Automatisation, régulation et gestion technique du bâtiment intelligent L efficacité énergétique sur système KNX d ABB

Automatisation, régulation et gestion technique du bâtiment intelligent L efficacité énergétique sur système KNX d ABB Énergie et productivité pour un monde meilleur

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Réduire, maîtriser, pérenniser : une triple urgence économique et environnementale Optimiser la performance énergétique du bâtiment, c est : utiliser l énergie à point nommé, en fonction des besoins réels ; consommer le "juste nécessaire" ; renforcer les rendements énergétiques en améliorant la qualité, la fiabilité et la disponibilité de l énergie. Le réchauffement climatique et la raréfaction des ressources naturelles fragilisent nos écosystèmes. Qui plus est, de nombreux pays sont tributaires d une énergie importée : c est le cas, par exemple, des États- Unis qui importent d ores et déjà 50 % de leurs besoins énergétiques, cette part devant atteindre 70 % à l horizon 2030. La maîtrise durable de nos consommations constitue donc un objectif prioritaire qui s inscrit dans la dynamique environnementale vertueuse de la Commission européenne et de son slogan : "faire plus et mieux avec moins". Après les transports et les sources et équipements de production d électricité, le secteur du bâtiment est le principal consommateur d énergie. Chauffage et production d eau chaude, refroidissement et climatisation, éclairage sont responsables d environ 40 % de la consommation totale d énergie des pays industrialisés : un lourd tribut qui laisse néanmoins beaucoup de marge à l optimisation énergétique. Depuis 2002, l Union européenne s est dotée d un puissant levier d action pour réduire notre consommation : la directive 2002/91/CE entend chiffrer la performance énergétique des constructions et en identifier les gisements d économies. Ces orientations et leur transposition dans le droit national de chaque État membre ont donné corps à un arsenal normatif et réglementaire, dont la norme EN 15232 sur la performance énergétique des bâtiments. Automatisation, régulation et gestion technique : clefs de voûte du bâtiment intelligent Fondée sur la mise en réseau d automatismes chargés de piloter, pièce par pièce ou à l échelle d un site, les fonctions d éclairage, d ombrage, de chauffage-ventilation-climatisation (CVC) et autres lots techniques, la gestion intelligente des systèmes et équipements du bâtiment contribue pleinement à un usage rationnel et maîtrisé de l énergie, en parfaite symbiose avec les besoins. Dans cette optique, la technologie KNX, première norme mondiale de la domotique et de l immotique, vise à réduire notre consommation énergétique (% d économies à 2 chiffres), à assouplir la planification et la mise en œuvre des projets d efficacité énergétique (EE), et à en protéger les investissements, tout en garantissant la disponibilité de l énergie. Il existe plusieurs façons de mener à bien un projet d efficacité énergétique. La démarche conjuguant automatisation, régulation et gestion technique du bâtiment (GTB) offre un séduisant bouquet de solutions éprouvées et performantes, en remplacement ou en complément de l existant, assorties d un rapport coûts-bénéfices avantageux. Données et chiffres à l appui, cette brochure décrypte le fort potentiel d optimisation énergétique du système KNX d ABB. ABB 3

État des lieux documenté Un potentiel d économies d énergie par la mise en œuvre d une installation électrique moderne sur KNX d ABB En 2008, l Institut des systèmes d énergie et du bâtiment de l université des Sciences Appliquées de Biberach, spécialiste de la domotique et de l immotique, décida d évaluer le potentiel d économies d énergie réalisées à l aide d installations électriques modernes. Cette étude donna lieu à une compilation des principales sources documentaires sur le sujet. Dans l un des corpus étudiés, les fondements techniques (automatismes déportés sur bus ou conduite centralisée) permettant d atteindre ces objectifs énergétiques ne sont pas clairement explicités. Pour autant, les systèmes de bus, tels KNX, sont souvent évoqués ; dans la majorité des cas, ce sont d ailleurs les piliers technologiques sur lesquels s appuient ces économies. La profusion de valeurs obtenues dans certains domaines est imputable à plusieurs facteurs : applications multipliant les fonctions, essais et mesures sur site, définitions fonctionnelles divergentes Néanmoins, le verdict est implacable : automatismes, systèmes de régulation et outils de gestion technique peuvent beaucoup faire progresser l efficacité énergétique du bâtiment. 4 ABB

Conclusions Les sources documentaires consultées lors de l étude confirment que le recours aux installations électriques modernes offre une importante marge de réduction et d optimisation des consommations d énergie. Potentiel d économies d énergie par poste de consommation (moyenne des valeurs relevées dans l ensemble du fonds documentaire) Régulation du chauffage par contrôleurs individuels 14 à 25 % Régulation du chauffage par automatismes centralisés 7 à 17 % Commande des stores et volets roulants 9 à 32 % Gestion de l éclairage 25 à 58 % Commande de la ventilation 20 à 45 % Au total, les économies d énergie résultant à la fois d une démarche globale de réduction des consommations et d une gestion optimisée, individuelle ou combinée, du bâtiment, avoisinent en moyenne 11 à 31 %. Les marges maximales de progrès sont reproduites ci-dessous. Baisse de la consommation d énergie par la mise en place d une gestion technique intelligente des bâtiments résidentiels et tertiaires (valeurs maxi) Économies d énergie maximales (en %) Régulation du chauffage par pièce Régulation du chauffage centralisée Commande des stores et volets roulants Gestion de l éclairage Commande de la ventilation ABB 5

La norme européenne EN 15232, passeport énergétique Un nouveau cadre normatif et réglementaire, de portée internationale, encourage la mise en œuvre de solutions d efficacité énergétique. Dans le sillage de la directive 2002/91/CE, la norme EN 15 232 décrit les méthodes pour évaluer l impact des automatismes, des systèmes de régulation et de la GTB sur la consommation énergétique des bâtiments. Tout bâtiment équipé de systèmes d automatisation, de régulation et de GTB, est classé dans l une des 4 catégories de performance énergétique notées "A" à "D". Le potentiel d économies sur les usages thermiques et électriques peut alors être calculé pour chaque classe, en fonction du type et de l utilisation du bâtiment. La catégorie C sert de référentiel (valeur 1) pour comparer les différents niveaux d efficacité énergétique. 6 ABB

Les écarts de consommation énergétique relevés dans trois types de bâtiment classés A, B et D (par rapport à la référence normative C) sont donnés ci-après. Il en ressort que dans un immeuble de bureaux de catégorie A, les économies d énergie thermique peuvent atteindre 30 %. Classes d EE de la norme EN 15232 Classes d EE Usages thermiques Facteur d EE Usages électriques Classes École Hôtel Bureaux École Hôtel A Automatisation, régulation et GTB à fort rendement énergétique 0.70 0.80 0.68 0.87 0.86 0.90 B Automatisation, régulation et GTB avancées 0.80 0.88 0.85 0.93 0.93 0.95 C Automatisation, régulation et GTB standards (référence) 1 1 1 1 1 1 D Automatisation, régulation et GTB non "éco-énergétiques" 1.51 1.20 1.31 1.10 1.07 1.07 Typologie des fonctions du bâtiment selon les 4 classes d EE de la norme EN 15232:2007 (tableau 1) A B C D Chauffage / refroidissement Ventilation / climatisation Éclairage Protection solaire Régulation thermique par pièce + communication entre contrôleurs individuels Régulation thermique de l eau du réseau de distribution Interverrouillage total des commandes chaud / froid Régulation thermique par pièce + communication entre contrôleurs individuels Régulation thermique de l eau du réseau de distribution Interverrouillage partiel des commandes chaud / froid (selon système CVC) Réglage automatique par robinets thermostatiques ou commande électronique Réglage thermique de l eau du réseau de distribution, en fonction de la température extérieure Interverrouillage partiel des commandes chaud / froid (selon système CVC) Pas de commande automatique Pas de régulation thermique de l eau du réseau de distribution Pas d interverrouillage des commandes chaud / froid Régulation du débit d air, par pièce, en fonction des besoins ou de l occupation Consigne variable avec compensation du réglage de la température d entrée, en fonction de la charge Soufflage / extraction d air hygroréglables (débit fonction du taux d humidité mesuré dans la pièce) Régulation du débit d air, par pièce, selon programmation horaire Consigne variable avec compensation du réglage de la température d entrée en fonction de la température extérieure Soufflage / extraction d air hygroréglables (débit fonction du taux d humidité mesuré dans la pièce) Réglage du débit d air, par pièce, selon programmation horaire Consigne fixe de réglage de la température d entrée Limitation hygrométrique du soufflage d air Pas de régulation du débit d air par pièce Pas de réglage de la température d entrée Pas de régulation hygrométrique Asservissement à la lumière du jour Détection automatique de présence (allumage manuel / extinction auto.) Détection automatique de présence (allumage manuel / variation) Détection automatique de présence (allumage / extinction automatiques) Détection automatique de présence (allumage automatique / variation) Réglage manuel de la luminosité Détection automatique de présence (allumage manuel / extinction auto.) Détection automatique de présence (allumage manuel / variation) Détection automatique de présence (allumage / extinction automatiques) Détection automatique de présence (allumage automatique / variation) Réglage manuel de la luminosité Allumage / extinction manuels + signal d extinction Allumage / extinction manuels Réglage manuel de la luminosité Allumage / extinction manuels + signal d extinction Allumage / extinction manuels Commande multifonction éclairage / ombrage / CVC Commande automatique des stores / volets motorisés Commande manuelle des stores / volets motorisés Commande manuelle des stores / volets ABB 7

La recherche sur l efficacité énergétique des bâtiments En 2008, ABB confie à l université des Sciences Appliquées de Biberach une étude scientifique sur les possibilités d économie et d amélioration de l efficacité énergétique par la mise en œuvre d une technologie de bus et d automatismes du bâtiment. C est l occasion d évaluer la performance des composants KNX d ABB en s appuyant sur les prescriptions de la norme EN 15232 applicable au profil d utilisation "bureau paysager", au sein d un immeuble tertiaire classique. La norme EN 15232, issue de la directive européenne 2002/91/CE, introduit le principe de la "certification énergétique" des bâtiments. Ainsi, toutes les constructions autres que d habitation nécessitent l établissement et la délivrance par le propriétaire, à toute personne intéressée, d un certificat de performance énergétique, lors de la vente ou de la location. Son affichage est en outre obligatoire dans les établissements recevant du public, occupant plus de 1 000 m 2. Mesures d économies d énergie sur le poste climatisation par la commande automatique des stores et volets * Par commande crépusculaire + programmation horaire Selon lumière du jour Avec orientation des lamelles selon position du soleil Avec orientation des lamelles selon position du soleil + commande d éclairage permanent asservie à l occupation % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Gains énergétiques par rapport à une commande manuelle * Résultats du programme de recherche 5S IBP:18599 (université des Sciences Appliquées de Biberach) pour des composants KNX d ABB utilisés dans un bureau paysager, situé dans un immeuble traditionnel. Le potentiel d économies porte sur la consommation énergétique. Données extraites de l étude "Potentiel d économies d énergie et d amélioration de l efficacité énergétique par la mise en œuvre de la technologie de bus, de contrôleurs individuels et d automatismes centralisés du bâtiment", menée en 2008 pour le compte d ABB. 8 ABB

Le système KNX d ABB s appuie sur la norme mondiale ISO / CEI 14543 sur la "gestion intelligente du bâtiment". Il offre un large éventail de produits et de solutions autorisant des applications à haute efficacité énergétique, dans le neuf et l existant. Par ses calculs et ses vérifications in situ, l étude prouve que la mise en œuvre d une technologie de bus et d automatismes, tant individuels que centralisés, offre de considérables gisements d économies d énergie, qui dépendent de chaque fonction ou de la conjugaison de plusieurs fonctions. Son verdict est clair : "en combinant plusieurs fonctions, l optimisation de l EE permet de réduire jusqu à 40 % la consommation d énergie des immeubles de bureaux". Mesures d économies d énergie par la gestion automatique de l éclairage * Asservi à l occupation, mais pas à la luminosité Asservi à l occupation et à la luminosité Permanent + asservi à l occupation Permanent + asservi à l occupation + couplé à une commande automatique des stores / volets (orientation des lamelles en fonction de la position du soleil) % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Gains énergétiques par rapport à une commande manuelle * Résultats du programme de recherche 5S IBP:18599 (université des Sciences Appliquées de Biberach) pour des composants KNX d ABB utilisés dans un bureau paysager, situé dans un immeuble traditionnel. Le potentiel d économies porte sur la consommation énergétique. Données extraites de l étude "Potentiel d économies d énergie et d amélioration de l efficacité énergétique par la mise en œuvre de la technologie de bus, de contrôleurs individuels et d automatismes centralisés du bâtiment", menée en 2008 pour le compte d ABB. ABB 9

Expérience ABB de la commande d éclairage permanent Un choix éclairé La documentation technique relative à l EE dans le bâtiment est quasiment unanime : la commande d éclairage permanent possède un fort potentiel de réduction de la consommation d électricité. ABB a voulu testé et chiffré par lui-même ces allégations en réalisant des mesures et calculs dans un immeuble de bureaux doté de salles de formation, de salles de conférence et d un laboratoire. Ce principe de régulation, contrairement au pilotage de l éclairage en tout-ou-rien, garantit une luminosité constante et harmonieusement répartie, grâce à des apports de lumière artificielle permettant de maintenir, en continu, le niveau d éclairement choisi (500 lux pour l étude ABB). Résultat : on ne consomme que la quantité d énergie utile à l éclairage artificiel. Mesure n 1 effectuée en octobre Salle de formation, rez-de-chaussée, temps couvert, volets ouverts. Temps d essai et d utilisation du local : 8 h à 15 h 30. Complément de lumière : 2 707 lux / heure (lxh). Un éclairage commuté à pleine puissance, sans régulation, aurait "brûlé" 3 750 lxh. Mesure n 2 effectuée en octobre Salle de réunion, 1 er étage, temps très couvert, volets ouverts. Temps d essai et d utilisation du local : 8 h à 17 h. Complément de lumière : 2 820 lxh. Un éclairage commuté à pleine puissance, sans régulation, aurait brûlé 4 500 lxh. Calcul des besoins en éclairage supplémentaire Mesure de Complément Plage horaire l éclairement* de lumière 08:00 08:30 25 lux 237 lxh 08:30 09:00 90 lux 205 lxh 09:00 09:30 120 lux 190 lxh 09:30 10:00 190 lux 155 lxh 10:00 10:30 210 lux 145 lxh 10:30 11:00 140 lux 180 lxh 11:00 11:30 150 lux 175 lxh 11:30 12:00 180 lux 160 lxh 12:00 12:30 220 lux 140 lxh 12:30 13:00 200 lux 150 lxh 13:00 13:30 180 lux 160 lxh 13:30 14:00 170 lux 165 lxh 14:00 14:30 120 lux 190 lxh 14:30 15:00 40 lux 230 lxh 15:00 15:30 50 lux 225 lxh Potentiel d économies : env. 28 % *moyennée sur le temps d utilisation. Calcul des besoins en éclairage supplémentaire Mesure de Complément Plage horaire l éclairement* de lumière 08:00 08:30 12 lux 244 lxh 08:30 09:00 35 lux 232 lxh 09:00 09:30 50 lux 225 lxh 09:30 10:00 65 lux 218 lxh 10:00 10:30 90 lux 205 lxh 10:30 11:00 100 lux 200 lxh 11:00 11:30 140 lux 180 lxh 11:30 12:00 265 lux 118 lxh 12:00 12:30 350 lux 75 lxh 12:30 13:00 370 lux 65 lxh 13:00 13:30 370 lux 65 lxh 13:30 14:00 350 lux 75 lxh 14:00 14:30 315 lux 92 lxh 14:30 15:00 265 lux 118 lxh 15:00 15:30 235 lux 132 lxh 15:30 16:00 160 lux 170 lxh 16:00 16:30 100 lux 200 lxh 16:30 17:00 87 lux 206 lxh Potentiel d économies : env. 37 % *moyennée sur le temps d utilisation. 10 ABB

Mesure de l éclairement (lux) dans le laboratoire soumis aux tests ABB Mesure n 3 effectuée en octobre Laboratoire, 2 ème étage, temps ensoleillé, volets ouverts. Temps d essai et d utilisation du local : 8 h à 17 h. Complément de lumière : 1 517 lxh. Un éclairage commuté à pleine puissance, sans régulation, aurait brûlé 4 500 lxh. Calcul des besoins en éclairage supplémentaire Mesure de Complément Plage horaire l éclairement* de lumière 08:00 08:30 7 lux 246 lxh 08:30 09:00 21 lux 240 lxh 09:00 09:30 44 lux 228 lxh 09:30 10:00 147 lux 176 lxh 10:00 10:30 217 lux 141 lxh 10:30 11:00 265 lux 117 lxh 11:00 11:30 352 lux 148 lxh 11:30 12:00 371 lux 129 lxh 12:00 12:30 429 lux 71 lxh 12:30 13:00 633 lux 0 lxh 13:00 13:30 458 lux 21 lxh 13:30 14:00 547 lux 0 lxh 14:00 14:30 1276 lux 0 lxh 14:30 15:00 1263 lux 0 lxh 15:00 15:30 1508 lux 0 lxh 15:30 16:00 1830 lux 0 lxh 16:00 16:30 1988 lux 0 lxh 16:30 17:00 2000 lux 0 lxh Potentiel d économies : env. 66 % *moyennée sur le temps d utilisation. Bilan 1) La commande d éclairage permanent permet de réaliser des économies d énergie significatives. 2) Il est néanmoins difficile de généraliser car le diagnostic énergétique est fonction de plusieurs facteurs, tels que la lumière du jour, l exposition de la pièce, l incidence des structures avoisinantes... Les études menées sur site par ABB montrent que la commande d éclairage permanent aboutit à plus de 25 % d économie par rapport à la commutation manuelle. ABB 11

Système KNX d ABB : efficacité prouvée Le verdict de la campagne de mesures ABB est sans équivoque. Hormis quelques différences constatées dans les résultats chiffrés de l étude, le bilan s avère globalement positif et se résume en 6 points : Le bâtiment intelligent est moins énergivore qu une construction traditionnelle. Son potentiel d économies dépend beaucoup des caractéristiques de l édifice et de ses profils d utilisation. Les plus gros gisements d économies sont obtenus en combinant différentes fonctions d automatisation. Les économies atteignent des pourcentages à 2 chiffres. Les investissements engagés dans l automatisation, la régulation et la GTB sont généralement faibles par rapport à un réaménagement structurel du bâtiment. Les durées d amortissement, relativement courtes, s échelonnent en général de 1 à 5 ans. 12 ABB

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Exemple d optimisation n 1 Gestion de l éclairage Objectif : réduire la consommation énergétique de bureaux Il convient tout d abord de moderniser le système d éclairage de l immeuble en équipant les luminaires fluorescents de ballasts électroniques : l économie d énergie avoisine 30 %. Enfin, il est possible d opter pour une commande d éclairage asservie à l occupation par un détecteur de présence qui automatise l extinction de l éclairage quand vous quittez la pièce. Ce sont 13 % en plus d économisés! L optimisation de la consommation d énergie passe ensuite par la mise en place d une commande d éclairage permanent qui doit garantir l éclairement constant des plans et postes de travail à 500 lux, mesuré par capteur de luminosité. Un régulateur d éclairage utilise la valeur mesurée et l écart avec le niveau d éclairement nécessaire pour calculer la consigne de luminosité transmise au système de variation. Cette régulation permet d économiser de 28 % à 66 % de l électricité utilisée pour l éclairage, en fonction de la saison, de la météo et de l implantation du bâtiment (cf. étude ABB, p. 10-11). 14 ABB

Variante d optimisation 1a Commande d éclairage permanent avec ballasts électroniques 1 à 10 V, capteur de luminosité et commutation manuelle. Variante d optimisation 1b Commande d éclairage permanent avec ballasts électroniques à interface DALI, capteur de luminosité et commutation manuelle. KNX DALI KNX Ballast 1 à 10 V Capteur de luminosité LF / U Ballast 1 à 10 V Régulateur d éclairage LR / S Ballast DALI Capteur de luminosité LF / U Ballast DALI Régulateur d éclairage LR / S Passerelle DALI DG / S Commande manuelle US / U Commande manuelle US / U Variante d optimisation 1c Commande d éclairage permanent avec ballasts électroniques 1 à 10 V, capteur de luminosité et commutation manuelle ; tous les dispositifs requis sont installés dans un contrôleur individuel au plafond ou sous plancher. Variante d optimisation 1d* Commande d éclairage permanent asservie à l occupation avec ballasts électroniques 1 à 10 V. KNX KNX Ballast 1 à 10 V Capteur de luminosité LF / U Ballast 1 à 10 V Boîte de répartition RC / A avec régulateur d éclairage + variateur + module d entrées binaires Ballast 1 à 10 V Détecteur de présence PM / A Ballast 1 à 10 V Module de variation d éclairage SD / S Commande manuelle US / U Commande manuelle * Cette variante ne nécessite pas de capteur de luminosité car le détecteur de présence intègre déjà la mesure de lumière du jour et la régulation d éclairage. Les valeurs de variation sont transmises sur KNX aux modules SD / S ; dans les grands systèmes, ces échanges peuvent accroître la charge sur la ligne KNX. La commande d éclairage asservie à l occupation est aussi envisageable avec des ballasts DALI ou des contrôleurs individuels. ABB 15

Exemple d optimisation n 2 Commande des stores et volets roulants Variante d optimisation 2a Commande de stores pour optimiser la lumière du jour Dans les bâtiments tertiaires, les stores servent avant tout à se protéger du soleil et à empêcher l insolation directe du plan de travail. Leur manœuvre automatisée agit sur l incidence de la lumière naturelle. Il y a ainsi interdépendance directe entre gestion de l éclairage et commande des stores. Prenons un exemple de gaspillage d énergie : les stores de votre bureau sont descendus et vous plongent dans une semi-obscurité. Pour compenser la pénombre, l éclairage s allume automatiquement. Résultat : le bâtiment consomme inutilement de l électricité à un moment de la journée où les apports solaires gratuits suffisent à éclairer les locaux. La solution éco-énergétique? Jouer sur l inclinaison des stores pour suivre la course du soleil. L entrebâillement des lamelles assure un éclairage naturel optimal tout en vous évitant d être ébloui. L incidence de la lumière du jour en est ainsi améliorée. Cette fonction, couplée à une commande d éclairage permanent, limite le recours à l éclairage artificiel pour préserver l éclairement souhaité et fait économiser beaucoup d énergie électrique. D après l étude citée en p. 8-9, la commande automatique des protections solaires, doublée d une commande d éclairage permanent avec détection de présence, peut aboutir à 40 % d économies par rapport à une commande manuelle. Commande de stores et volets par module de contrôle JSB / S. Le positionnement automatique des protections (hauteur et orientation des lamelles), en fonction du soleil, optimise l angle d incidence du rayonnement tout en minimisant les risques d éblouissement. 1,90 m 16 ABB

Variante d optimisation 2b Commande de stores pour améliorer le confort thermique L automatisation des stores et volets roulants occupe aussi une place prépondérante dans la régulation du climat intérieur. Une commande "intelligente" optimise le confort des occupants tout en favorisant un usage rationnel de l énergie, à coûts maîtrisés. La mise en réseau de la commande d ombrage et du système de régulation individuelle de la température, dans chaque pièce, offre les meilleurs bilans thermiques. En été, abaisser les stores des façades du bâtiment frappées de plein fouet par les rayons du soleil permet d éviter la surchauffe des locaux et d économiser l énergie normalement nécessaire au rafraîchissement des espaces de travail. L inverse vaut l hiver : il faut capter au maximum le rayonnement solaire pour réduire le chauffage. Dans les deux cas, il importe de moduler la régulation thermique des pièces par les stores et volets, en fonction de l occupation. Dès qu il y a quelqu un, la commande de stores asservie à la luminosité ambiante prend les devants : une initiative particulièrement appréciée au niveau des postes de travail bureautiques, mais aussi dans les locaux d enseignement ou les salles de réunion. Tous les modules pour stores / volets d ABB sur KNX intègrent de série une fonction automatique de chauffage / refroidissement qui participe au confort thermique de la pièce. Et pour optimiser la lumière naturelle, on peut leur adjoindre un module de contrôle JSB / S. L étude de Biberach (cf. p. 8) est catégorique : une régulation thermique faisant intervenir les protections solaires peut réduire de 30 % les besoins en climatisation. Variante d optimisation 2b KNX Module de variation d éclairage SD / S Module pour stores / volets JA / S Module de contrôle JSB / S Détecteur de présence PM / A Ballast 1 à 10 V Ballast 1 à 10 V Store motorisé Store motorisé Commande couplée stores / éclairage manuelle US/U ABB 17

Exemple d optimisation n 3 Régulation du chauffage, de la ventilation et de la climatisation Les dispositifs de régulation de la température ambiante et de la qualité d air intérieur sont les plus gros consommateurs d énergie du bâtiment ; qui plus est, leur fonctionnement défectueux est source de gaspillages. Mais ce sont aussi les plus grands gisements d économie! Pour autant, d autres facteurs peuvent être optimisés pour ménager les consommations d énergie du bâtiment : architecture, construction, installation et mise en œuvre. Le système intelligent KNX d ABB aide l utilisateur à optimiser la consommation énergétique de chaque pièce et fournit des informations à l installateur ou au gestionnaire du site pour tirer le meilleur parti des paramétrages. Le détecteur de présence utilisé pour allumer ou éteindre l éclairage peut simultanément faire basculer le thermostat d ambiance en mode absence, en cas d inoccupation prolongée. C est toujours cela de gagner en énergie de chauffage ou de refroidissement! L expérience montre qu une diminution de 1 C de la température ambiante peut alléger de 6 % la facture de chauffage. Et si l on abaisse la température de 3 C pendant les périodes d inoccupation, l économie atteint 18 %. Encore faut-il tenir compte de l "inertie thermique" du système, c est-à-dire sa lenteur de réaction au changement de consigne de température : ce mode de régulation ne se justifie qu en cas d absence prolongée. La combinaison d une gestion CVC et d une commande de stores et volets (cf. p. 16-17), asservie à la météo ou à la commutation été / hiver, augmente d autant les économies d énergie. Les vannes de régulation électriques (pilotes motorisés pour vannes thermostatiques ST / K, reliés directement sur KNX, ou pilotes de vannes thermostatiques TSA / K, silencieusement commandés par les modules de commutation électroniques ES / S) sont des organes de réglage automatique de la température ambiante au niveau souhaité. Pour éviter tout gaspillage d énergie lorsque la ventilation est en marche, les vannes se ferment automatiquement dès qu une fenêtre s ouvre. Leur position peut, en retour, renseigner sur les besoins de chauffage / refroidissement du bâtiment. Les systèmes de production de chaud / froid sont alors en mesure de régler leur sortie pour s adapter aux exigences du moment. PIÈCE OCCUPÉE? Commande d éclairage permanent OUI Manœuvre automatique des stores avec réglage de l'orientation des lamelles en fonction de la position du soleil Régulation thermique par pièce (mode occupation) Extinction de l éclairage NON Commande des stores avec fonction automatique de chauffage / refroidissement Régulation thermique par pièce (mode absence) 18 ABB

Si le bâtiment utilise des convecteurs soufflants ou des ventilo-convecteurs pour le confort thermique et la qualité de l air, ces derniers peuvent aussi être pilotés sur KNX par le régulateur FCA / S. En construction comme en rénovation, le système KNX d ABB offre de nombreuses possibilités d optimisation, grâce à la mise en réseau de tous les lots et équipements techniques du bâtiment. Les calculs sur lesquels se fonde la norme EN 15232 confirment le potentiel d économies d énergie thermique (cf. p. 7). De la gestion à l optimisation Ces mesures d optimisation n ont d utilité que si l on peut chiffrer la quantité d énergie effectivement consommée ; l interface KNX pour compteurs d énergie d ABB (ZS / S) permet d évaluer et de visualiser ces consommations. L optimisation éco-énergétique du bâtiment est renforcée par l emploi de compteurs électroniques : il suffit alors de lire ces valeurs de consommation pour optimiser rapidement les usages énergétiques. Écran de commande tactile ComfortTouch de 16.9 pouces Les compteurs électroniques s associent à l interface ZS / S pour permettre à l exploitant le relevé en temps réel des consommations énergétiques sur KNX. ABB 19

Réalisations KNX exemplaires Une efficacité énergétique en béton! Lycée Bezau du Vorarlberg (Autriche) : chute de la consommation énergétique, de 160 à 25 kwh Le système KNX d ABB fédère et pilote les équipements de gestion d éclairage du bâtiment avec détection de présence, mesure de luminosité externe et programmation horaire. Pour économiser l énergie, le chauffage mise sur une régulation individuelle, pièce par pièce, avec horloge centrale et système de visualisation. La commande des stores est appréciée de tous car elle empêche la surchauffe inutile des salles de classe et procure un réel bien-être thermique. Tous les états fonctionnels des locaux sont visualisés sur KNX, depuis un point central. La mise en place du système KNX d ABB et la modernisation de l enveloppe du bâti ont ainsi permis de plafonner l indice de consommation énergétique à 25 kwh / m 2 / an, soit un gain de 84 %! Centre scolaire de Neckargemünd (Land de Bade, Allemagne) : réduction de 2/3 de la consommation Suite à l incendie de 2003, l établissement fut reconstruit selon une démarche d efficacité énergétique dite "passive". Le nouvel édifice de quelque 14 000 m 2, sur 3 étages, abrite 206 pièces, dont 42 salles de classe et 51 locaux à usage spécifique. L installation KNX totalise 14 lignes et 525 composants KNX. Fonctions sur KNX : Programmation horaire de l éclairage Détection de présence dans les sanitaires Commande d ombrage avec chauffage / refroidissement automatiques (En période d inoccupation, les stores restent ouverts en hiver et fermés en été pour préserver le climat intérieur.) Cette nouvelle construction, complétée d une gestion intelligente du bâtiment, a vu sa consommation énergétique chuter de près des 2/3. 20 ABB

Centre ABB d Odense (Danemark) : 13 % d économies d énergie, signées KNX Le site comporte 123 pièces réparties sur 3 étages. L installation KNX regroupe 645 composants sur 14 lignes. Outre l automatisation du chauffage et du refroidissement (avec asservissement à l occupation et commutation horaire), l accent fut mis sur la commande d éclairage permanent. Bilan chiffré au terme d une année d exploitation : Dans les bureaux paysagers, l éclairage affiche une économie d électricité de 13 % sur les valeurs de consommation antérieures. Dans la zone mesurée, on gagne ainsi 29 kwh par jour, soit 4.35 (au tarif électrique de 0.15 le kwh)! Musée d art moderne de Rovereto (Italie) : une facture allégée de près de 28 % avec la technologie KNX C est l une des plus importantes vitrines d art contemporain dans la péninsule. Ici, la technologie KNX d ABB s illustre plus particulièrement dans la gestion horaire et calendaire de l éclairage avec programmation de mises en scène lumineuses. Par rapport à 2006 et après installation de KNX en 2007, l économie d électricité avoisine 28 %, les consommations ayant baissé de plus de 38 000 kwh par mois. Le musée a ainsi économisé autour de 80 000, rien que pour la première année d exploitation du système KNX d ABB. ABB 21

Système KNX d ABB De la vocation de pionnier au rang de leader des technologies de l automatisation et de l énergie Le Groupe ABB est présent dans une centaine de pays et emploie près de 100 000 personnes. Son vaste champ d action (énergie, automatisation, process et robotique) offre aux clients de nombreuses possibilités d amélioration de leur performance énergétique et environnementale. Quelque 30 ans d expérience dans la gestion intelligente du bâtiment marquent de leur empreinte une gamme de produits et solutions entièrement développés, réalisés et distribués par nos soins. Le déploiement et l amélioration continue de la technologie KNX d ABB sont le reflet du talent et du dévouement de nos ingénieurs, dans de multiples domaines. ABB est aussi l un des chefs de file de l'association KNX qui rassemble plus de 150 fournisseurs de produits et solutions d automatisation du bâtiment, et promoteurs de ce référentiel international. Sur KNX, ABB met en œuvre une immotique de pointe qui dicte la norme du bâtiment intelligent. Pour en savoir plus : www.abb.fr/knx. 22 ABB

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Contactez-nous ABB France Division Produits Automation Activité Basse Tension ZA La Boisse - BP 90145 300, rue des Prés-Seigneurs F-01124 Montluel cedex / France Dans un souci permanent d amélioration, ABB se réserve le droit de modifier sans préavis les caractéristiques des appareils décrits dans ce document. Les informations n ont pas de caractère contractuel. Pour précision, veuillez prendre contact avec votre société ABB. 1TXH 000 008 C0301 - Imprimé en France (X 01.2010 Brailly) Énergie et productivité pour un monde meilleur