Commandes Archives - Energie Plus Le Site

Gestion et commandes manuelles

Les interrupteurs

Les interrupteurs constituent les organes de commande les plus simples dans une gestion d’occupation. Leur caractéristique principale est qu’ils restent en l’état ON ou OFF s’ils ne sont pas actionnés par l’occupant. Le changement d’état nécessite l’intervention de l’occupant.

L’occupant allume ou pas l’éclairage en fonction de sa sensibilité personnelle et des conditions d’ambiance du local dans lequel il se trouve. L’acte d’allumer ou d’éteindre est volontaire, ce qui devrait responsabiliser les occupants.

Différentes études ont montré que la responsabilisation de l’occupant est plus liée à l’allumage des luminaires quand il rentre dans un local qu’à leur extinction quand il le quitte. Leur perspective de perdurer dans une installation moderne qui tient compte de la gestion énergétique des consommations d’éclairage ne repose que sur la démarche volontaire d’éteindre les luminaires quand on quitte son boulot.

Schéma principe boutons interrupteurs.

Dans les bâtiments tertiaires, on voit tout de suite la limite des interrupteurs si les occupants sont peu ou pas responsables.

On retrouve différents types d’interrupteur suivant la configuration du local : les interrupteurs simples et 2 directions existent toujours sur le marché.

Les boutons poussoir

Les boutons poussoirs, contrairement aux interrupteurs, n’ont qu’un seul état au repos : soit ON, soit OFF suivant leur type. Ils ne servent, par une simple impulsion, qu’à changer l’état d’un équipement intermédiaire de commande des luminaires comme, par exemple, les télérupteurs, les relais, les entrées digitales des automates (DI : Digital Input), …

Cette caractéristique leur permet aussi de pouvoir être couplés avec une détection d’occupation automatique.

L’idée est de combiner :

un allumage volontaire de l’éclairage à l’entrée de l’occupant dans son local ;
et une extinction manuelle ou automatique du même éclairage par détection d’absence lorsque l’occupant quitte son local (possibilité de temporisation).

Schéma principe boutons poussoir.

Les gradateurs ou « dimmer »

L’idée du contrôle du flux lumineux est d’adapter la luminance ou, de manière plus pratique, le niveau d’éclairement du luminaire en fonction du besoin réel de « lux » dans un local. En effet, lorsque le local considéré bénéficie d’un appoint en éclairage naturel conséquent, par exemple, ou bien lorsque l’on souhaite projeter une présentation dans une salle de réunion, le maintien d’un flux lumineux à 100 %, d’une part, peut devenir une source d’inconfort visuel et, d’autre part, source de consommations énergétiques inutiles.

Grâce aux « dimmers », la tension d’alimentation peut-être réglée de 0 à 100 % en 230 V par exemple. La technique du contrôle manuel fait appel à la bonne volonté des occupants et nécessite une bonne dose de patience sachant que le climat de notre chère Belgique est très changeant, ce qui limite sérieusement son utilisation dans le contrôle du flux lumineux en fonction de la lumière naturelle de plusieurs luminaires. Il sera donc principalement utilisé dans les locaux où plusieurs tâches nécessitant des niveaux d’éclairement différents sont réalisées (salle de réunion et projection par exemple).

Variateurs de lumière (ou « dimmer »).

Techniques

Pour en savoir plus sur les possibilités de gestion en fonction de l’apport en éclairage naturel.

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Posted By : Sylvie 20 Mar, 2013

Des exemples de commande et gestion pour les classes

Les classes à aménagement fixe

Les classes sont généralement caractérisées par un taux élevé d’éclairage naturel. Il est donc très rare que l’éclairage artificiel doive, à lui seul, assurer l’éclairage d’un espace.

La commande de l’éclairage général d’une salle de classe peut ainsi s’effectuer par zones. Le plus logique est de piloter les lignes de luminaires parallèles aux baies vitrées de manière à pouvoir éteindre la plus proche de la lumière du jour quand la luminosité extérieure le permet.

Les classes à aménagement variable

Dans une classe à aménagement variable, la mise à disposition de plusieurs allumages permet une grande souplesse d’utilisation du local. Dans le cas d’une classe maternelle, par exemple, le zonage peut être fait selon les différentes « régions » de la classe, en créant différentes ambiances : le coin « lecture », le coin « sieste », le coin découverte, le coin bricolage, … Néanmoins, il risque d’être difficile à réaliser si l’implantation même des « coins » est sujette à modifications fréquentes…

Les salles de projection

Le zonage de l’éclairage en fonction des différentes activités est primordial. Il faudra pouvoir régler le niveau d’éclairement en fonction des différents moyens de projection utilisés, soit par l’utilisation de ballasts électroniques HF dimmables (c’est-à-dire permettant un réglage en continu du flux lumineux des lampes), soit par l’emploi de veilleuses commandées séparément. Dans le cas de grands auditoires, cette commande sera placée à proximité de l’orateur.

Le tableau

L’éclairage du tableau doit pouvoir être commandé séparément. En effet, il est très fréquent que l’éclairement dû à la lumière naturelle soit suffisant sur les tables et insuffisant sur le tableau. La consommation de l’éclairage du tableau est suffisamment faible pour qu’il puisse rester allumé pendant une grande partie des heures de cours.

Le bureau du professeur

Pendant le passage de diapositives, un éclairage situé dans le voisinage du bureau de l’enseignant lui permet d’être vu pendant sa présentation et de compulser ses notes. Ceci nécessite une commande séparée pour l’éclairage du bureau du professeur.

En résumé, pour les classes à aménagement fixe

Proposition de commande de l’éclairage pour une salle de classe, à deux portes d’entrée, utilisée le jour et le soir :

L’interrupteur commandant les rangées de luminaires les plus éloignées des fenêtres doit être mis en évidence, par exemple en étant de couleur rouge. Cela incitera les utilisateurs à d’abord allumer les deux rangées côté couloir, avant d’allumer éventuellement la rangée proche des fenêtres.

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Posted By : 25 Sep, 2007

Détecteurs de mouvement et de présence/absence [Eclairage]

Utilisation

Les détecteurs de présence, associés ou pas à des boutons poussoirs, permettent d’aider les gestionnaires de bâtiments dans leur « quête » à l’économie d’énergie. Ces dernières années, leur domaine d’applications s’est considérablement étendu. En effet, outre la commande de l’éclairage intérieur et extérieur, ils sont actuellement utilisés pour la commande d’automatismes tels que :

la gestion de la ventilation, dans les locaux à occupation intermittente comme les salles de conférence par exemple ;
la régulation des installations de chauffage et de climatisation ;
le déclenchement de l’alarme, puisque ce même principe est utilisé pour la détection d’intrusion ;
jusqu’au déclenchement de la chasse des toilettes, … pour utiliser l’eau de ville à bon escient, bien sûr,… et non pour enregistrer la fréquence et la durée des utilisateurs !

En éclairage, le détecteur de présence allume les luminaires lors de l’entrée de l’occupant et les éteint quelques temps après sa sortie. Une temporisation à l’extinction est nécessaire pour ne pas réduire la durée de vie des lampes par des cycles d’allumage/extinction trop fréquents. Par exemple, une absence de 1 ou 2 minutes ne peut entraîner l’extinction des lampes.

Calculs

Les économies engendrées par le placement de détecteurs de présence se situent, selon certaines sources, entre 35 et 45 %. Pour analyser au cas par cas l’intérêt de placer des détecteurs de présence.

À noter, toutefois, qu’un détecteur a sa consommation propre. S’il est de bonne qualité, cette consommation est réduite (< 1W).

Principe de fonctionnement

Dans le jargon des professionnels, un détecteur de mouvements se différencie d’un détecteur de présence par sa grande sensibilité.

Différentes technologies existent sur le marché. La technologie à infrarouge (IR) est la plus répandue dans le domaine de l’éclairage. Cependant, quelques applications de gestion d’éclairage, comme dans les sanitaires par exemple, font appel aux technologies ultrasoniques (US), combinées IR et US ou encore sonore.

En général, l’électronique des détecteurs permet de développer des logiques de gestion de l’éclairage en détection de présence ou d’absence. En d’autres termes :

Pour une gestion de présence, le détecteur peut travailler seul. Dès qu’une personne entre dans la zone de détection, l’éclairage est allumé. Ce principe est applicable dans les locaux où les détections sont fréquentes, mais de courte durée.

Pour une gestion d’absence, le détecteur doit être combiné avec un système de commande volontaire (type bouton-poussoir). Une personne entrant dans un local avec accès à la lumière naturelle peut choisir d’allumer ou pas l’éclairage en fonction du niveau d’éclairement régnant dans le local. Si elle choisit d’allumer, le détecteur ne coupera l’éclairage qu’après un délai réglable d’absence de la personne. Ce principe permet, en général, de responsabiliser les occupant.

Ces détecteurs permettent en réalité d’imaginer toute sorte de fonctionnement. Par exemple, pour des couloirs : en cas d’absence la lumière est dimmée (intensité réduite) et dès détection de présence, l’éclairage est remis à 100 %. L’extinction arrive seulement en cas d’absence plus longue.

Technologies des détecteurs

Détecteur à infrarouge (IR)

Ils détectent le mouvement du corps humain par la mesure du rayonnement infrarouge (= chaleur) émis par le corps humain.

Ils sont dits « passifs » car ils n’émettent aucune radiation, contrairement aux détecteurs à infrarouge actif de type « barrière ». Ils mesurent le rayonnement infrarouge émis par les surfaces chaudes.

Ils fournissent une indication de changement d’occupation d’un lieu : absence ou présence. Ils ne permettent pas de connaître le taux d’occupation d’un local ou le nombre d’occupants.

Plus précisément, les détecteurs de mouvement à infrarouge comportent un certain nombre de facettes sensibles. Leur rayon d’action est ainsi découpé en une série de segments. C’est le passage d’un corps (et donc de chaleur) du rayon de vision d’une facette vers celui d’une autre facette qui permet de détecter le mouvement.

La sensibilité d’un détecteur dépend donc du nombre de segments sensibles. Par exemple, un détecteur dont le rayon de détection est découpé en peu de segments risque de ne pas détecter une personne se dirigeant vers lui.

Pour certains modèles perfectionnés, cette sensibilité est réglable. Le réglage sera différent selon le type de local : dans un bureau où les mouvements sont parfois minimes (travail sur ordinateur, par exemple) on le réglera sur une forte sensibilité, tandis que dans un local sujet à des courants d’air, on le réglera sur une sensibilité plus faible.

La limite d’utilisation des détecteurs IR réside dans son incapacité à effectuer une détection au travers d’une paroi par exemple. C’est le cas dans les sanitaires ou les bureaux paysagers aménagés avec des cloisons antibruit ou des armoires hautes.

Détecteurs ultrasoniques (US)

Les détecteurs US sont de type émetteur/récepteur et fonctionne sur le principe de l’effet Doppler. Toute onde ultrasonique (32 kHz à 45 kHz) émise par le détecteur qui rencontre un objet sur son parcours, « rebondit » en direction inverse avec une fréquence différente. Le détecteur est capable de mesurer l’écart de fréquence et de générer ainsi un signal de présence. Les détecteurs US ont une portée limitée mais peuvent détecter des mouvements mineurs et ce même autour de certains obstacles.

Détecteurs à double technologie

Les détecteurs de présence à infrarouges risquent de ne pas détecter les mouvements légers. Par contre des détecteurs à ultrasons peuvent être trop sensibles et risquent de déclencher l’allumage de l’éclairage lors du passage « d’une mouche ». Pour éviter cet inconvénient tout en gardant une sensibilité importante, certains détecteurs, appelés « détecteurs à double technologie » combinent ultrasons et infrarouge.
Cette combinaison permet d’augmenter la fiabilité des détecteurs et élimine les détections indésirables.

Détecteurs sonores

Comme son nom l’indique les détecteurs sonores réagissent au bruit. Cette technologie pourra être utilisée dans les sanitaires par exemple. Pratiquement, on n’utilisera qu’un seul détecteur de ce type dans les communs des sanitaires sans être obligé d’en placer un dans chaque WC. Le moindre bruit émis au travers des parois des WC permettrait de pouvoir prolonger la lecture de son journal en toute quiétude (« pour les amateurs de sieste au WC, dorénavant s’abstenir ! »).

Détecteurs « intelligents »

Ce type de détecteur à double technologie enregistre pendant plusieurs mois le mode d’occupation du local et adapte automatiquement sa sensibilité.

Types de détecteurs

On distingue deux familles d’équipement :

Les détecteurs à pouvoir de coupure (peut couper l’alimentation de la lampe)

Les détecteurs montés à la place des interrupteurs

Ceux-ci se placent dans les circulations, sanitaires, petits bureaux etc. On profite du câblage existant laissé par l’interrupteur classique pour commander les luminaires. Il est un fait certain qu’en conception, pour autant que les utilisateurs acceptent de ne plus pouvoir intervenir dans la commande des luminaires, on placera directement le détecteur à proximité des luminaires pour réduire le câblage et permettre aussi une amélioration de la modularité de la commande (changement facile de l’emplacement du détecteur).
L’ensemble de l’interrupteur automatique est composé de 3 parties : un mécanisme, un capteur et une plaque de recouvrement.

Mécanisme … Capteur … et … Plaque de recouvrement.

Certains modèles possèdent, en plus de la détection automatique, un bouton de commande manuelle. La commande peut alors se faire automatiquement ou manuellement. La commande manuelle peut être verrouillée.
On trouve deux types de capteurs

Un capteur qui permet une détection horizontale seulement.
C’est ce capteur qui est généralement placé dans les locaux intérieurs.

Un capteur qui permet une détection horizontale et verticale (surveillance en zone basse).
Celui-ci s’utilise pour détecter une présence dans des escaliers par exemple.

Les détecteurs placés au plafond

Dans les entrepôts de grand volume ou les bureaux aménagés de cloisons montant à mi-hauteur, le champ de vision d’un détecteur à infrarouge de 90° risque d’être masqué. Il est dès lors recommandé d’utiliser des détecteurs panoramiques dont l’angle d’ouverture est de 360°.

Ils seront également utilisés dans les grands locaux tels que salles de sports de manière à pouvoir couvrir l’ensemble de l’espace.

Les détecteurs intégrés dans le luminaire

Ce type de détecteur commande directement et individuellement le luminaire sur lequel il est monté. Dans la nouvelle norme EN 12464-1 l’éclairage individuel prend toute son importance par le fait que la zone de travail est précise et peut être mobile. De ce fait, le détecteur « embarqué » permet d’améliorer la gestion de présence individuellement.

Les détecteurs gradables (agit sur la commande 1-10V du ballast dimmable)

Les détecteurs gradables

On rencontre deux types de détecteurs gradables :

analogique : connecté au ballast électronique dimmable, ce type de détecteur agit comme le potentionmètre (ou dimmer) sur le ballast en faisant varier la tension de commande de 1 à 10 Volt,

digital : connecté à un ballast type DALI ou sur un réseau type DALI, ce genre de détecteur peut agir sur un ou des groupes de luminaires.

Les multidétecteurs

À l’heure actuelle, de part la percée effectuée par les réseaux d’éclairage (ON, DALI, …), les détecteurs combinent plusieurs fonctions afin de commander, de réguler, de gérer un ou des groupes de luminaires :

la détection de présence,
la régulation en fonction du niveau d’éclairage naturel,
la réception IR d’un signal de commande à distance (télécommande).

Caractéristiques générales des détecteurs infrarouges (IR)

Un détecteur placé sur une paroi verticale est caractérisé par :

un angle de détection horizontal,
une portée latérale,
une portée frontale.

Un détecteur placé au plafond est caractérisé par :

un rayon d’action de 360°,
un diamètre de détection maximal (ou couverture maximale (en m²)) pour une hauteur maximale.

Lorsqu’on diminue la hauteur d’installation, la zone de couverture diminue, mais la sensibilité augmente.
Par contre, au-delà de la hauteur maximale, la sensibilité n’est plus suffisante.

Attention : le détecteur ne traverse aucune cloison, pas même en verre !

Si plusieurs détecteurs sont placés dans un même lieu, il est intéressant de prendre un modèle de détecteur avec un mécanisme « maître » (ou « master ») et un ou plusieurs avec mécanisme « esclave » (ou « slave »). Un détecteur avec mécanisme « maître » est plus cher, mais les mécanismes « esclave » sont beaucoup moins chers, ce qui rend l’ensemble intéressant économiquement.

Y a-t-il des différences entre détecteurs pour la gestion de l’éclairage et détecteurs pour la gestion de la ventilation ?

Les sondes utilisées dans un but de gestion de l’éclairage ne possèdent pas de temporisation à l’enclenchement/déclenchement. Le détecteur possède une temporisation après le dernier mouvement. Pour certains modèles, cette temporisation est réglable (de 5 secondes à 5 minutes par exemple). La temporisation peut aller jusqu’à 30′ pour les modèles perfectionnés.

De plus, elles intègrent souvent un détecteur de luminosité : en général, le détecteur comporte un interrupteur crépusculaire dont le seuil de luminosité peut être réglé (de 5 à 1 000 lux par exemple).

En éclairage, il existe deux types de mécanismes :

Un mécanisme avec triac qui ne permet de commander que des lampes à incandescence ou halogène 230 V.
Un mécanisme avec relais qui permet de commander également des lampes fluorescentes.

Si les sondes destinées à la régulation de la ventilation sont d’un principe identique, elles intègrent par contre des temporisations à l’enclenchement et au déclenchement nécessaires pour éviter des sollicitations trop fréquentes du système de ventilation.

Ces temporisations sont généralement réglables de quelques minutes à une dizaine de minutes.

À noter qu’il existe des bouches de soufflage qui intègrent une sonde de présence directement :

Emplacement

L’espace couvert par un détecteur détermine l’emplacement des détecteurs.
Les détecteurs doivent être placés de manière à couvrir tout l’espace à détecter.

Exemple.
On souhaite placer des détecteurs de présence pour commander l’éclairage du hall ci-dessous.

Caractéristiques du détecteur :

Interrupteurs automatiques

Angle de détection : 180°
Portée latérale : 2 x 6 m
Portée frontale : 12 m

Schéma emplacement des détecteurs.

Trois détecteurs seront placés. Ils couvriront l’ensemble du hall.

Le choix de l’emplacement du détecteur a une grande importance sur son bon fonctionnement. Il ne faut pas que le détecteur soit influencé par une source de lumière permanente (dans ce cas, croyant l’éclairage suffisant, il ne commandera pas l’allumage) ou encore par un mouvement en-dehors de la zone commandée (ouverture de porte, …).

On peut souhaiter réaliser un zonage dans un même local. Dans certains cas, ce zonage peut être réalisé uniquement en choisissant bien l’emplacement des détecteurs; dans d’autres cas il faudra placer des « jalousies » sur le détecteur, de manière à ce qu’il ne voit que d’un seul côté.

Schémas de raccordement (en gestion de l’éclairage)

Situation 1 : il n’y a qu’un seul détecteur

Selon le type de mécanisme, le raccordement du détecteur se fait avec 2 ou 3 conducteurs

Un mécanisme avec triac (pour lampes à incandescence ou halogènes 230 V) doit être raccordé à la phase, un conducteur sort vers les lampes (= raccordement 2 fils).

Un mécanisme avec relais (pour lampes incandescentes, halogènes et fluorescentes) doit être raccordé à la phase et au neutre (ou 2° phase), un conducteur sort vers les lampes (= raccordement 3 fils).

Montage à 2 fils.

Montage à 3 fils.

Application en rénovation lorsqu’on utilise des interrupteurs automatiques :

Lorsqu’on utilise un mécanisme à relais (montage à 3 conducteurs obligatoire pour tubes fluorescents par exemple), et lorsqu’on utilise des interrupteurs automatiques) il faudra vérifier qu’une phase et un neutre (ou 2 phases) arrivent bien à l’interrupteur existant.
En effet, dans certains types de câblage (« câblage par le haut »), un seul fil arrive à l’interrupteur.

Dans ce cas, il faudra tirer un nouveau conducteur entre les lampes et le(s) détecteur(s), ce qui augmente les coûts, surtout lorsque les câbles sont encastrés.

Situation 2 : il y a plusieurs détecteurs

S’il y a plusieurs points de détection dans un même lieu, on monte les détecteurs en parallèle, ou encore on monte un détecteur avec mécanisme « maître » et un (ou plusieurs) détecteur(s) avec mécanisme « esclave » :

Détecteurs en parallèle

Montage à 2 fils.

Montage à 3 fils.

En plus de la phase (et éventuellement du neutre ou d’une deuxième phase) qui arrive au détecteur, on doit disposer d’un conducteur entre les détecteurs.

Application en rénovation lorsqu’on utilise des interrupteurs :

Si l’installation existante comporte des interrupteurs à deux directions, utilisés lorsque deux interrupteurs commandent les mêmes lampes, on dispose déjà de ce câble dans l’installation existante (câble à 3 conducteurs). Si l’installation comporte des interrupteurs-inverseurs, utilisés en plus des interrupteurs à deux directions lorsque plus de deux interrupteurs commandent les mêmes lampes, on dispose également de ce câble.
Par contre, si dans l’ancienne installation, les luminaires sont commandés par un seul interrupteur il faudra tirer ce conducteur entre les détecteurs ; ce qui engendre un surcoût.

Posted By : 25 Sep, 2007

Gestion en fonction de la présence : généralités

La gestion de l’occupation des locaux est primordiale pour réduire les consommations d’électricité. La lampe la plus économique ? C’est la lampe éteinte !

Principe

Figure 1: une ampoule intelligente

Figure 1: une ampoule intelligente.

Le principe est simple :

Dans un local inoccupé, l’éclairage de confort visuel des utilisateurs est éteint.
En période d’occupation, ce même éclairage peut être allumé en fonction d’un scénario bien précis lié principalement à l’accès du local à la lumière naturelle.

La gestion de présence en fonction de l’occupation se retrouve sous différentes formes dans les bâtiments tertiaires :

De la plus simple, comme l’interrupteur ON/OFF à l’entrée du local.

Schéma gestion de présence en fonction de l’occupation-01.

À la plus sophistiquée comme la gestion centralisée par adressage d’un ou de plusieurs groupes de luminaires en fonction d’une détection de présence.

Schéma gestion de présence en fonction de l’occupation-02..

Cas d’un store fermé avec détecteur de présence :

Stores fermés, la lumière naturelle est insuffisante, en cas de détection de présence, le luminaire s’active

Les interrupteurs

Dans les bâtiments tertiaires, on voit tout de suite leur limite si les occupants sont peu ou pas responsables.

On retrouve différents types d’interrupteur suivant la configuration du local : les interrupteurs simples et 2 directions existent toujours sur le marché.

Les boutons poussoirs

Cette caractéristique leur permet aussi de pouvoir être couplés avec une détection d’occupation automatique.

L’idée est de combiner :

un allumage volontaire de l’éclairage à l’entrée de l’occupant dans son local ;
et une extinction automatique du même éclairage par détection d’absence lorsque l’occupant quitte son local (possibilité de temporisation).

Schéma principe boutons poussoirs.

Posted By : 25 Sep, 2007

Gestion centralisée de l’éclairage

Principe de gestion centralisée

La sensibilité par rapport à l’utilisation rationnelle de l’énergie (URE) est très variable d’un occupant à l’autre. Force est de constater que la priorité de l’occupant est légitimement d’assurer son confort visuel ! Néanmoins, un gros effort reste à accomplir dans sa conscientisation à autogérer son éclairage en vue de réduire la consommation d’électricité. En effet :

En période d’occupation, pour les locaux qui ont un accès à la lumière naturelle, il n’est pas toujours nécessaire d’y associer un éclairage artificiel.

En période d’inoccupation, l’éclairage de confort visuel doit être éteint.

A la décharge de l’occupant, en période d’occupation diurne, une gestion simple dans notre chère Belgique s’apparente souvent à un parcours du combattant. En effet, la gestion de l’occupation est très souvent liée à :

La gestion du flux lumineux en fonction de la lumière naturelle. Chez nous, la variabilité du niveau d’éclairement de la lumière naturelle est très importante à l’est, l’ouest et au sud. Elle est plus stable au nord. Le contrôle du flux lumineux dans un local occupé avec fenêtre est la plupart du temps en manuel (interrupteur ON/OFF ou avec gradateur ou « dimmer »). Lorsque la luminosité au niveau de la baie vitrée varie beaucoup dans le temps, sans changer quoi que ce soit au niveau de l’éclairage, l’inconfort visuel devient vite important : l’occupant ne se lève pas toutes les 2 minutes pour allumer et éteindre !

La gestion d’une protection solaire.

Là où la complexité devient importante, c’est lorsqu’il faut gérer le confort lumineux en même temps que le confort thermique et le confort respiratoire comme par exemple la gestion de l’éclairage avec la gestion :

de la protection solaire en fonction du niveau d’irradiation solaire de la baie vitrée ;
de la boîte VAV (Variable Air Ventilation) de contrôle de débit de ventilation d’une salle de réunion en fonction de la présence d’occupant ou pas dans celle-ci ; la détection de présence étant assurée par le détecteur servant à l’éclairage du local ;
…

Y arriver, sans l’aide d’automatisme de complexité variable, est souvent une source de démobilisation des occupants vis-à-vis de leur responsabilisation énergétique (URE). C’est une des raisons pour laquelle les gestionnaires de bâtiments de moyenne et de grande taille investissent dans « l’immotique« . En effet, à cette échelle de bâtiment, l’investissement peut se révéler plus rentable que pour un bâtiment de petites dimensions.

Gestion globale de l’éclairage

Gestion classique

Une installation d’éclairage traditionnelle raccorde les luminaires et les commandes par un réseau de câbles défini une fois pour toutes.

Commande traditionnelle.

Gestion par bus de communication

Les récents développements ont ouvert de nouvelles possibilités : tous les équipements sont connectés en parallèle sur un même bus de communication, chaque lampe, chaque interrupteur ayant une adresse informatique propre.

Commande par bus de communication.

L’architecture de ces nouveaux systèmes se caractérise par:

un contrôle local par groupes des luminaires, librement défini par l’utilisateur (zones distinctes) ;
une gestion centralisée de l’éclairage (management).

La gestion centralisée de l’éclairage reçoit des signaux provenant de différentes sondes, par exemple de cellules photoélectriques ou de détecteurs de présence.

Ce type d’installation permet un enregistrement préalable (dans la mémoire de l’unité de gestion) de scénarios lumineux, comme par exemple la mise en service automatique de différents groupes de luminaires, à certaines heures de la journée.

De par le développement exponentiel de « l’immotique » des standards se sont développés. En commande et gradation des luminaires, les standards DALI et KNX s’imposent.

(+++) Avantages
Très grande flexibilité au niveau de la commande des luminaires. Il n’y a plus de lien entre le circuit de puissance et le circuit de commande. Les circuits verticaux dans les cloisons peuvent être réduits ou n’existent plus. Dans certaines configurations, les commandes ne se font plus par câble, mais par un signal infrarouge ou radio (technologie EnOcean par exemple). En cas de modification des locaux, d’un déplacement des parois par exemple, il suffit de recomposer les groupes de luminaires commandés par simple programmation de l’unité centrale de gestion (on modifie les adresses des luminaires commandés par l’interrupteur) ; aucune modification des câbles et des connexions électriques n’est nécessaire.

Permets d’enregistrer beaucoup d’informations utiles pour la gestion énergétique et la maintenance des sources lumineuses (heures de fonctionnement, habitudes des utilisateurs, consommation énergétique et détection des dérives, …). Ces informations, exploitées correctement, conduiront à des économies d’énergie supplémentaires, ainsi qu’à un meilleur confort visuel.

(—) Inconvénients
Systèmes exigeant un investissement initial élevé. Les circuits de puissance et de commande sont séparés, ce qui demande un grand nombre de connexions et donc un câblage sur chantier important.

Le protocole DALI

Rien à voir avec Salvador ! DALI est un protocole de communication dédié exclusivement à la gestion d’éclairage.

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est une interface standard développée et soutenue par différents grands constructeurs de ballasts électroniques. DALI permet de gérer, commander et réguler numériquement une installation d’éclairage par l’intermédiaire d’un bus de communication deux fils communément appelé « ligne DALI ».

Fini, en théorie, les soucis de compatibilité d’équipement !

En effet, quels que soient les composants de l’installation d’éclairage :

un détecteur de présence,
une cellule photo électrique,
un bouton poussoir,
un interrupteur gradable à mémoire,
un ballast électroniques,
…

et pour autant qu’ils possèdent l’appellation DALI, toutes marques confondues, ils sont capables de communiquer entre eux via la ligne DALI.
Mais qu’apporte exactement DALI ?
> Une gestion flexible de l’éclairage par :

un adressage individuel des ballasts électroniques, et par conséquent des luminaires,
la facilité de découper les espaces en zone indépendante,
la simplicité de programmation, de modification de programmation sans devoir intervenir physiquement sur l’installation.

> Un confort et une simplicité :

de mise à disposition de multiples scénarios de commande et de gestion pour l’utilisateur et le gestionnaire technique,
de mise en œuvre pour le maître d’œuvre.

> Une compatibilité avec les systèmes domotiques et les GTC (Gestion Technique Centralisée).

Exemple.

Soit 5 groupes de luminaires reliés entre eux par un bus de communication DALI :

Les alimentations 220 V des luminaires peuvent être indépendantes l’une de l’autre. Vu que chaque luminaire a sa propre adresse , ils peuvent être commandés séparément ou en groupe à partir du boîtier de commande DALI via le bus DALI.

Le boîtier de commande est programmable comme un automate traditionnel avec des fonctions:

de temporisation;
d’horloge;
de commande directe;
…

Les entrées sont reliés aux organes de commande tels que les boutons poussoirs, les sondes photométriques, les télécommandes, …

Les sorties se font sur le bus de communication DALI et commandent ou régulent les ballasts des luminaires.

Dans le cas de locaux avec vitrage, chaque luminaire peut être régulé séparément en fonction de sa position dans le local et suivant l’apport externe de lumière naturelle.

Cette régulation s’opère à partir :

d’une sonde photométrique unique via le bus de communication;
ou directement à partir d’une sonde placée sur le luminaire et communiquant avec le ballast DALI.

Le protocole KNX

Une proportion de plus en plus grande de constructeurs, gravitant autour de l’éclairage et de sa gestion, adhère à un protocole commun de communication ; c’est le KNX (ISO-IEC 14543-3), le successeur du bus EIB (European Installation Bus).

Il s’agit d’un protocole de communication commun à différents équipements tant au niveau de l’éclairage comme les boutons-poussoirs, les détecteurs de présence, … qu’au niveau HVAC (Heating Ventilation, Air Conditioning) comme les vannes motorisées, les moteurs de protection solaire, …

Bus caractéristique EIB/KNX.

Les différents adhérents peuvent, par ce biais, bénéficier d’un moyen de communication commun utilisant un outil de configuration commun ETS (nécessiter d’acheter la licence).

Cela permet une gestion globale de l’éclairage, due l’ HVAC et de la thermique du bâtiment.

Gestion globale de l’éclairage, du HVAC et de la thermique du bâtiment

Une gestion plus globale de l’éclairage, des équipements HVAC et de la thermique du bâtiment peut être réalisée avec des technologies issues des automates programmables industriels. Ceux-ci sont souples et adaptables à toutes sortes de problématiques, tel que l’on en rencontre en automation industrielle :

Ils sont meilleur marché à capacité d’entrées/sorties égales grâce à leur fabrication en grande série.

Leur protocole de communication a été standardisé, si bien qu’il est possible de connecter des marques différentes. Souvent, aucune interface de communication n’est nécessaire entre les équipements et l’automate.

L’évolution et le remplacement de certains composants de l’installation n’impliquent pas la remise en cause de toute l’installation existante.

Cette solution possède cependant sa propre limite : étant ouverte à de multiples applications, elle n’est pas préprogrammée pour la gestion de l’éclairage et des autres équipements. Cela suppose donc une connaissance du langage de programmation de l’automate et une recherche pour la mise au point du programme : on peut faire appel à des intégrateurs.

Études de cas

Découvrez ces exemples de gestion de l’éclairage : les moulins de Beez et l’éclairage d’une salle omnisports.

Posted By : 25 Sep, 2007

Gestion en fonction de l’apport en éclairage naturel

Très souvent dans les zones proches des fenêtres, l’éclairage artificiel n’est nécessaire que le matin, le soir ou la nuit. En journée, l’éclairage naturel est suffisant pour assurer le confort visuel.

On tient compte de l’éclairage naturel en agissant :

soit en tout ou rien (on/off), soit par une gradation continue du flux lumineux,
soit en fonction de l’éclairement extérieur, soit en fonction de l’éclairement intérieur,
soit individuellement sur chaque luminaire, soit sur un groupe de luminaires.

Pour ces 3 modes de gestion, il existe des systèmes intégrant la gestion en fonction d’une présence et la gestion en fonction de l’apport en éclairage naturel. De plus ces systèmes permettent souvent une dérogation par bouton-poussoir ou télécommande.

Plusieurs types de réglage sont possibles :

Réglage en fonction de l’éclairement extérieur

Dans les grands bâtiments dont les locaux sont caractérisés par un éclairage naturel très important (dans lesquels l’éclairage artificiel n’est utilisé qu’en début et en fin de journée), un système de déclenchement ON/OFF automatique en fonction de l’éclairement extérieur peut être suffisant.

Une commande on/off doit être accompagnée d’une temporisation pour éviter qu’une variation brusque de luminosité extérieure (passage d’un nuage) ne modifie l’éclairage artificiel. En effet, les variations brusques de l’éclairement artificiel sont souvent mal acceptées par les occupants, alors que ce n’est pas le cas pour les variations tellement courantes de l’éclairement naturel. Bien que peu couteux, ce système n’est pas facile à régler, car il dépend de la configuration de la pièce à gérer (type et taille de la fenêtre) et doit prendre en compte l’éloignement des luminaires par rapport à la façade. Il n’intègre pas non plus la présence éventuelle de protections solaires, d’ombres portées sur la façade,…

Pour affiner le réglage, il est possible de prévoir une régulation pas à pas, soit en éteignant progressivement les rangées de luminaires à partir des fenêtres, soit en jouant avec le nombre de lampes allumées dans les luminaires multilampes.

Aujourd’hui, la gestion électronique centralisée permet de pallier à ces problèmes et de généraliser la gestion du flux sur base de l’éclairement extérieur.

Le principe est le suivant : un héliomètre, muni d’une série de cellules photoélectriques (et donc multidirectionnel), mesure les composantes directes et diffuses de la lumière ainsi que la position du soleil. L’organe de régulation détermine les conditions d’éclairement de chaque local du bâtiment. Cela lui permet alors, par un adressage individuel de chaque luminaire, de « personnaliser » le contrôle du flux lumineux luminaire par luminaire. À noter que ce système peut se coupler très aisément avec une gestion en fonction de l’occupation (détection de présence ou bouton poussoir).

Réglage en fonction de l’éclairement intérieur

Dans les locaux à plus faible niveau d’éclairage naturel, l’éclairage artificiel doit toujours assurer un appoint. Un dosage fin de cet appoint par réglage continu du flux lumineux (appelé « dimming« ) peut seul apporter une économie d’énergie. Dans ce cas, c’est le niveau d’éclairement intérieur qui sert de grandeur représentative pour le réglage.

Avantages

L’éclairage artificiel est constamment réajusté en fonction des apports naturels et cet ajustement n’est pas perçu par l’œil humain.
La majorité des paramètres influençant l’éclairement d’un plan de travail sont pris en compte grâce à la mesure dans le local.
La surconsommation inévitable de l’installation du fait de son surdimensionnement (intégration dans les calculs d’un facteur de vieillissement et de salissement de l’installation) est réduite.

Inconvénients

Le choix de la position du capteur et le réglage indépendant des différentes rangées de luminaires peut être délicat.
L’investissement est plus élevé car on a besoin d’un système par local.

Le dimming de tubes fluorescents nécessite l’usage de ballasts électroniques dimmables.

Le seuil minimal en dessous duquel on ne peut descendre dépend du type de ballast utilisé. Certains ballasts électroniques permettent de réduire le flux lumineux de manière continue jusqu’à 0 % du flux lumineux total de la lampe. Cependant, la puissance de l’ensemble formé par la lampe et le ballast restera toujours supérieure à 5 % de la puissance totale car la consommation du ballast est indépendante de la puissance de la lampe. Pour éviter cette consommation résiduelle lorsque la lampe est dimmée au maximum, il est important que le système éteigne automatiquement l’alimentation des ballasts.

Pour être totalement efficace, un simple dimming doit être complété par certaines fonctions complémentaires. Lorsque l’occupant quitte son bureau alors qu’il fait encore clair, il peut facilement oublier d’éteindre les lampes (à ce moment-là dimmées au maximum). Celles-ci se rallumeront durant la nuit.

Pour éviter cette situation, il faut que :

L’allumage soit lié à un détecteur de présence ou à une horloge,
ou seule l’extinction soit commandée par le régulateur, l’allumage restant manuel (commande on/off).

Cas concret dans la situation « stores ouverts » ou « stores fermés » :

Stores ouverts, la lumière naturelle est suffisante, en cas de détection de présence, le luminaire reste éteint. Éventuellement un interrupteur manuel pourrait-être intégré de manière à pouvoir déroger et tout de même allumer le luminaire pour certaines tâches.

Stores fermés, la lumière naturelle est insuffisante, en cas de détection de présence, le luminaire s’active.

Mesure de la luminance de la fenêtre

Un capteur mesure en permanence la luminance de la fenêtre (proportionnelle à l’apport de lumière naturelle). Au sein d’un régulateur, une correspondance est établie entre le niveau mesuré et le réglage du ballast pour maintenir le niveau d’éclairement requis.

Dans les locaux plus profonds, les besoins en éclairage artificiel peuvent être différents en fonction de l’éloignement de la façade. On peut alors, avec ce type de matériel, régler chaque rangée de luminaires suivant une loi de correspondance différente.

Notons qu’à l’arrière de ces locaux, un éclairage artificiel maximum reste parfois nécessaire, quelles que soient les conditions atmosphériques. Un dimming ne se justifie alors pas pour les rangées de luminaires les plus éloignées de la fenêtre.

Mesure de la luminance en un point du local

Sondes de luminosité locales.

Un capteur mesure la luminance en un point du local et adapte en conséquence la puissance des luminaires. Ces sondes de luminosité locales peuvent être placées :

Dans des blochets au même emplacement que les interrupteurs ;
En plafonnier ;
Encastrés dans des faux-plafonds.

Ce système a comme inconvénient de modifier le niveau d’éclairement en fonction d’une modification de couleur de la zone observée par le capteur (manteau foncé déposé sur le plan de travail, papier noir…) mais cette influence locale sera minime si la surface vue par le capteur est grande (rayon de plusieurs mètres) par rapport à la tache foncée.

Ici aussi, il existe des systèmes qui permettent un réglage différent par rangée de luminaires en fonction de l’éloignement à la fenêtre.

Dans ce cas, le capteur doit être placé au niveau de la rangée de luminaires la plus proche des fenêtres.
Le régulateur règle la puissance de cette rangée et ajoute une constante pour le réglage des autres rangées.

Le réglage est moins fin que pour le premier système (représenté par les droites pointillées dans le graphe ci-dessus) : on suréclaire toujours un peu les zones les plus éloignées de la fenêtre, par rapport aux besoins réels. En effet, pour un flux lumineux maximum de 100 % de la rangée la plus proche des fenêtres (pas d’éclairage naturel) les autres rangées doivent aussi fournir 100 % de leur flux lumineux. Lorsque l’éclairage naturel augmente, la proportion nécessaire du flux lumineux des luminaires diminue d’autant plus qu’ils sont proches des fenêtres.
La surpuissance du luminaire par rapport au besoin réel est donnée par la différence d’abscisse entre la droite pleine et la droite pointillée.

Si on place le capteur entre les rangées de luminaires, seul un réglage identique de chaque rangée est possible. Dans ce cas, pour contenter le fond du local, ce sera la première rangée qui sera en surpuissance par rapport aux besoins.

Mesure de la luminance au niveau de chaque luminaire

Ce mode de régulation consiste à équiper chaque luminaire d’un capteur qui mesure l’éclairement sous le luminaire. Le capteur agit directement sur le ballast du luminaire et régule le flux lumineux pour maintenir en permanence l’éclairement recommandé.

Contrairement aux systèmes à régulation centrale, ce système est très simple et bon marché. Il ne demande aucun câblage spécial, ni régulateur central (l’équipement de chaque luminaire est indépendant). Il s’applique donc très facilement à la rénovation. De plus, le réglage de chaque appareil s’effectue en fonction des conditions particulières de chaque poste de travail ou zone de local.

L’inconvénient de ce système est son mode de régulation purement proportionnel (à l’inverse des systèmes à régulateur central). Pour fonctionner, le système doit maintenir un écart par rapport à sa consigne. Il est donc nécessaire d’augmenter la consigne (par exemple : 650 Lux) pour obtenir l’éclairement souhaité (par exemple : 500 Lux) en absence d’éclairage naturel. Il en résulte alors toujours un suréclairement par rapport aux besoins lorsqu’apparaît la lumière naturelle. Le réglage n’est donc jamais optimum. De plus, une diminution maximum du flux de la lampe n’entraîne pas son extinction automatique, n’éliminant donc pas la consommation résiduelle du ballast.

Posted By : 25 Sep, 2007

Zonage des commandes

Principe

Le zonage consiste à répartir la distribution électrique et à regrouper les commandes en tenant compte :

De la présence d’éclairage individuel : celui-ci retarde l’allumage de l’éclairage général.
Des zones de même activité ou même période d’occupation : les appareils d’une même zone sont utilisés en fonction de l’occupation, indépendamment de la zone voisine.
De l’éclairage naturel du local : les appareils « côté intérieur » (ou locaux aveugles) sont commandés séparément des appareils « côté vitrages », ces derniers étant enclenchés selon les besoins en complément de l’éclairage naturel.

Des activités secondaires : pour les activités se déroulant en dehors des heures normales (nettoyage ou gardiennage), un éclairage réduit suffit souvent amplement.

Exemple.

Une ou deux lampes sont seulement nécessaires dans les couloirs d’hôpitaux durant la nuit.

Éclairage de nuit.

Éclairage de jour.

Dans un parking, on peut dissocier les heures de pointe et les périodes de circulations intermittentes pour lesquels un éclairage de balisage et de sécurité suffit.

Technologie classique de zonage

La mise en œuvre de ces commandes dans une installation existante non adaptée est simple, mais nécessite cependant un recâblage de l’installation avec intégration d’interrupteurs et contacteurs complémentaires.

Une mise en œuvre plus professionnelle dans les bâtiments tertiaires de moyenne voire de grandes tailles est le système à connexion rapide qui révolutionne fortement le monde du câblage structuré en courant fort. A priori, ce type de câblage n’a pas d’influence sur l’aspect énergétique de l’éclairage, mais mérite tout de même d’être signalé.

Le zonage de l’installation d’éclairage accompagné de commandes manuelles ne portera ses fruits que si on obtient la collaboration des utilisateurs. Dans le cas contraire, on doit avoir recours à des dispositifs de commande automatique.

Zonage par adressage

Les nouvelles techniques de zonage, au travers de « l’immotique« , permettent de rendre un bâtiment de moyenne ou de grande importance plus flexible par rapport au changement de configuration des locaux.

Énergétiquement parlant, cette technologie évoluée de zonage des luminaires et des commandes ne change rien par rapport à la technique classique de zonage.

Zonage par programmation / par adressage dans le SmartBuilding

Dans les smartbuilding ou les bâtiments disposant d’immotique pour l’éclairage, la flexibilité est quasi-totale. Chaque sonde, chaque luminaire, chaque interrupteur est un objet (au sens informatique) pouvant être réassocié, reconfiguré en fonction des besoins.

L’interrupteur n’est plus un robinet qui coupe ou non mécaniquement la tension dans le réseau de courant fort sur lequel il est physiquement placé. Dans ce cas-ci, l’alimentation électrique des objets est devenue indépendante de leur contrôle : l’ensemble des objets se situe sur un réseau de communication commun de sorte que les objets puissent recevoir des ordres de n’importe quel autre appareil. L’avantage majeur étant que les interactions entre objets peuvent évoluer par simple changement de la programmation.

Par exemple, si les deux pièces dessinées ci-dessus ne venaient à faire qu’un seul plateau, alors, il suffirait de modifier la programmation pour que l’interrupteur A active et éteigne l’ensemble des 32 luminaires ou une partie en fonction de la présence d’éclairement naturel.

Si, au contraire, chaque carré devait-être scindé en 3 espaces, il suffirait de répartir les interrupteurs sans-fils dans chaque pièce et les réassocier informatiquement aux bons luminaires.

Généralement, une fois le système installé, ceci peut être réalisé via des interfaces conviviales de ce type, sans passer par du code informatique.

Posted By : 25 Sep, 2007

Gestion en fonction d’un horaire [éclairage]

Gestion en fonction d'un horaire [éclairage]

Les minuteries

L’usage de minuteries assurant l’extinction automatique de l’éclairage est utilisé depuis longtemps dans les circulations (escaliers, halls, …) où la présence des utilisateurs est momentanée.

L’éclairage, commandé par bouton poussoir, s’éteint après un temps réglable déterminé par la durée que l’utilisateur met pour parcourir la zone.

Actuellement les détecteurs de présence sont souvent préférés aux minuteries.

Contrôle de l’heure

À certaines heures, pour s’adapter aux activités variables en fonction de heures (gardiennage de nuit, hall de nuit), pour assurer le confort lumineux et/ou réaliser des économies énergétique, l’intensité de l’éclairement peut être réduite en cas d’activation du luminaire.

Il existe une grande variété d’horloges, allant du simple interrupteur électromagnétique multi positions jusqu’à l’interrupteur à cristaux liquides. Les commandes transmises aux luminaires peuvent aussi provenir de systèmes de gestion centrale.
Lorsque l’on envisage le placement d’une horloge sur l’installation d’éclairage, il faut avoir en tête que :

Il est souvent préférable de ne commander que l’extinction des luminaires, laissant aux occupants la liberté d’allumage.
Il est important d’inclure des commandes locales de dérogation de façon à pouvoir rétablir l’éclairage si les occupants en ont besoin.
La possibilité de dérogation ne peut empêcher un retour au mode automatique, soit en répétant la commande d’extinction à intervalle régulier après l’arrêt normal des activités, soit en commandant un retour au mode automatique après un temps défini (ex : 1 h après la pression sur l’interrupteur).
L’extinction automatique ne peut plonger les occupants dans l’obscurité complète. Un éclairage minimum doit être maintenu pour leur permettre de retrouver leur chemin et le bouton poussoir de dérogation. Par exemple, la commande d’extinction peut comporter deux paliers : une extinction de la moitié des luminaires pour avertir de l’extinction complète future et après un certain temps réglable, l’extinction complète.
Les horaires d’extinction peuvent également comprendre la période de midi si elle est significative d’un arrêt général des activités.

Découvrez cet exemple de rénovation de l’éclairage dont le système de gestion des horaires a été pris en compte : le collège Don Bosco à Woluwe-Saint-Lambert.

Category Archives: Commandes

Les interrupteurs

Les boutons poussoir

Les gradateurs ou « dimmer »

Les classes à aménagement fixe

Les classes à aménagement variable

Les salles de projection

Le tableau

Le bureau du professeur

En résumé, pour les classes à aménagement fixe

Utilisation

Principe de fonctionnement

Technologies des détecteurs

Détecteur à infrarouge (IR)

Détecteurs ultrasoniques (US)

Détecteurs à double technologie

Détecteurs sonores

Détecteurs « intelligents »

Types de détecteurs

Les détecteurs à pouvoir de coupure (peut couper l’alimentation de la lampe)

Les détecteurs montés à la place des interrupteurs

Les détecteurs placés au plafond

Les détecteurs intégrés dans le luminaire

Les détecteurs gradables (agit sur la commande 1-10V du ballast dimmable)

Les détecteurs gradables

Les multidétecteurs

Caractéristiques générales des détecteurs infrarouges (IR)

Y a-t-il des différences entre détecteurs pour la gestion de l’éclairage et détecteurs pour la gestion de la ventilation ?

Emplacement

Schémas de raccordement (en gestion de l’éclairage)

Situation 1 : il n’y a qu’un seul détecteur

Situation 2 : il y a plusieurs détecteurs

Principe

Les interrupteurs

Les boutons poussoirs

Principe de gestion centralisée

Gestion globale de l’éclairage

Gestion classique

Gestion par bus de communication

Le protocole DALI

Le protocole KNX

Gestion globale de l’éclairage, du HVAC et de la thermique du bâtiment

Réglage en fonction de l’éclairement extérieur

Réglage en fonction de l’éclairement intérieur

Avantages

Inconvénients

Mesure de la luminance de la fenêtre

Mesure de la luminance en un point du local

Mesure de la luminance au niveau de chaque luminaire

Principe

Technologie classique de zonage

Zonage par adressage

Zonage par programmation / par adressage dans le SmartBuilding

Les minuteries

Contrôle de l’heure