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6.3 Concepts de mesure

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6.3.1 Bases des concepts de mesure

Pour l’optimisation et l’exploitation des installations techniques du bâtiment (et du bâtiment lui-même), il faut savoir comment fonctionnent les installations. Des mesures et donc un concept efficace de mesure sont nécessaires pour pouvoir relever ces données conformément aux plans et , mais aussi pour la facturation ou l’affectation des coûts de l’énergie.

Là encore, on peut se référer à l’adage bien connu de l’économie d’entreprise: If you can’t measure it, you can’t manage it.

Qu’est-ce qu’un concept de mesure?

Un concept de mesure doit montrer comment relever les données relatives à la consommation d’énergie et autres utilités, nécessaires à la réalisation des différents objectifs du Facility management et du management de l’énergie. Il s’agit d’une condition essentielle de toute optimisation de l’exploitation ainsi que de la répartition et de la facturation des coûts de l’énergie.

Un concept de mesure montre donc en premier lieu quelles grandeurs doivent être mesurées. C’est ainsi que l’on peut ensuite définir la structure de la distribution d’énergie et d’autres utilités.

Les concepts de mesure peuvent être élaborés pour des bâtiments neufs comme pour des bâtiments existants. Ils montrent où doivent être installés quels appareils de mesure et dans l’idéal également ce qu’ils doivent mesurer. De nombreux appareils de mesure sont aujourd’hui configurables. C’est pourquoi il est important de définir précisément comment les données doivent être relevées, stockées et exploitées.

Le concept de mesure peut également inclure des mesures temporaires ou prévues pour être mises en place ultérieurement.

6.3.2 Mise en œuvre des concepts de mesure

Définition des objectifs

Les deux principaux objectifs d’un concept de mesure sont les suivants:

  • Facturation de l’énergie en fonction de la consommation
  • Management de l’énergie et optimisation de l’exploitation

Pour ces deux objectifs, la consommation d’énergie (et autres utilités) doit être connue, le niveau de détail pouvant être variable.

A la base d’un concept de mesure, il faut con­naître:

  • Quelle énergie doit être facturée en fonction de la consommation, et à qui?
  • Quelles mesures ou données sont nécessaires pour le managent planifié de l’énergie?

Là encore, un cahier des charges est avantageux.

De plus, un concept de mesure peut inclure d’autres objectifs:

  • Vérification des consignes techniques du maître d’ouvrage lors de la réception
  • Bases de la rénovation d’installations

Définition des grandeurs de mesure

Dès le début, après la définition générale des objectifs, il convient de déterminer les grandeurs à mesurer. On définit quelles mesures sont nécessaires, quelle doit être la fréquence de relevé, et quelle doit être la précision des mesures.

Mesures prescrites sur le plan légal:

Pour le Décompte individuel des frais de chauffage (DIFC) ainsi que pour les machines frigorifiques et les installations de ventilation à partir d’une certaine dimension, certains cantons peuvent exiger des mesures. De même, la consommation électrique doit être mesurée séparément pour chaque locataire, ce qui s’effectue aujourd’hui la plupart du temps par le biais de l’entreprise d’approvisionnement en électricité. Pour les mesures servant à facturer l’énergie à des tiers, la précision est prescrite (appareils de mesures agréés avec obligation d’étalonnage).

Mesures dédiées à l’optimisation de ­l’exploitation:

Ces mesures ne sont pas prescrites sur le plan légal, ni réglementées. On les appelle également mesures privées. Elles servent à surveiller les installations techniques du bâtiment et à générer des indicateurs et des statistiques. De la même manière, ces mesures permettent de vérifier des valeurs garanties ou de définir des bases pour la rénovation d’installations. De telles mesures peuvent également n’être réalisées que temporairement. Leur précision est souvent secondaire, et ne nécessite pas l’utilisation d’appareils de mesure étalonnés et coûteux.

Mesures dédiées à l’affectation des coûts:

Au sein d’une entreprise, il peut être recommandé d’affecter les coûts de l’énergie aux différents centres de coûts ou aux produits. Dans ce cas, des mesures privées sont également suffisantes.

Concept de mesure comme partie intégrante de la planification

Après la définition des mesures requises, un concept de mesure doit être élaboré au sein de l’équipe de planification en charge de la technique du bâtiment. Le concept de mesure couvre les domaines du chauffage, du froid, éventuellement de la ventilation, des appareils électriques et des installations sanitaires.

Le concept de mesure doit être élaboré parallèlement à la planification de l’avant-projet. La planification du tracé des conduites et des schémas de distribution de l’eau et de l’air peut avoir une influence importante sur la capacité de mesure. A l’inverse, la distribution doit tenir compte des besoins des mesures selon les consommateurs. C’est pourquoi le concept de mesure, dans les installations nouvelles, doit être défini dans une phase de planification la plus précoce possible.

Les mesures nécessaires requièrent des investissements qui doivent être pris en compte dans l’estimation des coûts et dans le devis.

Pour coordonner le concept de mesure entre tous les domaines de l’entreprise, une personne responsable au sein de l’équipe de planifications doit être désignée. Dans le cas des bâtiments existants, cette responsabilité peut incomber à une personne du service technique.

Bases légales

Les obligations de Décompte individuel des frais de chauffage (DIFC) diffèrent selon les cantons. Elles sont règlementées dans les Modèles de prescriptions énergétiques des cantons (MoPEC). Avec l’application du MoPEC 2008 dans tous les cantons, la règle est que dans les constructions nouvelles à partir de cinq consommateurs, les frais de chauffage doivent être décomptés individuellement et en fonction de la consommation. Les appareils ou systèmes de mesure doivent être agréés. Dans certains cantons, le DIFC doit être mis en place après-coup dans les bâtiments existants. Malheureusement, la mise en œuvre diffère néanmoins selon les cantons et dans les détails.

En outre, dans certains cantons, la consommation électrique des machines frigorifiques et des appareils de ventilation (ventilateurs) doit également être mesurée, à partir d’une dimension donnée. Les détails sont fixés dans les lois cantonales sur l’énergie et/ou les lois sur la construction.

Si l’énergie (sous quelque forme que ce soit) doit être vendue à d’autres organisations (p. ex. à des locataires), une mesure avec des appareils étalonnés et agréés est requise. En Suisse, l’Institut fédéral de métrologie (METAS) est responsable de l’application des lois fédérales relatives aux mesures et surveille les offices d’étalonnage agréés.

6.3.3 Outils

Pour élaborer un concept de mesure, les outils suivants sont nécessaires:

  • Connaissance des bases légales
  • Connaissance des techniques de mesure
  • Clarté des objectifs du concept énergétique
  • Nombre de locataires ou d’utilisateurs d’un bâtiment ou d’une installation
  • Structure des centres de coûts
  • Concept de la technique du bâtiment
  • Concept d’exploitation du bâtiment
  • Concept de l’automatisation du bâtiment et des systèmes de communication
  • Concept de relevé et de stockage des données de mesure
  • Exigences en termes de précision de mesure et de procédé de lecture
  • Structure des indicateurs énergétiques selon SIA 380/1 et SIA 380/4

6.3.4 Représentation du concept de mesure

Le concept de mesure est élaboré sous la forme d’une représentation graphique schématique, la plus simple possible. Ce schéma illustre la structure de la distribution d’énergie ou d’eau/air, les consommateurs ou groupes de consommateurs et les points de mesure. Chaque point de mesure reçoit un identifiant unique, en général un numéro structuré ou une combinaison chiffres-lettres, que l’on retrouve sur une liste répertoriant les points de mesure, la précision ou la classe des appareils de mesure ainsi que la périodicité de la lecture, le lieu de stockage et l’objectif de la mesure (optimisation de l’exploitation, affectation des coûts, décompte des coûts etc.).

A cela s’ajoute éventuellement une description des objectifs du concept de mesure, de la technique de lecture, du concept de stockage des données et du traitement des données pour la formation de statistiques, d’indicateurs et de valeurs de consommation.

6.3.5 Evaluation coûts-bénéfices

Chaque mesure ou chaque point de mesure a un coût multiple:

  • L’investissement premier pour les appareils de mesure (matériel, sondes, enregistreur de mesure etc.), leur installation, le câblage et le cas échéant, le relevé des données via un bus de mesure vers un calculateur central ou via le système d’automatisme du bâtiment (GLS) vers l’ordinateur central. Cet investisse­ment doit être amorti et rémunéré sur la durée d’utilisation.
  • Le relevé régulier des données de mesure et le stockage (lecture ou stockage auto­matique) et l’exploitation des données occasionnent régulièrement une dépense.
  • Le système de mesure doit être entretenu et nécessite des contrôles, des étalonnages périodiques ainsi que des réparations et, est sujet au vieillissement.

Tout ceci génère des coûts annuels variables selon le système et la situation.

Cette dépense doit être contrebalancée par un rendement correspondant.

Dans le cas de mesures prescrites par la loi (p. ex. DIFC), cette évaluation coûts-bénéfices est superflue, car l’objectif est alors uniquement de remplir les conditions au plus faible coût possible.

Dans le cas de mesures privées prévues pour l’affectation des coûts, il faut se poser la question des coûts et des bénéfices. Dans ce cas, le rapport entre les coûts de mesure et les coûts de l’énergie ainsi relevée doit être pertinent, c’est-à-dire que la dépense de mesure doit au maximum représenter une fraction des coûts de l’énergie affectés aux consommateurs.

Dans le cas de mesures réalisées dans le but d’optimiser l’exploitation, le rapport coûts-bénéfices doit faire l’objet d’une étude approfondie. Le bénéfice de mesures pour l’optimisation de l’exploitation ou le management de l’énergie est le suivant:

  • Economie d’énergie: la mesure doit permet­tre un mode de fonctionnement optimal et la surveillance des installations ainsi qu’empêcher ainsi une consommation d’énergie superflue. On peut tabler sur une première estimation forfaitaire d’env. 10 % d’économie d’énergie.
  • Protection de l’environnement: les ­économies d’énergie réduisent l’impact sur l’environ­nement, qui est toutefois difficile à ­évaluer en termes financiers et ne profite pas directe­ment à l’entreprise. Une solution simple passe par des taxes sur l’énergie, qui peuvent par exemple prendre en compte les coûts externes.
  • Contrôle de consommation: une mesure précise de la puissance et de l’efficience de nouvelles installations peut entraîner des économies de coûts ou éviter de payer pour des puissances trop élevées. Selon le con­trat, seule la puissance effectivement fournie peut être payée. Il est difficile de chiffrer le montant du bénéfice atteignable, qui varie fortement selon le cas. La dépense pour la mesure ne doit, dans tous les cas, représenter qu’une fraction de l’investissement dans une installation. Si une mesure de consommation est nécessaire, les coûts de cette mesure peuvent être ajoutés au prix de l’énergie mesurée.
  • Les bases du remplacement ou de l’extension des installations: la mesure de la puissance maximale consommée par une installation permet d’acquérir une connaissance précise des réserves de puissance disponibles pour d’éventuelles extensions et représente une bonne base pour le dimensionnement d’une installation de remplacement. Cela permet d’éviter les investissements inutiles. Le bénéfice financier qui en découle dépend une fois encore fortement de la situation. Au maximum, le montant économisé peut là aussi être porté au crédit d’une mesure fixe déjà présente, afin d’éviter d’avoir à réaliser une mesure individuelle temporaire.

Pour résumer, on peut dire que seule l’économie d’énergie peut être simplement convertie en une économie de coûts. Toutefois, on peut tabler sur un potentiel d’économie estimé de par exemple 10 % du besoin en énergie sans mesures. Etant donné que les mesures ont toutefois d’autres avantages, des points de mesure se justifient toujours lorsque les coûts de mesure annuels sont inférieurs à 10 % des coûts de l’énergie mesurée.

Des limites de puissance simples, à partir desquelles une mesure d’optimisation de l’exploitation est pertinente ou justifiée du point de vue économique, permettent de créer une base de décision et de planification simple (Tabl. 3).

Tabl. 3: Valeurs indicatives pour les valeurs limites à partir desquelles une mesure est judicieuse

(Bases: potentiel d’économie = 10 %, coûts des mesures = coûts de l’énergie économisés, le comp­teur de chaleur coûte CHF 2000.–, le comp­teur d’électricité ou d’eau CHF 500.–, l’entre­tien 3 % des coûts du compteur, taux d’intérêt 4 %, durée de vie du compteur 15 ans, à cela s’ajoutent pour chaque compteur deux points de données à CHF 500.–, durée de vie 10 ans, entretien 5 %, pour chaque point de mesure 1h de travail par an à CHF 100.–)

Si d’autres avantages peuvent être obtenus avec la mesure, ces valeurs limites peuvent également être plus basses.

Le tableau ci-dessous ne prend pas en compte le fait qu’une mesure seule ne permet pas d’économiser de l’énergie. Ce n’est que si les données sont exploitées scientifiquement et que les possibilités d’optimisation sont définies et appliquées que des économies d’énergie sont possibles. A l’inverse, une installation ne peut généralement pas être optimisée sans mesures.

Le tableau 3 ci-dessous peut être lu ainsi: en dessous de ces valeurs limites, une mesure dans un but d’optimisation de l’exploitation n’est généralement pas utile.

6.3.6 Principes de mesure

Structure de la distribution d’eau et d’air

Les mesures des différents consommateurs d’énergie ou d’eau/air nécessitent une structure de distribution correspondante. La planification de la distribution d’eau/air doit ainsi tenir compte du concept de mesure. Le concept de mesure doit donc être élaboré suffisamment tôt.

Une structure de distribution claire permet également de réaliser des mesures temporaires plus tard ou au besoin. Souvent, il est intéressant de prévoir la place nécessaire ou un espace vide pour l’intégration d’appareils de mesure. Cela ne coûte pas très cher, mais simplifie considérablement une éventuelle mesure ultérieure.

Choix des grandeurs à mesurer

Il n’est intéressant de relever des données de mesure et de mettre en place des mesures que si elles sont réellement exploitées. Le risque de stocker des cimetières de données est grand. Il faut savoir rester raisonnable.

Au minimum, pour chaque bâtiment (à l’entrée du bâtiment), il convient de mesurer la quantité d’énergie et d’eau fournie.

Lecture

A partir d’environ 20 appareils de mesure installés dans un bâtiment ou une entreprise, il faut envisager un relevé automatisé des données de mesure. Il existe des systèmes de données de mesure spéciaux basés sur une technologie BUS. Le système d’automatisation du bâtiment peut lui aussi, dans certaines situations, être utilisé pour le relevé des données de mesure. L’expérience montre qu’il est néanmoins souvent plus facile de construire un système de données de mesure séparé. On peut par exemple créer, via un bus M ou un bus Mod, une liaison de communication vers un serveur central de données de mesure.

Lorsque la lecture est réalisée manuellement, l’expérience montre que les erreurs de lecture sont fréquentes. Des formulaires très simples et une formation du personnel sont nécessaires.

Dans tous les cas, il convient de contrôler régulièrement la qualité et la plausibilité des données de mesure.

6.3.7 Exploitation des données de mesure

Seules les mesures qui sont exploitées sont intéressantes. La dépense correspondant à cette exploitation ne doit pas être sous-estimée.

Outre des exploitations statistiques et la totalisation pour le décompte, une exploitation graphique avec des courbes de tendances est très précieuse dans le management de l’énergie. La représentation du tracé de la consommation (également appelée signature énergétique) montre immédiatement les écarts. Les résultats des mesures peuvent être contrôlés facilement ou des défauts peuvent être détectés précocement.

L’exploitation des données de mesure peut s’effectuer au niveau management du système d’automatisation du bâtiment. L’acquisition d’un logiciel de management de l’énergie spécial est idéale (voir le chap. 8).


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