Pas d’efficacité énergétique sans de bonnes mesures

Par nos consultants et experts techniques.

4 Juillet 2019

Par René CYSSAU, ex-ingénieur en chef du COSTIC

« Si vous ne pouvez pas mesurer quelque chose,
vous ne pouvez pas le comprendre.
Si vous ne pouvez pas le comprendre,
vous ne pouvez pas le maîtriser.
Si vous ne pouvez pas le maîtriser,
vous ne pouvez pas l'améliorer »

Cette sentence (de H. James Harrington, ingénieur américain, entrepreneur qui a étudié les coûts de la non-qualité) situe l’importance des compteurs et des capteurs pour l’efficacité énergétique des bâtiments.

A l’heure de la création par le BIM et de l’exploitation par le BIG DATA, l’information créée par les bâtiments prend la forme d’une véritable ressource dont la création et l’exploitation ont un prix. Pour présenter des qualités suffisantes, les mesures doivent être mises en place en prenant des précautions particulières, elles doivent être collectées et enregistrées dans une organisation cohérente.

Cette chronique s’appuie sur les éléments de littérature technique, sur les mesures et comptages disponibles à ce jour, notamment les récents Guides RAGE. Elle apporte commentaires et conseils éclairés pour le concepteur et l’installateur-mainteneur.

Un guide référence sur les compteurs et capteurs

Pour cela, un nouveau guide RAGE (Règles de l’Art Grenelle Environnement) Compteurs et capteurs - bonnes pratiques pour choisir et installer les points de mesure, rassemble des indications pour ce besoin de progrès. Il est depuis peu en téléchargement libre sur le site de l’Agence Qualité Construction.

Il complète le guide RAGE pour concevoir et réaliser les systèmes de GTB qui a fait l’objet d’une chronique sur Xpair La GTB, mais c’est très simple !

Le guide sur les mesures dans les bâtiments rassemble en 130 pages des informations utiles aux concepteurs, réalisateurs et exploitants des installations techniques. C’est un recueil de recommandations qui, pour être exhaustif, traite plusieurs aspects du sujet :

Les 2 premiers chapitres présentent des indications pour traiter les mesures aux stades de la conception des systèmes techniques, de leur réalisation et de la préparation des informations qui seront nécessaires à ceux qui assureront la surveillance, la supervision et le suivi énergétique.
Les différents compteurs et capteurs dédiés au confort climatique et à l’efficacité énergétique sont traités dans 18 chapitres. Ils présentent des recommandations concrètes pour ceux qui choisissent, qui installent, qui traitent la régulation et la gestion technique ou qui entretiennent les compteurs et capteurs.

confort climatique et efficacité énergétique

En 18 chapitres, le guide traite les différents capteurs et compteurs qui peuvent équiper les bâtiments

Pour chacun des types de mesure, le guide présente :

Les principales caractéristiques des dispositifs du commerce pour guider des choix,
Des indications pour choisir l’emplacement des compteurs et capteurs sur les systèmes techniques,
Des recommandations pratiques et des précautions pour les poser,
Des éléments utiles pour maintenir leurs qualités métrologiques.

A la lecture, voici des leitmotivs qui se trouvent dans ce guide et des notes en complément

Les qualités à préserver, la métrologie

Le chapitre 2 du Guide RAGE présente les principales caractéristiques métrologiques. Parmi elles, deux qualités sont de première importance pour les mesures placées sur les systèmes techniques des bâtiments.

La représentativité consiste à s'affranchir des influences des autres grandeurs que celle qui est mesurée. Les indications de pose des capteurs qui se trouvent dans les 18 chapitres pratiques visent la représentativité.
C’est une qualité de première importance pour les capteurs qui servent à réguler. Dans plusieurs cas, cette qualité peut être améliorée en met en jeu la compensation d'une mesure par une autre. Cette amélioration est permise dans certains cas par le traitement numérique des données.

La justesse est la capacité d’un appareil à s’approcher de la valeur vraie, l’erreur de justesse fait l’objet de normes détaillées, pour la confiance. Pour les compteurs destinés à facturer une énergie ou un fluide, la justesse est une qualité primordiale, leurs normes sont assorties de procédures de certification.
Si les capteurs ou les compteurs installés sont destinés à vérifier des résultats contractuels (comme un engagement de résultat tel que la GRE : Garantie de Résultat Energétique), l’écart probable est maîtrisé par :

L’étalonnage initial, assuré par le fournisseur qui donne les caractéristiques métrologiques de son appareil,
La vérification ou l’étalonnage périodique sur les installations.

Le tableau en figure 4 des pages 15 et 16 du guide donne des estimations des erreurs tolérables qui peuvent affecter les principaux types de mesures sur les équipements techniques. Ces indications viennent des caractéristiques les plus couramment spécifiées par leurs fabricants. Elles permettent de calculer les erreurs probables dans les résultats des procédures de Mesure et Vérification (Protocole PIMVP).

Enfin, pour que les compteurs et capteurs ne nécessitent pas un réétalonnage fréquent durant leur vie, la fidélité (l’absence de dérive par vieillissement ou autres influences) est une qualité de première importance qui dépend de la technologie du dispositif.

Le dossier des points de mesure

La prise en compte de la ressource « points de mesure » mérite une attention particulière, dès les premières étapes de conception.
Un dossier des points permettra de connaitre et de suivre les qualités des mesures en cours de l’exploitation, une nécessité pour connaitre des fonctionnements, suivre des consommations. La confiance dans les résultats des mesures est de première importance dans le cadre d’un engagement de résultat ou d’une garantie de performance énergétique (GPE). Les justifications des qualités métrologiques se placent dans ce dossier.

Il est préparé dès les premières étapes par l’ingénierie de conception puis par l’entreprise qui réalise et met au point. Sa maintenance doit naturellement revenir au gestionnaire technique qui assure les services surveillance, supervision, suivi énergétique. Selon le guide le dossier des points rassemble, en particulier :

Les références pour identifier les points (identiques à celles qui se trouvent sur les synoptiques et sur les équipements, les réseaux et dans les dossiers techniques)
Les notices techniques des fournisseurs des capteurs et compteurs
Les EMT (Erreur Maximale Tolérable) indiquées par les fournisseurs
Les appareils et procédures utilisables pour étalonner
Les historiques des interventions et des étalonnages,

Enfin le tableau des points qui décrit le partage des informations issues des mesures, est placé dans ce dossier.

Le tableau des points pour mutualiser

Les usages des données issues des points de mesure sont souvent multiples. Le guide invite à considérer les capteurs et les compteurs comme une ressource et à partager autant que nécessaire les informations qu’ils émettent.

Les mesures doivent pouvoir être partagées par les régulateurs et les services de la gestion technique

Les points de mesure conditionnent les fonctionnements des systèmes et les qualités des services :

Régulation, automatisation
Surveillance pour les sécurités et la maintenance des équipements
Supervision pour la connaissance des fonctionnements
Suivi énergétique pour l’amélioration continue de systèmes.

Le tableau des points permet d’identifier les possibilités pour partager et exploiter au mieux les informations qui viennent des compteurs et capteurs posés, sans omettre ceux qui sont embarqués dans les équipements.

Un tableau des points est destiné à partager la ressource capteurs et compteurs, depuis la régulation jusqu’à la gestion technique

Un tel tableau est normalement préparé par ceux qui conçoivent et réalisent les systèmes de régulation et de GTB, mais les besoins en matière de mesures peuvent dépasser ce cadre. Notons que le guide RAGE compteurs et capteurs ne fait pas état de la prise en compte des points de mesure embarqués dans certains équipements énergétiques. Plusieurs mesures internes (en grand nombre dans certains équipements) sont pourtant disponibles via des réseaux numériques, elles peuvent être acquises par le système de GTB, avec plus ou moins de facilités. Cette éventuelle disponibilité doit être regardée avant d’établir la liste des points de mesure à poser.

De la conception à l’exploitation

Après la lecture de ce guide, une proposition peut être émise pour prendre en compte attentivement la ressource « mesure » dans l’organisation des marchés :

1 - Avant la réception, les points auxquels sont attachés des fonctions de sécurité sont évidemment dûment contrôlés, comme les capteurs raccordés aux automatismes et aux régulateurs.
Même s’ils ne sont pas dédiés à ces fonctions nécessaires au jour de la réception, tous les capteurs et compteurs sont vérifiés individuellement : emplacement, pose, fonctionnement, paramétrage, raccordement par réseaux filaires point à point ou référencements dans les programmes et fichiers des réseaux numériques.

Des mesures vérifiées, centralisées par le système de GTB, facilitent (ce serait même une nécessité) les tâches des metteurs au point. Pour cela des fonctions de base (les fonctions les plus simples mais nécessaires) du système de GTB doivent être opérationnelles avant la réception :

centralisation des données,
affichage des états et des mesures,
paramétrages,
programmation à distance via les réseaux, …

Notons que si un intégrateur est appelé à mettre en place le système de GTB, il est justifié de lui demander de traiter toutes les mesures pour les mutualiser, les vérifier, créer le dossier des points, avant la réception. Il s’agira ensuite de mettre en service les fonctionnalités évoluées des systèmes dans la période de post-réception.

2 – A la réception, les fonctions de base : centralisation, affichages en clair, permettent de contrôler les fonctionnements des équipements et des systèmes techniques de façon contradictoire.
Dans les dossiers demandés par le CCTP, se trouvent le dossier des points de mesure et le tableau des points qui attestent de leurs vérifications.

3 – Durant la post-réception, les fonctionnalités évoluées du système de GTB qui ne sont pas utiles dans les jours qui suivent la réception seront mises en service graduellement, en connaissance de cause.

Parmi ces fonctionnalités qui nécessitent la confiance dans les mesures, citons : les synoptiques graphiques interactifs, procédures de travail ergonomiques, optimisation des systèmes techniques, logiciels « intelligents » d’aide à l’exploitation, WEB services, etc …

Pour être utiles, elles ne seront mises en place qu’avec une connaissance suffisante des besoins et des usages réels du bâtiment avec pragmatisme. Elles seront mises en service en relation directe avec ceux qui utiliseront les moyens de la GTB.

La durée de la post-réception se compte normalement en années, elle dépend beaucoup de la nature des projets et des objectifs visés.

Les points de mesure sont entièrement traités dans les étapes qui précèdent la réception, les fonctions évoluées de la gestion technique ne sont mises en service qu’après la réception

Mesures et GTB, deux guides associés

Les moyens de mesures et les systèmes de régulation et de GTB sont indissociables. Ces deux guides ont été coordonnés pour être utilisés conjointement. Ils proposent tous les deux des recommandations pratiques, détaillées, justifiées, dans une présentation pédagogique.
Notons qu’il se trouve des répétitions dans ces deux guides, mais la pédagogie ne vient-elle pas aussi de la répétition ?

Dans un domaine où fourmillent des concepts issus des technologies de l’information, ils ont été préparés pour les professionnels qui doivent collaborer dans la chaîne conception-réalisation pour la GTB, comme pour ceux qui se destinent aux métiers de l’équipement du bâtiment.
Il n’existe pas de documents exhaustifs qui présentent aussi simplement les choses de ces domaines.

Autres publications

Un guide RAGE :

Gestion Technique des Bâtiments - Bonnes pratiques pour concevoir et réaliser les systèmes de GTB
Disponible en téléchargement libre sur le site de l’Agence Qualité Construction : lien
Commenté dans la chronique sur Xpair.com « La GTB, mais c’est très simple »

Des ouvrages en librairie :

Pratique de la mesure en génie climatique
28 fiches-outils
par Thierry Dupuis
Editeur : Dunod/Clima+confort

Métrologie en génie climatique
par Thierry Dupuis et Guy Delmas
Editeur : Dunod/Pyc Editions

Capteurs et compteurs dans les bâtiments
par un collectif d’ingénieurs du COSTIC
Editeur : PYC Livres, 1992

Plusieurs documents en téléchargement libre sont disponibles sur GIMELEC.fr
Ils se trouvent au moyen de ces titres :
Guide d’usage de la mesure Indice de mesure
Système d’information énergétique

Par René CYSSAU
Ex ingénieur en chef du COSTIC, ex rédacteur en chef de la revue PROMOCLIM, consultant en équipement technique, auteur de plusieurs ouvrages techniques