exemple, un onduleur alimentant un ensemble PC multimédia et écran LCD 17", fonctionnant toute l'année, consommera près de 100 kwh/an. Optimisation énergétique à distance En dehors des solutions techniques et bonnes pratiques mises en œuvre poste par poste, il est aujourd hui possible d intervenir de manière plus efficace, à l échelle d un parc informatique, en utilisant un logiciel de pilotage énergétique. Ce type d outil, installé et piloté par le gestionnaire informatique, peut effectuer à distance une optimisation de la consommation d'électricité par le paramétrage détaillé et le pilotage fin des modes de fonctionnement : type de veille, temporisation, adaptation dynamique de la fréquence du processeur, etc. Il peut aussi évaluer la consommation des ordinateurs au moyen de profils de consommation et le cas échéant proposer une fonctionnalité de sensibilisation pour les utilisateurs (par exemple, affichage de la puissance instantanée ou de la consommation sur une période donnée). à noter que le déploiement de ce type de produit est «éligible» au dispositif des Certificats d'économies d'énergie (Fiche BAT-EQ-28). Critères de sélection lors de l achat Il est tout d abord important de noter que la consommation électrique d un ordinateur varie significativement (dans un rapport de 1 à 10) en fonction du type d ordinateur (portable ou fixe), mais aussi de la taille de son écran. On notera aussi qu avoir beaucoup de mémoire vive (RAM) permet de réduire la consommation en limitant les «accès disques» (la RAM consomme en effet près de dix fois moins que les accès au disque dur). Ces différents éléments sont bien entendu à prendre en compte au moment du renouvellement des appareils. De manière générale, une fois le type de matériel et ses spécifications principales déterminés, le plus pertinent est de choisir des équipements labellisés et de s appuyer sur des guides d achat comme le guide TopTen ou le «Guide to Greener Electronics» de Greenpeace (en anglais). Imprimantes Comme nombre d appareils électriques, les imprimantes consomment souvent davantage en mode «veille/attente» qu en fonctionnement Démonstration avec une imprimante laser noir et blanc en réseau (32 pages par minute) : alors que seulement 34 kw/an sont nécessaires à l impression de 400 à 500 pages recto verso par jour de travail, cette imprimante consommera 1270 kwh/an si elle reste en mode veille le reste du temps, soit près de 40 fois plus! Si en journée, le mode veille est justifié pour les imprimantes en réseau utilisées par un grand nombre de personnes, il est particulièrement pertinent d envisager l installation d une horloge programmable pour automatiser leur extinction en dehors des heures de travail. Lors du renouvellement des équipements, le choix d une imprimante pourra être guidé par ses consommations électriques : en étant vigilant à la technologie utilisée (le jet d encre consomme moins que le laser), à la vitesse d impression, mais aussi au nombre de pages imprimées, la première mesure d économies étant de n'imprimer que lorsque cela est nécessaire! Label Energy Star, TCO ou EPEAT, Ecolabel européen, certification acpi : une garantie de moindre consommation? Un ordinateur Energy Star n est pas nécessairement un ordinateur qui consomme peu. En revanche, il permet à son utilisateur de le configurer pour optimiser sa consommation : tout dépend de l activation des modes veille et extinction ou non (effective pour seulement 15 % des ordinateurs). Pour les imprimantes, fax et photocopieurs, ces fonctions de mise en veille sont préprogrammées à l'origine dans les appareils et l'utilisateur ne peut pas les modifier. Dans le choix des ordinateurs, il faut être attentif au triptyque «Bios (set-up)/système d'exploitation/applications» : il doit être certifié ACPI (Advanced Configuration and Power Management), garantissant la mise en veille prolongée après une période d'inactivité prédéfinie. Le label Energy Star est certifié ACPI. L écolabel européen également : il impose une consommation réduite (en veille et en mode actif). L écolabel EPEAT inclut les spécifications Energy Star et permet également au consommateur d'évaluer l'impact d'un produit informatique sur l'environnement. Enfin, pour les écrans en particulier, le label TCO certified est à rechercher (il présente des exigences supérieures à Energy Star). Informatique

8 Informatique Informatique Serveurs Virtualisation des serveurs Il est courant pour une entreprise de disposer de plusieurs serveurs ne fonctionnant qu à 15% de leur capacité, la capacité totale de l'installation étant dimensionnée pour faire face aux pointes de charge ponctuelles. Or un serveur utilisé à 15% consomme presque autant d'énergie qu'un serveur chargé à 90%. Regrouper quatre à cinq serveurs sur une même machine (serveurs virtualisés) peut donc s'avérer rentable. Cette virtualisation des serveurs permet d acheter moins d équipement, réduit le besoin de maintenance et économise de l énergie (alimentation du serveur et réfrigération de la salle). Usage d Internet : quelles conséquences? Ferme de serveurs (DATA-center) En complément, on peut envisager la virtualisation du poste client. Deux niveaux de virtualisation sont à distinguer : la virtualisation du poste client lui-même (VDI : Virtual Desktop Infrastucture) et la virtualisation d applications. La virtualisation de l infrastructure du poste client consiste à héberger le système d exploitation dans une machine virtuelle (VM) tournant sur un serveur central. Dans ce cas, ce sont à la fois les applications et le système d exploitation qui sont exécutés sur ce serveur central. On minimise ainsi les ressources matérielles (consommatrices) nécessaires au niveau du poste client (poste de travail) : on parle de client léger. En termes d amortissement du matériel, un client léger peut s amortir sur une période plus longue (6-7 ans) qu un PC (3-4 ans). L investissement relativement élevé est considéré comme l un des principaux freins à l adoption de la VDI : son déploiement réclame des achats de serveurs et des capacités de stockage importantes. La virtualisation des applications consiste à ne pas installer physiquement les applications sur le poste client. L application est fournie par un serveur spécifique qui la met à disposition de l utilisateur. Contrairement à l approche VDI, le système d exploitation reste ici sur le poste de travail. La virtualisation d application permet d exécuter des applications qui ne seraient pas compatibles avec le système d exploitation et l environnement du poste de travail. Climatisation des salles serveur Les ordinateurs et serveurs d applications dégagent d'importantes quantités de chaleur. Or leur fonctionnement n'est garanti que dans des conditions particulières de température (22 C +/- 1 C), d hygrométrie (50% d Humidité Relative +/- 5%) et de pureté de l'air (filtration de type G4). La climatisation a pour but de réunir et maîtriser ces conditions toute l année. Le calcul de charge frigorifique à fournir tient compte des sources d apports : ordinateurs, mais aussi transmission à travers les parois, ensoleillement, occupants, éclairage, appareils électriques (onduleurs ), air neuf. Au final, les apports sont généralement très élevés, de l ordre de 100 à 700 W/m² en prenant des hypothèses moyennes. Afin de limiter les consommations d électricité générées par la climatisation, plusieurs possibilités : avant tout, réduire les besoins en limitant le nombre d équipements (virtualisation par exemple), en choisissant du matériel énergétiquement efficace (équipements labellisés), en concevant un local adapté (bonne circulation d air par exemple) ou encore en ne climatisant que la baie de serveurs (et non toute la pièce), ensuite, recourir au freecooling (utilisation de l'air extérieur plus frais) durant les périodes propices, enfin, choisir des équipements de climatisation performants, valoriser localement la chaleur produite si cela est techniquement possible. Ne pas négliger la consommation des onduleurs Envoyer un courriel, faire une requête web sont des pratiques devenues très courantes au quotidien, chez soi comme sur son lieu de travail. Mais surtout, elles connaissent une croissance exponentielle. Ainsi, on estime à plus de 500 milliards le nombre de courriels envoyés dans le monde en Dans le même temps, Google reçoit près de requêtes à chaque seconde. Entre autres raisons, le développement de l usage d internet en mobilité (smartphones, tablettes) génère une croissance très rapide du volume de données échangées. Si l efficacité des Technologies de l Information et de la Communication (TIC) augmente, cette croissance est moins rapide que l augmentation du volume de trafic, avec pour conséquence une forte augmentation des consommations d électricité induites. Si l économie numérique est aujourd hui responsable d environ 10 % de la consommation d électricité mondiale, cette part devrait doubler voire tripler d ici Contrairement aux idées reçues, les consommations majoritaires ne sont pas celles du «poste client» (ordinateur, tablette ou smartphone) mais plutôt celles des data-centers qui stockent les informations et celles des réseaux et routeurs nécessaires au transport des données. Par exemple, la formulation d une simple requête web sur un moteur de recherche mobilise des data-centers à trois reprises et génère six sollicitations pour les réseaux et routeurs. Box internet, une consommation à dominante domestique Alors que la présence de ces boîtiers se généralise dans la plupart des foyers français (23 millions en 2012), mais aussi dans bon nombre d entreprises de type PME, leur consommation électrique est souvent méconnue, si bien qu ils fonctionnent le plus souvent en continu. Or, ces équipements ont une consommation électrique élevée, quel que soit le Fournisseur d Accès à Internet (FAI). Pour une utilisation moyenne, en fonction des matériels proposés par les différents fournisseurs, les consommations varient assez fortement (rapport de 1 à 3 environ). Elles représentent parfois l équivalent financier d un treizième mois d abonnement (plusieurs centaines de kwh). La plus grande partie de ces consommations étant des consommations de veille, c est avant tout sur ce point qu il faut agir. Si la règlementation va progressivement imposer aux fabricants des veilles de plus en plus basses, le plus simple C est pourquoi, au-delà d une amélioration de l efficacité globale des data-centers (la climatisation et les pertes représentent environ 50% de leurs consommations ), une évolution des pratiques des utilisateurs est indispensable pour réduire l impact de l usage d internet. Les principaux conseils à suivre sont les suivants : Pour les courriels limiter le nombre de destinataires (impact climatique multiplié par 4 si le nombre passe de 1 à 10) et éviter si possible le «Répondre à tous», limiter le nombre et la taille des pièces jointes : fichiers compressés, images et PDF basse résolution, lien hypertexte renvoyant vers serveur dédié, limiter le stockage des courriels sur les serveurs : ne conserver que ceux nécessaires et supprimer les pièces jointes. Pour les requêtes web utiliser les «favoris» plutôt que les moteurs de recherches (impact climatique divisé par quatre), simplifier les requêtes en utilisant des mots clés précis et ciblés. reste d éteindre les équipements lorsqu ils ne sont pas utilisés, par exemple en utilisant un programmateur pour arrêter la box/le décodeur entre 24 h et 8 h. En utilisation, désactiver le Wifi permet également de réduire la consommation (ainsi que l exposition aux ondes hyperfréquences, surtout quand la box est située dans une zone de repos comme la chambre)

9 Instrumentation du parc informatique d un site d enseignement Veilles témoignage Maître d ouvrage : Grenoble INP Lieu : Site Viallet, Grenoble Caractéristiques : 23 salles réparties sur 1 500m² (enseignement, recherche, administration) Période d étude : 8 semaines (cours) + 3 semaines (congés) Coût : Prestataire : Vesta-System La «veille» d un équipement électrique fait généralement référence à un mode dans lequel ses fonctions principales sont arrêtées (par exemple l extinction d un téléviseur par la télécommande), ou à un mode d arrêt total apparent de cet équipement. Dans les deux cas, il y a très fréquemment une consommation résiduelle, souvent cachée et liée à une activité réduite dite de «veille». La fonction de veille a généralement pour but un rallumage rapide de l appareil, un affichage d informations simples (affichage de l heure par exemple) ou le maintien d une connexion à un réseau (par exemple pour une imprimante sans fil). La consommation électrique d une veille est une consommation la plupart du temps inutile. Même si cette consommation d énergie peut paraitre négligeable pour un appareil, à plus grande échelle les veilles représentent une consommation d énergie énorme et évitable. Source : Vesta-System Trois questions à Benoît Lechat, Ingénieur d étude, Vesta-System Quelle démarche a incité le maître d ouvrage à faire appel à vos services? Le gestionnaire des bâtiments souhaitait être conseillé sur une solution de suivi énergétique adaptée à une grande mixité de profils d utilisations. Son but était de mieux connaître les usages, d identifier les postes les plus consommateurs, et d envisager des pistes d économie d énergie. Quelle solution lui avez-vous proposée? Nous avons mis en œuvre un système de monitoring basé sur un réseau de capteurs nécessitant un temps d installation très court. Ceux-ci remontent les informations nécessaires à la détermination des performances énergétiques de la zone étudiée (consommations électriques, CO2, COV, température, ouverture des portes/fenêtres, ). Cette installation flexible et à bas coût permet également un focus sur les consommations des ressources informatiques, en particulier de 3 salles (parc de 45 PC fixes), et de 2 bureaux administratifs (1 PC fixe et 1 portable). Les outils que nous avons mis en place répondent à un objectif pour chaque profil d utilisateur : tout d abord les occupants (étudiants, personnel administratif) afin de les sensibiliser et les impliquer sur la thématique énergie ; puis le gestionnaire du site, de manière à affiner sa connaissance des consommations énergétiques, en vue de les maîtriser ; enfin, les chercheurs disposent ainsi d une plateforme de modélisation énergétique du bâtiment, corrélée à des mesures in situ, réalisées à l aide d équipements innovants. Source : Vesta-System Quels sont les principaux résultats obtenus? Grâce aux mesures, nous avons identifié les différents usages des équipements, et pour chacun d eux obtenu le taux d utilisation, de même que le profil de consommation. Sur la période étudiée, un PC fixe consomme 26 kwh, contre 5 kwh pour un portable : ce type de résultat est intégré à la politique d achat lors d un renouvellement de matériel. Cela montre que l hypothèse d un remplacement des 45 PC fixes et écrans plats par des portables (nécessitant 3 fois moins de puissance) permettrait d économiser kwh, sans changement d usage. D autre part, nous avons identifié des pics journaliers de consommation liés à la mise en route des PC pendant 1h45 (mises à jour, diagnostic de panne et sécurité informatique), soit 9 kwh/jour pour un ilot de 4 PC. Un fort gain de consommation peut être obtenu en programmant les mises à jour de façon hebdomadaire, et en procédant simplement à une mise sous tension/mise hors tension quotidienne des machines, pour le diagnostic de panne. Les mesures ont également permis de déterminer le coût effectif des veilles prolongées (c est-à-dire la consommation de la carte réseau). La part de consommation des veilles représentait 4,5 kwh (soit 10 % de la consommation totale des 45 PC). La veille prolongée n était activée qu à partir de 22h et en journée il n y avait qu une mise en veille de l écran (ce mode consomme 20 fois plus qu une veille prolongée). Suite à cette étude, la veille prolongée sera activée aussi en journée dès 30 mn d inactivité (sur l ensemble des 170 postes du site). Au global, l étude a ainsi permis d améliorer la connaissance de l usage effectif des équipements, de cibler les possibilités d économie d'énergie mais aussi d apporter des éléments quantifiés pour prendre des mesures correctives. La consommation électrique des veilles en France serait de 17 TWh soit approximativement 3.5 % de la consommation annuelle nationale, ou l équivalent de la production annuelle de deux centrales nucléaires, ou encore de la consommation électrique du Maroc. à l échelle de l Union européenne, ces consommations de veille sont estimées à plus de 100 TWh. Les économies d énergie associées à la réduction des consommations de veilles sont donc très importantes. D après Olivier Sidler, directeur du bureau d étude Enertech, toutes les expériences ont montré sans exception que diviser par 10 et plus les consommations de veille était techniquement simple et possible à très faible coût. Dans le secteur tertiaire, si la consommation électrique est dominée par l éclairage, un potentiel d économies d énergie important réside dans les veilles de la bureautique, des cafetières mais aussi des auxiliaires (ventilateurs, pompes). Consommation électrique des équipements en mode veille Les consommations sont estimées en mesurant la puissance en mode «veille» d un appareil ou sa consommation pendant un certain laps de temps, et en la multipliant par le temps de mise en veille. Illustration par l exemple avec quelques appareils courants : Photocopieurs : un photocopieur en mode veille peut consommer jusqu à 39 watts et l activation de la fonction mise en veille automatique permet de réduire de 30 à 45% l énergie consommée en une année. Par exemple, la consommation d une photocopieuse de moyenne vitesse (21 à 44 copies par minute) qui consomme en moyenne 747 kwh, sera réduite à 433 kwh grâce à l activation de la gestion basse énergie. Cette économie représente l équivalent de deux ampoules fluo-compactes de 18 watts qui fonctionneraient jour et nuit pendant un an. Machines à café : une cafetière consomme en général entre 100 et 200 kwh par an selon les modèles et les 3/4 de cette consommation sont dus au maintien en températures du café et de l eau du réservoir. Même si certains modèles du marché intègrent maintenant une mise en veille automatique après un certain temps, ce n est pas le cas d une grande partie des cafetières. Elles restent parfois allumées pendant des heures et des économies importantes peuvent être réalisées notamment en prenant l habitude d éteindre la cafetière et en conservant le café dans une bouteille isotherme. À partir de 2015, la législation européenne imposera, pour les nouveaux produits, en plus des limites de consommation en mode veille, des restrictions de temps avant le passage en mode veille (voir règlementation page suivante). Poste informatique : un poste informatique en mode veille consomme en moyenne entre 10 et 30 kwh par an. Cette consommation est largement préférable à la consommation d un ordinateur allumé de manière continue même lorsqu il n est pas utilisé (voir section informatique). Pourtant cette consommation de veille résiduelle peut être facilement réduite en installant des blocs prises sur chaque poste informatique, que l on prend l habitude d éteindre à la pause déjeuner, le soir et pendant les week-ends. À l échelle d un bureau de 25 personnes par exemple, l économie d énergie peut-être de l ordre de 250 à 500 kwh par an en supprimant ces consommations résiduelles lors des absences plutôt qu en laissant les ordinateurs en mode veille

10 veilles Réglementation et Labels Les niveaux de consommation maximums en modes «veille» et «arrêt» d un grand nombre d appareils sont depuis quelques années imposés par les règlements européens relatifs à l écoconception. Ces exigences ont été récemment renforcées pour les équipements ménagers et de bureau, électriques et électroniques, ainsi que pour les téléviseurs. Ces limites de consommation s étendent de 0,3 à 1 watt selon les types d appareils et modes concernés. Le 22 août 2013, la commission européenne a publié un nouveau règlement qui complète la réglementation existante en imposant, à partir du 1er janvier 2015, des valeurs maximums de consommation d électricité en mode «veille avec maintien de la connexion réseau» pour tous les nouveaux équipements connectés à un réseau y compris les équipements dont la fonction principale est le traitement de trafic sur de données (routeurs, modems etc.). Ce nouveau règlement imposera aussi (à partir du 1 er janvier 2015) des temps maximums au-delà desquels les machines à café ménagères (non professionnelles) doivent passer automatiquement en mode veille ou arrêt. Ces temps varient de 5 à 60 minutes en fonction du type de machine à café et de ses fonctions (préchauffage, maintien en température etc.). Les règlements en vigueur imposent aussi que les fabricants affichent, dans les notices techniques, les valeurs de consommations en modes «veille» et/ou «arrêt» des nouveaux équipements, ainsi que le laps de temps au bout duquel l équipement passe automatiquement dans ces modes. Agir sur les veilles Il existe plusieurs solutions pour réduire les consommations de veilles : Se renseigner sur la performance énergétique de ses appareils : le site Topten permet de comparer l efficacité énergétique des produits d une catégorie en termes de consommations électriques en marche et en veille, et la présence ou non d un interrupteur (ainsi que de nombreux autres paramètres). choisir des produits labellisés Ecolabel européen, TCO ou Energy star. Ils garantissent que la consommation d énergie a été optimisée en mode marche et en mode veille. pour les téléviseurs, l étiquette énergie indique la présence ou non d un interrupteur permettant l arrêt de l appareil. Supprimer les veilles identifiées : des prises et multiprises à interrupteurs permettent de grouper les appareils comme par exemple un ou plusieurs ordinateurs, écrans et périphériques. Il est aussi possible de centraliser l extinction grâce à des prises télécommandées. des prises avec horloge de programmation mécanique permettent de couper automatiquement les consommations électriques en dehors des heures de travail. des «prises intelligentes» permettent en même temps de centraliser, de programmer l extinction/allumage des appareils, de suivre leurs consommations et dans certains cas de les piloter à distance. Ces produits sont plus onéreux. un nouveau type de télécommande a récemment vu le jour et devrait bientôt être commercialisé. Ce produit, nommé «remote wake-up», permettrait de réduire à un milliwatt la veille de certains appareils en transmettant l énergie à distance à l appareil depuis la télécommande et ainsi de supprimer le besoin d énergie de l appareil pour détecter le signal de remise en route. Rechercher les consommations de veille cachées : Une fois détectées, il est possible d agir sur les consommations de ces veilles «cachées», comme les volets roulants, la ventilation, les auxiliaires, etc., en faisant installer un interrupteur par son électricien par exemple. Bureau d études AMOES : à la recherche des veilles cachées Source : AMOèS Témoignage de Roman NICOLAS, salarié de la société Amoès Pourquoi avoir choisi ces postes en particulier et quelle a été l approche de cette étude? Une campagne de mesures avait été précédemment réalisée par Amoès et nous avions conclu que des axes d amélioration énergétique étaient envisageables, notamment sur les consommations de veille des volets électriques et de la ventilation. Un suivi sur l ensemble des consommations d électricité a été effectué pendant les mois de juillet et août 2011, puis pendant un an d octobre 2012 à septembre L objectif était de déterminer la répartition par usage, la performance globale des bureaux, et d examiner plus spécifiquement les consommations de ces auxiliaires. Nous avons mis en place un simple système d interrupteurs permettant de couper entièrement l'alimentation des volets électriques et de la ventilation pendant la nuit et les week-ends, et nous avons alors mesuré les économies d énergie engendrées. Quels sont les principaux résultats de cette étude? L installation des interrupteurs permettant de supprimer les veilles a été un véritable succès car elle a permis de réduire considérablement les consommations électriques de ces deux postes. Cette étude a permis de réaliser que la majorité de la consommation électrique des volets roulants (97%) était imputable à la veille des volets électriques et que l énergie consommée pour réellement actionner les volets était marginale. En éliminant la veille pendant les nuits et les weekends, la consommation électrique des volets a pu être divisée par 2,3. témoignage La société AMOèS a réalisé en 2011, 2012 et 2013, une étude sur la consommation des équipements électriques de ses bureaux à Asnièressur-Seine, en se concentrant principalement sur les consommations de veille des volets roulants et de la ventilation. Plus de la moitié de la consommation totale de la ventilation était également due à la veille et de la même manière que pour les volets roulants, la mise hors tension pendant les nuits et les week-ends a permis de diviser par deux la consommation totale du poste ventilation. Avez-vous remarqué un impact réel sur vos consommations électriques? Globalement, la mise en place des systèmes de maîtrise des veilles a permis de réduire la consommation d électricité annuelle de 125 kwh, une économie d énergie qui représente approximativement 8% de la consommation totale d électricité de nos bureaux. Ce résultat est d autant meilleur que les bureaux d Amoès sont déjà très performants, avec une consommation électrique de 15,5 kwh/m²/an. À titre de comparaison, les moyennes nationales pour les bâtiments de bureaux s échelonnent de 18 à 100 kwh/m². Le potentiel d économie d énergie serait donc bien supérieur pour des bâtiments tertiaires sur lesquels aucun travail d optimisation des consommations électriques n a été réalisé. Les économies d énergie réalisées ont aussi été fonction de l assiduité des occupants des locaux à actionner les interrupteurs coupe-veilles. Nous nous sommes rendu compte que les occupants pensaient à actionner l interrupteur 60% du temps pour les volets et 98% du temps pour la ventilation

11 Ascenseurs Auxiliaires : moteurs et pompes Même si seulement 20 % des logements français sont desservis par un ascenseur, on dénombre cependant plus de appareils, dont la moitié a plus de 25 ans et le quart plus de 40 ans. C est donc un parc ancien, qui se renouvelle peu ( nouvelles unités/an dont seulement 15% en remplacement d installations existantes). Le potentiel d amélioration énergétique est réel puisque l on sait que la consommation d un ascenseur récent est de l ordre de 80 kwh/an/logement (voire moins), celle d un ascenseur plus ancien (et non «optimisé») plutôt de 200 kwh/an/logement. À l échelle d un immeuble résidentiel, l ascenseur représente de 10 à 20 % des consommations d électricité des services généraux. Avec l amélioration des performances des motorisations, la part de consommation liée au moteur (plus des 2/3 dans un ascenseur ancien) s est réduite au profit des consommations d éclairage de cabine (jusqu à 40% sur des ascenseurs récents) et des armoires de commande (jusqu à 50% du total). Ces deux postes sont aussi les principaux responsables des consommations à l arrêt, qui, sans aucun service rendu, représentent parfois 30% des consommations. Choisir un nouvel ascenseur Faire installer un nouvel équipement représente un investissement financier significatif. Pour choisir un ascenseur bien adapté à ses besoins et le plus économe possible, les principaux critères de choix sont les suivants : bien dimensionner la cabine : une cabine plus grande sera plus lourde (même vide) et plus puissamment motorisée, donc consommera plus. choisir un système à contrepoids plutôt qu à vérin, deux à trois fois plus efficace. utiliser une transmission directe ou des réducteurs de vitesse à fils et poulies. Éviter les réducteurs mécaniques. recourir à la vitesse variable en choisissant un moteur à courant continu ou un moteur asynchrone avec dispositif de variation de vitesse (en rénovation en particulier). À la clé, plus de 50 % de consommation en moins et une puissance appelée au moins deux fois plus faible (réduction de puissance souscrite). choisir un modèle avec réinjection du courant dans le réseau lors du freinage. La rentabilité dépendant du nombre de courses, ce système est à réserver aux ascenseurs très utilisés. supprimer la ventilation et l éclairage permanent de la cabine (autorisé par la norme NF EN 81-1 paragraphe ). automatiser l extinction de l éclairage de la gaine (300 W permanents doublent la consommation d un ascenseur desservant dix logements...). choisir un modèle qui intègre un «mode veille» et réduit ainsi les consommations lorsque l ascenseur n est pas utilisé : éclairage mais aussi portes, détecteurs, convertisseurs de fréquence (moteur), travailler sur les réglages et la gestion, en réduisant les vitesses et les accélérations (réduction des appels de puissance), en optimisant les déplacements pour éviter les allers-retours «superflus» (la consommation d un ascenseur à contrepoids est la plus élevée soit à vide en descente soit à pleine charge en montée) et en privilégiant une gestion de type «manœuvre collective» ou «manœuvre à destination». Améliorer un ascenseur existant Compte tenu du faible taux de renouvellement du parc (2.5%/an), c est la situation la plus couramment rencontrée. Si l amélioration de la performance énergétique de l équipement a peu de chance d être un élément déclencheur de travaux suffisant, il est intéressant de mettre à profit les nombreuses interventions de mise en conformité des ascenseurs (décret du 09 septembre 2004) pour mutualiser les coûts et y inclure des travaux concourant à la réduction des consommations. Sur un plan technique, pour améliorer une installation existante, on peut agir sur quasiment tous les domaines précités pour les installations neuves. En particulier, les pistes à suivre en priorité sont la mise en place d une variation de vitesse, la suppression de l éclairage permanent des cabines et de la gaine, le travail sur les réglages (vitesses) et la gestion des courses. Le gain à attendre peut être très élevé et atteint en général au moins 50 %. La ventilation La ventilation des locaux joue un rôle essentiel pour éviter la dégradation du bâti (évacuation de l humidité), et, pour assurer une bonne qualité de l air aux usagers (humidité, polluants et odeurs). Celle-ci est d autant plus importante dans des bâtiments dont l enveloppe est aujourd hui plus étanche à l air. Dans la plupart des cas, pour être efficace, cette ventilation doit être assurée mécaniquement. La consommation d électricité induite est principalement celle des moteurs, mais aussi de la régulation et des capteurs. La puissance du moteur, et donc sa consommation, est fonction du débit d air, de la pression dans le réseau et de la performance énergétique du moteur. Autant de paramètres à optimiser. Premier paramètre, les débits. Des minimums sont imposés par plusieurs textes réglementaires : code du travail article R , règlement sanitaire départemental article 64, arrêté du 24 mars 1982 et arrêté du 28 novembre 1983 pour le logement. Ils sont fonction du type d usage des pièces et du nombre de personnes présentes. Pour une bonne qualité de l air intérieur, il est nécessaire d avoir au moins 20 m 3 /h par personne. Il est aujourd hui impératif de mettre en place une gestion du débit en fonction de l occupation. Celle-ci permet de ventiler uniquement quand il faut et la quantité qu il faut (recommandations non adaptées aux logements). Plus précisément : à minima, la gestion doit être à débit nominal en période d occupation et débit nul en inoccupation. Ce pilotage peut être commandé automatiquement par une minuterie, horloge ou détecteur de présence. Remplacer le débit nul par un débit faible, ou redémarrer la VMC quelques heures avant la période d occupation permet d améliorer la qualité de l air intérieur. une variation du débit en fonction du nombre de personnes présentes permet d optimiser la consommation. Cette modulation est faite avec des registres ou mieux, des boîtes à débit variable (VAV). Les principaux capteurs utilisés sont le détecteur de présence ou la sonde CO2. Dans cette situation, il est primordial que le ventilateur soit à variation électronique de vitesse, programmé en pression constante, ou mieux, variable, pour avoir de réelles économies. Deuxième paramètre : le dimensionnement du réseau. C est un point majeur pour minimiser la consommation. Le choix doit se porter sur des faibles pressions et vitesses, afin de limiter les pertes de charges. Quelques points clés : diamètres de gaines importants, longueurs minimisées, peu de coudes, conduits lisses, etc. Troisième paramètre : le choix du ventilateur. Il doit être choisi pour sa faible consommation et sa capacité à s ajuster aux débits. La réglementation dans l existant impose un maximum de 0,25 à 0,45 W/m3 mais il est aujourd hui facile d être inférieur à 0,25. Il faut ensuite bien choisir son point de fonctionnement afin d être au maximum de la courbe de rendement. Optimisation des pertes de charge du réseau (pression) et gain par l utilisation de la modulation Quatrième paramètre : la mise en œuvre. Pour avoir un fonctionnement réellement efficace, celle-ci doit être soignée. Il faut s assurer de la bonne étanchéité à l air des réseaux, en visant la classe C (à préciser dans le CCTP et à vérifier avant la réception). Il est aussi crucial de faire régler les débits à chaque bouche et la pression au caisson de VMC (en simple ou double flux). À défaut de ces précautions, les débits réels ne seront pas ceux attendus. La VMC double flux demande de plus un équilibrage précis des débits insufflés et extraits pour éviter des surconsommations. Cinquième paramètre : la maintenance. Elle permet de maintenir la performance dans la durée. De manière générale, il est conseillé de nettoyer les entrées d air et bouches tous les ans. Pour une VMC double flux, changer les filtres au moins 3 fois par an est conseillé pour préserver la qualité de l air et éviter les surconsommations

12 Auxiliaires : moteurs et pompes Les auxiliaires Chauffage/refroidissement Dans les installations de chauffage, la consommation d électricité est principalement celle des pompes et circulateurs, mais aussi du générateur, des émetteurs et de la régulation. Comment faire en sorte que celle-ci soit la plus faible possible? Une bonne conception implique d abord un dimensionnement du réseau de distribution avec de faibles pertes de charges et le choix d un schéma hydraulique qui optimise le nombre de pompes et circulateurs, mais aussi leurs puissances. Pour le choix des matériels, la réglementation européenne impose des performances de plus en plus élevées (Directive ErP), mais il est intéressant d aller au-delà (moteur IE3 ou IE4, circulateur avec EEI < 0,23). À noter que le surdimensionnement est absolument à proscrire. Par ailleurs, le fonctionnement des pompes doit impérativement être asservi aux besoins. D une part par un arrêt automatique hors période de chauffage/refroidissement, d autre part par l adoption d un régime en débit variable, de plus en plus répandu. Mais pour que des pompes à vitesse variable apportent réellement les économies attendues, deux conditions doivent obligatoirement être remplies : La première est que la conception du réseau intègre ce régime de fonctionnement en régime variable, en particulier en supprimant tout by-pass entre départ et retour. Conception de réseau et vitesse variable La seconde est que le paramétrage des pompes soit optimisé, en privilégiant un régime à débit et pression variables. Malheureusement, ce paramétrage est trop rarement effectué et il est fréquent de trouver des pompes à vitesse variable fonctionnant en pratique à débit constant Puissance d'un circulateur en fonction du régime de fonctionnement adopté Les auxiliaires Eau chaude sanitaire Quand l eau chaude sanitaire est produite en chaufferie, la consommation d électricité est principalement celle des pompes de bouclage et d échangeur. Avant tout, en réduisant le nombre de points de puisage (pas d eau chaude aux lavabos des sanitaires par exemple), leur distance à la chaufferie (taille du bouclage réduite), et en dimensionnant le réseau de distribution avec de faibles pertes de charges, il est possible de diminuer la puissance des pompes installées. Ensuite, le choix des pompes et circulateurs de bouclage est critique puisque ce matériel est en fonctionnement continu. La réglementation n imposant pas de performance minimum, on recommande donc d exiger explicitement des moteurs de pompes performants de type IE3 ou IE4, et des circulateurs avec EEI < 0,23. Enfin, s il est possible d arrêter la pompe de bouclage pendant les périodes d inoccupation, cette solution est à mettre en œuvre avec précaution car la réglementation contraint à un redémarrage des bouclages au moins 24 h avant leur première utilisation pour réduire le risque de légionnelle. Auxiliaires et contrat d exploitation Pour maintenir la performance tout au long de la vie du bâtiment, il est vivement recommandé de prévoir une maintenance régulière de toutes les installations techniques. Si celle-ci est confiée à un prestataire externe, la maîtrise des consommations électriques peut être explicitement indiquée dans le contrat, avec potentiellement une clause d intéressement. Hôpital de Blois : la vitesse variable s impose Source : CH de Blois Construit en 1978, le centre hospitalier de Blois offre une capacité de 475 lits dans des services de court et moyen séjour. Soucieux de la qualité de la distribution d eau (débits, qualité sanitaire, ) et de la réduction des consommations énergétiques, des travaux ont été réalisés en 1994 puis en 2012 sur une des trois installations de pompage afin de garantir, aujourd hui, une distribution satisfaisante pour le plateau technique. Grâce à une instrumentation mise en place avant et après les travaux de 2012, une évaluation de l impact énergétique du remplacement des surpresseurs a pu être faite. À la clé, des bénéfices énergétiques mais aussi en termes de confort et de maintenance des équipements du centre hospitalier. Le mot du maître d ouvrage Daniel LAURENCEAU Technicien responsable de la maintenance Quelle était la problématique qui vous a conduit à engager des travaux? L installation initiale qui datait de 1994 ne comportait qu une pompe équipée de variation de vitesse sur trois et était équipée d un pressostat mécanique. Cette configuration générait des amplitudes de pression importantes dans les réseaux (jusqu à 0.5 bar). Aussi, lors du démarrage des pompes (en cascade), il arrivait que la pression exercée soit trop forte et décolle le biofilm, avec pour résultat un encrassement prématuré des pré-filtres et des filtres terminaux. En cas de colmatage, la membrane filtrante pouvait éclater et les bactéries se propager Par ailleurs, certains appareils de lavage et rinçage des instruments ne fonctionnent que dans une certaine plage de pression. En cas de variation trop importante, ceux-ci s arrêtent et il faut intervenir pour redémarrer le cycle depuis son démarrage. D où des pertes de temps et de la maintenance additionnelle. Concrètement, quelles solutions techniques ont été mises en œuvre? Dès le départ, nous avions choisi de recourir à la variation de vitesse sur les trois moteurs pour pallier aux problèmes précités. témoignage Maître d ouvrage : Hôpital de Blois Commune : Blois Projet : installation d un nouveau surpresseur pour le réseau d eau froide Année de réalisation : 2012 Fourniture et pose du matériel : Salmson Pour optimiser le choix du matériel installé (pompes à moteurs asynchrones à aimants permanents de classe IE4), la société retenue (Salmson) a procédé à des enregistrements de pression et de débits en continu pendant plusieurs semaines. Cette campagne a permis de bien connaître les besoins du centre hospitalier, donc de dimensionner et de paramétrer au mieux l installation (en matière de pression en particulier). Aujourd hui, quels sont les résultats? Source : Salmson Les mesures faites après travaux montrent une réduction de consommation énergétique de 40 % en moyenne, voire 50 % dans certaines plages d utilisation. Nous avons également réduit de 25% environ la puissance électrique installée. Et bien sûr, nous avons une pression beaucoup plus stable dans le réseau, un débit constant, donc une qualité de service largement améliorée

13 Froid et cuisson Froid et cuisson S ils ne sont pas prépondérants dans les consommations électriques de manière générale, certains usages de l électricité peuvent le devenir dans des bâtiments accueillant des activités spécifiques, par exemple la restauration collective ou le commerce alimentaire. Dans ces deux cas, la production de froid pour la conservation des denrées périssables est un poste qui pèse très lourdement (50 % des consommations électriques dans les supermarchés par exemple). Pour la restauration, les consommations relatives à la cuisson ou au lavage deviennent aussi significatives et ne peuvent être négligées. D où l importance de connaître les enjeux et les principales pistes d optimisation sur ces postes. Le froid En matière de froid, on distingue deux grandes catégories d équipements : les chambres froides dont la vocation est uniquement le stockage, les meubles frigorifiques qui assurent aussi un rôle de présentation des produits aux consommateurs (convives ou acheteurs). Fluides frigorigènes Répartition des consommations en cuisine collective Pour les chambres froides, il est naturellement important de commencer par chercher à minimiser les besoins : en dimensionnant au plus juste les volumes de stockage nécessaires, en regroupant les différentes chambres (par exemple, en positionnant les chambres positives (consigne > 0 C) autour des chambres négatives), en créant un espace tampon entre zones de cuisson ou de lavage et les chambres. On sera aussi particulièrement vigilant au juste respect des températures réglementaires, sans excès (5 à 10 % de surconsommation entre une consigne à -18 C et une consigne à -21 C). Ensuite, pour réduire les déperditions, il est primordial d avoir des parois bien isolées (sol y compris, les valeurs guides à retenir étant les suivantes : U de 0,350 à 0,250 W/m².K en froid positif ; U de 0,250 à 0,150 W/m².K en stockage négatif), mais aussi d avoir une bonne étanchéité à l air, en particulier au niveau des portes, fermées ou ouvertes (prévoir l installation de rideaux à lanières et de dispositifs anti-oubli de fermeture). Enfin, on cherchera à optimiser les opérations de dégivrage de l évaporateur (critères de déclenchement/arrêt et asservissement du cycle du fluide réfrigérant). Une installation performante passe aussi une bonne sélection des différents composants. Pour l évaporateur et le condenseur, la classification Eurovent peut servir de guide, tout comme le fait de dimen- Choisir le fluide frigorigène le plus adapté à la situation rencontrée fait partie des points de vigilance à intégrer au moment de la conception de toute nouvelle installation. L un des principaux critères de choix sera les niveaux de température visés (froid positif ou négatif). Si l offre reste multiple, celle-ci a tendance à se réduire avec l évolution de la réglementation en matière de fluide frigorigène (visant à la préservation de la couche d ozone et la limitation de la contribution de ces gaz à l effet de serre). Cette règlementation restreint donc progressivement le choix et l oriente à terme vers des fluides thermodynamiquement moins performants (eau ou CO2 par exemple), ou présentant d autres types de risques (ammoniac ou hydrocarbures par exemple). sionner au plus près des besoins (viser un écart de température de 10 C entre surface de l échangeur et température maximale de l ambiance pour le condenseur, 6 à 7 C pour l évaporateur). En complément, on veillera au positionnement du condenseur (à l abri de sources de chaleur, y compris du soleil) et au recours à des ventilateurs de larges diamètres et à vitesses lentes pour l évaporateur. Pour le compresseur, on optera préférentiellement pour des compresseurs type scroll, en regroupant la production de froid (un groupe pour les chambres négatives, un autre pour les chambres positives) et en ayant au moins un compresseur à vitesse variable pour mieux coller aux besoins (fluctuants). Enfin, deux autres pistes d optimisation peuvent être étudiées : d une part le recours à la haute pression flottante (consommation réduite, durée de vie des matériels accrue et régulation affinée), d autre part la récupération de chaleur (pour le chauffage de l eau par exemple) sous réserve d une production de froid centralisée et d une puissance de compresseurs significative (autour de 5 kw minimum). Dans ce cas, le recours à un bureau d études spécialisé s impose Les meubles frigorifiques doivent répondre à plusieurs objectifs (conservation et mise en valeur des produits, confort des clients) et sont donc intrinsèquement des équipements moins performants que les chambres frigorifiques. On cherchera donc avant tout à limiter leur nombre. Ainsi, sur le papier, la solution idéale serait de confiner tout ou partie des denrées dans des chambres froides laissées en libre accès aux consommateurs au travers d ouvertures contrôlées. Dans la pratique, bien souvent, on a recours à des meubles dans un espace de vente ouvert. Néanmoins, des pistes d optimisation existent et le potentiel de gain sur un équipement peu performant ou mal utilisé est de l ordre de 50 %. En matière de conception, on réfléchira à l implantation de la «zone froid» par rapport à l extérieur (soleil par exemple) et par rapport à l aménagement intérieur (éviter la proximité avec des sources chaudes). Par ailleurs, une partie de la consommation servant à refroidir et assécher l air ambiant du magasin, celui-ci devra être le plus froid et sec possible à proximité de ces meubles. En matière de choix d équipements, il faut garder en tête que les meubles fermés (au mieux par des portes, à minima par des rideaux translucides) sont à privilégier car de 30 à 40 % moins déperditifs que les meubles ouverts. Dans les deux cas, il est possible d être guidé dans ses choix en se référant à la certification EUROVENT, aux critères de l Energy Technology List (ETL - site.html) ou du Saving Trust (Danois - qui classent les meubles frigorifiques de vente par classes ou index d efficacité énergétique (généralement, on utilise l indicateur kwh/ jour/m 2 de surface de présentation). Meuble fermé froid négatif

14 Froid et cuisson Réduire la pointe de puissance La réduction de la pointe électrique fait partie des principales pistes d optimisation en cuisine collective car elle présente un intérêt économique certain en matière de réduction de la puissance souscrite. Comment s'y prendre? 1/ Il faut intégrer cette problématique dans le choix des équipements. Par exemple, en choisissant des marmites ou fours disposant de deux résistances de puissance différentes (montée et maintien en température), et, de manière générale, des appareils présentant une connexion pour délesteur de charge. 2/Il faut adapter les pratiques au quotidien, en décalant certaines consommations en heures creuses. Par exemple : le chauffage de l eau, le lavage de la vaisselle (si stock suffisant) ou une partie de la cuisson (possible en liaison froide). 3/ En heures de pointes, il faut chercher à délester de manière centralisée un maximum d appareils (possible pour la plupart d entre eux) : en choisissant des durées adaptées (de l ordre de 3 minutes pour un four mais de 15 secondes pour une friteuse), en veillant à ce que cela ne perturbe pas leur fonctionnement (cycle de lavage par exemple) et n altère pas leur durée de vie (éviter les cycles courts sur les équipements frigorifiques). S il est difficile d évaluer la rentabilité d un délesteur de manière générale, des temps de retours de quelques mois sont courants En matière de réduction des déperditions, pour les meubles ouverts, on peut travailler sur l optimisation du rideau d air chaud (qui limite les apports par induction d air ambiant à hauteur de 50 % environ), en adaptant la vitesse d air (0.5 à 0.7 m/s). On peut aussi réduire les pertes par rayonnement (meubles horizontaux négatifs principalement) de l ordre de 40 % en mettant en place des baldaquins au-dessus des meubles. En complément, la mise en place hors des périodes d utilisation de couvertures (meubles horizontaux) ou de rideaux (meubles verticaux) sur les meubles ouverts peut abaisser de 30 % leurs consommations. En matière de réduction des apports internes, on relève deux axes de réflexion principaux : L éclairage : il s agit de privilégier l éclairage extérieur aux meubles, les sources internes étant émettrices de chaleur. À noter qu à l inverse des LED, les sources fluorescentes sont peu performantes à basse température. le dégivrage : il concerne principalement les meubles à froid négatif (en particulier les meubles ouverts). La régulation de ce dernier (fréquence et longueur de cycle) est primordiale. Pour en limiter l impact, on privilégiera une régulation électronique contrôlant l écart de température entre l ambiance et l évaporateur. La cuisson Dans le cas d équipements essentiellement électriques, le poste cuisson peut être responsable d au moins 20 % des consommations et de près de la moitié de la pointe de puissance en cuisine collective. Pour en réduire l impact, il faut d abord travailler sur le dimensionnement et le nombre des équipements en fonction du nombre de repas, ce qui évite les redondances et améliore les rendements. Ensuite, il faut recourir aux technologies les plus performantes en fonction du type d appareils : pour les plaques, l induction est préférable à la vitrocéramique ou la fonte, pour les fours, la convection forcée est préférable à la convection naturelle (45% d économie). Au mieux, on choisira un four combiné air/vapeur encore plus performant (particulièrement adapté à la liaison froide). On cherchera également à choisir des équipements présentant une bonne efficacité énergétique (rapport entre énergie absorbée par l aliment et l énergie consommée), y compris en veille (pour ceci, se référer aux critères du label américain Energy Star - energystar.gov/index.cfm?c=products.pr_find_es_products). Enfin, il est important de choisir (et d utiliser) le produit le plus performant parmi ceux possibles pour un type de cuisson (par exemple : pour les légumes, préférer le cuiseur à la vapeur (90% de rendement) à la marmite (rendement de l ordre de 50%). Four combiné Le lavage et la ventilation Il existe bien entendu d autres postes consommateurs dans les cuisines collectives. On citera en particulier le lavage (de la vaisselle) et la ventilation (hottes). Le lavage est un poste important en matière de consommation (jusqu à 20 % du total des consommations de la cuisine). La piste principale concerne la récupération de chaleur, que ce soit par simples échangeurs ou par pompes à chaleur. Dans les deux cas, l eau froide est réchauffée par les eaux usées avant rejet à l égout ou par les buées produites tout au long du cycle de lavage. Le poste "ventilation" est quant à lui moins consommateur (moins de 10% des consommations) mais plus impactant en terme de confort des salariés. Au moment de l achat de nouveaux matériels, on privilégiera les hottes à induction, à débit variable (asservissement à la température et l hygrométrie), et le cas échéant, un système intégrant de la récupération de chaleur sur air extrait. Hotte de ventilation L étiquette énergie L'étiquette énergie donne une information précise et comparable sur la performance énergétique et la consommation d'eau des appareils électroménagers. Elle est obligatoire pour les réfrigérateurs, congélateurs, combinés, cave à vin, lave-linge, sèche-linge, lave-linge séchant, lave-vaisselle, fours électriques, mais aussi pour les lampes et les climatiseurs. Si l essentiel de ces produits sont à usage domestique, certains peuvent se retrouver dans des locaux à usage professionnel. Avec la nouvelle étiquette énergie, les sept classes de performances énergétiques s étendent de A+++ pour les appareils les plus performants à D pour les moins performants (ou G pour certains produits). Elle remplace l ancien étiquetage qui ne reflétait plus les niveaux de performance des équipements du marché, et pour lequel les classes s étendaient de A à G. Par exemple, la classe A+++ permet un gain de 60 % par rapport à la classe A. Actuellement, tous les produits électroménagers concernés sont convertis ou en cours de conversion à la nouvelle étiquette. De plus, depuis le 1 er juillet 2012 les fabricants ne peuvent plus proposer à la distribution de réfrigérateurs et de congélateurs de classes A et inférieures. Au-delà de la classe de performance énergétique, l'étiquette renseigne également, en fonction du type de matériel, sur la capacité des appareils (volume ou poids), la consommation d'énergie annuelle, la consommation d'eau annuelle, la classe d'efficacité de séchage ou d'essorage, la durée d'un cycle standard, la performance de condensation (pour les sèche-linge concernés), ainsi que les émissions acoustiques dans l'air. Enfin, elle comporte l'écolabel Européen s'il a été attribué à l'appareil. Les étiquettes énergies sont amenées à être révisées au maximum tous les 4 ans en fonction des avancées technologiques. Progressivement, cette étiquette va devenir obligatoire pour d autres appareils électroménagers comme par exemple les aspirateurs en Froid et cuisson

15 CMA de l ISERE: La MDE, une condition à l énergie positive Connaissance des consommations Gestion des réseaux Le siège de la Chambre de Métiers et de l Artisanat de l Isère est un bâtiment à énergie positive de 3800 m 2 SHON chauffé par le chauffage urbain et rafraichi par échange direct sur nappe. L ambition du maitre d ouvrage était d avoir un projet architectural sobre et efficace, d atteindre une consommation énergétique la plus faible possible tout en valorisant l utilisation d énergies et matières de proximité. Ce bâtiment se veut aussi être une vitrine pour l artisanat, en conciliant innovation, performance et qualité de réalisation. Il illustre parfaitement le fait que la maîtrise des consommations d électricité s impose comme un passage obligé pour tout projet à énergie positive, même en présence d une production d électricité sur site significative (1000 m 2 de solaire photovoltaïque ici). Source : CMA de l'isère Source : CMA de l'isère Le mot du maître d ouvrage Jean Louis GAYDON Intendant A l origine, la maîtrise des consommations d électricité était-elle une cible majeure de votre projet? Même si nous n avions pas spécifiquement cette thématique en tête, elle s est très vite imposée à nous et surtout à l équipe de maîtrise d œuvre. Notre objectif de bâtiment positif nous a conduit de fait à nous intéresser aux usages non réglementaires, en particulier la bureautique, les ascenseurs et l éclairage des parkings postes qui génèrent des consommations électriques. Au final, compte tenu de la performance de l enveloppe qui réduit fortement les besoins de chauffage, les consommations d électricité représentent près de 90% des consommations du site, dont environ 1/3 pour des usages hors règlementation. Dans ces conditions, la MDE devient vite incontournable. témoignage Maître d ouvrage : CMA de l Isère Commune : Grenoble Projet : bâtiment de bureaux à énergie positive livré en 2011 Cep hors PV : 56 kwhep/m 2 SHON/an Cep avec PV : -40 kwhep/m 2 SHON/an Coût : HT/m 2 SHON (hors installation PV) Architecte : Chabal Architectes BE Fluides et HQE : ITF AMO HQE : Etamine Concrètement, quelles solutions techniques «MDE» ont été mises en œuvre? Grâce à une bonne conception architecturale, une isolation renforcée et le recours majoritaire au principe d émission par dalle active, nous avons pu nous passer de pompe à chaleur pour la production de froid, le rafraichissement étant assuré directement par échangeur sur eau de nappe. Ce système est bien entendu plus économe qu une PAC, même très performante. Nous avons également particulièrement travaillé l éclairage (près de 50 % des consommations du site), en ayant recours à des sources fluorescentes gradables avec détection de présence sur chaque luminaire (horloge pour les sous-sols). La bureautique (25 % des consommations) a aussi été au cœur des préoccupations. Nous avons opté pour la technique du «Client léger», avec des machines plus minimalistes et donc plus économes qu une solution classique. Enfin, nous avons mis en place une GTC très aboutie qui nous permet un pilotage fin du bâtiment (chauffage, rafraichissement mais aussi éclairage et protections solaires par exemple). Aujourd hui, en phase exploitation, nous nous appuyons sur ce précieux outil de suivi et de gestion pour poursuivre nos efforts de MDE au quotidien. Mieux connaître ses consommations électriques Au-delà d une approche sectorielle par domaines d usage de l électricité telle que décrit dans ce dossier, le gestionnaire de bâtiment peut rechercher une approche stratégique de réduction des consommations d électricité. Pour cela, il aura avant tout besoin de connaitre les spécificités de consommations de ses différents bâtiments. Par exemple: poids de la restauration dans les consommations d une école, poids de l informatique dans les consommations de bureaux Cette connaissance fine des consommations d électricité nécessite la mise en place de suivi. Dans le cas de bâtiment neuf, ce suivi est désormais rendu obligatoire par la RT2012 (à l échelle de plateau ou d armoire électrique). Dans l existant, cela reste une démarche volontaire du maître d ouvrage; trois solutions s offrent à lui : l instrumentation provisoire d un bâtiment, par la mise en place de sous-comptage et l analyse de ces mesures. Objectif : vérifier le bon fonctionnement d un équipement (d une ventilation par exemple). le comptage à demeure dans le bâtiment, avec des outils d analyse et des alarmes en temps réel. Objectif : suivre la performance dans le temps d une installation (d un groupe froid ou d une installation d éclairage par exemple). le diagnostic MDE confié à un bureau d études indépendant, luimême équipé d outils de suivi et capable de synthétiser les résultats de l étude de manière à accompagner le maître d ouvrage dans les actions de MDE à mettre en œuvre. Objectif : Mettre en œuvre une stratégie globale de réduction des consommations électriques à l échelle d un site. Pour aller plus loin : consultez le dernier Dossier de l ALEC sur le suivi et le pilotage des bâtiments de décembre Pistes pour l instrumentation temporaire des réseaux électriques des bâtiments Afin de mieux connaître la manière dont l électricité est consommée dans les bâtiments, les gestionnaires peuvent s équiper de quelques outils : pour connaitre les consommations d un appareil, on utilisera un wattmètre ou wattmètre enregistreur. Le wattmètre s intercale entre la prise murale et la prise de l appareil. pour suivre les consommations au niveau du compteur général, on utilisera des systèmes d acquisition soit se connectant au bornier Tele-Information Client, disponible sur tous les compteurs électroniques, soit lisant les impulsions lumineuses des compteurs et les traduisant en kwh. Wattmètre Bornier TIC Source: NZR Pinces ampérométriques Source: Barowatt Source: Ixel pour suivre les consommations d un usage à partir du tableau électrique : pinces ampérométriques en temporaire ou sous-compteurs en permanent. En pratique, ces outils donnent accès à deux types d informations : la répartition des consommations, à des pas de temps plus ou moins fins ; la répartition des puissances appelées

16 Connaissance des consommations - Gestion des réseaux La connaissance de l évolution de la puissance appelée permet d une part d ajuster la puissance souscrite auprès du fournisseur d énergie (économies financières à la clé) et, d autre part, de mieux connaître le profil de consommation du bâtiment via la lecture de la courbe de charge (puissance appelée au pas de temps 10 minutes). Cette courbe de charge permet par exemple d identifier le talon de puissance en période d inoccupation et de traquer des consommations parasites. Courbe de charge Source : G2ESudEst L'EXEMPLE DU GROUPE SCOLAIRE JEAN JAURÈS - VILLE DE GRENOBLE Source : Ville de Grenoble La ville de Grenoble, désireuse de mieux maîtriser les consommations d électricité dans les écoles, a mené en 2012 un diagnostic MDE sur un groupe scolaire représentatif du parc. Cette étude a permis d identifier le poids des différents usages de l électricité dans la facture totale, mais surtout de dégager des pistes d actions opérationnelles plus ou moins lourdes à mettre en œuvre. à titre d exemple : réduction de la puissance souscrite de 30% suite à l analyse de la courbe de charge et à la réorganisation du service de restauration (décalage des heures de mises en chauffe de fours, de lave-vaisselle ), proposition d une stratégie de rénovation de l éclairage des classes, la modification des habitudes de travail des femmes de ménage pour éviter d éclairer l ensemble du bâtiment lors du nettoyage des locaux. MDE et gestion des réseaux électriques La maîtrise de la demande en électricité poursuit un double objectif : réduction des consommations, avec un intérêt direct pour le consommateur final par la réduction de factures, mais également réduction de la puissance appelée afin de limiter les investissements sur les systèmes de production et sur les réseaux d électricité. C est en particulier la pointe hivernale qui dimensionne l ensemble du système électrique français, et celle-ci est en augmentation constante (+28% en 10 ans). La forte pénétration du chauffage électrique en France amène une thermosensibilité particulièrement importante : la baisse d un degré de la température extérieure entraine une augmentation de puissance appelée de 2,3 GW, l équivalent de deux réacteurs nucléaires. À elle seule, la France génère près de la moitié de la thermosensibilité de l Europe toute entière. L enjeu est donc de limiter ces pics de puissance ; la solution pérenne étant bien évidemment la réduction des puissances installées sur le réseau par le déploiement de campagne de MDE de grande envergure, en mettant en œuvre les conseils présentés dans ce dossier. L effacement diffus L'électricité étant difficilement stockable, le réseau électrique doit en permanence être en équilibre entre l'offre (l'électricité injectée sur le réseau par les producteurs) et la demande (l'électricité prélevée par les consommateurs). RTE, gestionnaire de transport de l'électricité, est responsable de cet équilibre entre la production et la demande. Pour faire face aux situations où la consommation dépasse la production, RTE peut demander à certains producteurs d'augmenter leurs productions notamment en mettant en route des centrales électriques de pointe (gaz, fioul ou charbon), fortement émettrices de CO2. Une autre solution, relativement récente, consiste à baisser le niveau de la consommation en demandant à un opérateur dit «d'effacement» la coupure immédiate et coordonnée de certains postes de consommation. On distingue l effacement industriel et l effacement diffus. Le second fait référence aux effacements effectués dans le secteur résidentiel, par définition nombreux et de faible ampleur unitaire ; il peut également inclure l effacement réalisé dans les bâtiments de petit tertiaire. courbe de charges agrégée de 30 consommateurs au pas de temps de 5 min (puissance effacée par site : 0,5 kw) Effacement de 30 min en période de pointe (chauffage électrique et eau chaude sanitaire) Source : ActuEnvironnement Connaissance des consommations - Gestion des réseaux Compteurs intelligents L arrivée des compteurs intelligents ou «smart-grid» va amener de nouvelles fonctionnalités : gestion à distance et meilleure connaissance des sollicitations réseau pour le gestionnaire de réseau, mais aussi meilleure connaissance de ses consommations pour le consommateur. Ces compteurs ont la capacité de stocker et renvoyer des données de consommation précises au pas de temps de 10 minutes ; les fournisseurs d énergie y adosseront des services pour porter ces informations aux utilisateurs des bâtiments. Leur déploiement est prévu de 2016 à Linky Source : ActuEnvironnement En pratique, l'opérateur d'effacement diffus installe dans le tableau électrique des consommateurs des boîtiers d'effacement qu'il active sur demande de RTE. Sur sollicitation, ces boitiers coupent pour des périodes de 10 à 20 min les appareils prédéfinis avec le client : chauffe-eau, radiateur électrique, ventilation Cette coupure permet la diminution immédiate de la puissance appelée à un instant T. À la fin de la coupure, on peut toutefois constater une augmentation de la puissance (effet rebond) et un report de la consommation (effet report) afin de compenser la baisse de température intérieure (ou du ballon d'eau chaude sanitaire) générée par l'effacement. à l échelle locale, si la pénétration de ce dispositif devenait importante sur un réseau de distribution, l'effet rebond pourrait générer de fortes contraintes physiques puisque la puissance de soutirage post-effacement peut être supérieure à la puissance de soutirage avant l'effacement. Enfin, si la zone accueille une production d'électricité décentralisée en proportion non négligeable par rapport à la consommation, l'effacement peut aussi engendrer des contraintes d'évacuation de la production qui est alors privée de débouchés locaux. Ce dispositif se veut avant tout un outil pour la gestion des puissances appelées sur le réseau. Les économies d énergies générées sont encore mal connues. Une étude de l ADEME indique que l effet report est de 60% pour le chauffage et 100% pour l eau chaude sanitaire, et conclut à une économie d énergie annuelle de l ordre de 7%. Si ce dispositif se double d un suivi pédagogique des consommations, il pourrait néanmoins amener des économies supplémentaires

17 Des réseaux électriques en évolution Témoignage de Fabien PERIGAUD, Directeur délégué ERDF Isère Depuis quelques années, le monde des réseaux connait de nombreux bouleversements : émergence des smarts grids, Source : ERDF essor de la production décentralisée d électricité, développement de la mobilité électrique Quels sont les principaux enjeux aujourd hui pour le gestionnaire de réseau? Les accords du Grenelle de l'environnement visant à diminuer l'émission de CO2 dans la production énergétique, à réduire les consommations et à développer les Energies Renouvelables (ENR) ont fait évoluer les modalités de production et de distribution de l'électricité en France. Auparavant, l'électricité était issue essentiellement de moyens de production centralisés. Le réseau électrique français de distribution, géré à 95% par ERDF, avait pour mission d'acheminer cette l'électricité depuis ces moyens centralisés vers les sites locaux de consommation. Des petits sites locaux de production, photovoltaïques et éoliens, se sont multipliés sur des zones exposées au vent et au soleil mais pas nécessairement sur des lieux de consommation. Ceci a nécessité de renforcer de nombreux km de réseau électrique afin de permettre l'évacuation de l électricité produite. Par ailleurs, l'implantation de ces productions a pour effet de faire varier localement le niveau de tension (220V), ERDF doit par conséquent sécuriser ces variations locales afin de permettre au client de continuer à bénéficier de la même qualité de courant. Concernant la mobilité électrique, la recharge des véhicules, tout comme la production des ENR, sont des phénomènes aléatoires - on maîtrise mal les appels consommation et les pics de production. Le réseau doit être disponible à chaque seconde pour permettre localement l'équilibre production/consommation. C'est la mission d'erdf de permettre à chaque client d'avoir de la lumière instantanément lorsqu'il appuie sur son interrupteur. La notion de «Smart Grid» ou de réseau intelligent consiste à utiliser des technologies de l'information pour optimiser la gestion du réseau électrique. C est une priorité pour ERDF, acteur européen en pointe sur ces sujets. témoignage En quoi l effacement diffus permet-il (ou non) de répondre à ces enjeux? Quelles autres solutions techniques sont expérimentées afin de faciliter la gestion du réseau? La notion d'effacement n'est pas nouvelle, les tarifs type EJP ou le fonctionnement des ballons d'eau chaude la nuit étaient déjà des moyens permettant d adapter la consommation aux contraintes de réseau. Toutefois, cette gestion était maîtrisée par un pilotage depuis des ordres envoyés par le réseau. Le risque majeur serait un pilotage des effacements non maîtrisé au niveau du réseau local. Un pilotage centralisé des effacements depuis le réseau très haute tension géré par RTE pourrait générer des sur-intensités locales importantes sur les réseaux moyenne et basse tensions gérés par ERDF. L'un des intérêts du futur compteur «Linky» sera aussi de maîtriser ces effacements diffus de façon convenue entre le client final et ERDF. Comment trouver le bon équilibre entre le développement des fonctionnalités de gestion de réseau et les services à apporter aux usagers? Notre volonté est de gérer le réseau électrique de façon optimale et rationnelle, pour limiter les surcoûts sur la part transport de la facture client. Le compteur «Linky» permettra au client de mieux maîtriser ses consommations et de devenir acteur dans l'optimisation globale des enjeux énergétiques. C'est un outil «gagnant-gagnant» entre les clients et les acteurs de l'énergie. Aller plus loin : documents et sites ressources Figurent ci-dessous une liste non exhaustive de documents ou sites internet sur lesquels vous pourrez trouver des informations complémentaires sur les thématiques développées dans ce dossier. MDE au sens large Bilan «Chiffres clés de l énergie 2012» (Ademe) Dossier «Du gâchis à l intelligence : le bon usage de l électricité» (Global Chance) Présentation «Le rôle de l électricité dans les bâtiments sobres en énergie» (Enertech) Pages dédiées à la MDE sur le site Internet du Cabinet Enertech es-7.html#page Directive européenne «Eco-conception» ErP (Energy-related Products) 2009/125/CE :fr:pdf Usages thermiques Pages Chauffage-Climatisation-Eau chaude sanitaire du site Energie + «Guide sur les solutions de production d eau chaude sanitaire électrique» (Costic/FFB/EDF) couleur-13-mars-07.pdf «Fiche technique Chauffe-eau thermodynamiques individuels» (Ademe) 5D6E4_tomcatlocal pdf Certification Eurovent Eclairage Syndicat de l éclairage Association Française de l Eclairage Label Eco-Eclairage Pages "eclairage" du site Energie + Guide «Éclairage des parties communes d'immeubles résidentiels ou tertiaires : couloirs, escaliers, garages, parkings» (Ademe) Guide «Rénovation de l éclairage dans les bâtiments tertiaires» (Ademe) ef=12441 Avis de l Ademe «Les lampes fluorescentes compactes (LFC)» (Ademe) FD _tomcatlocal pdf Avis de l Ademe «L éclairage à diodes électroluminescentes» (Ademe) 8C444_tomcatlocal pdf Guide ADEME «Bien choisir son éclairage» Outil de calcul en cout global d installations d éclairage Informatique Guide «Achat et gestion des équipements et des infrastructures pour des serveurs sobres en énergie» (Consortium efficient-server- ADEME) ref=17597 Guide «Maîtrise des consommations électriques des équipements informatiques» (AITF EDF) Guide «Green IT & École Ménager l environnement et les ressources grâce aux TIC» (EDUCA.ch) Guide «Réalisation d un bilan des émissions de GES dans le secteur des Technologies Numériques, Information et Communication (TNIC)» (ADEME) Livre-blanc «Recommandations concernant des indicateurs pour mettre en œuvre des systèmes d information éco-responsables» (AFNOR) Brochure «Efficacité énergétique des technologies et infrastructures dans les datacenters et salles serveurs» (consortium projet PrimeEnergyIT). Guide des bonnes pratiques du Code de Conduite européen sur les Datacenters (EcoInfo) Pages «Bureautique» du site Energie+ Labels Energy Star, TCO, EPEAT

18 aller plus loin : documents et sites ressources Comparateur d achat topten Veilles Consommations de veille des principaux appareils domestiques (Enertech) Outil d estimation des consommations de veille (Enertech) energie69.org/img/xls/calcul_veilles.xls Règlement européen n 278/2009 : exigences d écoconception relatives à la consommation d électricité hors charge et au rendement moyen en mode actif des sources d alimentation externes :FR:PDF Règlement Européen n 801/2013 : exigences d écoconception relatives à la consommation d électricité en mode veille et en mode arrêt des équipements ménagers et de bureau électriques et électroniques :FR:PDF Auxiliaires : moteurs et pompes Pages «Régulation de vitesse des circulateurs» du site Energie + Pages «Ventilation» du site Energie + Parties dédiées aux auxiliaires de chauffage et ventilation des documents Enertech : «Comment optimiser la maintenance et l'exploitation des systèmes techniques pour atteindre réellement le niveau BBC» maintenance_exploitation.pdf «Guide de bonnes pratiques pour la conception de bâtiments basse consommation» bonnes%20pratiques%20pour%20b%c3%a2timents%20bbc_v2.pdf Fiche «La ventilation des bâtiments» (MAF-Enertech) Guides «Ventilation» du CETIAT Froid et cuisson Guide «Comprendre la nouvelle étiquette énergie» ( Ademe) Site Internet «Nouveau Label Energétique de l UE» (CECED) Article «L'étiquette énergie expliquée par le GIFAM» (Les numériques) html Etude «Site commercial à haute efficacité énergétique» (Ademe) 1F pdf Etude «Consommation d'électricité par usage dans une grande cuisine» (Enertech) Pages «Cuisine collective» du site Energie + Pages «Froid alimentaire» du site Energie + Site internet du CNIDEP Gestion des réseaux électriques Avis de l Ademe «Le compteur Linky» (Ademe) 0E _tomcatlocal pdf Avis de l Ademe «L effacement des consommations électriques résidentielles» (Ademe) 1C36D4_tomcatlocal pdf Note sur l effacement diffus (IERA) Guide pratique sur la modulation des débits de ventilation dans le tertiaire (ADEME-Air.h) 864E86_tomcatlocal pdf Financer la MDE par les Certificats d Economies d Energie À l heure où les dispositifs de soutien aux travaux d économie sont souvent ciblés sur les rénovations globales et ambitieuses, le dispositif des Certificats d Economie d Energie permet aux maîtres d ouvrages de valoriser des travaux parfois plus modestes mais néanmoins pertinents et efficaces. Plus de 300 fiches d opérations standardisées sont aujourd hui proposées, un grand nombre d entre elles concernent des travaux de maîtrise de la demande en électricité, que ce soit dans le résidentiel, le tertiaire, ou l industrie. Parmi les thématiques les plus présentes, on relève en particulier l éclairage et les moteurs. À ne surtout pas négliger donc! Pour en savoir plus : Site du Ministère de l Ecologie, du Développement Durable et de l Environnement Site de l ATEE Directrice de publication : Marie Filhol Rédacteurs : équipe de l'alec Graphisme : Mise en page Clément Rizzo

19 Avec le soutien de Adresse : 4 rue Voltaire, Grenoble Standard : Fax : infos@alec-grenoble.org Dans le cadre des campagnes