brainstorm

Slowheat à l’école des Bruyères

Vidéo


Chauffé notre corps, pas notre école


Objectif

Slowheat est une démarche inspirée du projet éponyme (www.slowheat.org) visant à assurer le confort thermique tout en réduisant les températures d’ambiance. Il se base sur différents principes, tels que le chauffage de proximité, la négociation des conditions d’ambiance, l’habituation progressive au froid léger, etc. L’expérience menée ici vise à identifier dans quelle mesure ces principes sont applicable dans une salle de classe.

Il s’agit donc d’équiper les enfants et animateurs en dispositifs de chauffe alternatifs et lowtech, mais aussi, par différents ateliers, de rassurer et outiller relativement au froid et capacités d’actions face à celui-ci. Grâce à cela, les classes pourront abaisser progressivement les températures d’ambiance et se tourner vers les solutions alternatives. Les questions centrales étant : jusqu’à quelle ambiance est-il possible de descendre, qu’est ce qui facilite cette diminution de température, et qu’est ce qui la freine ?


Description de l’école

L’école des Bruyère est une école primaire et maternelle, libre, subventionnée, non confessionnelle qui se réclame de la pédagogie Freinet. Elle est implantée à Louvain-la-Neuve depuis 1976 et occupe 3 bâtiments abritant chacun 6 à 8 classes et un bâtiment administratif. L’expérience est menée dans la “maison haute” qui regroupe les dernières années primaires, et concerne deux classes de 6P. En voici les caractéristiques :

  • Volume 2 504 m3 ;
  • Surface de déperdition 1 222 m2 ;
  • U moyen de l’enveloppe : 0.8 W/m2K, pour un niveau K56 (en comptant 5 % de nœuds constructifs).

Le bâtiment concerné date de 1976 et a subi différentes rénovations : remplacement des chaudières en 2007, remplacement des vitrages et châssis en 2010, relighting en 2011, isolation des bardages et toitures en 2017. La consommation moyenne de gaz de l’école est de 87 kWh/m2an.

Les compositions de parois actuelles sont les suivantes :

  • Paroi de brique : 0.29 W/m2K.

paroi slowheat

  • Bardage fibrociment : 0.24 W/m2K.

fibrociment

  • Toiture inclinée isolée par 20 cm de laine de roche 0.035 W/mK : 24 W/m2K ;
  • Plancher sur sol non isolé : 0.39 W/m2K ;
  • Double vitrage SGG Climaplus Ultra N de 1.1W/m.K , pour un UW estimée à 1.76 W/m2K.

Les classes ne sont pas équipée de système de ventilation.

Il n’y a pas de thermostat d’ambiance dans la maison haute. Les chaudière sont pilotées par la température du bâtiment administratif, une consigne de 20°C, des vannes thermostatiques et un horaire :

Jours Ecole des Bruyères LLN
Maison basse
Ecole des Bruyères LLN
Maison commune
Ecole des Bruyères LLN
Maison haute
Ecole des Bruyères LLN
Maison maternelle
Lundi 4h30-14h30 6h00-22h30 4h30-17h00 6h00-22h00
Mardi 5h30-14h30 7h00-16h30 6h00-17h00 6h00-22h00
Mercredi 5h30-11h00 7h00-15h30 6h00-15h00 6h00-22h00
Jeudi 5h30-14h30 7h00-16h30 6h00-17h00 6h00-22h00
Vendredi 5h30-14h30 7h00-16h30 6h00-17h00 6h00-22h00
Samedi-Dimanche 7h00-7h10 7h00-7h10 7h00-7h10 6h00-22h00

Etape 1 : Présenter le projet aux parents, enfants et animateurs

L’idée de l’expérience a été discutée avec les animateurs de 6ème primaire dès l’année scolaire précédente. Il s’agissait de s’assurer de leur motivation, et de permettre la meilleure intégration possible de la démarche dans leur dispositif pédagogique.

Les parents ont été mis au courant mi-septembre, lors de la traditionnelle réunion de rentrée rassemblant les deux classes de 6ème : une courte information et l’ouverture à des questions ou commentaires. Vu le contexte de crise du prix de l’énergie, la proposition a été bien acceptée. Aucune crainte n’a été formulée : il a été bien expliqué qu’il ne s’agit pas d’avoir froid, mais d’essayer de se « réchauffer autrement ».

Enfin, les enfants des deux classes ont été rassemblés pour leur présenter l’idée, et répondre à toutes leurs questions. L’animation a durée 1h30 environ. Aucune inquiétude particulière n’est ressortie. Au contraire, les questions ne remettaient pas du tout en cause la démarche, mais en questionnaient la motivation :

  • Quel est le lien entre cette action et la pollution ? Et nous voilà partis pour une explication hyper rapide de l’effet de serre et du changement climatique.
  • Le rapport avec la couche d’ozone ? Aucun…
  • La motivation financière de la démarche ? Partager un ordre de grandeur du coût du chauffage dans l’école, et les interroger sur le coût chez eux. Certains enfants connaissaient assez précisément la facture de gaz mensuelle de leur habitation ! Signe que les questions de chauffage et du coût de l’énergie sont discutées dans les foyers.

Les enfants ont directement réagi avec beaucoup d’idées et de partages d’expérience (chez moi, on fait comme ça… chez untel, il y a tel système qu’on pourrait essayer… ). L’occasion d’expliquer aux enfants comment fonctionne, dans les grandes lignes, une installation de chauffage. Et de partir à la chasse au trésor, enfin, à la chaudière, en suivant les conduits de chauffage (les plus débrouillards ont vite regardé sur le plan d’évacuation incendie, ou repéré la cheminée). Petite visite de la chaufferie pour en présenter les principaux organes, et réaliser qu’elle tourne, malgré des températures encore élevées (plus de 20°C en fin d’après-midi).

Suite à cela, passage obligé : le formulaire de consentement et gestion des données (RGPD oblige). A signer par les enfants et les parents.

formulaire


Etape 2 : Brainstorm

brainstorm

Mi-octobre, les enfants des deux classes ont pris part à des brainstorms par groupes de 4, pour rassembler le plus d’idées de réponses possibles à la question « Comment être bien s’il fait froid en classe ? ». Les réponses ont ensuite été mises en commun, parcourues ensemble, expliquées lorsque c’était nécessaire, et classées en différentes catégories. Parmi celles-ci, une catégorie « idées exclues » établie d’autorité par les animateurs du projet, essentiellement pour extraire celles présentant des risques de blessure ou incendie. Voici le tableau exhaustif des idées des enfants (les idées similaires mais exprimées différemment ont été regroupées par soucis de clarté) :

Catégorie Idée Occurrence
Aménagements de la classe
Un radiateur électrique, un poêle à pellets, une plaque chauffante sur le mur ou le toit ou entre les places, des citrouilles chauffantes… bref une source de chaleur dont on peut s’approcher. 9
Transformer quelques tables en kotatsu (table chauffante japonaise). 4
Une « cabane de couettes » : le coin cosy où on peut être bien. 2
Garder une pièce chaude où aller se réchauffer (l’atelier attenant à la classe ?). 2
Mettre des tentures sombres aux fenêtres. 1
Des tapis dans la classe. 1
Quelques chaises chauffantes. 1
Un tapis chauffant. 1
Placer des boudins de porte contre les courant d’air. 1
Activité à faire et/ou organiser ensemble
Boire de l’eau chaude, du thé, de la soupe, du chocolat chaud.. et donc s’organiser pour en avoir à disposition. 19
Faire en classe du sport, du yoga, des massages, une danse du matin, bouger, danser, sauter,… ensemble toutes les X minutes. 16
Mettre de la musique pendant les activités (pour se trémousser chacun sur son banc), chanter et danser en travaillant. 3
Se faire des câlins. 1
Faire des balades en vélo. 1
Crier pendant une minute. 1
Avoir plus de collations. 1
Mouvement, action à faire seul.e
Bouger ses jambes sous la table, se frotter les mains, se frictionner, se lever. 7
Venir à l’école à vélo pour avoir chaud en arrivant, courir à la récréation. 3
Se déplacer pour se mettre au soleil lorsqu’il pénètre en classe, ou s’approcher du radiateur lorsqu’il fonctionne. 3
Manger chaud à midi (mais il faut pour cela de quoi réchauffer nos repas). 2
Penser qu’on a chaud. 1
Se laver les mains à l’eau chaude après la récré. 1
Se souffler dans les mains. 1
Objets à avoir à disposition en classe (et donc à partager) – hors vêtements
Une armoire à coussins, un bac à couvertures. 15
Des bouillotes électriques ou à noyaux cerise, ou des pierres chaudes (mais il faut un micro-onde). 8
Avoir un pédalo sous sa table ou un vélo d’appartement en classe. 7
Un objet chauffe-main qu’on peut manipuler, peut-être posé sur la table. 5
Des coussins chauffants, couvertures chauffantes électriques. 4
Des isolants pour les pieds. 1
Un sèche cheveux. 1
Des casques chauffant (type coiffeur). 1
Des peluches, doudous. 1
Vêtement à avoir à disposition en classe
Des vêtements très chauds à disposition (doudounes, combi de ski, écharpes, sacs de couchage,…). 4
Des vêtements XXL à mettre à deux. 2
Des vêtements chauffants électriques. 2
Des chaussons chauffants. 2
Habitudes vestimentaires que chacun peut prendre
Multiplier les couches (triple paire de chaussettes, collant sous le pantalon,…). 8
Couvrir les extrémités : bonnets, moufles, chaussettes en classe. 6
Garder ses vêtements d’extérieur en classe. 4
Vêtements en laine, pulls tricotés par mamy. 3
Choisir des vêtements sombres (absorbent la chaleur). 1
Souffler sous son t-shirt. 1
Une combinaison de plongée sous ses vêtements. 1
Idées exclues car dangereuses, hors propos, ou inadaptées
Faire un feu, un barbecue, cuire des marshmallows ou des frites. 8
Se faire mal, se stresser, tomber malade, s’étouffer. 5
Mettre 3 personne par banc, se serrer (ingérable selon les animateurs). 2
Avoir des chats ou des moutons, un ours, des poules dans la classe (voir sur les genoux). 3
Courir en classe. 2
Chauffer la pièce avec des panneaux solaires. 2
Bouillottes à eau bouillante. 1
Idées farfelues, blagues
Réfléchir, se chauffer le cerveau avec des math. 6
Se renverser de l’eau glacée sur la tête. 1
Prendre des bains à 3 en classe, aller dans un jacuzzi. 2
Etre nu. 1
S’enterrer. 1
Glisser ses mains sous les bras d’un autre. 1
Verser de l’eau chaude sur les chaises. 1
Une machine « qui absorbe le froid ». 1
Planter un arbre pour qu’il y ait plus d’êtres vivants qui chauffent la pièce. 1

De cette liste impressionnante (197 idées, dont 159 sont « valables »), nous retenons pour l’étape suivante les 8 pistes suivantes, dont 6 concernent directement la classe, son aménagement et son organisation, et 2 relèvent plus de l’action individuelle. Ces pistes rassemblent l’essentiel des idées des enfants, toute permettant de leur donner un cadre et des étapes de travail claires. Les six premières sont développées en détail dans l’étape 3 :

  1. Avoir des moments pour se réchauffer ensemble en classe par le mouvement.
  2. Avoir la liberté de bouger seul dans son coin.
  3. Avoir des collations chaudes.
  4. Avoir des objets et vêtements chauds à disposition.
  5. Modifier l’agencement de la classe pour y trouver des coins confort.
  6. Pouvoir garder en classe ses vêtements d’extérieur.
  7. Profiter des moments en extérieur (récréation, arrivée le matin) pour être actif et avoir chaud en entrant en classe : courir, venir à vélo, …
  8. Quelques conseils de bonne pratique individuelle.

Lors du debriefing avec les enseignants, la question du partage d’équipements a été abordées. A l’évidence, il n’est pas possible d’équiper toutes les tables de systèmes chauffant, ni de mettre à disposition de chaque enfant des équipement de confort : trop de logistique, trop d’investissement,… Le partage des moyens à disposition sera donc central dans la bonne marche de l’expérience. Le partage est une pratique qui s’apprend et s’entraine.

L’histoire, la personnalité de chaque groupe classe est différentes sur ce point. Dans une des classes la question du partage (et de la différence entre égalité et équité) est centrale dans l’animation du groupe. Mais partager un luxe ou un plaisir, comme s’assoir dans le divan plutôt que sur une chaise, n’est pas la même chose que partager un objet répondant à un inconfort. Dans l’autre classe, cet aspect est bien sûr travaillé, mais moins en première ligne, et certains enfants ont des réflexes « territoriaux » assez marqués. Un groupe n’est pas l’autre et les dynamiques de partage seront intéressantes à observer dans les deux cas.


Etape 3 : S’équiper

Les différentes pistes imaginées avec les enfants impliquent des étapes de préparation et réalisation pour se concrétiser.

En détail, piste par piste :

Piste 1 : Avoir des moments pour se réchauffer ensemble en classe par le mouvement

Danse, massage, yoga, pogo,… beaucoup de mouvements peuvent être imaginés. La difficulté est de les organiser et de les rendre compatible avec l’activité scolaire. Quelques principes de base :

  • Il ne faut pas nécessairement que ce soit long. Quelques minutes tout au plus. Mais peut-être à faire plusieurs fois dans la journée.
  • Il ne faut pas non plus nécessairement, pour que ce soit efficace, impliquer un déplacement : des mouvements sur places, accompagnés de sautillements, peuvent parfaitement suffire.
  • Il faut néanmoins un niveau d’activité suffisant. LE but est de générer de la chaleur au sein du corps. Des postures de yoga, ou autres exercices d’étirement, seront donc peu efficaces.
  • Des mouvements qui dirigent le sang vers les extrémités du corps sont par contre à privilégier. Par exemple une rotation du tronc, bras écarté, pour « pousser le sang vers les doigts ».
  • Nous ne sommes pas tous à l’aise dans notre corps. Il faut insister sur le fait que ce n’est pas un cours de gymnastique, mais un moment de mouvement proposé (non imposé), sans jugement.
  • Le mouvement peut s’intégrer dans une stratégie d’apprentissage, une pédagogie .…

Pratiquement, les étapes pour avancer sur cette piste sont :

  • Choisir en classe comment on pratique ce mouvement : chacun le sien ? En suivant un leader ? Selon une routine ? C’est à fixer à l’avance pour éviter les moments de confusion.
  • Définir une durée : un chronomètre peut être utile. Partir sur une durée réduite : 30 secondes à une minute, pour ne pas laisser l’excitation prendre le dessus. A l’usage, voir s’il est utile de faire plus.
  • Quand : a priori, c’est inutile (d’un point de vue confort thermique) en arrivant en classe le matin ou après une récréation, car les enfants auront déjà eu l’opportunité de bouger. Le moment de transition entre deux activités d’apprentissage parait pertinent a priori. Le moment de mouvement peut participer au passage d’attention d’une activité à l’autre.

Matériel nécessaire : a priori rien (partant du principe que chaque enseignant a un chronomètre sur son smartphone). Éventuellement un fond musical ?

Mise en œuvre à l’école des Bruyères ? Les enfants sont demandeurs d’une « danse de matin ». Elle se mettra donc en place. Cela contribuera-t-il au confort thermique ? Peut-être un peu, mais ce ne sera pas l’objectif central.

Piste 2 : Avoir la liberté de bouger seul dans son coin

On pourrait a priori classer cette piste parmi celles à mettre en pace « chacun pour soi », mais le mouvement de l’un peut générer la gêne de l’autre. Il faut donc réfléchir à quelques balises.

Bien sûr, chacun peut se frictionner les mains, bouger une jambe,… sans gêner ses voisins, sauf si cela génère du bruit ou une vibration. Des patins à glisser sous les pieds de chaises pourront peut-être suffire dans ce cas. Les travaux étudiant le mouvement en réponse notamment aux troubles de l’attention recèlent certainement des idées à reprendre.

Des mouvements de plus grande ampleur peuvent être souhaité : se lever, se déplacer, sautiller un peu sur place, ou changer de place pour une période plus ou moins longue… et renvoient aux règles de fonctionnement générales de la classe. Une discussion ou clarification de ces règles peut dont être utile, de façon à ce que chacun sache clairement à quels moment il n’est pas bienvenu de se déplacer.

Pratiquement, les étapes pour avancer sur cette piste sont :

  • Du côté de l’enseignant, reconsidérer les exigences et limites liées au mouvement des enfants, en partant du point de vue de l’élève ressentant le besoin de bouger ou de s’approcher d’une source de chaleur. Attention : une limite à ces mouvements aura des conséquences en cascades sur d’autres pistes (rendre impossible d’aller chercher un objet chauffant par exemple). Il faut donc trouver l’équilibre entre la nécessité de moments propices à la concentration et l’existence factuelle de moment de relâchement.
  • Avec la classe, clarifier les limites, et identifier les espaces de liberté.

Matériel nécessaire :

  • Des balles de tennis à éventrer pour amortir les mouvements des chaises ;
  • Quelques pédaliers de bureaux ?

Mise en œuvre à l’école des Bruyères ? Cela va s’intégrer dans les règles générales de la classe : le mouvement est permis s’il ne gêne pas la concentration des autres. Les animateurs expriment quelques craintes des animateurs sur un rôle de rappel de règles qui pourrait être trop lourd. La possibilité de sortir de la classe est par contre ouverte.

Piste 3 : avoir des collations ou repas chauds

A l’école des Bruyère, un système de collation collective est en place depuis longtemps. Les petites classes (voir les plus grandes, lorsque l’envie leur en vient) y ajoutent une tournante soupe : des thermos passent d’une famille à l’autre quotidiennement, à charge pour chacune de fournir 2 ou 3 litres de soupe réchauffée le matin à la maison. Le principe pourrait être élargit à d’autres boissons, plus consensuelles (tisanes par exemple). Ou laissé au choix de chaque famille. On évitera les boissons à préparer en classe telles que infusettes ou boissons lyophilisées. D’une part elles génèrent des déchets, d’autre part elles requièrent une eau à ébullition ou presque, ce qui ne sera pas possible avec des thermos.

Des alternatives sont possible, telles que fontaines à eau chaude, ou mise à disposition d’une bouilloire. Mais elles impliquent soit un coût important (les fontaines chauffantes), soit un risque de brûlure (les bouilloires).

L’idée d’un repas chaud (en l’absence de cantine organisée) implique de son côté l’accès des enfants à un micro-onde, avec les questions de sécurité que cela implique.

Pratiquement, les étapes pour avancer sur cette piste sont :

  • Organiser la corvée de vaisselle (à tour de rôle ? chacun le sien ?).
  • Organiser l’accès à cette boisson chaude. S’agit-il d’un moment institutionnalisé : tous les jours à la même heure ? Est-ce lié à la collation ou au repas ? Est-ce en accès libre ? Peut-on ramener un gobelet à sa table, avec les risques de renversement que cela comporte, ou identifie-t-on un endroit spécifique à cela ? A chaque classe de trouver son mode de fonctionnement, mais s’il s’agit d’un outil pour se réchauffer, notamment les doigts, le retour en classe après une récréation peut être pertinent.

Matériel nécessaire : quelques thermos, une collection de gobelets (éventuellement, chacun apporte le sien) et un espace de rangement pour ceux-ci.

Mise en œuvre à l’école des Bruyères ? Pas d’accord pour l’utilisation d’un micro-onde. Une collation tournante est déjà en place. Elle se verra complétée de quelques thermos à remplir d’infusion, de soupe,… selon l’humeur du jour.

Piste 4 : avoir de objets et vêtements chauds à dispositions

Des vêtements chauds à partager ? Mais pourquoi faire, si chacun est bien habillés à la base ? Oui mais… en cas de pluie ou de neige, les gants, bonnets et vestes ne pourront certainement pas être conservés en classe. Avoir quelques pièces à disposition peut donc être pertinent.

Quant aux objets chauffants, il posent une question spécifique : comment les recharger ?

  • Certains impliquent une alimentation électrique pour accumuler de l’énergie qui est ensuite stockée : il faut alors disposer de suffisamment de prises. En cas de raccordements sur des multiprises, vérifier que la puissance cumulée n’est pas trop importante !
  • Certains ne développement de la chaleur que branchés. Or, il est difficile d’imaginer que chaque table d’enfant soit équipée d’une alimentation électrique. A éviter donc, ou à limiter à des endroits spécifiques dans la classe.
  • Certains impliquent le passage par un micro-onde (bouillottes à noyaux de cerise par exemple). Un micro-onde peut-il être laissé à disposition des enfants ? Si oui, est-il accessible à tout moment, ou faut-il confier à un enfant la charge de chauffer les objets à l’avance ?
  • Il existe également des bouillottes qui se déclenchent par une action mécanique (« craquer » une pastille pour déclencher la réaction exothermique). Très pratique car elles permettent de différer le moment de charge de l’émissions de chaleur. Mais elles nécessitent néanmoins d’être rechargées, souvent dans de l’eau à ébullition. Difficile à imaginer en classe pour des raisons de sécurité. Mais si la décharge peut être contrôlée, il est envisageable que chacun la recharge chez soi.
  • Enfin, il existe en magasin de sport des chauffe-mains à usage unique, dégageant de la chaleur par le mélange de charbon actif et d’oxide de fer. Le côté non rechargeable, et dès lors la production de déchets, limite cela à une solution de secours. Pourquoi ne pas en avoir quelques-uns en classe, à n’utiliser que ponctuellement.

Pratiquement, les étapes pour avancer sur cette piste sont :

  • Organiser la recharge des objets chauffants : examiner entre enseignants la possibilité ou non d’avoir un micro-onde à disposition.
  • Organiser l’accès à des équipements : faut-il être prévoyant et s’en saisir en rentrant de récréation (mais alors, ne risque-t-on pas que certains en prennent « au cas où » sans les utiliser vraiment) ? peut-on se lever pour aller en chercher ? A n’importe quel moment ? Les règles, quelles qu’elles soient, doivent être claires.
  • Organiser le partage de ces équipements. A l’évidence, il faut préserver la simplicité dans la gestion, et limiter les situation de conflits. Avoir un nombre suffisant de pièces est donc utile, et une neutralité de ton et motifs peut aider. Prévoir un temps pour discuter de la gestion de ces conflits avec les enfants sera nécessaire, et fait partie de l’apprentissage de la vie en communauté.
  • Organiser le nettoyage régulier des vêtements mis à disposition et la recharge des objets chauffants. Un tour de rôle ? A quel rythme ?

Matériel nécessaire :

  • Tout type de survêtement chaud facile à entretenir : ponchos, plaids de taille adaptée, veste ou gilet, … A priori on évitera tout ce qui demande des nettoyages réguliers ou peut poser des questions d’hygiènes (gants, écharpes, bonnets, …). Attention aussi bien collecté auprès des familles de l’école,…
  • Un espace de rangement efficace.
  • Micro-onde ou stations de charge électrique pour les objets chauffants.

Mise en œuvre à l’école des Bruyères ? Un panier avec 10 plaids sera fourni à chaque classe, ainsi que 5 bouillottes à recharge électrique. Le tout sera en accès libre pour les enfants, à charge pour eux de gérer un partage équitable de ces équipements. L’entretien de tout cela sera fait une fois par an, par l’un des parents de la classe.

Piste 5 : Modifier l’agencement de la classe pour y trouver des coins confort

Si l’organisation des activités laisse suffisamment de liberté de mouvement aux enfants, un peut être intéressant d’avoir un « coin chaud » dans la classe. Celui-ci peut combiner un côté « doudou », grâce à un matelas au sol, un divan, des coussins,.. et une réelle fonction de chauffoir grâce à un panneau radiant électrique.

Plus original : transposer l’idée de la table chauffante japonaise (kotatsu). Un élément chauffant, une pièce de tissus fixée autour de la table, et le tour est joué. Difficile d’imaginer équiper toutes les tables, mais une ou deux permettent de tester le concept, avant de l’adopter.

Pratiquement, les étapes pour avancer sur cette piste sont :

  • Faire un plan de l’aménagement.
  • Collecter le matériel (récupération principalement).
  • Un atelier bricolage avec quelques parents ?

Matériel nécessaire :

  • Panneau radiant IR à grande longueur d’onde : max 400 W, car le but n’est pas de chauffer le local, mais bien uniquement ce coin confort. Éviter tous les systèmes basés sur des lampes halogènes, qui montent haut en température et présentent un risque d’incendie.
  • Lampe pour kotatsu. Choisir un système avec un contrôle déporté pour ne pas devoir se glisser sous la table pour l’allumer. Les systèmes en vente sur internet sont typiquement de l’ordre de 600 Watt, ce qui semble beaucoup. Il existe également des plaques chauffantes conçues pour se coller sous des bureaux ouverts, qui font de l’ordre de 150 Watt. A tester. Pour le tissus, inutile d’aller vers des housses rembourrée. Une pièce de tissus un peu lourd suffira à bloquer la chaleur sous la table.
  • Pour tout équipement électrique : une prise avec timer pour éviter les surconsommations électriques, ainsi qu’une allonge électrique.
  • Un divan ou sommier de lit avec matelas, ou pouf,… selon disponibilités.
  • Quelques coussins, un plaid…

Mise en œuvre aux Bruyères ? Deux pistes sont testées : un panneau radiant de 360 Watt est accroché à l’un des mur de chaque classe, et deux tables sont transformées en kotatsu, chacune étant équipée d’une pièce de tissus pour la fermer et d’un élément chauffant de 150 Watt. Le tout est contrôlé par des pises avec compte à rebours, pour éviter les surconsommations électriques . Ces équipements sont à dispositions, à charge pour les enfants de gérer un accès équitable.

Piste 6 : Pouvoir garder en classe ses vêtements d’extérieur

Du pur bon sens : si nous sommes suffisamment habillés pour supporter les températures extérieures, pourquoi n’en serait-on pas capable à l’intérieur ?

Évidemment, la pluie pose problème : inenvisageable de garder des vêtements mouillés. Mais lorsqu’il fait sec, quel est le problème à garder une écharpe ou un bonnet, voir une veste à l’intérieur ? Il s’agit de conventions sociales, d’habitudes, de bienséance. Mais ces conventions peuvent évoluer.

Pratiquement, les étapes pour avancer sur cette piste sont :

  • Ouvrir une discussion entre enseignant sur les règles tacites ou explicites liés aux tenues vestimentaires. Le cas échéant, adapter le règlement d’ordre intérieur de l’école.

Matériel nécessaire :

  • Aucun

Mise en œuvre aux Bruyères ? La seule limite posée relève plus de l’attitude que du vêtement. Un enfant ne doit pas chercher à s’isoler. Les capuches ne sont donc a priori pas acceptées. Un bonnet par contre ne pose pas de problème.


Etape 4 : construire le dispositif de recherche

Le relevé de température se fait, dans chaque classe, avec des sonde enregistreuses qui collectent la température de l’humidité ambiante, et la température au niveau du radiateur, pour détecter son enclenchement. La température extérieure n’est pas mesurée sur site, mais relevée en ligne. L’ensemble des données est collectée sur base horaire, ce qui suffisamment fin pour comprendre la dynamique des ambiances. L’observation des premiers résultats a été l’occasion de parler avec les enfants des représentations de données en graphique.

La perception des ambiances et mesurées par deux questions classiques des études de post occupancy evaluation (POE), l’une portant sur la perception de l’ambiance et l’autre sur la satisfaction par rapport à celle-ci.

En ce moment, je trouve que l’ambiance de la classe est (coche une case) :

Très froide Froide Fraîche Ni chaude, ni froide Tiède Chaude Très chaude

En ce moment, je trouve que cette ambiance de la classe est (coche une case) :

Très insatisfaisante  Insatisfaisante Légèrement insatisfaisante Légèrement satisfaisante Satisfaisante Très satisfaisante

Le niveau d’habillement est estimé sur base d’une grille dans laquelle les enfants et animateurs pointent le type et le nombre de pièces d’habillement.

En ce moment, en classe, je porte sur moi …
(coche tout ce que tu portes. Si tu as plusieurs fois le même vêtement, indique un nombre. Par exemple, si tu as 2 pulls l’un sur l’autre, indique 2  côté de pull :

Tête
Bonnet
Echarpe
Cache-oreille
Rien
Mains
Gants
Mitaines
Rien
Pieds
Chaussettes fines
Chaussettes de sport
Chaussettes en laine
Pantoufles
Haut du corps
Tshirt manches courtes
Tshirt manches longues
Pull
Bas du corps
Short
Collants
Pantalon

Ces indications sont ensuite traduites en une valeur CLO indicative, sur base de la grille ci-dessous. Une valeur forfaitaire est ajoutée pour les sous-vêtements. Vu le caractère succinct du questionnaire et l’incertitude sur les valeurs attribuées à chaque pièce de vêtement (elles sont inspirées de la norme ISO 7730 , mais les tissus et coupes sont-ils les mêmes ?), ces valeurs CLO sont à interpréter comme marqueurs d’une évolution entre les différents moments de réponse à l’enquête, plutôt que comme mesure d’un niveau absolu.

Pièce d’habillement (m2.K)/W
Bonnet 0.03
Echarpe ou tour de cou 0.04
Cache-oreille 0.015
Gant 0.05
Mitaine 0.05
Chaussettes fines 0.05
Chaussettes épaisses 0.075
Chaussettes laine 0.1
Pantouffle 0.03
Long 0.12
Court 0.09
Pull 0.3
Thermique 0.35
Short 0.15
Collant 0.15
Pantalon 0.25
Slip 0.04

L’enquête est replie une première fois avant le début de l’expérience, à titre de référence, puis toutes les semaines au minimum.


Etape 5 : l’expérience en P6B

L’expérience est lancée dans une première classe (P6B) le lundi 5 décembre.

Cette classe n’avait pas encore été chauffée : elle se situe sous les toits et bénéficie de ce fait d’une meilleure isolation que d’autres locaux, ainsi que des transferts de chaleur depuis les autres classes. Elle n’a pas non plus été chauffée durant le mois de décembre durant lequel l’expérimentation s’est faite, malgré des températures atteignant parfois 17°C à l’arrivée le matin.

On voit assez nettement sur le graphique de température que malgré l’absence de chauffage, la température remonte tous les jours, sous l’effet conjugué des autres locaux et de l’apport de chaleurs des enfants eux-mêmes : tous ensemble, ils représentent près de 2 000 Watt, soit l’équivalent d’un radiateur de taille moyenne. Néanmoins, il y a un abaissement progressif de la température, en particulier lorsque les conditions extérieurs sont passées sous zéro : on a là plusieurs degrés de différence entre les deux classes. Remarquez la différence de comportement entre les deux classe durant les week-ends : la classe P6A descend rapidement largement sous les 15°C, alors que la classe P6B ne descend que lentement en température.

Température dans le classes en décembre 2022.

Plus rigoureusement, voici les distributions de températures observées dans la classe (pendant les heures d’occupation) en décembre, ou dans le mois qui précédait l’expérience : on passe d’une ambiance très stable entre 19,1 et 19.8°C (moyenne 19,4), avec des extrêmes à 17,5 et 20,6°C, à une ambiance plus fraiche et plus variable, entre 17,2 et 18,6°C (médiane 17,9°), avec des extrêmes à 14,76 et 21,9°C. Cet abaissement est plus limité qu’attendu avant la prise de mesure. Il sera intéressant de comparer les résultats entre les classes, vu leur profil thermique différent.

Les graphiques suivants montrent les résultats des enquêtes. La première valeur est collectée avant le début de l’expérience. Les suivantes pendant l’expérience :

  • La perception de l’ambiance a peu varié au fil du temps (-3 = très froid, 3 = très chaud). Un léger abaissement le 7 décembre, pour une température intérieure à ce moment de 19°C… contre 17.7 le 13 décembre. Signe d’une habituation ?

  • Satisfaction (1 = très insatisfait, 6 = très satisfait) : extrêmement stable au fil du temps.

  • Habillement : une légère tendance à s’habiller plus chaudement, ce qui n’est pas surprenant vu la chute des températures extérieures. Mais rien de très significatif. A noter cependant que ce calcul ne tient pas compte de l’utilisation des plaids et bouillotes…

Fin décembre, un debriefing est fait avec les enfants. Les différents dispositifs ont été discutés. Il ne ressort que :

  • Le panneau chauffant et les tables chauffants n’ont pas eu beaucoup de succès. Si les tables sont appréciées par les élèves qui s’y installaient, il n’y a pas eu beaucoup de demande pour les partager. Le panneau chauffant n’a, lui, quasiment jamais été allumé. Ce matériel sera donc passé à la classe P5B, faute d’usage pour ce groupe-ci.
  • La collation chaude a un succès fou. Généralement prise après la récréation du matin ou de midi, elle est presque tous les jours constituée d’infusions, les soupes étant plus rares (car moins consensuelles en termes de goût ou plus lourdes à préparer pour les parents ?). La distribution est assurée par les enfants, de même que la vaisselle. Chaque enfant ayant un bol attitré et identifié, chacun est responsable de son matériel.
  • Les plaids et bouillotes font l’unanimité également. La charge des bouillotes est assurée à tour de rôle par un enfant le matin. Elles sont ensuite à disposition, sans organisation particulière. Cette façon de faire a occasionné quelques difficultés de partage. Sans aller jusqu’à des conflits entre enfant, il y a eu des frustrations d’arriver trop tard, et d’estimer que certains s’en attribuaient systématiquement. Les plaids n’ont pas provoqué les mêmes difficultés. A noter que certains enfant ont apporté leur propre pièce de tissus. Faut-il donc augmenter le nombre de bouillottes ? La position de l’animateur à ce stade est plutôt de continuer avec le fonctionnement actuel, en incitant les enfants ressentant de la frustration à l’exprimer et le groupe à trouver des modus vivendi adéquats.

Enfin, à la question « de prolonger l’expérience ou de revenir à la situation initiale ? « , il y a eu unanimité pour continuer cette nouvelle façon de fonctionner en classe. Vu la vague de froid rencontrée, et franchie sans difficultés mi-décembre, il n’y a pas de raison de croire que le chauffage soit rallumé de sitôt dans cette classe.


Etape 6 : l’expérience en P6A

L’expérience est lancée dans une première classe (P6B) le lundi 16 janvier.

Cette classe était chauffée depuis début décembre. Sa position sur dalle de sol et avec es murs relativement peu isolés fait qu’elle sensiblement plus vite sa chaleur que la classe de P6B, située sous toiture. Il en résulte une température de référence de l’ordre de 20°C. Suite au démarrage de l’expérience, les radiateurs ne seront plus utilisés. La baisse de température est assez impressionnante, avec une stabilisation entre 15 et 17°C. Par comparaison, la classe de P6B, qui continue l’expérience de son côté, fluctue entre 17 et 19°C, avec un coup de chauffage inexpliqué les premiers jours de février. A noter malgré tout : une tendance es classes à suivre la température globale du bâtiment, comme en témoigne la remonte en température après le WE du 24 janvier : alors que l’eau des radiateurs reste froide, les classes récupèrent plusieurs degrés très rapidement.

Température dans les classes du 9 janvier au 13 février 2023.

Plus rigoureusement, voici les distributions de températures observées dans la classe (pendant les heures d’occupation) pendant l’expérience et, à titre de comparaison, en novembre-décembre : on passe d’une ambiance fluctuant entre 17,7 et 19,6°C (médiane 17,8, extrêmes 12,2 et 22,2), avec des matinées fraiches et montée progressive en température au fil de la journée, à une ambiance plus stable et froide, la plupart du temps entre 15,3 et 17,1°C (médiane 16,3°), avec des extrêmes à 12,2 et 19,4°C.

Les graphiques suivants montrent les résultats des enquêtes. La première valeur est collectée avant le début de l’expérience. Les suivantes pendant l’expérience :

  • La perception de l’ambiance a peu varié au fil du temps (- 3 = très froid, 3 = très chaud) : la médiane reste autour de la valeur neutre 0. Il est par contre intéressant de remarquer une légère élévation de l’appréciation (valeurs plus positives) avec le temps, alors que la température dans la classe diminue, étant de 18°, 18,2°, 15,4°, 15,9° et 16,7° respectivement au moment des différents votes. Signe d’une habituation ?

  • Satisfaction (1 = très insatisfait, 6 = très satisfait) : extrêmement stable au fil du temps. Une légère tendance à l’amélioration malgré tout.

  • Habillement : Pas d’évolution notable. A noter cependant que ce calcul ne tient pas compte de l’utilisation des plaids et bouillotes …

Fin décembre, un debriefing est fait avec les enfants. Les différents dispositifs ont été discutés. Il ne ressort que :

• Les tables chauffants ont eu plus de succès qu’en P6A. Probablement parce que la température est plus basse ici.

  • Le panneau chauffant par contre n’a pas été fort apprécié. Sa position semble avoir été inadéquate : pas assez bien orienté vers le fauteuil qui le jouxte pour profiter du rayonnement.
  • La collation chaude a autant de succès qu’en P6B. Ici aussi, chaque enfant a son bol attitré.
  • Les plaids et bouillotes font l’unanimité également. Peu de conflits de partagé sont signalés par les enfants. Quelques frustrations face à l’impression que ce sont tout le temps les même qui en profitent, ou lorsque le bouillotte que l’on met à charger est prise par quelqu’un d’autre. Mais aucun conflit n’a requis l’intervention de l’animateur.

Enfin, à la question « de prolonger l’expérience ou de revenir à la situation initiale ? », il y a eu unanimité pour continuer cette nouvelle façon de fonctionner en classe.


Etape 7 : Bilan énergétique

Les deux section précédentes montrent qu’il a été possible d’avoir un réel abaissement de températures tout en maintenant la satisfaction des enfants et animateurs dans ces deux classes.

ais quel est le bilan énergétique ?

Du côté des économies, si nous partons sur :

  • Une consommation de référence de l’école de 87 kWh/m2an.
  • Une réduction de température minimale de 1,5°, constatée en comparant les médianes avant et après expérience.
  • Une réduction de température maximale estimée en considérant une température de référence de 20°C, et un abaissement 3,5°C (températures médiane de 16,3 observée en P6A).
  • Un impact sur les consommation supposé à 10 % de réduction par degré en moins.

Nous arrivons à une économie potentielle variant entre 13 et 30 kWh/m2an, soit, pour des classes de 50m2 environ, un bénéfice possible entre 650 et 1 500 kWh/an par classe.

Du côté des consommations, qu’en est-il ? Il n’a pas été possible de mesurer la consommation réelle des dispositifs chauffants installés (défaillance des mouchards installés). Mais évaluons ici leur consommation maximale :

  • Les bouillotes utilisées ont une charge de 0,4kWh. Nous en avons proposé 5 par classes. Considérons qu’elles sont utilisées de novembre à mars inclus, soit 18 semaines (hors congés), ou 90 jours. Cela nous fait au maximum un total de 90 jours * 5 bouillotes * 0,44 kWh = 198 kWh au maximum par classe. Une hypothèse plus réaliste, considérant que certains jours les bouillotes ne seront pas toutes utilisées et que la classe n’est parfois pas occupées (activités délocalisées,…) nous semble être 75 % de cette valeur, soit 150 kWh.
  • Les kotatsu n’ont été appréciés que dans une des classes. Faisons néanmoins le calcul « au pire ». Après une charge à 150 W, l’appel de puissance du matériel choisi se stabilise autour de 140 W. En comptant un usage maximaliste de 4 cycles de 3 h par semaine, 18 semaines, et deux appareils par classe, nous arrivons à 3*4*18*2*0,14 = 605 kWh/classe. Ici aussi, une hypothèse plus réaliste peut-être de considérer 75 % de cette valeur.
  • Le panneau chauffant n’ayant pas convaincu, nous ne le comptons pas ici.

Nous arrivons à une estimation de consommation entre 602 et 802 kWh/classe.

Le résultat est donc clair : malgré une consommation d’électricité non négligeable des équipements fournis (avec ici un calcul maximaliste !), le bilan en énergie finale est positif. Et ceci dans une école ayant déjà fait l’objet de certains travaux d’isolation. Ce résultat positif est cependant moins évident si l’on fait des conversions en énergie primaire ou en euros, car le transfert de consommations du gaz vers l’électricité sera défavorable aux équipements électriques … Sauf à considérer une production d’électricité renouvelable sur le site de l’école. Il est donc difficile à ce stade de présenter l’approche Slowheat en classe comme une évidence pour des économies financières. Une analyse plus fine des consommations réelles des équipements électrique doit être réalisée pour cela.

Piste pour de futures expériences : il semble que les kotatsus ont une consommation d’énergie importante, largement plus grande que celle des bouillotes, pour un résultat moins évident. De futures expériences gagneront donc à miser plus sur les bouillotes, ou à brider l’utilisation des kotatsus. Ainsi, chaque kotatsu consomme, selon nos hypothèses, autant que 7 à 8 bouillotes !

 

Gestion des consommations électriques aux FUNDP de Namur

Gestion des consommations électriques aux FUNDP de Namur


Les Facultés

Les études universitaires demeurent l’espace privilégié de la transmission et de la création du savoir. À Namur, elles sont organisées au sein de six facultés :

  • droit;
  • médecin;
  • philosophie et lettre;
  • informatique;
  • sciences;
  • et sciences économiques, sociales et de gestion.

On y retrouve deux cents professeurs et autant d’assistants, pour quatre mille cinq cents étudiants.

La soixantaine de bâtiments des facultés se situe principalement dans le centre de Namur. Ils représentent actuellement une superficie exploitée d’environ 148 000 m².

Implantation des Facultés universitaires dans Namur.

Parmi tous les bâtiments, ce sont ceux dédiés à la recherche qui sont, de loin, les plus énergivores.

Les installations techniques, de chauffage et de climatisation comprennent :

  • 36 chaufferies avec 50 chaudières,
  • 67 groupes de ventilation,
  • 234 pompes et circulateurs,
  • 23 boilers sur chaudière,
  • 30 ascenseurs,
  • 37 chambres froides,
  • 17 groupes frigorifiques.

Cette étude de cas a été réalisée au tournant de l’année 2000 en se basant sur les consommations des années 90. Aujourd’hui, en 2016, les principes de réduction d’énergie et de coûts mis en œuvre restent d’actualité, mais les prix exposés dans le développement de cette page sont à évaluer de manière critique.

En 2000, la consommation annuelle de mazout était de 1 250 000 équivalents litres, celle d’électricité était de 6 500 000 kWh.

Au début des années 90, la facture annuelle d’électricité pour l’ensemble des FUNDP se monte à plus de 625 000 € par an. Afin de réduire cette facture, Monsieur Guilmin, responsable du département maintenance, projette d’entreprendre une série d’actions sur les consommations électriques.


Sensibilisation des occupants

Fin 1997, en éveillant la sensibilité de quelques personnes à la nécessité de maîtriser les consommations énergétiques, les services techniques initient une démarche qui ne cessera plus de s’amplifier.

Ainsi, à l’initiative des services techniques, dans chaque bâtiment, plusieurs personnes prennent rapidement conscience de l’importance de l’action individuelle dans la diminution des consommations énergétiques.

Fort de ce support venant de quelques utilisateurs, les services techniques entament une campagne beaucoup plus vaste de sensibilisation des occupants et utilisateurs.

Pour s’assurer de leur participation active dans le processus d’économie d’énergie, ces derniers doivent être rassurés par rapport au confort attendu et au bon fonctionnement des équipements.

Le comportement le plus immédiat à faire adopter est l’extinction de l’éclairage en dehors des heures d’occupation des locaux. Affichettes et autocollants font alors leur apparition, avec un slogan simple : « je fais comme chez moi, j’éteins !! ». Plusieurs articles consacrés aux économies d’énergie sont publiés dans le périodique bimestriel des FUNDP. Diverses informations techniques sont envoyées aux responsables de laboratoires ou de départements particulièrement « énergivores ».

Par ces campagnes et grâce aux quelques acteurs déjà sensibilisés, d’une participation polie, l’ensemble des occupants devient actif dans la recherche des gaspillages. Une véritable philosophie d’entreprise naît, grâce à la confiance établie entre les gestionnaires techniques et les utilisateurs des bâtiments. Il est dès ce moment possible de diminuer les températures de consignes et les plages horaires sur le chauffage, sans que n’apparaissent ni chaufferettes d’appoint, ni rouspétances.

Fin 1998, les services techniques s’appuient sur le soutien de tous les utilisateurs et occupants pour proposer une position volontariste en matière d’utilisation rationnelle de l’énergie au conseil d’administration des FUNDP, qui l’accepte.

Le changement de mentalité se fait alors sentir au niveau des investissements en nouveau matériel. Tout nouvel achat est étudié sous l’angle de la consommation. Par exemple, une série de frigos « classe A » viennent remplacer des appareils moins performants.

Exemple.

La bibliothèque universitaire Moretus-Plantin (BUMP) comporte 10 plateaux, dont 3 sont accessibles au public et 7 contiennent les livres archivés. L’éclairage de chacun des 7 plateaux d’entreposage comprend 100 tubes de 36 W. Ces tubes étaient allumés par le passé de 8h00 à 20h00, pour garantir le confort et un climat de sécurité. Le technicien gestionnaire de ce bâtiment a été particulièrement sensible aux actions des services techniques et a, à son tour, entamé diverses actions de sensibilisation pour réduire les consommations. Les discussions ont porté sur la possibilité de couper l’éclairage en dehors des périodes d’utilisation de chaque rayon. Cela s’est traduit par le remplacement des interrupteurs classiques par des minuteries à réarmement qui éteignent automatiquement les lampes après 15 minutes. De 445 000 kWh en 1997, la consommation de la bibliothèque est passée à 395 000 kWh en 1999.


Repérage des principaux consommateurs

Afin de réduire efficacement les consommations électriques, la première étape est le relevé des consommations par équipement afin d’identifier les gros consommateurs. Dans cette optique, 140 compteurs comptabilisant les consommations d’autant de bâtiments ou de zones d’utilisation sont posés.

Décompteurs, l’un d’eux équipé d’une cellule optique pour mesurer la consommation « instantanée »

Consommateur

Puissance quart-horaire

Ratio de consommation

Éclairage 450 kW 36 %
Chauffage et climatisation 400 kW 32 %
Matériel informatique 200 kW 16 %
Chambres froides et divers autres 200 kW 16 %
Total 1250 kW 100 %

En 1992, la facture électrique est de quelques 642 300 € pour 6 770 000 kWh. Avec une superficie de locaux de 136 400 m², le ratio est de 49,6 kWh/m² an.

Plusieurs opérations de réduction des consommations électriques sont alors lancées. Les premières concernent les appareils d’éclairage et les boilers électriques.

L’impact sur la consommation électrique de ces deux mesures se fait rapidement ressentir puisqu’en 1995, la facture ne correspondait plus qu’à 635 375 €, soit 6 200 000 kWh. Le ratio de consommation était donc retombé à 44,5 kWh/m² an.


Rénovation de l’éclairage

Le relighting a été et est réalisé en plusieurs phases. Les objectifs généraux sont la réduction de la consommation électrique et l’amélioration du niveau d’éclairement.

Les services techniques entament une première étape au début des années 90, par le remplacement systématique des équipements d’éclairage (réglettes nues, luminaires laqués blancs, diffuseurs opalins) par des appareils avec nettement meilleur rendement. Ces appareils sont encore équipés de starter et de ballast électromécanique. Ces remplacements se font par opportunité, dès que des travaux sont planifiés dans des locaux. Cela représente une moyenne d’environ 200 équivalents tubes par an.

Anciens luminaires : tubes nus, diffuseurs opalins

En 1994-1995, les ballasts électroniques remplacent les ballasts électromécaniques, toujours avec la même intensité dans le programme de remplacement.

Finalement, à partir de 1998, le dimmage des appareils proches des fenêtres en fonction de la luminosité fait son apparition. Le dimmage, c’est-à-dire l’augmentation ou la diminution progressive de la puissance d’éclairage, permet de réduire automatiquement la puissance de l’éclairage lorsque l’éclairage naturel est suffisant. Actuellement, cette campagne se poursuit encore à raison de 700 équivalents tubes par an.

Les temps de retour pour ces appareils oscillent autour de 6-7 ans, en fonction des travaux annexes à réaliser comme le re-plafonnage après travaux.

Nouveaux luminaires haut rendement.

Les deux objectifs sont atteints, avec de meilleurs niveaux d’éclairement là où c’était nécessaire et des économies d’électricité.

Exemple.

À titre d’exemple, les nouveaux appareils de l’auditoire D1 procurent un même niveau d’éclairement, pour une diminution sensible de la consommation :

Anciens appareils (lampes T12 « rapid start » de 65 W) :

71 [lampes] x (65 [W] + 17 [W]*) = 5 822 [W]

Nouveaux appareils (lampes T8 de 32 W) :

62 [lampes] x (32 [W] + 4 [W]*) = 2 232 [W]

Gain : 3 590 [W]

Tubes fluos ancienne génération T12 et T12 « rapid start » (38 mm) et tubes fluos nouvelle génération T8 (26 mm) et T5 (16 mm)

À la bibliothèque universitaire Moretus Plantin (BUMP), des nouveaux appareils dans la zone d’accueil procurent un niveau d’éclairement 4 fois supérieur aux anciens appareils, pour une économie d’énergie de plus de 750 W.

Anciens appareils (lampes T12 de 40 W) :

49 [lampes] x (40 [W] + 10 [W]*) = 2 450 [W]

Nouveaux appareils (lampes T5 de 28 W) :

49 [lampes] x (28 [W] + 5 [W]*) = 1 617 [W]

Gain : 833 [W]

*17, 4, 10 et 5 [W] sont respectivement les pertes dues aux ballasts électromagnétiques dans les anciens appareils et électroniques dans les nouveaux.


Suppression de chauffe-eau électriques

Lors de leur installation, les boilers électriques se justifiaient par leur investissement réduit par rapport au coût d’installation d’un système de chauffage centralisé. À l’heure actuelle, au vu du prix de l’énergie, la production d’eau chaude à partir d’une source électrique, directe ou à accumulation, ne se justifie plus.

Les boilers électriques sont dès lors progressivement remplacés par d’autres boilers placés sur des chaudières existantes ou sur de nouvelles chaudières installées spécifiquement à cet effet.

Les bâtiments de logement (résidence des Pères et pédagogie) sont les premiers visés par ces mesures, suivis immédiatement par les bâtiments académiques.

170 kW de résistance électrique furent ainsi remplacés, pour des temps de retour relativement courts, de l’ordre de 2 à 5 ans. De plus, la maintenance se trouve indirectement améliorée : la faible durée de vie des chauffe-eau électriques, la fragilité et la sensibilité à la température des têtes en céramique de la robinetterie, les fuites des groupes de sécurité ne sont maintenant plus de mise avec les boilers sur chaudières.


Placement de moteurs à vitesse variable

Les avantages des variateurs de vitesse (convertisseurs de fréquence) sont multiples. D’une part, l’adaptation de la vitesse des moteurs en fonction des besoins réels permet une grande facilité de réglage et de pilotage comparé aux systèmes tout ou rien (ON/OFF). La finesse des réglages est particulièrement intéressante par rapport au sur-dimensionnement que l’on rencontre pour de nombreux circulateurs de boucles de distribution de chauffage. Un deuxième avantage est l’économie réalisée sur les factures d’électricité et sur les factures de chauffage ou de climatisation (le chaud et le froid ne sont plus distribués que lorsque c’est vraiment nécessaire). Notons finalement que le bruit de fonctionnement se trouve considérablement réduit.

Circulateur à vitesse variable.

En ce qui concerne les moteurs d’entraînement des ascenseurs, l’utilisation de vitesse variable permet d’accélérer et de ralentir progressivement, ce qui réduit très fort les contraintes sur les moteurs et sur les freins et en améliore ainsi grandement la durée de vie.

D’un point de vue financier, il est difficile de chiffrer précisément le temps de retour. D’une part, les économies réalisées par les variateurs de vitesse sont difficilement « isolables » des autres économies et d’autre part les variateurs de vitesse restent actuellement relativement chers. Toutefois, indépendamment du temps de retour, le confort dans le pilotage des installations justifie souvent à lui seul l’investissement.


Maîtrise de la pointe quart horaire

Le tarif Binôme B appliqué aux FUNDP est composé de trois termes principaux. Le premier est proportionnel à l’énergie consommée par mois (exprimée en kWh). Le deuxième terme est proportionnel à la puissance maximum appelée au cours du mois (exprimée en kW). Enfin, un troisième terme vient s’ajouter aux deux précédents, proportionnel à la puissance maximum appelée au cours des 12 derniers mois (exprimée en kW).

Les diminutions des consommations mentionnées plus haut permettent de réaliser des économies non seulement sur le premier terme de la facture, l’énergie consommée, mais aussi sur les puissances maximums appelées sur le mois et sur l’année. En effet, en diminuant les consommations « permanentes », on réduit par la même occasion la puissance appelée aux heures de pointe.

Le délestage va plus loin encore en arrêtant ou diminuant aux heures de pointe les charges électriques non immédiatement nécessaires. C’est sur les deuxième et troisième termes de la facture que le délestage va agir.

Le délestage aux FUNDP ne concerne que la cabine principale qui représente plus de 80 % des consommations électriques. Les 4 autres cabines haute tension connectées au réseau de distribution ne sont pas concernées.

En parlant de puissance maximum, il s’agit en réalité de l’énergie maximum consommée sur un quart d’heure, cette puissance est appelée la puissance quart-horaire.

Le principe du délesteur est d’analyser l’évolution de la consommation pendant chaque quart d’heure. Si un risque de dépasser une consigne prédéfinie apparaît, le délesteur va envoyer un ordre d’arrêt ou de diminution de charge à une ou plusieurs machines électriques, de façon à maintenir la puissance quart-horaire en dessous de la consigne. Le choix et les priorités des machines à arrêter est défini à l’avance par le staff technique.

Le relevé des appareils délestables, ceux que l’on peut couper pour quelques minutes sans troubler le confort des utilisateurs, permet une estimation de la puissance qui pourra être coupée ou réduite pour écrêter la pointe quart-horaire. Pour les FUNDP, celle-ci se monte à 100 kW sur les installations de chauffage et 100 kW sur les installations de conditionnement d’air. Compte tenu du fait que les charges de chauffage et de froid ne sont pas simultanées, c’est au total un potentiel d’environ 100 kW délestables qui est ainsi identifié. Les appareils délestables, au nombre de 150 environ, sont les circulateurs secondaires des installations de chauffage, les compresseurs des groupes frigorifiques, les ventilateurs des groupes de ventilation et des groupes de compensation d’air dans les laboratoires et les chauffe-eau électriques encore en fonctionnement.

Le choix pour le délestage est encouragé par l’existence d’une gestion centralisée (GTC) qui pilote déjà 95 % des charges à délester (chauffage et de la climatisation). La GTC assure déjà de façon centralisée la mise en route, la mise en fonctionnement à vitesse réduite ou la mise à l’arrêt des appareils électriques comme les circulateurs des boucles de chauffage ou les ventilateurs des boucles de climatisation. Les investissements pour le délestage s’en trouvent dès lors réduits à la gestion des informations déjà collectées.

L’estimation présentée au conseil d’administration prévoit un temps de retour sur investissement inférieur à 1 an, pour un investissement de 20 000 €. L’accord obtenu sur cette base conduit à l’acquisition du délesteur en février 97 et à sa mise en service en juin 97.

Fonctionnement du délestage

Délesteur.

Sur base des consommations des années antérieures, M. Guilmin a fixé des consignes de puissance pour chaque mois. Ces consignes correspondent à la puissance quart-horaire à ne pas dépasser pour chacun des mois, éventuellement adaptée en fonction des nouveaux équipements apparus d’une année à l’autre.

Évolution de la pointe quart horaire durant une journée type. Le rouge représente la puissance délestée.

Aucune intervention du staff technique n’est théoriquement nécessaire pendant le fonctionnement du délesteur. Ce dernier mesure la puissance globale consommée aux FUNDP à la cabine haute tension principale et compare la consommation à la consigne fixée par Monsieur Guilmin. Si la consommation risque de dépasser la consigne pour le quart d’heure en cours, le délesteur envoie des ordres de délestage via la GTC à un ou plusieurs groupes d’appareils.

Pour déterminer si la consommation pendant le quart d’heure en cours risque de dépasser la consigne, le délesteur va d’abord analyser l’évolution de la consommation pendant un laps de temps prédéfini, en début de quart d’heure. Le délesteur va ensuite extrapoler l’évolution de la consommation jusqu’à la fin du quart d’heure et calculer la puissance quart-horaire. C’est cette estimation qui sera comparée à la consigne pour déterminer s’il y a lieu de délester ou non. Il est essentiel de spécifier un temps d’analyse de la consommation d’une part suffisamment long pour permettre une évaluation correcte de l’évolution de la consommation, mais suffisamment court d’autre part, pour pouvoir délester aussi tôt que possible et avoir ainsi plus de poids dans le délestage. En effet, si un appareil est délesté suffisamment tôt, il évitera qu’un deuxième appareil ne doive être délesté en fin de quart d’heure.

À partir de l’inventaire des appareils électriques jugés délestables, le staff technique a déterminé 16 groupes d’appareils délestables, classés selon leur localisation, leur importance, leur puissance et le type d’appareil. Le délesteur travaille sur base de ces 16 groupes, c’est à eux que le délesteur envoie, via la GTC, des ordres de délestage ou de relestage et non à des appareils isolés.

Au sein d’un groupe, plusieurs appareils peuvent être en fonctionnement et plusieurs autres à l’arrêt. La GTC centralise l’état de chacun des appareils et détermine si un groupe est délestable ou non. Concrètement, si aucun des appareils électriques du groupe ne fonctionne, il n’est pas délestable.

Gestion technique centralisée des installations climatiques.

Lorsque le délesteur doit envoyer un ordre de délestage, il va premièrement identifier quels sont les groupes d’appareils qui sont délestables. Parmi ceux-ci, il va ensuite en sélectionner un ou plusieurs selon des priorités et des contraintes prédéfinies par le staff technique. L’ordre de délester est envoyé à la GTC, qui traduit cet ordre vers tous les appareils du groupe qui sont en fonctionnement.

  1. L’état de fonctionnement des appareils électriques (on/Off) est envoyé à la GTC.
    La GTC rassemble ces informations pour chacun des 16 groupes de charge et définit si un groupe est délestable ou non.
  2. La GTC envoie la délestabilité de chacun des 16 groupes au délesteur.
  3. Un capteur mesure la consommation électrique globale à la cabine haute tension et envoie cette mesure au délesteur.
  4. Le délesteur compare la consommation mesurée à la cabine haute tension à la consigne et détermine si il y a un risque de dépasser cette dernière sur le quart d’heure en cours. Si le risque existe, il va sélectionner un ou plusieurs groupes d’appareils électriques selon des priorités pré-établies et définir l’ordre de l’arrêter .
  5. Le délesteur envoie l’ordre de délester un ou plusieurs groupe de charge à la GTC .
  6. La GTC traduit cet ordre et envoie à son tour un ordre à tous les appareils des groupes à délester pour les mettre à l’arrêt.

Grâce à cet outil, Monsieur Guilmin peut voir à tout instant l’état et l’évolution de la consommation globale aux FUNDP. Si pour une raison quelconque, Monsieur Guilmin ou Monsieur Chausteur, le responsable du chauffage, souhaite intervenir pour empêcher ou forcer la mise à l’arrêt ou la remise en route d’un groupe d’appareils, un contre-ordre au clavier est toujours possible. Finalement, une série de graphiques concernant les consommations passées sont disponibles à tout moment pour analyse.

Visualisation du fonctionnement des équipements électriques délestables durant 15 min. En vert, est reprise la puissance instantanée mesurée, par rapport à la consigne fixée. En bleu et jaune,ce sont les appareils en fonctionnement et en rouge, les appareils délestés.

Certains appareils électriques ne peuvent pas être arrêtés n’importe comment et dans n’importe quel ordre. Dans la mesure où le délesteur n’intervient pas directement sur les appareils, mais seulement à travers la GTC, les séquences d’arrêt des équipements sont respectées. En effet, le protocole d’arrêt appartient à la centrale de gestion et n’a pas été modifié par le délesteur.

Il existe également des systèmes dits auto-adaptatifs, c’est-à-dire qui adaptent automatiquement la consigne en fonction des pointes quart-horaire qui ont déjà eu lieu en cours de mois. La solution manuelle a été préférée par Monsieur Guilmin car les pointes quart-horaires fluctuent considérablement d’un mois à l’autre de l’année. Dans un même mois également, les pointes peuvent varier sensiblement, avec une activité faible au début et qui s’intensifie en cours de mois. Un système auto-adaptatif aurait attribué une consigne sévère en début de mois, pour en arriver à la moduler de jour en jour pendant la seconde moitié du mois. Le risque aurait alors été d’imposer en début de mois des délestages importants et perceptibles par les occupants mais tout à fait inutiles vu les pointes plus élevées en fin de mois.

Quelques résultats chiffrés du délestage

Évolution de la pointe 1/4 horaire mensuelle. En rouge, depuis la mise en place du délestage.

Année

Pointe annuelle moyenne
[kW]

Coût moyen mensuel de la pointe
[€]

Répartition de la facture

Superficie des bâtiments
[m²]

1995 1305 24 425 67 % pointe –
33 % énergie
136 400
1996 1321 24 550 non connu 136 400
1997 1250 20 325 55 % pointe –
45 % énergie
136 400
1998 1242 19 625 46 % pointe –
54 % énergie
148 000
1999 1241 19 225 50 % pointe –
50 % énergie
148 000


Synthèse des résultats

Évolution de la facture électrique [en €]

Évolution de la consommation annuelle [en kWh/an] et de la consommation spécifique [en kWh/m².an].

D’une façon générale, l’ensemble des mesures prises pour économiser l’énergie se traduit par une diminution générale des factures, malgré une augmentation des superficies des bâtiments et une augmentation du nombre d’appareils électriques, notamment du matériel informatique.

Nouveau bâtiment des Facultés.

Ainsi, l’augmentation de la pointe annuelle globale suite à la construction de nouveaux bâtiments sur une superficie de 10 000 m² est entièrement compensée par la diminution de la pointe sur d’autres postes énergivores. Le poids respectif de la pointe dans la facture globale a lui aussi atteint un niveau tout à fait raisonnable.

Notons que les divers investissements réalisés ont bénéficié de primes à l’utilisation rationnelle de l’énergie de la part de la région wallonne ou du distributeur d’électricité, pour un montant total d’environ 25 000 €.


Conclusions et perspectives

Ce sont plusieurs directions pour la plupart totalement indépendantes qui ont mené aux résultats actuels sur les consommations d’énergies aux FUNDP.

La sensibilisation des occupants, les appareils d’éclairage, les appareils de chauffage, les variateurs de vitesse ou le délestage sont autant de directions qui sont accessibles maintenant et à tous, en interne ou en sous-traitance si le staff interne ne le permet pas.

Deux étapes sont primordiales dans toute démarche de réduction des consommations énergétiques : une analyse détaillée des consommations actuelles et des besoins réels, et l’information aux utilisateurs sur les objectifs recherchés et les moyens mis en œuvre.

Plusieurs directions restent encore à développer et à approfondir aux FUNDP :

  • La sensibilisation des occupants est un élément capital et sera maintenue dans le futur. Le relighting lui aussi sera poursuivi, toujours selon le même rythme.
  • Du côté des nouvelles pistes, l’extinction des PC plutôt que le passage en mode « veille » amènerait une diminution non négligeable de la facture électrique, lorsque ce mode veille reste consommateur. La possibilité d’installer un groupe de cogénération ou de faire de l’écrêtage par un groupe électrogène pourrait être envisagée dans le futur, mais n’est pas encore à l’ordre du jour.

Concevoir

Pour en savoir plus sur la cogénération.