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Optimiser la consommation énergétique

HUGO LEROUX hleroux@industrie-technologies.com

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Optimiser la consommation énergétique

Dans cet immeuble de Bouygues le logiciel Siego permet à l'utilisateur d'identifier sa consommation électrique (poste par poste).

© D.R.

Entre efficacité énergétique et production d'énergies renouvelables, le bâtiment est amené à subir une véritable métamorphose. Si l'enveloppe thermique du bâtiment est primordiale, ses équipements participent également de cette performance globale. De la microcogénération à la pompe à chaleur, visite guidée des technologies prometteuses.

Chauffage, ventilation, climatisation... Le bâtiment se pare de sobriété énergétique dans ses consommations. Niveau chauffage, les chaudières au gaz ou au fioul intègrent des systèmes de condensation, qui récupèrent la chaleur issue des gaz de combustion pour chauffer de l'eau en appoint. Leur rendement grimpe ainsi de 75 % (pour une solution traditionnelle) à des valeurs proches du maximum théorique. La biomasse constitue également un combustible durable, moyennant un espace de stockage du combustible et un approvisionnement local.

Plus efficientes, les chaudières deviennent également polyvalentes. « La microcogénération, qui combine à petite échelle la production d'eau chaude et d'électricité, devrait se développer dans les prochaines années », prévoit Gilles Walterspieler, responsable des marchés de l'équipementier Viesmann.

La climatisation des bureaux doit également évoluer. Ce système énergivore rafraîchit l'air intérieur via un réseau de production et de circulation d'eau glacée. Les fabricants y incorporent de plus en plus le « free chilling », qui exploite l'air froid nocturne pour constituer des réserves d'eau glacée. Plus malin, certains immeubles de bureaux se réapproprient la technique de « free cooling », déjà en vogue dans les data centers. Celle-ci consiste à climatiser les locaux en injectant directement l'air frais extérieur par des ouvrants en façade et un système de filtration. En optimisant ce principe, l'immeuble Greenoffice, de Bouygues Immobilier, s'affranchit ainsi totalement d'un système de climatisation classique.

Les centrales de traitement d'air, qui assurent le renouvellement et la qualité de l'air intérieur, ne sont pas en reste. Elles mettent en oeuvre des systèmes à « double flux ». Le principe : préchauffer l'air frais entrant au contact des conduites d'air expulsé des locaux. Un système qui permet de récupérer de 50 à 80 % des calories, réduisant d'autant le besoin de chauffage en aval.

Des bâtiments truffés de capteurs

« L'enjeu principal des bâtiments tertiaires réside dans une optimisation du trio chauffage, ventilation, climatisation (CVC). Par exemple, un renouvellement de l'air trop rapide peut induire des consommations de chauffage disproportionnées », estime Éric Lamendour, directeur de marché tertiaire de Cofely. Pour trouver l'équilibre, les bâtiments tertiaires commencent à s'équiper d'une diversité de capteurs pour relever les paramètres de confort : température, luminosité, présence/absence de collaborateurs... Des informations précieuses qu'exploite l'unité de pilotage centrale : la gestion technique du bâtiment (GTB).

Si le concept n'est pas nouveau, les GTB englobent les différents postes de consommation de manière toujours plus intégrée pour mieux les réguler. Leurs algorithmes déterminent, en fonction des consignes de maîtrise énergétique, le degré de liberté des occupants pour ajuster leur confort final. De telles centrales permettent ainsi d'effectuer jusqu'à 30 % d'économie énergétique par rapport à des bâtiments classiques.

Le mix énergies renouvelables

De la toiture, le photovoltaïque s'invite à présent sur les façades des bâtiments. Impératif esthétique et surtout économique pour bénéficier d'un tarif de rachat préférentiel, « l'intégration harmonieuse au bâti est une grande préoccupation des fournisseurs de panneaux. Elle doit conserver l'étanchéité de la paroi tout en garantissant une pose simplifiée », explique Antoine Monville, directeur du marché professionnels, chez EDF Énergies nouvelles. Certains fabricants proposent ainsi des tuiles photovoltaïques épousant l'esthétique des toitures traditionnelles. D'autres développent des formules « tout en un » joignant isolation et panneau photovoltaïque.

Côté matériaux, les panneaux classiques, en silicium mono ou polycristallin, commencent à céder le pas aux technologies « couches minces ». Ces empilements très fins de matériaux semi-conducteurs, de fabrication moins coûteuse, rattrapent leur déficit de rendement par rapport au silicium cristallin grâce à l'innovation constante apportée sur les structures des différentes couches. Des doubles vitrages intégrant des cellules solaires à couches minces font ainsi leur apparition sur le marché. À plus long terme, plusieurs fabricants développent des cellules solaires organiques. Plus souples, ces films photovoltaïques représenteront une solution d'intégration passe-partout.

« Le photovoltaïque restera malgré tout une option s'insérant dans un mix énergétique plus large, défini par l'environnement du bâtiment », tempère Éric Lamendour de Cofely, pour qui géothermie, capteurs solaires thermiques, pompes à chaleur sont des solutions tout aussi crédibles. Les capteurs solaires thermiques produisent de l'eau chaude via des plaques ou des tubes exposés au soleil. Les pompes à chaleur, quant à elles, transfèrent les calories d'un milieu naturel (air ambiant, nappe phréatique ou un sous-sol) au milieu intérieur via un fluide caloporteur. D'un kilowatt électrique, une pompe à chaleur peut ainsi fournir de 3,5 à 4,5 kW thermiques. « Tous ces systèmes peuvent produire un complément significatif aux systèmes de chauffage », estime Gilles Walterspieler.

L'aide à la décision, clé du pilotage énergétique

Piloter les équipements pour maîtriser les consommations énergétiques, voilà le principe de la gestion technique du bâtiment (GTB). Mais la performance énergétique d'un immeuble dépend aussi de la capacité de l'occupant à identifier ses surconsommations et à prendre des mesures correctives. « On atteint déjà des niveaux de régulation automatiques qui permettent des économies conséquentes, » explique Éric Lamendour de Cofely. « La difficulté est plutôt d'analyser les consommations électriques. C'est une démarche plus complexe : il faut concevoir des réseaux intégrant de multiples sous-compteurs pour effectuer un relevé zone par zone ». Pour compléter cette aide à la décision, les énergéticiens développent aussi des applications capables de présenter à l'utilisateur ses consommations de manière pédagogique.

LE SOLAIRE SE FOND DANS LE BÂTIMENT

DE LA FRAÎCHEUR PUISÉE À L'EXTÉRIEUR Le procédé « free chilling » pompe l'air froid extérieur pour produire de l'eau glacée nécessaire à la climatisation. UN RENOUVELLEMENT D'AIR BÉNÉFIQUE La ventilation à double flux réduit les besoins de chauffage en favorisant le transfert de calories entre l'air vicié expulsé (chaud) vers l'air entrant (froid). UNE RÉGULATION ÉNERGÉTIQUE CENTRALISÉE Sur la base des informations remontées par les capteurs, la gestion technique du bâtiment (GTB) pilote les différents équipements : chauffage, éclairage, ventilation, climatisation... Un arbitrage automatique qui laisse plus ou moins de marge d'ajustement à l'utilisateur en fonction des consignes d'économie. LE PHOTOVOLTAÏQUE SUR TOUTES LES SURFACES Les traditionnels panneaux au silicium cristallin cèdent le pas aux technologies à couches minces, à plus forte marge de progression. L'intégration sera davantage simplifiée avec la production dans l'avenir de films solaires organiques souples. UN ÉCLAIRAGE PLUS EFFICACE Basé aujourd'hui sur des tubes fluorescents à basse consommation, il devrait passer dans l'avenir aux luminaires à LED. Plus tard, la technologie Oled pourrait s'incruster dans les vitres, les murs, les plafonds, etc.

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