L impact sur la performance énergétique de la régulation et de la GTB à travers les normes et réglementations

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1 L impact sur la performance énergétique de la régulation et de la GTB à travers les normes et réglementations Pierre BOISSON Pôle Automatisme et Gestion de l Energie CSTB Marne la vallée pierre.boisson@cstb.fr

2 Introduction : l environnement réglementaire Réglementation RT neuf RT existant Directive européenne EPBD Normalisation CEN/TC 247: norme EN ISO/TC 205: normes EN ISO Certification Association EUBAC: certification des produits de régulation Référentiel HQE NF bâtiments tertiaires en exploitation

3 La normalisation européenne NF EN La norme EN (juillet 2007) «Performance énergétique des bâtiments: Impact de l automatisation, de la régulation et de la gestion technique du bâtiment» Élaborée par le Comité Technique CEN/TC 247 «Contrôlecommande des installations techniques des bâtiments» dans le cadre de la directive européenne DPEB Applicable pour les bâtiments existants et pour la conception des bâtiments neufs ou rénovés

4 La norme NF EN Pourquoi la norme EN 15232? Établir des conventions et des méthodes destinées à estimer l impact des systèmes d automatisation, de régulation et de GTB sur la performance et les besoins énergétiques des bâtiments. Fournir des lignes directrices pour tenir compte le plus possible de ces systèmes. Centraliser dans une unique norme les fonctions des systèmes présents dans les bâtiments, et la manière dont elles sont prises en compte (autres TC). Compléter la série des normes prévues pour calculer l efficacité énergétique des services techniques du bâtiment (EPBD)

5 La norme NF EN A qui cette norme est destinée? propriétaires, architectes, ingénieurs spécifient les fonctions de GTB à implémenter vérifient la prise en compte la performance énergétique Concepteurs évaluent appliquent Inspecteurs EN utilisent les procédures d inspection des systèmes techniques définissent Développeurs de logiciels implémentent Pouvoirs publics les spécifications minimales pour les réglementations nationales définissent définissent les méthodes de calcul prenant en compte l impact des fonctions de GTB

6 Contenu de la norme: La norme NF EN Liste des fonctions de régulation Méthodes de calcul Liste des fonctions de régulation distinction résidentiel / non résidentiel Méthodes de calcul de l impact des fonctions d une GTB Répartition en classes d efficacité de GTB Fonctions de GTB de référence Méthodes détaillées Estimation simplifiée

7 Classement des fonctions de GTB Les fonctions et les classes d efficacité de GTB Les fonctions sont réparties en 4 classes d efficacité différente, pour les bâtiments résidentiels et non résidentiels: High energy performance BACS and TBM Advanced BACS and some specific TBM functions Standard BACS A B C Non energy efficient BACS D Les bâtiments pourvus de ces systèmes doivent être mis aux normes. Les bâtiments neufs ne doivent pas être construits avec de tels systèmes.

8 Classement des fonctions de GTB Les fonctions de GTB de référence: la classe C Liste des fonctions utilisables pour: Spécifier les fonctions minimales à implémenter pour un projet Définir la fonction de GTB à prendre en compte par défaut pour calculer la consommation d énergie d un bâtiment si les fonctions ne sont pas connues Définir le cas de référence pour la méthode des facteurs d efficacité Sauf spécification contraire par les pouvoirs publics, ce cas de référence définit le niveau minimal réglementaire (conformément aux art. 4, 5 & 6 de l EPBD)

9 Classement des fonctions de GTB On distingue 3 groupes de fonctions de GTB : Niveau Gestion du bâtiment (Building Management ) Niveau Automatisation (Building Automation) Niveau Régulation automatique (Automatic Control)

10 Classement des fonctions de GTB Les fonctions de régulation automatique (Automatic Control) Gestion des protections mobiles Gestion de la ventilation et de la climatisation Gestion de l éclairage Régulation du chauffage Régulation de l eau chaude sanitaire Régulation du refroidissement

11 Classement des fonctions de GTB Exemples de fonctions dans la RT 2012 Les fonctions de régulation automatique (Automatic Control) Gestion des protections mobiles Gestion de l éclairage Gestion des protections Gestion mobiles de la ventilation et de la Manuelle, non motorisée climatisation Manuelle, motorisée Automatique Régulation du chauffage Gestion de l ouverture des baies Régulation de l eau chaude sanitaire Manuelle Automatique avec Régulation dérogation du Automatique sans refroidissement dérogation

12 Classement des fonctions de GTB Exemples de fonctions dans la RT 2012 Les fonctions de régulation automatique (Automatic Control) Gestion des protections mobiles Gestion de l éclairage Régulation de l eau chaude sanitaire Gestion de la Régulation liée à l occupation ventilation et de la climatisation Interrupteur manuel Horloge Détecteur de présence Régulation en fonction de l éclairement Régulation naturel du chauffage Manuelle (interrupteur) Automatique (gradateur) Automatique (on/off sur seuil) Automatique (off sur seuil) Régulation du refroidissement

13 Classement des fonctions de GTB Exemples de fonctions dans la RT 2012 Les fonctions de régulation automatique (Automatic Control) Gestion des protections mobiles Gestion de la ventilation et de la climatisation Gestion de l éclairage Régulation de l eau chaude sanitaire Température de stockage Régulation du chauffage Gestion base + appoint Boucle solaire Régulation du Fonctionnement des pompes refroidissement de circulation

14 Classement des fonctions de GTB Exemples de fonctions dans la RT 2012 Les fonctions de régulation automatique (Automatic Control) Gestion des protections mobiles Régulation des débits d air d un local en occupation Aucun système Dispositif de détection de présence Dispositif de comptage d occupants ou sondes CO2 Gestion de la ventilation et de la climatisation Régulation des débits d air et températures Gestion de l éclairage Gestion du by-pass de l échangeur Arrêt manuel/auto hors période de chauffage Arrêt auto en fonction de la température extérieure Régulation du chauffage Régulation du débit de surventilation (confort d été) Régulation de l eau chaude sanitaire Night cooling Free cooling Régulation du refroidissement

15 Classement des fonctions de GTB Exemples de fonctions dans la RT 2012 Les fonctions de régulation automatique (Automatic Control) Génération Gestion des Gestion protections des priorités des générateurs Régulation mobiles de la température de fonctionnement Distribution Gestion de Gestion l éclairage de la température d eau Fonctionnement des circulateurs Émission Précision Régulation de régulation de l eau terminale Fonctionnement chaude sanitaire des ventilateurs Programmation Gestion de la Programmation ventilation de l intermittence et de la Gestion des simultanéités climatisation entre chaud et froid Régulation du chauffage Régulation du refroidissement

16 Classement des fonctions de GTB Exemple d une fonction de régulation automatique: celle des émetteurs de chaleur

17 Classement des fonctions de GTB Les fonctions d automatisation du bâtiment (building automation and control system) Assurent efficacement la régulation de plusieurs équipements Engendrent une hausse du rendement opérationnel et de l efficacité énergétique Des fonctions complexes et intégrées d économie d énergie peuvent être configurées en se basant sur l usage effectif d un bâtiment en fonction des besoins réels des utilisateurs Système d automatisation centralisé adapté aux besoins des utilisateurs (ex: programmation, valeurs de consigne) Système d automatisation centralisé optimisé (ex: réglage des régulateurs, valeurs de consigne)

18 Classement des fonctions de GTB Les fonctions de gestion technique du bâtiment (technical building management) Fournissent des informations utiles pour l exploitation, la maintenance et la gestion des bâtiments, en particulier la gestion de l énergie (analyse de tendances, activation d alarmes, détection et aide au diagnostic des défauts et consommations d énergie inutiles). La gestion de l énergie est une exigence relative à la régulation, à la surveillance, l optimisation et à la détermination de la performance énergétique. Détection de défauts des systèmes et d aide au diagnostic de ces défauts Rapport d informations relatives à la consommations d énergie, aux conditions intérieures et aux possibilités d amélioration

19 Classement des fonctions de GTB Les fonctions de gestion technique du bâtiment (technical building management) Détection de défauts des systèmes et d aide au diagnostic de ces défauts Rapport d informations relatives à la consommations d énergie, aux conditions intérieures et aux possibilités d amélioration Programmes d exploitation incorrects Certificat de performance énergétique du bâtiment (DPE «factures») Valeurs de consigne incorrects Fonction de surveillance (ex: sous-comptage des consommations) Chauffage et refroidissement simultanées Surveillance de la température ambiante et de la qualité de l air intérieur Priorité au(x) générateur(s) ayant le rendement énergétique le plus élevé Surveillance de l énergie (ex: affichage de graphiques) Evaluation de l impact de l amélioration du bâtiment et des systèmes énergétiques

20 Les méthodes de calcul Méthodes détaillées Méthodes détaillées Pour le calcul de l impact des fonctions sur la performance énergétique des bâtiments Description pour chaque fonction (traitée conformément aux normes associées ou traitée explicitement dans la 15232) Plusieurs méthodes possibles (simplification de la dynamique de la régulation) Quelle utilisation? Dans les outils de simulation (type RT dynamique horaire ou statique mensuelle) Prise en compte de toutes les fonctions, connaissances suffisantes des fonctions

21 Les méthodes de calcul Méthodes détaillées Régulation terminale des émetteurs de chaleur/froid Exemples types de régulateurs : Émetteur électrique direct avec thermostat intégré Robinet thermostatique Régulateur de zone individuelle certifié Modélisation par la variation temporelle : Caractérisation par une valeur de CA = Control Accuracy (ou précision de la régulation) Certification des régulateurs : Certification Eu.bac Valorisation dans la RT

22 Les méthodes de calcul Méthodes détaillées Régulation de l émission: l interprétation du CA Consigne équivalente de la température intérieure : Régulation des émetteurs: variation de la température 23 éq = consigne + est la précision de régulation (ou Control Accuracy) Dépend du système de régulation Températures (K) = CA CA=1.5 K CA=0.5 K Consigne Heures

23 Les méthodes de calcul Méthodes détaillées Régulation de l émission: l impact énergétique

24 Les méthodes de calcul Méthode simplifiée Méthode basée sur les facteurs d efficacité de GTB Permet une estimation approximative de l impact énergétique des fonctions de GTB S appuie sur les classes d efficacité A, B, C, D Est particulièrement appropriée aux 1 ères phases de la conception d un bâtiment Nécessite des calculs préalables en régimes variés pour différents types de bâtiments caractérisés par des profils d utilisation, dans différents climats

25 Les méthodes de calcul Méthode simplifiée Méthode basée sur les facteurs d efficacité de GTB Facteurs d efficacité sur les consommations : d énergie de chauffage et de refroidissement Facteur pour le chauffage Facteur pour le refroidissement d énergie pour la production d eau chaude sanitaire

26 Les méthodes de calcul Méthode simplifiée Méthode basée sur les facteurs d efficacité de GTB Facteurs d efficacité sur les consommations : d énergie électrique d éclairage et d auxiliaires Facteur pour l éclairage Facteur pour les auxiliaires GTB de référence: classe C

27 Les méthodes de calcul Méthode simplifiée Méthode basée sur les facteurs d efficacité de GTB CONSOMMATIONS D ENERGIE Calcul détaillé ou simplifié avec la GTB de référence Énergie thermique Énergie électrique Chauffage, ECS, Refroidissement Éclairage, auxiliaires inputs CHOIX DE LA CLASSE DE GTB Facteurs d efficacité de la GTB Méthode basée sur les facteurs d efficacité de GTB Énergie thermique Chauffage, ECS, Refroidissement Énergie électrique Éclairage, auxiliaires Alternative: classes différentes pour chaque système HVAC CONSOMMATIONS D ENERGIE AJUSTEES PAR LES FACTEURS D EFFICACITE DE LA GTB Calculées pour la classe de GTB sélectionnée Énergie thermique Chauffage, ECS, Refroidissement Énergie électrique Éclairage, auxiliaires outputs

28 Les méthodes de calcul Méthode simplifiée Classes d efficacité de la GTB Bureaux D C B A faible efficacité énergétique normaux (référence) améliorés performance énergétique élevée Énergie pour le chauffage +44% - -21% -30% Énergie pour le refroidissement +57% - -20% -43% Énergie pour l ECS +11% - -10% -20% Énergie électrique pour l éclairage +10% - -15% -28% Énergie électrique pour les auxiliaires +15% - -14% -28%

29 Les méthodes de calcul Méthode simplifiée Bâtiments résidentiels Classes d efficacité de la GTB D C B A faible efficacité énergétique normaux (référence) améliorés performance énergétique élevée Énergie pour le chauffage +9% - -12% -19% Énergie pour le refroidissement Énergie pour l ECS +11% - -10% -20% Énergie électrique pour l éclairage et les auxiliaires +8% - -7% -8%

30 Conclusion Mise en valeur des automatismes de GTB (norme dédiée) Synthèse des fonctions de régulation et de gestion appliquées au bâtiment vision transversale sur les différents postes/systèmes Approche simplifiée pour les non experts de la régulation (classes d efficacité, méthode des facteurs d efficacité) en phase amont d un projet Lien fort avec les autres groupes de travail normatifs portant sur les applications (chauffage, ventilation, éclairage ) fonctions de gestion intégrée Actuellement en révision au CEN + passage à l ISO en réflexion Fonctions de régulation en majorité retrouvées dans la RT Certification HQE bâtiments tertiaires en exploitation s appuie sur les classes de GTB de la (C -> 1 point, B -> 2 pts, A -> 5 pts)

31 Merci de votre attention