PARTIE 1 NICE LYCEE GUILLAUME APOLLINAIRE INTERETS, ANALYSES, SOLUTIONS

Transcription

1 1 EFFICACITE ENERGETIQUE ACTIVE PARTIE 1 INTERETS, ANALYSES, SOLUTIONS LYCEE GUILLAUME APOLLINAIRE NICE

2 2 INTRODUCTION La démarche d amélioration de l efficacité énergétique des bâtiments doit être pensée globalement : porter à la fois sur le bâti, mais également sur les équipements et systèmes qui les composent. Pour que la démarche soit complète, elle devra aussi intégrer le recours aux énergies renouvelables. DÉFINITION DE L EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE L efficacité énergétique peut se définir comme le rapport entre le service délivré au sens large (performance, produit, énergie, confort, service) et l énergie qui y a été consacrée. L amélioration de l efficacité énergétique consiste, par rapport à une situation de référence : soit à augmenter le niveau de service rendu, à consommation d énergie constante ; soit à économiser l énergie à service rendu égal ; soit à réaliser les deux simultanément. Les solutions d efficacité énergétique consistent le plus souvent à économiser l énergie à service rendu égal ou à augmenter le niveau de service rendu, à consommation d énergie constante. Elles visent donc à améliorer la performance délivrée avec une moindre consommation d énergie. LA DÉMARCHE ET LES ÉTAPES DE L EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE LA DEMARCHE D AMELIORATION DE L EFFICACITE ENERGETIQUE Compte tenu du faible taux de renouvellement du parc immobilier en France, plus de 80 % des gisements d économies d énergie et de réduction des émissions de gaz à effet de serre résident dans les bâtiments existants. En matière d efficacité énergétique, il faut jouer sur deux leviers : diminuer les besoins qui sont relatifs au bâti proprement dit, et améliorer les équipements techniques du bâtiment et leur gestion. Efficacité énergétique active Efficacité énergétique passive Efficacité énergétique totale

3 3 Objectifs : Diminuer les besoins : efficacité énergétique «passive» L efficacité énergétique passive résulte d une part de l isolation du logement et sa perméabilité à l air, en utilisant par exemple des matériaux performants d isolation thermique ou des menuiseries à triple vitrage, d autre part, du choix d équipements les plus performants c est à dire des produits qui rendront le même service en consommant moins. Superviser et gérer les équipements techniques du bâtiment : efficacité énergétique «active» Basée sur une offre de produits performants et de systèmes intelligents de régulation, d automatismes et de mesure, l efficacité énergétique active permet de : réduire les consommations d énergie, donc la facture énergétique ; améliorer la qualité et la disponibilité de l énergie en consommant l énergie juste nécessaire. Ces solutions peuvent être mises en place rapidement et présentent des temps de retour sur investissement particulièrement courts selon les cas. LES LEVIERS D ACTION Les leviers de l efficacité énergétique Efficacité énergétique Utiliser des produits performants Intégration des énergies renouvelables Réguler et Gérer Mesurer les consommations Afficher les consommations L utilisation de produits performants Pour réduire les consommations d énergie, il est indispensable de choisir des équipements possédant le meilleur rendement énergétique possible, c est-à-dire le meilleur rapport entre l énergie consommée et le service rendu.

4 4 L intégration des énergies renouvelables (EnR) Le recours aux énergies renouvelables dans une démarche d amélioration énergétique permet d obtenir une partie de l énergie nécessaire au bâtiment (électricité, chauffage, eau chaude sanitaire) de façon renouvelable et donc de diminuer voire supprimer l apport d énergie extérieur. Le comptage/mesure des consommations La gestion de l énergie d un bâtiment consiste en premier lieu à compter/mesurer les consommations. Pour la partie électrique et gazière, une installation classique comporte un compteur général qui fournit les consommations globales en vue de leur facturation par le distributeur d énergie. Une installation optimisée comporte en plus du compteur général, des compteurs divisionnaires permanents. Leur rôle principal est d établir la répartition des consommations d énergie par poste (chauffage, eau chaude sanitaire, ventilation,...). Le comptage ou la mesure des consommations permet la réalisation du bilan énergétique, la prise de conscience par l utilisateur ou gérant des consommations et sert pour l estimation du gisement d économie d énergie. Elle garantit également un suivi dans le temps de la performance énergétique. L affichage des consommations Un afficheur permet une visualisation pour les différents usages de la consommation ou des coûts instantanés, horaires, journaliers, ou mensuels, l historique des consommations voire les économies réalisées Pour un impact optimum, les consommations doivent être affichées en temps réel et l afficheur positionné dans le lieu de vie pour que l utilisateur soit sensibilisé «en permanence». Cet affichage permet à l utilisateur, par effet pédagogique, d adapter son comportement, de prévoir des travaux ou des investissements en équipements ou en solutions d efficacité énergétique, de remarquer toutes dérives de consommation que ce soit à court terme ou à long terme. Cette solution est simple à installer tant en neuf qu en rénovation, elle ne nécessite pas de travaux lourds sur le bâti. En moyenne, une information claire et simple du consommateur ou des usagers, par poste dans le lieu de vie en temps réel permet des économies d énergie de l ordre de 10%. Les systèmes intelligents de Régulation et Gestion La régulation est gérée par des automates qui sont plus au moins complexes selon les exigences du cahier des charges initial et selon le type de bâtiment : habitat individuel, collectif ou tertiaire. Ces automates permettent de traiter les informations de mesure (température, humidité..) et d état (marche/arrêt...) des équipements de chauffage, de climatisation et d éclairage pour les régler, les optimiser, les sécuriser et compter l énergie consommée. Dans le milieu tertiaire, nous arrivons à des systèmes complexes de GTB (Gestion Technique du Bâtiment. Dans l habitat individuel, un simple thermostat d ambiance constitue le premier système de régulation. Ils s installent sur des sites neufs, mais également sur des sites existants. SOURCE : vers un bâtiment durable FIEEC septembre 2011

5 5 INTERETS DE LA FOATION A LA NOTION D EFFICACITE ENERGETIQUE Intérêt environnemental : La France possède sur son territoire plus de 30 millions de logements et plus de 814 millions de mètres carré de bâtiments tertiaires chauffés. Selon l ADEME, le secteur du bâtiment constitue donc le plus gros consommateur d'énergie parmi tous les secteurs économiques, avec 70 millions de tonnes d'équivalent pétrole soit 43% de l'énergie finale totale consommée en France. Depuis 30 ans, cette consommation d'énergie augmente (+ 30 %) du fait de l'accroissement du parc des bâtiments (+ 41 % en 30 ans), de l'accroissement de la surface moyenne des logements, de l'augmentation du confort et de l'apparition de nouveaux besoins. Les bâtiments de logements restent les plus consommateurs d énergie. Ces consommations peuvent varier en fonction de l âge du bâtiment, de son occupation, de ses équipements ou encore de sa région climatique. Le potentiel d économie est donc énorme. De nombreuses mesures visent à aboutir d ici à 2020 à la généralisation des bâtiments à énergie positive c est-àdire des bâtiments qui produisent plus d énergie qu ils n en consomment. Du côté de la rénovation, le but est de réduire de 38% les consommations d énergie du parc des bâtiments existants d ici à Intérêt économique : Sur le plan économique, l augmentation attendue des prix de l énergie quelle qu en soit sa source aura un impact sur la facture énergétique de la France et sa balance commerciale. Dans ce cadre, la maîtrise de la consommation d énergie et donc l efficacité énergétique sont indispensables pour maintenir le pouvoir d achat des ménages et la compétitivité des entreprises. Intérêt social : Les besoins en personnels formés seront importants à tous les niveaux de qualification pour répondre aux nombreux projets et investissements à travers le monde. Le contenu des emplois correspondants sera très intéressant. Il s agira notamment de contribuer de façon concrète au développement durable, ce qui justifie pleinement le «verdissement des formations actuelles» pour tous les niveaux de qualification. Interêt économique intérêt environnemental Intétet social citoyen responsable : consom'acteur plutôt que consommateur d'énergie

6 6 AXES PEDAGOGIQUES RETENUS Dans le cadre de ses formations STI2D et SSI, le lycée Guillaume Apollinaire propose de travailler autour de l efficacité énergétique. On étudiera dans ce dossier 2 solutions industrielles qui répondent aux fonctions «Mesurer les consommations» et «afficher les consommations». Efficacité énergétique Utiliser des produits performants Intégration des énergies renouvelables Réguler et Gérer Mesurer les consommations Afficher les consommations Les fonctions «Mesurer les consommations» et «Afficher les consommations», sont réalisées par le «dispositif surveillance énergies» il est décrit par les diagrammes ci-dessous : Diagramme des cas d utilisation :

7 7 Diagramme de définition de blocs : dispositif surveillance énergie Dispositif surveillance énergie batiment dispositif surveillance énergie Batiment batiment batiment dispositif surveillance énergie batiment réseau eau potable réseau électrique réseau gaz et/ou fuel contrôle energétique shneider ou distram ou réalisation apollinaire réseaux lan, wan Réseau eau potable Réseau électrique Réseau gaz et/ou fuel Contrôle Energétique Shneider ou Distram ou réalisation Apollinaire Réseaux LAN, WAN compteurs d'énergies communicants capteurs emetteurs radio récepteurs radio serveurs data loger Compteurs d'énergies communicants Capteurs Emetteurs radio Récepteurs radio Serveurs data loger eau, électricité, fuel, gaz température, lumière Diagramme des exigences du dispositif de surveillance d énergie : RELEVER LES CONSOMMATIONS Id = "1" Text = "Le système de relevé des consommations est automatique et à distance SAISIR LES CONSOMMATIONS D ENERGIE Id = "2" Text = "Le système est capable d acquérir les valeurs de consommations d eau, de gaz, d électricité, de température,etc" STOCKER LES INFOATIONS Id = "3" Text = "Les données sont stockées et disponibles sur un serveur local accessible sur le réseau LAN" VISUALISER LES INFOATIONS Id = "4" Text = "Permet de visualiser les données à partir d un terminal" <<satisfy>> <<satisfy>> <<satisfy>> TRANSMETTRE L INFO PAR RADIO Id = "2.1" Text = "Tranmission radio" +Standard Wavenis +Standard Zigbee TRANSMETTRE L INFO PAR CABLE ELEC. Id = "2.2" Text = "Les sorties des transmetteurs sont reliés électriquement au collecteur d informations " TRANSMETTRE L INFO PAR RESEAU CABLE Id = "2.3" Text = "L information circule sur un réseau de type MODBUS" +support de de type RS85

8 8 SYNOPTIQUE DES ARCHIT ECTURES MATERIELLES DU DI SPOSITIF DE SUR VEILLANCE Collecteur de données (passerelle) recueille les données des capteurs par liaison radio et les transmet au système embarqué NAS. Solution EFFICACENERGIE DISTRAM Collecteur de données (passerelle) recueille les données des capteurs par liaison radio et les transmet au IRIO. Mesure des consommations par des capteurs Solution Schneider IRIO