Optimiser l’efficacité énergétique grâce à la technologie connectée
La transition écologique et les efforts pour atteindre la « neutralité carbone » ont conduit le secteur du bâtiment à se concentrer sur l’efficacité énergétique et la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES). En France, où les bâtiments représentent 44 % de la consommation annuelle d’énergie et émettent plus de 123 millions de tonnes de CO2*, de nouvelles réglementations et exigences sont mises en place pour atteindre des objectifs de décarbonisation.
Pour contribuer à résoudre les problèmes environnementaux et économiques qui nous affectent globalement, des obligations légales très concrètes sont mises en place pour tenir les engagements pris au niveau mondial et européen (tels que les Accords de Paris) de baisser nos émissions GES.
Décret tertiaire
En France, le gouvernement a établi le Décret Tertiaire, aussi connu sous le nom de Décret n° 2019-771 du 23 juillet 2019, qui vise à réduire la consommation d’énergie de 40% d’ici 2030, de 50% d’ici 2040 et de 60% d’ici 2050**. Il s’applique à tous les bâtiments commerciaux, de santé et de bureaux, exclusifs ou mixtes, d’une surface à usage tertiaire supérieure à 1000 m², et impose des obligations de réduction de la consommation énergétique pour ces bâtiments.
De plus, les acteurs concernés par ce décret doivent déclarer annuellement leurs consommations énergétiques sur la plateforme OPERAT (Observatoire de la Performance Énergétique, de la Rénovation et des Actions du Tertiaire) gérée par l’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie).
Cette déclaration permet de suivre la progression vers les objectifs de réduction fixés par le décret tertiaire.
Décret BACS
De même, le décret BACS (Building Automation and Control System), en vigueur depuis le 7 avril 2023, rend obligatoire l’installation d’une Gestion Technique du Bâtiment (GTB) classe A ou B à partir du 1ᵉʳ janvier 2025 dans tous les bâtiments tertiaires*** équipés d’un système de climatisation ou de chauffage avec ou sans système de ventilation d’une puissance nominale supérieure ou égale à 290 kW. Cette obligation est étendue aux puissances nominales supérieures à 70kW à partir du 1er janvier 2027. Cette GTB a pour objectif de :
- Centraliser et superviser les données
- Analyser les données de consommation et d’optimisation du fonctionnement
- Automatiser et réguler des fonctionnements
- Détecter des anomalies
- Surveiller et maintenir les équipements de manière préventive
Ce système de contrôle permet ainsi de gérer la consommation d’énergie, d’optimiser son utilisation, d’économiser et de respecter les limites imposées par la loi.
C’est donc dans cette recherche d’une mesure correcte de l’efficacité énergétiques qu’il est nécessaire de parler de la signature énergétique d’un bâtiment et, bien évidemment, de la manière dont l’internet des objets (IoT) devient un allié clé du processus.
Qu’est-ce que la signature énergétique d’un bâtiment et comment la déterminer ?
La signature énergétique d’un bâtiment est une méthode de diagnostic permettant d’analyser et de comprendre la consommation énergétique d’un bâtiment en fonction de plusieurs variables, notamment les conditions climatiques. Elle représente ainsi graphiquement la relation entre la consommation d’énergie et les degrés jours (DJ), autrement dit, la réponse du bâtiment à la demande de chauffage ou de refroidissement en fonction des variations de température extérieure.
Cette méthode consiste à obtenir les données de consommation d’électricité, de gaz, ou de fioul d’un immeuble, ainsi que les données climatiques locales pour calculer les degrés jours de chauffage (DJC) et les degrés jours de refroidissement (DJF) :
- Degrés Jours de Chauffage (DJC) : Ils correspondent au nombre de degrés à gagner (quantité de chauffage nécessaire) pour maintenir un bâtiment à une température confortable.
Pour le mesurer, une température de confort cible (souvent autour de 18°C ou 20°C) est comparée quotidiennement avec la température extérieure. Si cette dernière est inférieure à la température de confort, la différence est notée. La somme de toutes ces différences sur une période donnée donne une idée de la quantité de chauffage nécessaire pour cette période.
- Degrés Jours de Refroidissement (DJF) : Ils correspondent à la quantité de degrés à perdre (quantité de refroidissement nécessaire) pour maintenir un bâtiment à une température confortable.
De la même manière que pour les DJC, les DJF sont mesurés en comparant quotidiennement la température extérieure avec une température de confort de référence. La somme des différences notées sur une période déterminée donne une idée de la quantité de refroidissement nécessaire pendant cette période.
Dans les deux cas, ces indicateurs mesurent ainsi une quantité de chauffage ou de refroidissement à apporter à un bâtiment, dans une unité simple : le degré Celsius.
Les Degrés Jours Unifiés (DJU)
L’introduction des Degrés Jours Unifiés (DJU), regroupant ces deux mesures (DJC/DJF), permet d’offrir une vision plus complète des besoins énergétiques liés aux variations de température, simplifiant ainsi l’analyse des besoins énergétiques globaux.
Il existe principalement 2 méthodes de calcul, la méthode « météo » et la méthode « COSTIC ». Dans la méthode « météo », pour chaque période de 24 heures, le nombre de degrés jours unifiés (DJU) est déterminé en faisant la différence entre la température de référence, par exemple 18 °C, et la moyenne de la température minimale et la température maximale du jour.
Moy = Tn+Tx/2
Moy : Moyenne
Tn : Température minimale du jour
Tx : Température maximale du jour
Dans la méthode « des professionnels de l’énergie (COSTIC) », le DJU de chauffage de locaux sera identique à la méthode météo si la référence est supérieure à la température maximale, et il sera bien aussi à zéro si la référence est inférieure à la température minimale. Mais si la référence est entre la température maximale et la température minimale, il vaudra :
Similairement, le DJU de rafraîchissement sera nul si le maximum est plus petit que la référence, la moyenne de température moins la référence si le minimum est plus grand que la référence et dans les autres cas :
Voici un graphique montrant la consommation d’électricité en fonction des Degrés Jour Unifiés (DJU), permettant une lecture facile et l’identification des anomalies de consommation sur la période choisie :
Si le chauffage et la climatisation fonctionnent bien et la gestion du bâtiment est correcte, les points du graphique tendent à s’aligner sur une ligne droite (la ligne de référence). On distingue en général ces courbes pour une période estivale ou hivernale.
Les écarts par rapport à une ligne de référence idéale sont alors mis en avant. Une ligne plus raide indique une sensibilité accrue au froid ou à la chaleur et une possible inefficacité énergétique.
De plus, cette information permet d’analyser comment les variations climatiques affectent la mesure globale de la performance énergétique d’un bâtiment. Une mesure clé aujourd’hui pour tous les gestionnaires de bâtiments, dont la mesure devient indispensable pour être en conformité avec la réglementation du secteur tertiaire.
La performance énergétique va au-delà, mesurant la quantité d’énergie annuelle nécessaire au bon fonctionnement d’un bâtiment, au regard de la qualité de son bâti, de ses équipements énergétiques et de son mode de fonctionnement.
Le rôle de l’IoT dans l’optimisation de l’efficacité énergétique
L’Internet des Objets représente l’ensemble des technologies qui permettent de collecter, centraliser, visualiser et interpréter des données capteurs radio. Ils sont hautement complémentaires des technologies de mesure dans la mise en œuvre des systèmes de Gestion Technique de Bâtiment (GTB) ou de Gestion Technique Centralisée (GTC), en particulier dans les cas où le déploiement et l’installation de capteurs filaires peuvent être coûteux, voire impossibles.
Avec l’IoT, la consommation peut être surveillée et les gestionnaires de bâtiments peuvent prendre des mesures précises pour maximiser l’efficacité énergétique à court et moyen terme. Fonctionnellement, l’action d’un système IoT peut être résumée en 4 étapes – mesure, surveillance, analyse et contrôle :
- Tout d’abord, le système récupère les informations en temps réel pour mesurer/comprendre l’environnement intérieur et/ou extérieur du bâtiment (via des capteurs communicants ou des APIs de télérelève) : la consommation d’énergie, la température intérieure et extérieure, l’utilisation des espaces, les systèmes de chauffage et de refroidissement, etc.
- Ces données sont stockées et transformées en données utiles pour leur gestion et leur traitement via une plateforme conçue en fonction des besoins.
- La plateforme ou le système d’analyse fournit des rapports d’analyse et d’évaluation, offrant des conseils appropriés pour les approches d’économie d’énergie : détection des tendances de consommation, identification des anomalies, opportunités d’économies…
- Enfin, le système de contrôle optimise le fonctionnement de l’équipement par le biais du système d’automatisation du bâtiment : régulation automatique, maintenance prédictive, gestion de l’éclairage, etc.
En intégrant l’Internet des Objets dans les systèmes de GTB et GTC, les gestionnaires de bâtiments peuvent obtenir une compréhension plus fine et plus précise de la consommation énergétique, permettant ainsi une gestion de leur consommation plus efficace et des économies substantielles avec des investissements raisonnables.
Les avantages de l’optimisation énergétique
Il y a de nombreux avantages à la mise en place d’un système pour mesurer et contrôler la consommation d’énergie, en plus de se conformer à la loi et d’éviter d’éventuelles sanctions juridiques :
- Économies : Une meilleure efficacité énergétique permet de réaliser d’importantes économies pour les résidents et les propriétaires de bâtiments.
- Valorisation du Patrimoine Immobilier : La valeur des biens immobiliers est augmentée par des performances énergétiques améliorées.
- Image et réputation : De plus en plus de personnes recherchent des logements et des espaces de travail dotés de caractéristiques durables et efficaces sur le plan énergétique. Améliorer son efficacité énergétique, c’est ainsi également améliorer l’image et la réputation des propriétaires, des promoteurs et des entreprises.
- Bien-être et confort : Un bâtiment à haute efficacité énergétique tend à offrir un niveau plus élevé de confort et de bien-être à ses occupants. Une bonne qualité de l’air et des systèmes de climatisation efficaces améliorent la qualité du climat intérieur et le confort thermique, ce qui est bénéfique pour la santé et le bien-être des personnes.
- Responsabilité sociétale de l’entreprise : Ces efforts pour être plus écologiques peuvent se traduire par le début ou le renforcement d’un programme de responsabilité sociale pour les organisations.
Ainsi, la signature énergétique conduit à des démarches cruciales et à un impact important sur l’environnement, l’économie et la société. C’est pour cette raison et pour la transformation croissante du secteur du bâtiment qu’il est nécessaire de prendre des mesures précoces, qui aident à effectuer des changements graduels, et permettent de rester en accord avec les exigences légales qui évoluent rapidement.
Évaluer la signature énergétique de ses bâtiments et mettre en place des actions de mesure et d’amélioration de son efficacité énergétique sont autant d’étapes permettant d’entrer plus facilement dans cette transformation inévitable de nos bâtiments tertiaires et industriels, et de contribuer au bien-être des personnes concernées et de l’environnement.
Si vous êtes intéressé par des solutions IoT pour vos bâtiments, n’hésitez pas à consulter notre offre Bâtiment intelligent via notre site internet wiifor.com* Ministère de la Transition écologique et de la Cohésion des territoires
** Légifrance
*** Ministère de la transition écologique et de la cohésion territoriale
____________________________________
Remerciements à Paul Madon de ATHEMIS Energie pour sa contribution à cet article.
