Diagnostic par mesures électriques
Les mesures électriques
La première étape dans une démarche d'efficacité énergétique est d'établir un diagnostic et vise principalement à obtenir une meilleure idée d’où et comment l'énergie est consommée. Cela nécessite l'élaboration de mesures initiales et un processus d'évaluation comparative en vue de l'estimation de la performance, définissant les principaux domaines d'amélioration et d'estimer les niveaux d'économie d'énergie atteignables. La logique derrière cette approche est basée sur le constat que « vous ne pouvez améliorer que ce que vous pouvez mesurer ».
Avec un large domaine d'application et une liste détaillée des besoins, la norme, IEC 61557-12 est applicable aux dispositifs de mesure pour la plupart des applications dans les tableaux et armoires, dans le monde entier.
Les appareils autonomes de mesure de puissance sont la solution naturelle pour obtenir des données pertinentes aux points les plus importants dans l'installation électrique. Une large gamme de dispositifs est disponible auprès des fabricants, couvrant toute la plage de tension et de courant, fournissant des données sur un grand nombre de grandeurs électriques différentes (tension, courant, puissance, énergie, etc.), avec affichage local ou capacité de communication à distance.
Cependant, de nombreux avantages peuvent être obtenus en combinant les fonctions de mesure et de protection en un seul appareil.
Premièrement, cette approche conduit à une réduction des coûts d'installation de l'équipement : installer un seul appareil coûte moins cher que d'en installer deux.
Ensuite, la combinaison de ces deux fonctions dans la même unité assure le dimensionnement correct des capteurs de courant, élimine les risques d'erreurs de connexion et garantit le bon fonctionnement global du dispositif testé en usine.
Des exemples d'architecture, incluant les deux types de dispositifs sont présentés dans Tableaux communicants (smart panels).
Comment choisir les instruments de mesure pertinents ?
La norme AFNOR « FD X30-147 : plan de mesurage de la performance énergétique – conception et mise en œuvre », publiée en octobre 2015 et décrite ci-après est actuellement le document le plus avancé sur les moyens concrets pour construire un plan de mesure.
Ce document propose 3 niveaux de réalisation :
- un « niveau de base »,
- un « niveau moyen »,
- un « niveau avancé ».
Les tableaux figurant à l'annexe B de la présente norme définissent les mesures appropriées requises pour atteindre chaque niveau de performance du système de mesure. Quelques extraits sont présentés dans les paragraphes qui suivent.
Mesure par zone ou par maille
La mesure de l'énergie active doit être réalisée zone par zone, ou maille par maille:
| Critère 1 : capacité à quantifier la consommation d'énergie par zone ou par usage énergétique | Base | Médian | Elevé |
|---|---|---|---|
| Suivi de la consommation par zone | |||
| Chaque site (connecté au réseau public de distribution électrique par un compteur utilisé pour la facturation) est considéré comme une zone | X | X | X |
| Chaque installation (au sein d'un site) est considérée comme une zone | X | X | |
| Chaque installation est divisée en zones (atelier, bureau, étages...) | X | ||
| Suivi de la consommation par usage énergétique | |||
| Les mesures de consommation appropriées sont effectuées pour chaque énergie suivie (voir tableau B.2) | X | X | X |
| Au moins un usage énergétique significatif est identifié et suivi par zone (voir tableau B.3 et tableau B.4) | X | X | X |
| Plusieurs usages énergétiques significatifs sont identifiés et suivis par zone (voir tableau B.3 et tableau B.4) | X | X | |
Mesure par type d'usage
Une attention particulière devrait être mise sur la mesure par type d'usage qui peut être utile pour déterminer les sources potentielles d'amélioration de l'efficacité énergétique :
| Usage | Types de mesures | ||
|---|---|---|---|
| Base | Médian (y compris Base) | Élevé (y compris Médian) | |
| CVC (chauffage, ventilation et climatisation) | Énergie active | Température intérieure Hygrométrie COP (coefficient de performance) |
-- |
| Éclairage | Énergie active | –- | –- |
| Appareils électriques (PC, imprimantes, etc.) | Énergie active | –- | –- |
| Moteurs | Énergie active | Énergie réactive | Traitement des harmoniques THDi Unb (déséquilibre de tension) |
| Générateurs | Énergie active produite | –- | Efficacité (si calculable) |
| Compresseurs | Énergie active | Énergie réactive Débit d'air normalisé Pression |
Consommation spécifique |
| Système de production d'eau chaude et de vapeur | Consommation d'énergie | Puissance thermique produite | Efficacité |
| Système de réfrigération | Énergie active | Énergie réactive Puissance de réfrigération produite |
Efficacité COP (coefficient de performance) |
- REMARQUE : certaines de ces quantités sont calculées à partir de données de mesure brute (Efficacité, COP).
Mesure des variables pertinentes
La norme ISO 50006 fournit des orientations sur les « fondements de l'énergie » et sur les « Indicateurs de performance énergétique ». Ces éléments rassemblent la mesure de l'énergie avec d'autres paramètres pertinents, par exemple la mesure de la consommation d'énergie en corrélation avec DJU (Degré Jour Unifié), ou la consommation d'énergie liée au nombre de personnes présentes dans un établissement, ou d'autres paramètres influents.
Tous ces paramètres pertinents doivent être mesurés ou estimés ou transférés depuis une autre base de données.
| Usage | Types de mesures | ||
|---|---|---|---|
| Base | Médian (y compris Base) | Élevé (y compris Médian) | |
| CVC (chauffage, ventilation et climatisation) | Température extérieure ou degrés-jours | Taux d'occupation | Puissance du système CVC |
| Éclairage | Saisonnier | Lumière naturelle Taux d'occupation |
–- |
| Appareils électriques (PC, imprimantes, etc.) | -- | Taux d'occupation | –- |
| Moteurs | -- | Température au voisinage | –- |
| Générateurs | -- | Température au voisinage | –- |
| Compresseurs | -- | Température au voisinage | –- |
| Système de production d'eau chaude et de vapeur | -- | Température d'eau à l'arrivée Température au voisinage |
–- |
| Système de réfrigération | -- | Température au voisinage | -- |
- REMARQUE : les facteurs pertinents sont choisis en fonction du secteur d'activité.
Surveillance de l'installation électrique
Il est également important de surveiller le système de distribution électrique, car certaines mesures peuvent révéler des problèmes liés à l'efficacité énergétique, ainsi que certains risques liés aux équipements.
| Position de l'équipement | Types de mesures[a] | |||
|---|---|---|---|---|
| Base | Médian (y compris Base) | Élevé (y compris Médian) | ||
| Point de livraison | Au point de livraison | Énergie active | U (tension) et I (courant) f (fréquence) Facteur de puissance (ou cos phi) Énergie réactive Puissance active/réactive THDu et THDi (distorsion harmonique totale) |
Harmoniques individuelles de courant et de tension |
| Tableaux de distribution | Pour chaque départ d'une puissance d'au moins 100 kVA[b] (par ex. 160 A, 400 V triphasé) | Énergie active | U (tensions) et I (cournt) Facteur de puissance (ou cos phi) Énergie réactive Puissance active/réactive THDu et THDi (distorsion harmonique totale) |
Harmoniques individuelles de courant et de tension |
| Pour chaque départ d'une puissance d'au moins 40 kVA[b] (par ex. 63 A, 400 V triphasé) | Énergie active | U (tensions) et I (courant) Puissance active/réactive Facteur de puissance (ou cos phi) |
THDu et THDi (distorsion harmonique totale) | |
| Charge | Pour chaque départ d'une puissance d'au moins 3,5 kVA[b][c] (par ex. 16 A, 230 V monophasé) | -- | -- | Énergie active |
| Transformateur | Transformateurs électriques | -- | Efficacité | Unb (déséquilibre de tension) U (tension en amont et en aval) |
- ^ [b] La puissance dépend du type d'installation et du bâtiment : tertiaire, commercial, industriel, infrastructure, etc.).
- ^ 1 2 et 3 [a] Suivant l'application et ses objectifs, d'autres mesures peuvent être mises en place (p. ex. : déséquilibre, alarme en cas de dépassement de seuil, etc.).
- ^ [c] Les bâtiments tels que les centres de données nécessitent une surveillance des charges supérieures à 2,3 kVA (par exemple 10 A, 230 V).
