5 OCTOBRE 2012

CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »DU CÔTÉ DU BUREAU D’ÉTUDES

RÉFLEXIONS DE CONCEPTIONBÂTIMENTS DE BUREAUX

INTERVENANT : LAURENT BERNARD

ÉTAT DES LIEUX EN AVAL COMPTEURBÂTIMENT NEUF AUJOURD’HUI(TOUT EST À FAIRE DANS L’EXISTANT)

DU « SMART BUILDING » (*)AU BÂTIMENT INTERACTIF

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(*) : BÂTIMENT INTELLIGENT

DÉFINIR LES BESOINSDÉFINIR LES USAGESDÉFINIR LES ÉQUIPEMENTS PILOTÉSDÉFINIR LE PLAN DE MESURES & COMPTAGES

« SMART DESIGN » (*)

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(*) : CONCEPTION INTELLIGENTE

Exemple d’une Tour :Profil (énergies primaires)BBC – RT2005

BESOINS & USAGES : RAPPELS

• Consommations conventionnelles RT 2012• Usages réglementaires mesurés• Répartition prévisionnelle simulée réglementairement !

4BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

Chauffage (Urbain)15%

Refroidissement(Urbain)

24%

Ventilation29%

Eclairage25%

Auxiliaires5%

ECS RIE2%

RÉPARTITION DES CONSOMMATIONS CONVENTIONNELLES EN ENERGIE PRIMAIRE [kWhep/m²shon.an]

Profil (en énergies primaires) :BBC – RT2005

BESOINS & USAGES : RAPPELS

• Consommations réelles• Simulation énergétique dynamique tous usages• Répartition prévisionnelle

5BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

Postes conventionnnels

32%

Bureautique34%

ECS Bureau1%

Locaux VDI - Electricité11%

Locaux VDI -Refroidissement

5%

Process cuisine10%

Ascenseurs6% LT Eclairage

0%

LT Ventilation0%

Eclairage extérieur1%

CONSOMMATIONS TOTALES EN ENERGIE PRIMAIRE[kWhep.m²shon/an] – exemple d’une Tour

Part conventionnelleRT2012

0

20

40

60

80

100

120

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Puiss

ance

(W)

Puissance sensible (W)

Puissance de ventilation des ventilo-convecteurs

VC HEE

VC classique

BESOINS & USAGES : CIBLES

• Constats :• Les techniques de traitement du bâtiment et de son environnement

ont fait de grands progrès depuis la RT2000,• La part des consommations conventionnelles pour un bâtiment

construit aujourd’hui est réduite (1/3 seulement aujourd’hui) defaçon drastique et fait ressortir des consommations fortes pour lesusages d’activités.

• D’où : quels usages écrêter ?• Un choix lié à chaque bâtiment et à son évolution :

• Les usages d’environnement ?• Eclairage,• Ventilation,• Climatisation / chauffage

• Les usages d’activités ?• Postes de travail,• Restauration collective, ECS,• Process informatique,• Force motrice, appareils élévateurs…

• Pas de solution universelle mais un processus à mettre en place d’analyse et de conception

6BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

LA COURBE DE CHARGE

• Les approches :• Approche micro (gestion localisée à l’usage spécifique),• Approche macro (productions et besoins globaux),• Définir les hypothèses pour chaque usage (périodes…).

• La définition des profils de charge par usages• Niveaux de charge nominal,• Niveaux de charge acceptable.• Dichotomie du profil (horaire, journalier, hebdomadaire,

mensuel, annuel …), à chaque courbe sa réponse,

• La définition des équipements à piloter

7BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

0

500

1 000

1 500

2 000

2 500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Puiss

ance

(kW

)

Mois

Besoin froid de la tour

Stockage

GF

VDI

GÉRER LA COURBE DE CHARGE

• Définir les modes de gestion des profils de charge

• Écrêtage par délestage / relestage,• Stockage / déstockage sur indicateurs (distants via le

distributeur d’énergie ou local en terme de gestion de surcoût)

• Production locale et auto-production, stockage local,• Ecrêtage par dégradation des conditions de confort,• Interactivité et gestion des mesures instantanées,• Double Energie de production (transferts de production

locale),

8BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

MESURER LA COURBE DE CHARGE

9BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

DEVENIR « CONSOM’ACTEUR »

10BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

Agir sur l’éclairage :Niveau d’éclairement adaptable déjà en local tout en restant conforme NF EN12-464Admettre une adaptation automatique sur cause externe ?

Agir sur la ventilation et l’apport d’Air Neuf, contrôle de l’occupation réelle :Compromis entre confort optimal (demandes entre 25 et 36 m3/h par personne) et consommation vertueuse, rouvrir les fenêtres …Contrôler les débits par rapport à la réalité de l’occupation (sondes CO2, comptage de personnes …)Admettre de baisser les débits (variation de vitesse) en cas de demande du Grid.A travers un contrôle d’accès supervisé et interfacé.

Agir sur le chauffage et la climatisation :Compromis entre confort et consommation. Décrêt sur les températures de chauffage en deçà de 19°C et de climatisation au-delà de 26°C. La réalité est un chauffage à 22°C et une climatisation à 24°C. Les comportements doivent évoluer aussi (on est chauffé / climatisé de la maison à la voiture et au travail : manque de rapport à l’extérieur),Contrôler les consignes par rapport à l’occupation réelle avec gestion de décalage de consignes et modes réduits

10

12

14

16

18

20

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temp

ératu

re (°C

)

Heure (h)

Consigne interne des locaux

Chauffage

Refroidissement

26 °C

20 °C

24°C

22 °C

PILOTER LA COURBE DE CHARGE

11BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

Agir sur le process :Sur les PC du poste de travail, c’est possible via des mises en veille ou par le transport d’information pour faire baisser les luminosités d’écranGrosse contrainte, non envisageable car on construit pour vivre et avoir un outil de travail

Agir sur l’Eau Chaude Sanitaire :Optimisation des cycles de stockage / déstockage de l’eau

Agir sur le process data center :Gros consommateur de froid, il peut aussi restituer de la puissance calorifique

Les appareils élévateurs :Déjà la majorité des machines deviennent à régénération d’énergie dans les phase de freinage, les moteurs sont à variation de fréquence,Possibilité de piloter leur vitesse et donc de la limiter en période de forte demande

DU BON CHOIX DES PRODUITSDES MOYENS DE REPORT INTELLIGENTS

« SMART TECHNOLOGIES »(*)

BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES » 12

(*) : TECHNOLOGIES INTELLIGENTES

« SMART TECHNOLOGIES »

• Les systèmes et équipements à mettre en place dans le bâtiment pour piloter la charge :• Des moyens de production intelligents et communicants

dans et pour le bâtiment,• Un bâtiment inertiel permettant de supporter des périodes

d’effacement courtes sans avoir recours à une remise en régime consommatrice,

• Des systèmes optimisés et énergétiquement efficaces (moteurs EEC certifiés, variation de vitesse, récupérations haut rendement, régénération …),

• Des moyens de contrôle et de mesures interopérables et reportés,

• Des opérations automatiques primaires adaptables ou auto-adaptables,

• Des opérateurs et/ou administrateurs formés et experts,

13BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

« SMART TECHNOLOGIES »

• Quelques exemples de traitement terminal à inertie :

• Terminaux double effet (plafond hybride, regroupant un effet inductif et convectif),

• Terminaux rayonnants ou double effet avec utilisation de l’inertie de dalle (dalle passive ou active : solution plafond hybride -cofradal).

14BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

PRODUIRE, RESTITUER

• Les productions associées• Besoins électriques• Besoins calorifiques• Besoins frigorifiques• Intégration des EnR (panneaux photovoltaïques ou

solaire thermique)• Association de production / basculement

• Double énergie utilisable suivant le besoins et la courbe de charge (gaz, électrique, …)

• Les modes de stockage chaud (ballon d’EC), froid (stockage de glace) et électrique (accumulateurs)

15BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

STOCKER

• Stratégies de stockage local :• Stockage de glace pour la production de froid,• Stockage de chaleur (en béton, dans le sol, en eau chaude

par ballon),• Stockage inertiel passif ou actif (activation de parois ou

structure pleine à fort potentiel de stockage et restitution),• Stockage électrique local par accumulateurs ou batteries

(type NaS(*), pile à hydrogène,

16BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »(*) : batteries électriques à base de sodium (Na) et de soufre (S) fabriqué par NDK

• L’adaptation et le paramétrage des installations• Le contrôle / commande et le suivi du plan de

mesures• Le report des informations• L’analyse des retours• Les actions, le pilotage des cycles de stockage /

déstockage ; qui en aura le lead ?• L’analyse des retours d’actions

• L’apprentissage et la prise de conscience individuelle (adaptation des comportements)

PILOTER

17BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

• Contrôle / commande local• Automatismes locaux de délestage ou de mode réduit• Les modules de trame intelligents

• Usages modifiables• Gestion de luminosité adaptée au profil (consignes

modifiables en temps réel),• Gestion du point de consigne et RAZ des décalages

(consignes modifiables en temps réel),• Modification de l’apport d’Air Neuf (Ventilation),• Adaptation des modes des cycles stockage/destockage

aux usages réels et tarification …

AUTOMATISER

18BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

QUELS SONT LES ENJEUX ?QUE RESTE-T-IL À INVENTER ?

DU « SMART BUILDING »AU BÂTIMENT INTERACTIF

BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES » 19

LES ENJEUX ET MOYENS

• Quelles sont celles à imaginer pour permettre l'interaction du bâtiment avec le smart grid.• L’ouverture aux NTIC (*)

• La définition des points de contrôle• Leur lisibilité• Mieux intégrer les productions délocalisées au sein

du bâtiment, le véhicule électrique• Intégration de la GTB dans l’IT, de la

convergence des services

20BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

(*) : NOUVELLES TECHNOLOGIES DE L’INFORMATION ET DE LA COMMUNICATION

INTERFACE PERSONNELLE

21BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

• Du monde résidentiel personnel au monde professionnel ; redéfinition des interfaces

• Diffuser l’information aux « consom’acteurs »

• De l’utilisation du smart phone, tablette tactile …

DU BÂTIMENT INTERACTIF AU « SMART GRID »

Lorsque les bâtiments intelligents s’extériorisent etdeviennent interopérables, on peut parler dudéveloppement d’un réseau intelligent, unifié etcommunicant.

Le « smart grid », réseau électrique intelligent, est unbouleversement structurel des usages de l’énergie quidoit se partager au-delà des enceintes du bâtiment.

Mais quels en seront les acteurs ? Ils sont aujourd'huimultiples et doivent se parler.

22BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

LE « SMART GRID »

La technologie existe. On est prêts pour l’ouverture vers lemonde en « Amont Compteur ».Que reste-t-il à définir ?Des Tarifs adaptés, des moyens de stockage optimisés,une logique de communication de cet écosystème (NTIC?...), des décisions politiques, les investissementsinhérents, une autorité de régulation et une définition desrègles (la CRE(1) ?...), … beaucoup de chantiers ouverts(programmes homes et associations SBA, (2)

Une adéquation à trouver, un métier d’agrégateurénergétique amont / aval…

(…)

23BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES »

(1) : http://www.smartgrids-cre.fr(2) : Smart Buildings Alliance

CONCLUSION : LA TECHNOLOGIE EST LÀBIEN CONCEVOIR POUR L’INTEGRERNOUS SOMMES PRÊTS POUR LE SMART GRIDPOUR DE SMART CITIES

MERCI DE VOTRE ATTENTION

DU « SMART BUILDING »AU BÂTIMENT INTERACTIF

BARBANEL 2012-10-05 : LB - CONCEVOIR ET GÉRER DES BÂTIMENTS « SMART GRID COMPATIBLES » 24

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