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Visualiser les flux énergétiques dans les bâtiments
La transformation numérique des bâtiments offre de nouvelles opportunités. Il est désormais possible de visualiser et d’optimiser les flux énergétiques dans les bâtiments. A l’avenir, tous les grands bâtiments seront équipés d’un système de monitoring permettant d’augmenter l’efficacité énergétique.
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Texte: David Zogg, Smart Energy Engineering
D. Zogg, directeur de la société Smart Energy Engineering GmbH et professeur de technique de régulation à la Haute école s pécialisée du Nord-Ouest de la Suisse.
Une technique de mesure fiable constitue la base du monitoring des flux énergétiques. Les compteurs électroniques calibrés avec enregistrement de l’énergie et puissance instantanée ainsi que les compteurs de chaleur calibrés permettant d’enregistrer les flux thermiques en font partie.
Communication intelligente Les pompes à chaleur modernes possèdent actuellement des interfaces numériques sur lesquelles des signaux de température sont par exemple prélevés. Des valeurs de consigne peuvent également être prédéfinies. Les systèmes actuels d’automatisation du bâtiment fournissent par ailleurs un grand nombre de données. Dans ce cas précis, un système KNX a été installé pour fournir des informations sur les températures des pièces et l’état de commutation des appareils ménagers. Le système KNX permet d’accéder activement aux appareils raccordés dans les appartements pour optimiser entre autres l’utilisation de l’énergie solaire. Les valeurs de consigne pour les températures des pièces peuvent être modulées de manière centralisée pour limiter la consommation énergétique ou stocker thermiquement dans le bâtiment l’énergie solaire excédentaire.
Implication de l’utilisateur grâce au smartphone et aux boîtiers de commande muraux Les habitants jouent un rôle central dans ce système. Ils peuvent en effet exprimer leurs souhaits en utilisant une application pour smartphone (illustration 2). Les valeurs énergétiques de leur appartement sont en outre affichées en temps réel. Ils voient par exemple l’énergie qu’ils consomment en temps réel, le prix de l’énergie ou s’ils utilisent l’énergie solaire ou du réseau. Ces données sont à la fois exprimées en chiffres et selon un code de couleur (vert = énergie solaire, rouge = énergie du réseau, jaune = mélange d’énergie solaire et du réseau). Le boîtier de commande mural KNX affiche également la source énergétique au moyen de LED de différentes couleurs.
Transformation numérique des appareils ménagers Les appareils ménagers peuvent désormais eux aussi être raccordés à des systèmes de ce type. Ces derniers disposent idéalement d’interfaces modernes comme le «SG Ready». Mais ce n’est pas une condition sine qua non. L’intégration s’effectue également par l’intermédiaire d’actionneurs KNX fonctionnant comme des relais. Les appareils ménagers traditionnels peuvent ainsi être rendus «intelligents» et commandés depuis une application sur le smartphone. Dans le cas présent, l’utilisateur peut choisir si le lave-vaisselle doit fonctionner à partir d'une énergie solaire optimisée ou manuellement. Il peut également décider à quel moment doit débuter le cycle de lavage.
Visualisation sur le web Les flux énergétiques peuvent être affichés sur le navigateur web. Indépendamment du terminal (ordinateur, tablette, smartphone), l’ensemble des habitants et le gestionnaire ont accès au système et peuvent consulter les données à tout moment. Il est important que les données soient actualisées et donc affichées en temps réel. Dans le cas présent, les données sont rafraîchies toutes les 15 minutes. Elles sont générées par une grande base de données hébergée dans le cloud qui gère les données de toutes les installations.
Protection des données La protection des données des systèmes basés dans le cloud constitue un véritable défi. Des méthodes de protection des accès et de cryptage sont utilisées pour que chaque habitant ne puisse consulter ses données qu’à partir d’un canal sécurisé. Pour pouvoir effectuer une comparaison par rapport au système global, il peut toutefois consulter les données de l’ensemble du système, mais il n’a pas accès à celles des autres habitants. Il est aussi important que chaque résident sache où les données sont stockées et comment elles sont utilisées. Le fabricant doit faire preuve d’une transparence absolue à cet égard. Du point de vue de la sécurité
Commande à partir du smartphone.
Visualisation depuis le boîtier de commande mural KNX et le smartphone.
technique des données, il est aussi déconseillé de donner aux grands fournisseurs internationaux un accès direct ou indirect aux bâtiments, car dans ce cas, il serait impossible de savoir précisément ce qu’il advient de ces données.
Visualisation – quelles données afficher? Dans un premier temps, il convient de déterminer les données qui doivent être visualisées. Pour ce projet, la priorité a été donnée à l’optimisation énergétique du bâtiment et au comportement énergétique de l’utilisateur. La visualisation doit notamment proposer l’exploitation de l’énergie solaire. Dans un second temps, il faut déterminer le but dans lequel les données sont utilisées et par qui. Ici, les utilisateurs sont, d’une part, les habitants respectifs du bâtiment et, d’autre part, le service technique et le support technique. Il faut ensuite établir comment les données sont visualisées. L’option choisie ici est une visualisation technique, mais aisément compréhensible qui s’adapte automatiquement aux diverses configurations du bâtiment en raison de la structure générique.
Conclusions et perspectives Le monitoring des bâtiments est le premier pas et le plus important. L’optimisation doit ensuite être prise en compte et automatisée autant que possible (par exemple l’optimisation de la consommation propre). Les données doivent pouvoir être optimisées manuellement durant la première année d’utilisation (intégration des courbes de chauffage, des températures, etc.). C’est absolument indispensable pour gérer les bâtiments de manière efficiente. Ces mesures auront un impact positif à la fois sur l’environnement et sur les coûts d’exploitation. Le monitoring ne sera plus une option à l’avenir, mais un outil nécessaire pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments.
www.smart-energy-engineering.ch
