Dossier réalisé par Grégory Katschnig, Gombert Gautier et Paccou Clément.
Analyse Du Diagnostic de Performance Energétique De l’université de Lille 1.
Tuteur projet : M. Jean François Sergent Jean-Francois.Sergent@univ-lille1.fr
Projet semi-encadré MASTER 1 ASE.
SOMMAIRE. Introduction
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Cahier des charges
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Halle Vallin Partie électricité
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A. B. C. D. E. F. G. H.
Comparaison électrique sur deux années (2009 et 2010). Consommation d’électricité répartie par semestre depuis le 2ième semestre 2008. Consommation d’électricité sur le mois de Décembre 2010. Consommation électrique du mois de Décembre sur trois années. Consommation électrique du mois d’août 2009. Consommation électrique du 1 au 8 mars 2011. Consommation électrique de la semaine du 8 au 15 mars 2011. Consommation de base du Halle Vallin.
Partie Gaz A. Consommation du gaz (2009 et 2010). B. Relevé de la température (2009 et 2010). C. Comparaison de la puissance de chauffe par la méthode du DJU.
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Consommation annuelle d’énergie
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Recensement des appareils
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Etude de la luminosité
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Réduction de la consommation électrique
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Retour sur investissement
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Polytech Etude de la luminosité du couloir de Polytech
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A. Etude de l’existant B. Etude de la technologie LED
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Conclusion
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Bibliographie
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Annexes
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INTRODUCTION. Le grenelle de l’environnement instauré par le président de la république durant l’année 2007. Pour résoudre le problème du réchauffement climatique, les représentants de l’état ainsi que différentes sociétés civiles se sont regroupés pour définir de nouvelles normes d’aménagement et de développement durable. L’énergie électrique et le prix gaz, coûtent de plus en plus cher aux utilisateurs, c’est pourquoi il est nécessaire de réaliser des économies d’énergie. Afin de diminuer la consommation d’énergie, il faut dans un premier temps déterminer la consommation en énergie du bâtiment. La technique du diagnostique de performance énergétique permet d’estimer la consommation d’énergie du bâtiment ainsi que son émission du gaz à effet de serre. A la suite de la réalisation du DPE, un ensemble de conseils et de recommandations afin de permettre de réduire leur consommation d’énergie. Depuis l’arrêté du 7 décembre 2007, les bâtiments publics doivent un diagnostic de performance énergétique de l’ensemble des bâtiments qui y sont rattachés, afin de se conformer à la loi. C’est pourquoi, l’université de Lille 1, à déjà réaliser un diagnostique de performance énergétique de l’ensemble des bâtiments de l’université. Le but est de comparer la consommation des bâtiments de fonction équivalent, et à long terme, de réaliser des travaux nécessaires pour rénover l’installation électrique, et vérifier la bonne étanchéité thermique des bâtiments. En résumé, le diagnostic de performances énergétiques a pour objectifs : - D’informer l’usager, le visiteur ou l’occupant du bâtiment sur sa consommation énergétique. - De permettre la comparaison entre les bâtiments et de susciter une compétition entre les différents opérateurs publics, les inciter au progrès et à l’exemplarité en matière de gestion et de travaux entrepris. - Enfin, le DPE a pour ambition de sensibiliser le gestionnaire et de lui donner des éléments d’information afin de réduire les consommations d’énergie.
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CAHIER DES CHARGES. Notre travail consiste à la réalisation du diagnostique de performance énergétique, pour 2 bâtiments de l’université. Dans un premier temps nous étudierons la consommation en énergie de la salle de sport Halle Vallin et ensuite vérification de la luminosité des couloirs du bâtiment D de Polytech. Sur la partie Halle Vallin, les seuls usages de l'électricité et du chauffage au gaz sont étudié. A l'aide du logiciel de suivi de consommation énergétique Noé, nous devons étudier la consommation énergétique de la Halle Vallin, étudier les appareils les plus impactant et de proposer une solution pour améliorer l'installation électrique présente. Pour le bâtiment D de Polytech, nous proposerons une rénovation de l'installation lumineuse existante.
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PARTIE ELECTRICITE. Dans un premier temps, pour faire le point sur les consommations d’énergies et les ressources consommées au Halle Vallin, nous avons dû examiner les données électriques et gaz via le site www.noe.alerteo.com. Notre démarche d’analyse nous permet de répertorier ces données de façon stratégique et exploitable sous forme de graphique. Cela nous permet ainsi de repérer les erreurs, oublis et donc d’envisager des améliorations. A. Comparaison électrique sur deux années (2009 et 2010). Comparaison de la consommation électrique sur deux années.
Consommation (kWh)
12000 10000 8000 6000 Année 2009
4000
Année 2010 2000 0
Figure 1. Comparaison de la consommation sur 2 années.
Sur ce graphique, nous pouvons voir la consommation électrique sur les années 2009 et 2010. On remarque que lors du premier trimestre, la consommation de 2009 (rouge) est supérieure et la situation s’inverse lors du dernier trimestre. Cependant, la consommation électrique sur les deux années est quasiment identique, nous l’obtenons en additionnant la consommation mensuelle des 12 mois :
Année 2009 : 64018 kWh Année 2010 : 63457 kWh
On remarque que la consommation annuelle est presque identique, on peut en conclure que la salle Halle Vallin à était utilisée de façon égal sur les deux années.
~3~
B. Consommation d’électricité répartie par semestre depuis le 2 ième semestre 2008.
Consommation électrique répartie par semestre.
40000 Consommation (kWh)
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 2ième semestre 2008
1ier semestre 2009
2ième semestre 2009
1ier semestre 2010
2ième semestre 2010
Ce graphique nous permet de comparer la consommation électrique suivant les mêmes semestres. On aperçoit que durant le 2nd semestre 2008, la consommation électrique est largement supérieure comparé au 2nd semestres 2009 et 2010.
Figure 2. Consommation électrique réparti par semestre.
Nous pouvons aussi remarquer que la consommation est restée presque identique durant les 1ers semestres 2009 et 2010. C. Consommation d’électricité sur le mois de Décembre 2010. Consommation électrique - Décembre 2010.
450
1
350 300
2
250 200 150 100 50 0 01/déc. 02/déc. 03/déc. 04/déc. 05/déc. 06/déc. 07/déc. 08/déc. 09/déc. 10/déc. 11/déc. 12/déc. 13/déc. 14/déc. 15/déc. 16/déc. 17/déc. 18/déc. 19/déc. 20/déc. 21/déc. 22/déc. 23/déc. 24/déc. 25/déc. 26/déc. 27/déc. 28/déc. 29/déc. 30/déc. 31/déc.
Consommation (kWh)
400
Figure 3. Consommation électrique – Décembre 2010.
Voici ci-dessus, la consommation électrique du mois de décembre 2010, on aperçoit sur ce graphique, une consommation régulière due aux différentes utilisations de la salle de sport.
~4~
On observe aussi une baise de consommation lors des weekends (orange), cependant certains samedis et dimanches la consommation est aussi élevée que certains jours de la semaine. En regardant en détails sur le site www.noe.alerteo.com, on remarque que ceci est dû à un oubli des derniers utilisateurs du Halle Vallin. On distingue aussi une consommation de base qui est assez élevée pendant les vacances (du 18 décembre 2010 au 2 janvier 2011), elle est environ égale à 250 kWh. Nous allons chercher à savoir d’où viens cette consommation.
Nous avons calculé le coût de la consommation électrique sur chaque weekend, ceci dans le but de distinguer les pertes financières qu’engendrent un weekend avec oubli. Pour cela, nous avons pris le tarif EDF de l’université qui est un tarif Vert A5 Longue Utilisation, dont le résumé est dans le tableau suivant :
Figure 4. Tableau tarifaire Tarif A5 Vert Longue utilisation.
Hiver : de novembre à mars. Eté : d’avril à octobre. Pointe : 2h le matin 2h le soir de décembre à février inclus. Heures creuses : 8h par jour et dimanche toute la journée. Nombre d’heure sur lequel le tarif s’applique
Weekend
1
:
Samedi 4 Décembre 2010 :
Tarif
Nombre de kW consommé
-
Heures de Pointes : 4 *0,10346 * 22 = 11,84€
-
Heures creuses : 8 * 0,042 * 10 = 3,36€
-
Heures pleines : 12 * 0,063 * 20 = 15,12€
30,3 € 46,6 €
Dimanche 5 Décembre 2010 : -
Heures creuses : 24 * 0,042 * 16 = 16,12€
16,28 €
Le weekend 1, on remarque que l’éclairage est resté allumée pendant tout le weekend du 4 Décembre au 5 Décembre inclus, c’est pourquoi nous avons calculés le prix que coûte un oubli comme celui là. Nous allons par la suite réaliser les mêmes calculs pour un weekend sans oubli et ainsi comparer l’impact de cet oubli d’un point de vue financier.
~5~
Weekend
2
:
Samedi 25 Décembre 2010 : - Heures de Pointes : 4 *0,10346 * 8 = 3,31€ - Heures creuses : 8 * 0,042 * 9 = 3,024€ - Heures pleines : 12 * 0,063 * 9 = 6,804€ Dimanche 26 Décembre 2010 : - Heures creuses : 24 * 0,042 * 8 = 8,064€
13,12 € 21,10 €
8,06 €
Grâce aux calculs précédents, on observe un coût de 21,10 € pour un weekend sans oubli d’extinction de l’éclairage, comparé au weekend 1, on constate que l’on peut ainsi économiser environ 25€. Cet oubli c’est répéter 10 fois en 2010 et 9 fois en 2009, ce qui revient à un surplus de dépense de 250€ en 2010 et 225€ en 2009 pour un coût moyen de 3886€ d’électricité pour le Halle Vallin. Ce dépassement représente environ 7% du budget électrique. Ces différents oublis représentent une dépense inutile et une perte financière pour l’université, c’est pourquoi le but principal de notre étude et de rechercher des solutions dans le but que ces oublis ne se répètent plus.
D. Consommation électrique du mois de Décembre sur trois années. Sur le graphique suivant, nous avons comparés la consommation électrique sur le mois de Décembre des trois années précédentes Consommation électrique du mois de Décembre sur trois années (2008: bleu, 2009: rouge et 2010: vert).
500 400 300 200 100 0 01/janv. 02/janv. 03/janv. 04/janv. 05/janv. 06/janv. 07/janv. 08/janv. 09/janv. 10/janv. 11/janv. 12/janv. 13/janv. 14/janv. 15/janv. 16/janv. 17/janv. 18/janv. 19/janv. 20/janv. 21/janv. 22/janv. 23/janv. 24/janv. 25/janv. 26/janv. 27/janv. 28/janv. 29/janv. 30/janv. 31/janv.
Consommation (kWh)
600
Figure 5. Consommation électrique Décembre 2008, 2009 et 2010.
~6~
La partie la plus importante à exploiter sur ce graphique est la comparaison des différentes années sur la période des vacances de noël. On remarque que durant la période de vacances de noël 2008 et 2010, nous avons une consommation électrique qui est entre 200 et 250 kWh, tandis que durant l’année 2009, la consommation est jusqu’à 4 à 5 fois plus petit. La question que nous pouvons nous poser, est pourquoi la consommation à été si haute pendant les années 2008 et 2010, alors que pendant l’année 2009, le graphique prouve qu’il est possible d’avoir une consommation de base pendant les vacances de 60 kWh. Pour voir l’impact du surplus de consommation de 2008 et 2010, nous avons calculé le coût de cette consommations comparé à la consommation de base de 60kWh, c’est pourquoi pour un premier calcul afin de nous donner une idée, nous prenons un pris de kWh moyen de 5,4342 cts d’euros. Voici le calcul ci-dessous : Pendant les vacances 2008 : - 120 kWh (consommation supplémentaire par rapport à la consommation de 2009 : 60 kWh). - 5,4342 cts (prix du kWh moyen sur l’année en tarif Vert A5 Longue Utilisation). - 15 (nombres de jours de vacances).
Pendant les vacances 2010 : - 170 kWh (consommation supplémentaire par rapport à la consommation de 2009 : 60 kWh). - 5,4342 cts (prix du kWh moyen). - 15 (nombres de jours de vacances).
Inévitablement, ce coût est simplement qu’une indication, mais si nous nous basons sur ce calcul, entre l’année 2008 et l’année 2010, nous obtenons malgré tout un coût supplémentaire de 236,39€ comparé à si la consommation pendant les vacances durant les trois années était de 60 kWh par jour pendant toute les vacances de noël.
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E. Consommation électrique du mois d’août 2009. Ce graphique nous permet d’observer pendant une période inoccupée de la salle (août 2009), la consommation électrique (consommation de base) minimum de la salle Halle Vallin. Cette consommation est due aux appareils de sécurités (sorties de secours, VMC) qui sont dans l’obligation de rester allumés. On pourrait comparer cette consommation de base à celle des périodes de vacances et ainsi ce demander pourquoi elle n’est pas identique à celle-ci.
Consommation électrique Août 2009.
20 15 10 5
Consommation (kwh)
Figure 6. Consommation électrique Août 2009.
Ce graphique nous permet d’observer pendant une période inoccupée de la salle (août 2009), la consommation électrique (consommation de base) minimum de la salle Halle Vallin. Cette consommation est due aux appareils de sécurités (sorties de secours, VMC) qui sont dans l’obligation de rester allumés. On pourrait comparer cette consommation de base à celle des périodes de vacances et ainsi ce demander pourquoi elle n’est pas identique à celle-ci.
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31/08/09
30/08/09
29/08/09
28/08/09
27/08/09
26/08/09
25/08/09
24/08/09
23/08/09
22/08/09
21/08/09
20/08/09
19/08/09
18/08/09
17/08/09
16/08/09
15/08/09
14/08/09
13/08/09
12/08/09
11/08/09
10/08/09
09/08/09
08/08/09
07/08/09
06/08/09
05/08/09
04/08/09
03/08/09
02/08/09
01/08/09
0
F. Consommation électrique du 1 au 8 mars 2011. Consommation électrique du 01/03/11 au 08/03/11.
30 25 20 15 10 5 Mardi 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00 Mercredi 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00 Jeudi 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00 Vendredi 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00 Samedi 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00 Dimanche 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00 Lundi 01h00 04h00 07h00 10h00 13h00 16h00 19h00 22h00
0
Figure 7. Consommation électrique semaine type.
Sur le graphe ci-dessus, on aperçoit une semaine type pendant les cours et on observe les différentes utilisations de la salle de sport. On remarque que la consommation électrique à en majorité lieu le soir, cette consommation est due aux différents éclairages qui permettent une meilleure visibilité pst l’utilisation de la salle. Ce graphique nous permet de ce poser certaines interrogations, tel que la faible consommation de base (par exemple du mardi 1h00 au mercredi 16h00), seulement entre 2 kWh et 5 kWh, alors que pendant les vacances de noël (lors de l’absence de toute utilisation), la consommation de base majoré à 60 kWh. G. Consommation électrique de la semaine du 8 au 15 mars 2011. 35
Consommation électrique du 08/03/11 au 15/03/11. Oubli
30 25 20 15 10 5
Mardi 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00 Mercredi 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00 Jeudi 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00 Vendredi 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00 Samedi 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00 Dimanche 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00 Lundi 01h00 05h00 09h00 13h00 17h00 21h00
0
Figure 8. Consommation électrique semaine avec oublis.
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Ce graphe découle du précédent, car il concerne la semaine suivante. On peut remarquer une mauvaise gestion de la consommation électrique, car on remarque que l’éclairage reste allumé pendant que la salle est inutilisée en rouge et orange. Une amélioration du comportement des usagés quant à la gestion de l’éclairage doit être réalisé à court termes afin de baisser la consommation de la salle Halle Vallin.
H. Consommation de base du Halle Vallin.
Cette courbe nous permet de déterminer à un moment où la salle de sport est inutilisée, la consommation de base du Halle Vallin. Cette consommation comprend le fonctionnement de la VMC, des veilleuses ainsi que des sorties de secours, en aucun cas, nous ne pourrons agir sur cette consommation qui est indispensable pour la sécurité.
Consommation de base (dimanche 15 août 2010)
2,5 2 1,5 Consommation (kwh)
1 0,5 0 00h 01h 02h 03h 04h 05h 06h 07h 08h 09h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h
Figure 9. Consommation de base.
~ 10 ~
PARTIE GAZ. A. Consommation du gaz (2009 et 2010). Consommation du gaz.
18000
Consommation m3
16000 14000 12000 10000 8000
Année 2009
6000
Année 2010
4000 2000 0
Figure 10. Consommation du gaz en 2009 et 2010.
Sur cette courbe, on peut apercevoir la consommation du gaz sur les années 2009 (bleu) et 2010 (orange). On remarque que la consommation du gaz a été plus importante sur l’année 2010 surtout sur le moment de l’hiver (de novembre à février). Nous avons consommé sur le total 59091 m3 en 2009 et 61495 m3 en 2010, le pouvoir calorifique supérieur dans le Nord est environ de 10 kWh/m3, ce qui revient en kilowatt à une consommation calorifique de 590919 kWh et 614956 kWh en 2009 et 2010. Nous allons donc voir pour mieux exploiter les courbes si la consommation supérieure de 2010 est cohérente avec une température moyenne plus basse qu’en 2009. B. Relevé de la température (2009 et 2010). Sur ce graphique, on remarque que la température à été moins élevé en 2010 (bleu) par rapport à 2009 (rouge), ce qui signifie que la différence de consommation du gaz entre 2009 et 2010 est cohérente. De toute façon, le chauffage est géré par la chaufferie et elle est exécutée en fonction de la température journalière. En aucun cas, nous ne pourrons agir sur la consommation du gaz.
~ 11 ~
Relevé de la température.
25
Température (°C)
20 15 10
2010 2009
5 0 -5
Figure 11. Relevé de la température suivant 2 années.
Les relevés de la consommation du gaz nous seront utiles uniquement pour le calcul de la consommation annuelle d'énergie. En effet, pour calculer la consommation énergétique du Halle Vallin, nous avons relevé, grâce au site www.noe.alerteo.com les consommations d'électricité et du gaz du 1ier janvier 2009 au 31 décembre 2010, soit une période de 2 ans. Actuellement, nous avons les relevés nécessaires afin de pouvoir calculer la consommation annuelle d’énergie. Cette consommation annuelle d’énergie nous permettra d’analyser si le bâtiment Halle Vallin se situe plutôt dans la partie des bâtiments économes ou énergivores.
C. Comparaison de la puissance de chauffe par la méthode du DJU.
Afin de mieux comparer la consommation de gaz utilisée en fonction de la température extérieure, nous avons utilisé la méthode du Degré Jours Unifiés (DJU). Cette méthode consiste à comparer l’écart entre la moyenne de la température d’un jour, à la température de référence d’un bâtiment, pour obtenir le nombre de degré de chauffe. Pour la salle de sport Halle Vallin, la température souhaitée est de 18°C. Afin de déterminer la température moyenne par jour, nous avons utilisé les données de température du site www.météociel.fr. Si la température extérieure est plus élevée que la température intérieure, le DJU n’est pas compté négatif mais égal à zéro, car il n’est pas nécessaire de chauffer dans ces cas là. Le total des degrés jours donne une indication sur la température du mois.
~ 12 ~
Nous avons comparé les mois d’octobre 2009 et d’octobre 2010. Dans les tableaux cidessous, nous récapitulons les valeurs de la consommation de gaz du site www.noe.alerteo.com et le DJU calculé à partir des données du site www.meteociel.fr.
Figure 12. Calcul du DJU et de la puissance de chauffe.
A partir de ce tableau, on peut tracer les courbes suivantes :
Octobre 2009
Octobre 2010
Figure 13. Représentation du DJU en fonction de la puissance de chauffe.
Sur ces deux courbes on observe bien la différence entre la puissance de chauffe des deux années. De plus, on remarque clairement sur la courbe de 2009, que pour un DJU quasiment identique, la puissance de chauffe peut-être totalement différente. Le total du DJU nous montre que le mois d’octobre 2010 a été plus chaud. Cela se lit clairement sur les courbes car pour une même puissances, les points de l’année 2010 sont regroupés autour du même DJU.
~ 13 ~
CONSOMMATION ANNUELLE D’ENERGIE. Nous avons répertorié ci-dessous la consommation d’énergie finale et primaire du 1 ier Janvier 2009 au 31 décembre 2010 (les valeurs ci-dessous sont des moyennes annuelles).
Figure 14. Tableau récapitulant énergie primaire – énergie finale.
Pour ramener la consommation de gaz en kWh, nous avons dû utiliser le coefficient de pouvoir calorifique, qui varie entre 9,5 à 10,5 kWh/m3 (Gaz de type B), le gaz de type B est distribué dans le nord de la France. Afin de convertir l'énergie finale en énergie primaire, il suffit de multiplier la consommation d’énergie électrique finale par le coefficient 2,58 (En France pour 2,58kWh d'énergie primaire, on produit 1kWh d'électricité). Ce même coefficient est de 1 pour le gaz. Les frais annuels d'énergie (moyen) sont de 5,4342 cts€ le kWh pour l'électricité et de 4,82c€ le kWh pour le gaz. Nous avons ainsi pu calculer les frais annuels du Halle Vallin c’est deux dernières années. Nous avons donc avec toutes ces valeurs pu calculer la consommation énergétique du bâtiment :
Nous obtenons ainsi une consommation annuelle d’énergie de 330 kWhEP/m².an, ce qui correspond à un bâtiment moyennement énergivore. De nombreuses optimisations peuvent être réalisées sur la consommation électrique. L’étude des différentes améliorations possible est étudiée dans la partie solution. Figure 15. Vignette du DPE.
~ 14 ~
Nous avons comparé les consommations d’électricité et de gaz du DPE existant à nos relevés d’énergie récapitulé dans le tableau ci-contre.
Électricité Gaz
Valeur du DPE (kWh) 243066 455000
Valeurs réelles relevées au compteur (kWh) 71701,5 602937,5
Écart 339,00% 75,46%
Figure 16. Tableau récapitulant l’écart entre notre DPE et le DPE précédent.
Ainsi, nous avons chiffré l’écart entre les différentes consommations, pour l’électricité, nous estimons un écart de 339% par rapport aux relevés précédents. Ceci s’explique par le fait que lors du DPE précédent, la consommation électrique à était calculé par rapport à la consommation totale de l’université reparti sur la surface du bâtiment. Ce qui entraîne une erreur car le bâtiment est équipé de projecteurs qui consomment la plupart de la puissance du bâtiment. Pour la partie gaz, la répartition du chauffage se réalise à partir de la chaufferie en fonction de la température extérieure. Les relevés du premier DPE ont été réalisés sur les années 2006, 2007 et 2008, lors que nos calculs portent sur les années 2009 et 2010. Après une étude météorologique des différentes années, nous avons remarqués que les années 2006, 2007 et 2008 ont été en moyenne plus chaude qu’en 2009 et 2010.
~ 15 ~
RECENSEMENT DES APPAREILS.
Figure 17. Photo du Halle Vallin de face
Nous avons recensé tous les appareils électriques dont l’Halle Vallin est susceptible de consommer. Nous les avons répertorié pièce par pièce, puis dans un tableau afin d’avoir une vue globale des appareils. Voici ci-dessous le plan du Halle Vallin permettant de mieux se repérer pour le recensement des appareils électriques.
Figure 18. Plan du Halle Vallin
~ 16 ~
Nous avons recensés tous les appareils électriques du Halle Vallin, puis pour une lecture plus simple, les avons rangés dans le tableau ci-dessous. Ce tableau ce lit de la façon suivante : - A gauche (Nom des différentes pièces). - En haut (Appareils recensés).
Puissance totale de tous les appareils électrique du Halle Vallin
Puissance totale de tous les projecteurs dans toutes les pièces
Figure 19. Tableau récapitulatif des appareils électriques du Halle Vallin.
Ce tableau nous permet de voir la puissance totale consommée pour chaque récepteur (Projecteur, sortie de secours, fluo …). On aperçoit qu’en additionnant toutes les puissances, on arrive à une puissance total de 25kW. Si nous multiplions la puissance en fonction d’une heure, nous obtenons l’énergie consommée durant une heure, ce qui correspond à 25kWh. Cette énergie correspond à la consommation max que l’on obtient dans la partie « étude électricité ». Les caractéristiques de toutes les lampes sont réalisées en annexe 1.
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ETUDE DE LA LUMINOSITE. Dans cette partie, nous allons voir si l’éclairage de la salle est optimal par rapport aux normes de l’éclairage. Pour cela, nous avons ainsi relevé à l’aide d’un luxmètre, la luminosité en différents points de la salle de sport, ainsi que des pièces environnantes, cette étude à été réaliser un jour de beau temps, ce qui a pu augmenter la luminosité dans les pièces environnantes, car seul les pièce environnantes sont dotés de fenêtres, la salle principal (terrain de tennis) à seulement une ouverture orienté vers le Nord. C’est ainsi que nous avons pu dessiner le schéma ci-dessous sur lequel apparaissent l’éclairement lumineux du Halle Vallin.
Figure 20. Plan du Halle Vallin avec représentation des relevés e l’éclairement lumineux.
Pour la suite de l’étude de la luminosité dans le Halle Vallin, nous avons utilisé le logiciel Dialux qui nous à permis d’avoir une représentation de la salle. Ainsi, grâce à une bibliothèque très large de plusieurs dizaines de fournisseurs, nous avons ainsi pu retrouver les lampes exactes du Halle Vallin. Le logiciel nous a ainsi permis d’avoir les représentations suivantes : Voici ci-contre, la représentation du Halle Vallin avec les quatre terrains de tennis ainsi que les luminaires (flux lumineux représenter en jaune). Ceci est une représentation en mode nuit. On peut ainsi voir les effets de la lumières sur la salle. Figure 21. Représentation du Halle Vallin sur Dialux.
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Figure 22. Représentation en « fausses couleurs » du Halle Vallin.
En insérant le mode « fausses couleurs », nous obtenons le graphique ci-dessus qui représente l’éclairement lumineux en chaque point de la salle. On peut voir que l'éclairement lumineux est aux normes. En effet, comme on peut le voir ci-contre, un terrain de tennis (pour entrainement) nécessite un éclairement lumineux moyen de 300 lux. Nous avons relevé un éclairement lumineux moyen d’environ 300 lux avec un maximum de 460 lux au milieu de la salle, et 261 lux au milieu des terrains de tennis. L’entrée est aux normes, puisque étant un couloir, elle nécessite plus de 100 lux, ce qui est largement dépassé ici car l’entrée est équipée de baies vitrées, ce qui rend les lumières obsolètes en période de journée.
Figure 23. Tableau des normes de l’éclairage.
Les toilettes sont très largement en dessous des normes européennes puisque l’éclairement lumineux minimum devrait être de 100 lux, alors qu’ici on a une moyenne de 40 lux chez les garçons et de 28 lux chez les filles (Trop peu de lampes y sont installées). Les vestiaires sont par contre parfaitement aux normes grâce à l’éclairement lumineux extérieur de leurs multiples fenêtres. On peut donc en conclure que le Halle Vallin est aux normes, car notre étude se porte principalement sur la salle de sport étant donné que la puissance des luminaires des autres pièces est négligeable comparé à la puissance des projecteurs.
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REDUCTION DE LA CONSOMMATION
ELECTRIQUE .
Les oublis d’extinction des lampes augmentent considérablement la consommation d’énergie électrique, surtout quand celles-ci sont oubliées pendant tout un week-end. Afin de palier à ce problème, de réduire la consommation d’énergie électrique et par conséquent de diminuer la facture d’électricité, il faut prévoir un système pour éteindre les lampes automatiquement. Ce système devra se comporter de façon autonome et « intervenir » seulement en cas d’oubli. Un système d’interrupteur horaire ou de détecteur de présence semble être de bonne solution. En effet, nous avons observé que lors d’une utilisation de la salle, celle-ci est inoccupé à partir de 23h, donc, on peut éteindre les lampes à partir de cette heure là. Cependant, en cas d’utilisation plus longue de la salle, il faudrait prévoir un interrupteur pour forcer l’éclairage, ce qui ne résout pas le problème d’oublis d’extinction après utilisation, et un oubli en pleine journée fera consommer de l’électricité jusqu'à l’heure de coupure réglée sur l’interrupteur horaire. Cette solution seule ne résout pas totalement le problème. A cela, on peut rajouter un système de détecteur de présence, afin de vérifier la présence d’utilisateur dans la salle et éteindre les lampes lorsque la salle est inoccupée pendant un depuis certain temps. Les lampes utilisées pour ce genre d’installation sont des lampes à décharge, cela signifie qu’on ne peut les rallumer immédiatement après leurs extinctions. Donc il faut rechercher un système pouvant rallumer les lampes si besoin. Après avoir effectué différentes recherches sur les technologies disponibles, nous avons trouvé une technologie répondant à nos besoins, détection de présence, réglage des heures d’utilisation de la salle, rallumage à chaud des lampes à décharges et elle permet la variation de la puissance lumineuse utile en fonction de la lumière extérieur. Nous avons pris contact avec la société Matise, afin d’en apprendre plus sur leurs technologie. L’automate – Programmateur Pour régler les heures d’utilisation de la salle, un automate programmateur permet de prévoir un calendrier au jour en fonction des heures d’utilisations prévues et de la période scolaire ou vacances. L’image ci-contre nous montre un aperçu de l’interface de l’automate.
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Plusieurs types de consigne peuvent être appliqués en fonction de l’utilisation de la salle (nettoyage, entrainement, match). Un suivi via une liaison réseau de type internet et possible, l’automate se met à l’heure automatiquement via l’émetteur de France inter, de plus, il est possible de forcer l’éclairage. Figure 24. Interface de l’automate MATISE. Variateur de puissance pour lampes à décharge
Pour commander la puissance des lampes, des variateurs de puissances sont utilisés afin de régler l’utilisation définie par l’automate. D’après les données du constructeur, le variateur permet :
De délivrer une puissance liée à l’activité D’asservir la puissance en fonction de la lumière naturelle D’augmenter la durée de vie des lampes Coupure en cas de non présence D’allumer les lampes à chaud
Le variateur fonctionne sur le principe de l’A.W.I (Adaptive Waveform Intersection), cela permet de garder une tension max égale à la tenson secteur, en assurant la conservation de la température de couleur des lampes. La demi-alternance manquante permet d’augmenter considérablement la durée de vie des lampes. D’après les données du constructeur, la durée de vie des lampes pourrait être doublée :
Figure 26. Courbe de tension aux bornes de la lampe
Figure 25. Comparaison durée de vie des lampes.
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Pour délivrer une puissance liée à l’activité, l’automate règle la puissance lumineuse en fonction de la consigne donnée par l’automate. Un détecteur de présence donne l’information de présence dans la salle au variateur. Cependant, les lampes pourront être rallumées en cas de non-utilisation de courte durée. L’asservissement de la puissance lumineuse se fait à l’aide d’une ou de deux sonde photométrique, donnant une information sur la luminosité au variateur. En supposant la courbe d’ensoleillement ci-contre, on peut espérer réaliser des économies Selon le constructeur, une économie de 33% semble être une économie raisonnable selon l’apport solaire reçu sur la ville de Lille.
Figure 27. Courbe des économies réalisables.
Exemple d’installation
Sur l’image ci-contre, nous avons un aperçu d’une installation en variation de puissance
Figure 28. Aperçu de l’installation
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RETOUR SUR INVESTISSEMENT. Nous avons fait une estimation de l’inflation dans les cas extrêmes. Voici ci-dessous le prix du kWh en euros en fonction des années à venir. Cette courbe nous permettra de calculer le temps de retour sur l’investissement en tenant compte de l’inflation. Coût du kWh suivant l'inflation 0,16 Prix du kWh (€)
0,14 0,12 0,1 0,08
Inflation de 3% (prix du kWh)
0,06
Inflation de 1,5% (prix du kWh)
0,04 0,02 2025
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
0
Figure 29. Coût du kWh en fonction de l’inflation.
Voici la courbe de gain total en fonctions des années. Nous pouvons désormais estimer le temps de retour sur investissement sachant que le prix de l’investissement s’élève à 15 000 euros. D’après la courbe, cette sommes aura été économisé par l’université grâce au projet, en 2024 (dans 14 ans) pour une inflation de 3% et en 2025 pour une inflation de 1,5% (Le détail des calculs est réalisé en annexe 2).
Courbe du Gain en euros en fonction des années 35000 30000 Gain en €
25000 20000 15000
Gain en euro (inflation de 1,5%)
10000
Gain en euro (inflation de 3%)
5000 0
Figure 30. Gain en € en fonction des années.
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ETUDE DE LA LUMINOSITE DU COULOIR DE POLYTECH. A. Etude de l’existant. Le couloir de Polytech n’est pas du tout aux normes, puisque l’éclairement lumineux moyen minimum autorisé est de 100 lux, or ici nous avons des zones à 30, 35. L’éclairage n’est pas optimum, il y a des zones où l’on détecte plus de 300 lux. L’éclairement lumineux n’est pas assez uniforme, c’est pourquoi il faudrait utiliser une autre technique d’éclairage. Il doit exister des lampes qui diffusent à 2 mètres plus de 100 lux (ce qui n’est pas du tout le cas ici) type
2*36W
plafonnier TCS198 2*36W
type luminaire plafonnier TCS198 nb luminaire espace entre luminaire (m) puissance tube (W) nb tubes puissance (W) Emoy (lux) Emin (lux) Emin/Emoy conso annuelle (kWh) prix du wh (euros) prix conso annuelle (euros)
2*36W 35 3,5m 36 70 2570 Environ 250 30 0,12 7896 0,00006 473,76
Figure 31. Tableau de consommation annuelle (lampes actuelles).
On peut voir que le Emin/Emoy et très faible, ce qui veut dire que l’éclairement lumineux n'est pas uniforme. Il y a des zones très peu éclairées ainsi que des zones très éclairées. On ne peut donc pas diminuer la puissance des lampes car les zones à faible éclairage seraient encore plus faibles. Il faut donc changer le type de luminaire ou éventuellement la technologie.
Figure 32. Lampes susceptible d’être installé.
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B. Etude de la technologie des LED. Les spécialistes sont tous d'accord pour dire que la LED sera l'éclairage de demain. L’avantage évident des LED réside bien évidemment dans leur très faible consommation d’énergie et leur coût de maintenance quasi nul (pas de remplacement des tubes). En effet, elles ont une durée de vie d'environ 50000 heures (c'est-à-dire 23 ans d'utilisation à raison de 6 heures par jour). Cependant il faut savoir qu'une lampe équipée de cette technologie coûte trois fois plus chère que les lampes classiques. Pour ce qui est de l’éclairage via les LED Philips 494 (figure 32 : une LED par luminaire), on s’aperçoit le problème reste le même, les zones d'ombres reste très importantes et il y a toujours trop d'éclairage à certain endroits. L'éclairement lumineux doit être plus faible mais plus uniforme. C'est pourquoi nous avons opté pour les LED Philips401 (figure 32 : 9 LED par luminaire) qui assure un flux lumineux de 100 lux dans tout le couloir avec des maximum mesurés à 150 lux. Le problème de ceux type de LED c'est qu'il en faut 4 fois plus que les LED 494 et donc le coût de l'installation devient important. Il n'est donc, à mon avis, pas intéressant d'un point de vue coût (200 euros de consommation en moins) de changer l'installation en vue du coût (environ 10 000 euros) à moins de voir le prix de l'énergie augmenter fortement dans les prochaines années. Il est donc par contre intéressant d'un point de vue norme. type
1*46W
9*1,666W = 15W
type luminaire nb luminaire espace entre luminaire (m) puissance (W) puissance total (W) Emoy (lux) Emin (lux) Emin/Emoy conso annuelle (kWh) prix du wh (euros) prix conso annuelle (euros)
BBS494
BCS 402
15 11,2m 46 720 115 20 0,17 2256 0,00006 135,36
60 2,8m 15 900 110 30 0,27 2820 0,00006 169,2
Figure 33. Tableau d’estimation de la consommation annuelle de la technologie des LEDs
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CONCLUSION. Le diagnostique de performance énergétique est un procédé complexe permettant de déterminer la consommation en énergie du bâtiment étudié. Dans notre projet, nous avons étudié le DPE de la Halle Vallin en fonction de sa consommation en énergie. Grâce au site internet www.noe.alerteo.com nous avons pus observé la consommation depuis le mois d'Août 2008 la consommation d'électricité et de gaz du bâtiment. Après étude de la consommation, nous nous sommes rendus compte que la consommation électrique du bâtiment est beaucoup moins importante que celle calculé lors du DPE existant, et que, la consommation de gaz est sous-évalué. Nous avons déterminé un écart de 339% pour l'électricité et de 75% pour le gaz. Cependant la consommation électrique calculée lors du DPE a été calculé par rapport à la surface et la consommation électrique totale et non sur les relevés du compteur de la Halle Vallin. Suite à cela nous avons étudié les appareils les plus impactant de la salle de sport, les projecteurs de la salle sont incontestablement les plus gourmand en énergie. Puis en regardant en détail la consommation électrique, nous nous sommes rendu compte que les projecteurs sont oubliés plusieurs fois dans l'année (6 oublis en 2009 et 7 oublis en 2010). C'est pourquoi, nous avons cherché des solutions pour palier à ce problème, nous sommes rentrés en contact avec une société répondant à notre besoin afin de mieux comprendre leur technologie. Et en vue de l'amélioration, nous avons estimé le temps de retour sur investissement. Le temps de retour sur investissement de 15 ans semble être une bonne valeur au vue de la durée de vie des lampes (supérieur à 30000h). Nous avons réalisé une brève étude, pour le remplacement des lampes situé dans les couloirs du bâtiment D de Polytech. Ceci ne respectant pas les normes d'éclairage, nous avons proposé une solution, pour remettre aux normes l'éclairage de tous les couloirs. Ce projet nous a permis de mieux comprendre le fonctionnement d'un DPE, de mieux envisager les intérêts et les enjeux du DPE. Et aussi de réaliser un projet à partir du cahier des charges jusqu’une solution envisageable. Afin de poursuivre les économies d'énergie, il est nécessaire de sensibiliser tous les étudiants de l'université pour continuer à réduire et à économiser l'énergie. Il serait aussi intéressant de renouveler le DPE de l'université pour le comparer à celui existant.
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BIBLIOGRAPHIE. Sites internet : www.ademe.fr (Pour les lois du DPE) www.meteociel.fr (Site de référence météorologique) www.noe.alerteo.com (Site de données électrique, gaz de l’université de Lille 1) www.matise.fr (Site pour les solutions d’économie d’énergie) www.edf.fr (Pour le prix de l’électricité) www.norka.fr (Pour le choix des luminaires) www.philips.fr (Pour le choix des luminaires) www.gdf.fr (Pour le prix du gaz) www.dialux.com (Pour l’étude de l’éclairement)
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ANNEXES. Annexe 1 : Caractéristiques du recensement des appareils électriques. Ampoule Tubulaire sodium haute pression (250W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule: 250W ● Culot: E40 ● Verre claire ● Flux lumineux: 25200lm ● Température de couleur: 2000°K ● Durée de vie: 15000 heures
Ampoule Tubulaire sodium haute pression (400W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule: 400W ● Culot: E40 ● Verre claire ● Flux lumineux: 43200lm ● Température de couleur: 2000°K ● Durée de vie: 15000 heures Sortie de secours (3W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule: 3W ● Verre claire ● Flux lumineux: 45lm ● Durée de vie: 100000 heures Fluo 150cm (63W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule: 63W ● Flux lumineux: 5200lm ● Durée de vie: 50000 heures
150 cm
Fluo 60cm (23W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule: 23W ● Flux lumineux: 990lm ● Durée de vie: 50000 heures
60 cm
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Ampoule basse consommation (26W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule: 26W ● Culot: E27 ● Verre claire ● Flux lumineux: 1325lm ● Température de couleur: 6000°K ● Durée de vie: 15000 heures Ampoule incandescente (60W) Caractéristiques : ● Puissance de l'ampoule:60W ● Culot: E27 ● Verre claire ● Flux lumineux: 1325lm ● Température de couleur: 6000°K ● Durée de vie: 15000 heures
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Annexe 2 : Retour sur investissement.
Détail des calculs : Pour chaque année, nous avons estimé le prix du kWh en fonction de l’inflation. Nous avons pu en déduire une estimation du coût annuel de l’électricité dans le Halle Vallin en partant sur une base de 2200h d’éclairement par an, c’est-à-dire environ 50500kWh. (50890 kWh en 2009 et 50289 kWh en 2010). De cela, nous en avons déduit l’économie que l’installation pouvait apporter (33%) à l’université par an (en euro). Nous en avons conclu le retour sur investissement.
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12c rue Ampère 38000 GRENOBLE infos@matise.fr 04 56 00 50 05
ANALYSE D'IMPACT Système de Variation de Puissance de la Lumière pour la Halle VALLIN
Université de Lille Gregory KATSCHING Master 1 Energie renouvelable
Document : Auteur : Date : Révision :
DP1R0555 D.Paquier Le 10 Mai 2011 A
Analyse d'impact d'un système de variation de puissance pour éclairage de la Halle VALLIN
SOMMAIRE 1.
Objet ................................................................................................................................... 3
2.
Principes : ........................................................................................................................... 3
3.
Puissance ........................................................................................................................... 5
4.
ECONOMIES ACCESSIBLES ............................................................................................ 5 Par asservissement à l’utilisation ........................................................................................... 5 Par asservissement à l'éclairement ambiant .......................................................................... 5 Non gaspillage du facteur de maintenance. ........................................................................... 7 Allongement de la durée de vie des lampes ........................................................................... 8 Suppression des surtensions et transitoires secteur .............................................................. 9 Anticipation du vieillissement des sources ............................................................................. 9
5.
SOLUTION PROPOSEE .................................................................................................. 10 Variateur Acto NG ................................................................................................................ 10 L’automate- Programmateur TIMEO .................................................................................... 11 Sonde photométrique LUCIREX Analogique ........................................................................ 11
REVISIONS
A
Création du document
10MAI2011
D.Paquier
Indice
Désignation
Date
Rédacteur
MATISE Grenoble
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Analyse d'impact d'un système de variation de puissance pour éclairage de la Halle VALLIN
1. Objet La présente offre a pour objet l'analyse d'impact d'un système d'économies d'énergie par variation de puissance destiné à la Halle Vallin (campus de Lille1). Le système est destiné à piloter l'éclairage par lampes à décharge des deux salles, et basé sur une optimisation de l'éclairage en fonction du type d'occupation et des apports solaires.
2. Principes : Le système est basé sur une optimisation énergique liée à la traque des gaspillages : 1- Allumer à bon escient 2- Fournir une puissance proportionnelle au besoin, en tenant compte des apports solaires. 3- Adapter le besoin à l’activité, les différentes activités ne sont pas tous soumis aux mêmes exigences d’éclairement (scolaire, entrainement, compétition, ménage…) 4- Etudier les modes d’exception (inoccupation, sur-éclairement solaire …) 5- Assurer une assistance à la maintenance du site par une traçabilité des usages, pour anticiper le relamping et une meilleure gestion du site. Fonctions : -
Une (ou 2) sondes photométriques mesurent en permanence l’éclairement du site - Durant les périodes « allumées », des variateurs asservissent l’énergie fournie aux sources par rapport à une consigne de référence. - Si l’éclairement mesuré devient supérieur à un seuil de sur-éclairement (réglable), témoin d’apports solaires important, l’éclairage s’éteint (selon la procédure OFF décrite ci-dessous). - Pour rallumer le site, l’éclairement devra être revenu à une valeur égale à la consigne. - La mesure se faisant toujours sur la sonde la moins favorisée (selon l’heure, les rideaux ou la période de l’année ce n’est pas obligatoirement la même) Nota : - Si le seuil de suréclairement est dépassé lors d’une commande ON, l’allumage ne se fait pas - Des voyants Led indiquent aux usagers l’état des autorisations. Option : le rallumage peut être automatique ou manuel.
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Commande ON/OFF sur site Pour éviter toute fausse manipulation ces commandes sont légèrement temporisées (2 sec) L’allumage par défaut est asservi sur la consigne « Scolaire » La coupure est accompagnée d’une commande d’éclairage de préavis en deux phases : o Dès commande OFF enregistrée, Allumage de l’éclairage de préavis et diminution de la puissance des sources (environ -50% de la pleine puissance) o Après une temporisation (réglable), coupure de la puissance Durant cette phase, si le commutateur est replacé sur ON l’ordre OFF est annulé. o Après une deuxième tempo (identique), coupure de l’éclairage de préavis -
Fonctions complémentaires : A fin d’économie d’énergie, une commande fugitive (< à la tempo de 2 sec) permet d’allumer l’éclairage de circulation sans déclencher la puissance, extinction par même action sur OFF. En cas de coupure EDF, les sources sont maintenue Off pour les refroidir au plus vite et un rallumage plus rapide. Durant ce temps, l’éclairage de préavis/accompagnement est activé. OPTION : Trois sorties TOR permettent de commander séparément les trois zones (commandes séparées) => Si un au moins des zones est éteinte, l’éclairage de préavis s’allume sur détection de présence, permettant ainsi la récupération des ballons égarés hors zone. -
Consigne « Entrainement » Selon un horaire programmé sur un calendrier hebdo, la consigne commute automatiquement sur une valeur supérieure dite « Entrainement » (réglable séparément de la première), même asservissement sur cette consigne, mais par défaut, les coupures de jour ne sont plus autorisées.
-
Commande à Clé « Match » Si le commutateur « Match » est activé, les variateurs sont positionnés en mode bypass et toute la puissance est fournie aux lampes (les niveaux d’éclairement de l’étude d’éclairage sont ainsi garantis), L’automatisme est hors fonction et aucune coupure automatique ne peut être faite.
-
Extinction en fin d’utilisation du site Selon un horaire programmé sur un calendrier hebdo, le site déclenche l’extinction du site, selon le mode et avec le préavis indiqué plus haut pour la commande ON/OFF.
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3. Puissance Puissance installée
PHASE 1
PHASE 2
PHASE 3
Eclairage Côté 1
8 x IM 250 W 2 x SHP 400 W
9 x IM 250 W 2 x SHP 400 W
9 x IM 250 W 2 x SHP 400 W
Eclairage Coté 2
9 x IM 250 W 2 x SHP 400 W
9 x IM 250 W 2 x SHP 400 W
8 x IM 250 W 2 x SHP 400 W
Le circuit FLUO de circulation peut être utilisé en préavis et accompagnement. Il sera géré séparément : - Allumage d’accompagnement à l’allumage - Allumage de sécurité en cas de microcoupure - Allumage de préavis avant coupure du soir
4. ECONOMIES ACCESSIBLES Par asservissement à l’utilisation Selon programmation du calendrier et des consignes Trois scénarios doivent être disponibles, à répartir sur un calendrier annuel : - Périodes « scolaire » = Activités scolaires + soir - Périodes « Petites vacances » = Activités soir seules - Périodes « Grandes vacances » = Activités estivales Chaque scénario doit comporter : - Plusieurs consignes d’éclairement selon les horaires d’activités - Un arrêt du soir avec préavis (allumage préavis) et extinction totale ( ou maintien des fluo pour extinction manuelle ou après délai) L’automatisme doit comporter - Une commande à clé « plein feux sans condition », pour les compétitions. - Une commande partielle pour circulation en dehors des horaires autorisés.
Par asservissement à l'éclairement ambiant Ensoleillement
Consigne d'éclairement Economies
Eclairage artificiel
Matin
Soir
Heures de fonctionnement
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Hypothèse sur l'apport solaire (département 59) Ci-contre, la courbe d'ensoleillement annuelle pour la ville de LILLE. La moyenne est de ~12,4H/J, somme des heures d'ensoleillement annuelles à prendre en compte est de 365 x 12,4 = 4526 Heures . Sur ces heures, seules les heures de mi-journée sont réellement efficaces, durant ces périodes (8 mini, prises en compte dans le calcul final), la variation sera asservie aux apports solaires, amplifiant le niveau d'économies accessibles (scolaire + solaire).
la
Durée du jour
La moyenne de variation peut être profonde, mais un niveau raisonnable peut être placé à 33% de la puissance nécessaire, fournis par le soleil, durant ces périodes. En période de fort éclairement, une coupure de jour est possible Les courbes ci-contre montre une hypothèse prise de l'influence des apports solaire selon les saisons, intégrant la coupure de jour (variation = 100%) ---Hypothèse à vérifier selon apport réels--Le total économisé apparait en cumul, et pour simplifier le calcul il a été pris une économie en "minute plein feux économisée", soit pour 33% sur une heure = 20mn économisées. Le tableau se lit plus simplement et le cumul se fait ainsi plus facilement sur l'année.
Gain liés aux apports solaires Le gain total est donc de 1442 h si le site est utilisé en journée et toute la semaine.
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Non gaspillage du facteur de maintenance. Dans tous les calculs d'installation, un surplus de puissance est ajouté par rapport au calcul donnant les niveaux requis d'éclairement, ce surplus de puissance est ajouté pour compenser les tolérances de fabrication des lampes ainsi que le vieillissement et l'encrassement des réflecteurs et des lampes. Ce surplus de puissance, pour nécessaire qu'il soit entraîne une dépense inutile et un gaspillage d'énergie par rapport au besoin calculé. Les courbes ci-dessous montre l'intérêt de l'asservissement des sources par variation de puissance, en effet l'utilisation de cette réserve d'énergie (et les coûts qui en résultent) ne sont mis en œuvre que lorsque les sources entrent réellement en phase d'usure avec perte de rendement. La courbe A représente l'écart entre la puissance lumineuse fournie par les lampes et la valeur nécessaire requise en fonction du temps d'utilisation. Elle met en évidence l'influence du facteur de maintenance sur la consommation moyenne d'un site. La consommation est en effet permanente, dans l'attente de l'usure des sources. La courbe B représente le même écart, mais avec un système d'asservissement de la puissance fournie sur le niveau nécessaire (mesuré par une sonde photométrique en zone). Elle met en évidence l'économie directe de puissance sur la consommation moyenne d'un site. La courbe C, issue des deux précédentes, illustre le différentiel de coût entre les deux solutions. L'une dépense en permanence, l'autre ne paye que quand cela est nécessaire.
Outre l'aspect économies directes liées à la consommation électrique, la limitation de puissance demandée aux sources, tout au long de leur vie normale permet un allongement de la durée de vie de celles-ci.
Le facteur de maintenance (facteur dit "d'entretien") a été choisi sur la base usitée de 20%, soit une économie d'environ 15% (la courbe étant non linéaire)
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Allongement de la durée de vie des lampes
Les constructeurs de lampes à décharge évaluent la durée de vie moyenne nominale de celle-ci en laboratoire, dans des conditions de fonctionnement constantes et contrôlées. La réalité du terrain est bien différente, car de nombreux facteurs tels que l'effet miroir du réflecteur, la mauvaise évacuation de la chaleur produite, une platine d'alimentation inadaptée ou une tension d'alimentation trop élevée ou fluctuante affecte de façon significative la durée de vie réelle. En laboratoire, dans des conditions constantes et contrôlées, 50% d'une population de lampes SHP présentent une décroissance de 30% du flux lumineux après 23000 Heures. Dans les faits et "sur le terrain", on constate une décroissance de 30% après 8000 Heures d'utilisation seulement, et la chute est bien plus rapide (intempéries, T°, etc…)
% de lampes en état de fonctionnement
En stabilisant la tension et en diminuant le niveau de stress des lampes, celles-ci voient leur durée de vie s'allonger de façon très significative.
Comparaison sur les courbes de mortalité 100 A 80 C
B
60 40 20 0
4
8
12
A : Limites max. sans régulateur B : Limites min. sans régulateur C : Avec régulateur / variateur
16
20
24
Heures d'utilisation (x 1 000)
L'hypothèse objective prise est un doublement de la durée de vie des sources. Cet allongement de la durée de vie à une influence économique directe sur les coûts de relamping. Le coût unitaire moyen pris doit être basé sur un relamping curatif intégrant le coût unitaire de la lampe changée ainsi que tous les couts associés ( la location d'une nacelle et la main d'œuvre par ex).
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Suppression des surtensions et transitoires secteur Dans tout réseau électrique de puissance, des lignes d'alimentation électriques sont régulièrement perturbées, entraînant des surtensions très pénalisantes sur la durée de vie des lampes. Ecrêtage des surtensions Un =230Vac
Soir
Matin Allumage de nuit
Aucun diagnostic du site d'étant disponible, une hypothèse basse à été prise de : 5% de surconsommation lié à l'ensemble des variations secteur.
Puissance consommée
+20 %
Ces tensions sont sources de surconsommations importantes pour les lampes, voir spécification constructeur ci-contre : + 5% de tension = + 15% de consommation
+10 %
100 % -10 % -20 % -10%
- 5% 230V +5% +10% Tension d'alimentation <====== Tolérance secteur =======>
Anticipation du vieillissement des sources Pour prévenir toute mésaventure liée à l'arrivée en phase de vieillissement des sources, le système prévient l'utilisateur (voyant "lampes en fin de vie") afin de pouvoir budgéter une opération de relamping avant que les lampes n'entre en phase de mortalité importante. Nota 1 : En option, l'alarme peut être transmise par SMS ou E-mail, nécessite un point ADSL ou l'intégration d'une puce SIM (sans consommation car utilisée que pour les alarmes).
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Analyse d'impact d'un système de variation de puissance pour éclairage de la Halle VALLIN
5. SOLUTION PROPOSEE Le système d'économie d'énergie est articulé autour des produits suivants :
Variateur Acto NG Les Acto NG fonctionnent selon un principe original et breveté de repliement des alternances secteur. Ce repliement, effectué à chaque demi-alternance, agit à la fois sur la tension et sur le courant traversant la lampe, ce qui limite la génération d'harmoniques sur le réseau, contrairement aux variateurs électroniques à découpage conventionnels. L’utilisation de composants IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), commandés par micro- processeur a permis de concevoir un procédé variation très performant, fonctionnant sur la partie arrière de l’alternance, baptisé A.W.I, (Adaptive Waveform Intersection). Ce procédé permet de conserver une tension crête équivalente à un fonctionnement sur secteur classique, ce qui garanti la conservation de la température de couleur des lampes Iodures Métalliques Blanches Tension de sortie
En conservant la caractéristique de la tension crête, ces économies sont sans concessions sur la durée de vie ou sur la température de couleur.
Tension d'entrée Courant dans la charge
Economies ! En conservant un courant maîtrisé lors du changement d'alternance, l'arc est toujours efficacement entretenu.
Contrairement aux solutions habituelles, la baisse de flux ne s’obtient pas par abaissement de la tension, mais par une réduction de la puissance fournie aux lampes, en agissant sur les deux paramètres tension et courant à la fois. Ainsi, la tension fournie à la lampe passe par sa valeur crête à chaque alternance, quelle que soit la profondeur de variation. La lampe se réamorce 100 fois par seconde, ce qui permet des baisses importantes de flux sans décrochage ni scintillement. Par principe, la limite de variation est limitée à 50% en flux.
Le procédé A.W.I adapte en permanence les paramètres de la variation grâce à un calcul en temps réel effectué à partir des mesures de courant, tension et déphasage de la charge alimentée.
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L’automate- Programmateur TIMEO TIMEO est un programmateur annuel à programmes hebdomadaires. TIMEO est un Programmateur Radio-synchronisé : La base de temps de TIMEO est radio synchronisée par l'émetteur GO de France-Inter qui diffuse l'heure légale Française. ----- TIMEO est toujours à l'heure française ----TIMEO se programme via une liaison réseau unique (type internet) et tout le site se programme à travers cette liaison, équivalente à un site internet. (visu via Internet possible)
Scénario 1 « Périodes Scolaires »
Scénario 3 « Vacances » Scénario 2 « Congés »
Quatre consignes de puissance + Off Un zonning (gradins/tous…)
Vous décidez la programmation selon : - Trois scénarios modulables Des programmes hebdomadaires normaux - Un calendrier annuel avec visu des w-ends Une fois les vacances et les activités de l’année programmées, plus de déplacement de personnel. Malgré ses possibilités exceptionnelles de programmation, celle-ci reste claire et directe grâce à l'interface directe. Tous les automatismes pilotés par TIMEO sont toujours à l'heure exacte, même après une coupure prolongée d'alimentation, puisque TIMEO se re-synchronise dès le rétablissement de l'alimentation. - Les passages heure d'été / heure d'hiver sont automatiques.
Sonde photométrique LUCIREX Analogique Les sondes photométriques Lucirex permettent une mesure analogique précise de l'éclairement ambiant. En sortie par boucle de courant 4-20mA elles peuvent être positionnée exactement à l’endroit où la mesure est la meilleure sans craindre de perte d’information. Selon l'exposition du site, il est possible de positionner une deuxième sonde afin de moyenner la mesure (l’éclairement lié à l’orientation solaire variant durant la journée.
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12c rue Ampère 38000 GRENOBLE infos@matise.fr 04 56 00 50 05
Le diagnostic de performance énergétique, appelé aussi DPE est réalisé par des spécialistes afin d’identifier les consommations d’énergies des bâtiments. Son principal avantage est qu’il donne des recommandations techniques qui permettront aux futures acquéreurs de connaître les mesures les plus efficaces afin d’économiser l’énergie. Il tend aussi à sensibiliser les futurs occupants sur les consommations et rejets de leurs logements. C’est ainsi que l’affichage d’une étiquette énergétique est entré en vigueur depuis le 1ier janvier 2011. Présentement, notre étude porte sur le Halle Vallin (salle de sport), sur laquelle via le site www.noe.alerteo.com, nous observons toutes les consommations du bâtiment (électricité, gaz et eau). Ces informations sont collectées directement par des compteurs installés précédemment par des professionnels. Ces informations sous forme de graphique sont analysées dans le but de les comparer à des moments différents. Le bâtiment Halle Vallin est une salle de sport à première vue simple à étudier, mais au fur et à mesure de notre projet, nous remarquons que beaucoup de problèmes apparaissent. Effectivement, cela va de l’oubli d’extinction des projecteurs, aux lumières des sanitaires pendant les weekends, la nuit et aussi durant les vacances scolaires. C’est pour cela que nous nous sommes retournés vers des solutions plus ou moins complexes. Notre étude se prolonge dans des calculs économiques afin de déceler quelles solutions aura un meilleur retour sur investissement. Ce projet très intéressant nous à permis de découvrir en quoi consiste un DPE. Ce fut un vrai travail d'équipe pour mené ce projet à terme.
The energy diagnosis is performed by specialists to identify the energy consumption of buildings. Its advantage is to gives technical recommendations that will allow buyers to know the most effective measures to conserve energy. It also aims to educate future user on consumption and emissions from their homes. That why the displays of energy label came into, since 1st January 2011. Our current study focuses on the Halle Vallin, which www.noe.alerteo.com via the website, we see all consumption of the building (electricity, gas and water). This information is directly collected by counting previously installed by professionals. This information is graphically analyzed to compare them at different times. The Halle Vallin Building is a gym at first sight look simple, but as and when our project, we note that many problems appeared. Indeed, it goes from oblivion of extinction of the spotlight, the lights of health during the weekends, at night and also during school holidays. That is why we return to solutions of varying complexity. Our study extends the economic calculations in order to identify which solutions will have a better return on investment. This exciting project is enabling us to discover what the energy diagnosis. It was a true team effort for this project through to completion.