Efficacite Energetique Bureaux [PDF]

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Efficacité énergétique - Section 7 Bureaux

Cathy Crunelle Laborelec Décembre 2009

GUIDE POWER QUALITY

Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org

Table des matières 1.

Introduction

1.1

Part du secteur tertiaire dans la consommation

4

totale d’énergie......................................................................... 4 1.2

Les bureaux comme éléments du secteur tertiaire ............. 5

2.

Consommation d’énergie des bureaux

2.1

Répartition de la consommation énergétique...................... 6

2.1.1

Répartition de la totalité de l’énergie consommée.............. 6

2.1.2

Répartition de la consommation de l’énergie électrique ... 8

2.2

Comparaisons .......................................................................... 8

2.2.1

Types et utilisation des différents équipements ................. 8

2.2.2

Consommation au mètre carré ..............................................10

3.

Economies d’énergie

3.1

Economies d’énergie liées au refroidissement ...................13

3.1.1

Etude de cas : arrêt d’une pompe primaire sur deux .........13

3.1.2

Etude de cas : mise en œuvre d’un variateur

6

12

de vitesse sur une tour de refroidissement .........................14 3.2

Potentiels d’économies d’énergie liées aux applications de ventilation ..............................................14

3.2.1

Etude de cas : arrêt des pompes de ventilation des sanitaires en dehors des heures de bureaux ..............14

3.2.2

Etude de cas : utilisation de la basse vitesse pour

2

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la centrale de traitement d’air d’un restaurant .................... 15 3.2.3

Etude de cas : installation d’une sonde CO2 pour piloter la valve de commande d’arrivée d’air frais .............. 15

3.3

Potentiels d’économies d’énergie liées aux applications de chauffage ...................................................... 17

3.3.1

Etude de cas : isolation des accessoires dans le local chaudière ..................................................................... 17

3.4

Potentiels d’économies d’énergie liées à l’éclairage et à l’alimentation des équipements électriques ................. 18

3.4.1

Equipement de bureau ............................................................ 19

3.4.4.1 Utilisation d’équipements à haut rendement énergétique ......... 19 3.4.4.2 Améliorer les comportements .................................................... 20 3.4.2

Eclairage ................................................................................... 22

3.4.2.1 Extinction intelligente................................................................. 22 3.4.2.2 Eclairage efficace ....................................................................... 22 3.4.2.3 Etude de cas : remplacement des tubes conventionnels par des tubes à haut rendement................................................. 23

3.4.2.4 Etude de cas : remplacement des ballasts électromagnétiques conventionnels ......................................... 24

3.4.2.5 Etude de cas : remplacement des anciens tubes T12 par des tubes T8 ........................................................................ 25

3.4.2.6 Etude de cas : pilotage de l’éclairage en fonction de la luminosité ambiante .......................................................... 26

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1.

Introduction

Ce guide d’application décrit les différents modes d’utilisation de l’énergie, ainsi que les potentiels d’économie d’énergie pour les bureaux, comme domaine du secteur tertiaire, sur une base théorique et à travers l’analyse d’études de cas. Le secteur tertiaire regroupe les domaines suivants : bureaux, commerces, hôtels, restaurants, établissements scolaires et établissements de soins. Avant d’étudier en détail les modes de consommation d’énergie des bâtiments à usage de bureaux, nous présentons rapidement la répartition des consommations énergétiques du secteur tertiaire et la part occupée par les bureaux dans ce secteur. 1.1

Part du secteur tertiaire dans la consommation totale d’énergie

En 2000, la consommation totale en énergie primaire du secteur tertiaire aux Pays-Bas était d’environ 306 PJ [ECN, 2002], soit 10 % de la consommation énergétique totale du pays (3 067 PJ en 2000) [CBS, 2006]. On retrouve la même proportion en Belgique. Dans les grandes villes, le secteur tertiaire représente une part plus importante de la consommation totale. A Bruxelles, notamment, le secteur tertiaire est responsable de 31 % de la consommation totale d’énergie, constituant ainsi le second secteur le plus consommateur d’énergie (après le secteur résidentiel). Cette répartition s’explique aisément par la forte concentration urbaine de banques, de compagnies d’assurance et d’organismes administratifs (en comparaison avec l’industrie). Bruxelles est en effet la capitale de la région et le centre de nombreuses institutions européennes. La consommation énergétique du secteur tertiaire représente 16 TJ en 2004 (selon une étude ICEDD datant de 2006 dans laquelle il est indiqué une consommation de 674 ktoe (kilo tonne équivalent pétrole). Quel que soit le facteur d’échelle considéré (ville, région, pays), la consommation énergétique du secteur tertiaire ne constitue pas une exception à la règle et ne cesse d’augmenter, impliquant la mise en œuvre de très grandes quantités d’énergie.

4

Bureaux fr.leonardo-energy.org 1.2

Les bureaux comme éléments du secteur tertiaire

Bureaux 29%

Autres bâtiments tertaires 35%

Commerce 18%

Etablissements de soins 6%

Hôpitaux et établissements de santé 6%

Education 6%

Figure 1 : utilisation de l’énergie dans le secteur tertiaire aux Pays-Bas (source ECN 2002) La figure 1 représente la répartition de la consommation d’énergie primaire selon les différents segments du secteur tertiaire aux Pays-Bas [ECN, 2002] (la répartition en Belgique est sensiblement équivalente). Les différents secteurs (bureaux, commerces, hôpitaux, établissements scolaires et établissements de soins divers) représentent environ 65 % de la totalité de la consommation d’énergie de ce secteur. Les 35 % restants couvrent deux segments : l’un constitué de bâtiments de taille importante (hôtellerie, restaurant, café et centre d’affaires) et l’autre de bâtiments de taille plus réduite (piscines, stations ferroviaires, etc.). La figure 1 permet de mettre en évidence l’importance relative des différents secteurs Les bureaux correspondent au secteur le plus important en termes de consommation d’énergie : 29 % en 2000 correspond à 90PJ à l’échelle des Pays-Bas.

La majorité de la fourniture d’énergie dans ce secteur est assurée par le gaz naturel et l’électricité. Il n’est à ce titre pas surprenant que ces sources énergétiques soient celles qui se développent le plus ces dix dernières années. En 1999 à Bruxelles, ces deux sources d’énergie représentaient 74 % de la totalité d’énergie consommée pour 84 % en 2004.

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2.

Consommation d’énergie des bureaux

Plusieurs systèmes de conversion d’énergie permettent de transformer l’énergie primaire achetée en l’un des principaux flux d’énergie suivants : la chaleur, le froid et l’électricité. Ces flux d’énergie sont ensuite utilisés pour les applications suivantes :  Chaleur : principalement utilisée sous la système de chauffage central, soit pour chauffage central peut être assuré soit système de chauffage de l’air ensuite (ventilation air chaud et air conditionné).

forme d’eau chaude, soit pour le la distribution d’eau chaude. Le par des radiateurs, soit par un distribué par un réseau HVAC

 Froid : principalement sous la forme d’eau glacée pour les systèmes à température contrôlée et pour la climatisation.  Electricité : utilisée pour un grand nombre d’applications. Dans les bureaux, les postes d’éclairage et d’alimentation des équipements bureaux sont les plus gros consommateurs. Les autres équipements sont les réfrigérateurs, les ventilateurs, les pompes de circulation de fluides, les chaudières, les cuisines, etc. 2.1

Répartition de la consommation énergétique

On trouve plusieurs répartitions de la consommation d’énergie, selon que la totalité ou une partie seulement des sources d’énergie sont prises en considération. Les deux cas de figures sont détaillés ci-dessous. 2.1.1

Répartition de la totalité de l’énergie consommée

La figure 2 représente la répartition des consommations pour différents utilisateurs d’énergie d’un bâtiment type à usage de bureaux [EPA, 2006]. On constate que les postes de conditionnement de l’air (chauffage et climatisation) et d’éclairage comptent pour 70 % de la consommation totale d’énergie, et que l’alimentation des équipements de bureaux représente 20 % de la consommation totale. L’alimentation des autres équipements ne correspond qu’à une partie mineure de la consommation d’énergie.

6

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Equipement de bureaux 20%

Climatisation 23%

Eclairage 17%

Chauffage 25% Ventilation 5%

Eau chaude 2% Cuisine 1%

Autres 6%

Figure 2 : consommation totale d’énergie par poste d’utilisation (Plan d’Action National pour une meilleure efficacité énergétique –US EPA, 2006) Le Programme Européen relatif au Changement Climatique (PECC) a validé en 2000 la répartition des consommations d’énergie (figure 3) dans le secteur tertiaire (i.e. secteur public, éducation, santé, service et commerce). Les figures 2 et 3 ne peuvent pas être comparées dans la mesure où elles ne traitent pas du même sujet. Le secteur tertiaire est très vaste et englobe aussi bien les centres de données que les écoles primaires, les services commerciaux et les espaces de stockage. On constate néanmoins l’importance des postes d’éclairage, de conditionnement de l’air et d’alimentation des équipements de bureau. Convoyeurs 4%

Equipements de bureaux 8%

Cuisine 6% Pompes 6%

Eclairage urbain et commerces 35%

Chauffage ambiant et eau 20%

Divers 2%

Climatisation et ventilation 15%

Production de froid 6%

Figure 3 : répartition des consommations d’énergie dans le secteur tertiaire (Source [ECC2001])

7

Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org 2.1.2

Répartition de la consommation d’énergie électrique

L’étude Energie+ (données de 1999) détaille les consommations de gaz naturel et d’électricité, avec une répartition des consommations d’électricité selon le type de bâtiment :

Bâtiment à usage de bureaux bénéficiant de l'air conditionné

Petit bâtiment à usage de bureaux Climatisation 1%

Autres 10%

Autres 5% Pompes et ventilation 10%

Humidification 9%

Climatisation 11%

Cuisines 6%

Cuisines 4%

Pompes et ventilation 21%

Eclairage 40% Equipements 28%

Equipements 34%

Eclairage 22%

Figure 4 : répartition de la consommation d’énergie électrique pour différents types de bâtiments à usage de bureaux 2.2

Comparaisons

2.2.1

Types et utilisation des différents équipements

Dans ce paragraphe sont décrits les différents équipements utilisés dans les bureaux pour la climatisation, le chauffage et l’éclairage, ainsi que les proportions de mise en œuvre de ces équipements dans ce domaine. Les données proviennent d’une étude EBM (EnergieBesparingsMonitor) publiée en 2006 aux Pays-Bas. Climatisation

En 2006, 71 % des bureaux disposaient d’une installation de climatisation et ce nombre n’a cessé d’augmenter ces dernières années (+ 15 % entre 2004 et 2006). On estime aujourd’hui, qu’en moyenne, 66 % du volume d’un espace de bureaux est climatisé. La technologie de climatisation la plus utilisée est le refroidissement par compression (52 %). Le refroidissement par fabrication et stockage d’eau glacée est le mode le plus économique mais aussi le moins utilisé (3 %) car la rentabilité de cette technologie n’est avérée que pour des grandes surfaces (supérieures à 6 000 m²).

8

Bureaux fr.leonardo-energy.org La plupart des installations (94 %) sont inspectées annuellement et parfois même plus fréquemment. Le plus souvent, l’inspection des installations consiste en une détection de fuites (90 %). La majorité (56 %) des installations fait l’objet d’audits énergétiques. Environ 8 % des installations font l’objet d’une maintenance de dépannage, notamment lors de plaintes d’utilisateurs concernant le confort du système technique. Chauffage

Les bâtiments à usage de bureaux disposent en moyenne de deux chaudières, dont 77 % sont des chaudières à condensation, 11 % des chaudières à rendement amélioré et le complément, soit 12 % environ, correspond à des chaudières conventionnelles. Le nombre de bâtiments à usage de bureaux disposant d’une installation de type cogénération (production combinée de chaleur et d’électricité) a augmenté de 4 % en 2006. Eclairage

Lampes HF 15%

Lampes HF+ 6%

Lampes à incandescence 4%

Lampes TL 59% Lampes à économie d'énergie 10%

Halogène 6%

Figure 5 : différents types d’équipements d’éclairage dans le secteur des bureaux

La figure 5 décrit la répartition des différents types d’éclairage que l’on trouve communément dans les bureaux. On constate peu d’évolution du mix entre 2002 et 2006. Plusieurs études concernant les systèmes d’éclairage à économie d’énergie ont été réalisées, mettant en évidence que seuls les dispositifs de détection de présence ont fortement augmenté depuis 2004. Pour plus d’informations, consulter le guide correspondant sur fr.leonardo-energy.org

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Luminaire à réflecteur aluminium à haut rendement

Eclairage variable selon la luminosité ambiante

Détection de présence

Gradation de la lumière

Figure 6 : pourcentage des systèmes d’éclairage à haute efficacité énergétique dans les bureaux

2.2.2

Consommation au mètre carré

Il est très difficile de réaliser une opération de benchmark (comparaison des consommations d’énergie de plusieurs bureaux dans un périmètre donné) dans le secteur des bureaux du fait de l’importante variété des bureaux en termes de durée de vie, de taille, de conditions de ventilation naturelle et de disposition (cellulaire ou openspace). Plusieurs études ont néanmoins été réalisées en ce sens, dont nous vous présentons les résultats dans les paragraphes suivants. EBM 2006

L’étude « EnergieBesparingsMonitor », publiée aux Pays-Bas en 2006 et dont les conclusions sont détaillées ci-après, a été initiée dans le but de disposer d’informations sur les résultats des politiques environnementales. L’étude se base sur différents types de bâtiments, dont les bureaux. Les valeurs moyennes des consommations d’énergie au mètre carré sont données dans le tableau suivant pour le gaz naturel (en m 3), pour l’électricité (en kWh) et pour la totalité d’énergie primaire consommée (en MJ). Le nombre entre parenthèses correspond au nombre de contributeurs à l’étude.

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Consommation énergétique en 2005 Gaz naturel en m3 par m² Electricité en kWh par m² Total en MJ par m²

15 (86) 88 (130) 1 250 (78)

D’après cette étude, sur la période 2004-2006, la consommation de gaz naturel au mètre carré a diminué d’environ 3 % alors que la consommation d’électricité au mètre carré a augmenté de 13 %. L’augmentation de la consommation d’énergie électrique est liée à l’augmentation des tailles des installations électriques et à l’utilisation accrue des équipements électriques, notamment des systèmes de refroidissement. Energie+ Les informations mises à disposition par le programme Energie+ (disponible en français à l’adresse suivante : www.energie.wallonie.be) proposent des valeurs moyennes de consommations d’énergie basées sur des études menées dans ce secteur au cours des dix dernières années, d’études énergétiques et de données provenant d’instituts de recherche. Les bâtiments sont répartis selon différentes catégories en fonction de leur durée de vie et de la présence (ou l’absence) de systèmes d’air conditionné.

Chauffage Type de bâtiment Bâtiment ancien Bâtiment récent

Electricité Type de bâtiment

Consommation (kWh/m².an) 100 à 220 70 à 150

Sans air conditionné Avec air conditionné

Consommation (kWh/m².an) 35 à 100 100 à 160

Guide 19 - consommations d’énergie (consommations énergétiques des bureaux) Les guides de référence produits par le programme d’actions énergie ont pour but la comparaison des utilisations d’énergie dans les différents types de bâtiments. Le tableau ci-dessous regroupe les consommations d’énergie des bureaux pour quatre types de bâtiments, ainsi que les meilleures pratiques pour réduire les consommations.

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Type de bâtiment :

Valeur moyenne Chauffage et eau chaude

Cellulaire avec convection naturelle Open-space avec convection naturelle Système à air conditionné standard Système à air conditionné amélioré

3.

kWh/m².an Electricité

Meilleures pratiques Chauffage et eau chaude

kWh/m².an Electricité

150

55

78

34

150

86

80

52

176

224

95

130

200

360

105

240

Economies d’énergie

Plusieurs études de cas ayant permis de réaliser des économies d’énergie sont présentées dans ce chapitre. Les sujets abordés correspondent aux postes les plus consommateurs d’énergie, à savoir : le chauffage, la climatisation et la ventilation, ainsi que l’utilisation de l’électricité pour l’éclairage et l’alimentation des équipements de bureau. Pour chacun des cas, une explication générale est donnée, étayée d’exemples pratiques s’appuyant sur diverses études menées en France et en Belgique. Les coûts des énergies utilisés sont :

 40 €/MWh pour le gaz  120 €/MWh pour l’électricité

Les calculs de rentabilité sont réalisés sur la base des économies d’énergie réalisées, sans prendre en compte les éventuelles aides gouvernementales dans la mesure où celles-ci peuvent fortement varier d’un pays à l’autre.

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Bureaux fr.leonardo-energy.org 3.1

Economies d’énergie liées au refroidissement

3.1.1

Etude de cas : arrêt d’une pompe primaire sur deux

Un bâtiment compte trois pompes d’une puissance unitaire de 90 kW pour la distribution d’eau glacée (deux pompes seulement sont nécessaires, la troisième étant redondante pour des raisons de sécurité).

Figure 7 : l’arrêt d’une pompe de distribution en hiver permet de réaliser d’importantes économies d’énergie

Les deux pompes assurant la distribution d’eau glacée fonctionnent de façon permanente (24 heures par jour quels que soient les besoins de refroidissement du bâtiment). Ce mode de fonctionnement se traduit par une quantité importante, et non nécessaire, d’énergie consommée. Dans la mesure où la demande en eau glacée change tout au long de l’année, il n’est pas nécessaire de maintenir le flux maximal en permanence. Les besoins de froid en été étant élevés (juillet, août et septembre), il en résulte que la demande en eau glacée à cette période est plus importante et l’installation doit être en mesure de répondre à cette demande. Pour ce cas d’étude, il était plus facile d’envisager l’arrêt d’une des deux pompes lorsque la demande en froid était réduite (typiquement lors des trois mois d’hiver). Par ailleurs, dans la mesure où les besoins en froid ne peuvent pas toujours être anticipés, il peut être avantageux de mettre en œuvre un variateur de vitesse pour alimenter la pompe en eau glacée. Les économies d’énergie estimées se calculent comme suit :

180 kW x 8 760 h – [90 kW x 8 760 h + 90 kW x 8 760 h x 3 mois/12] ≈ 600 MWh

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Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org Les économies d’électricité sont de l’ordre de 600 MWh par an, ce qui correspond à peu près à une économie de 72 k €.

3.1.2

Etude de cas : mise en œuvre d’un variateur de vitesse sur une tour de refroidissement

Pour répondre aux besoins en production de froid d’un bâtiment, trois compresseurs frigorifiques sont utilisés dont les condenseurs sont refroidis par trois tours de refroidissement disposées en série. Les ventilateurs des tours de refroidissement fonctionnent en mode ON/OFF (marche/arrêt). En adaptant la vitesse des ventilateurs aux besoins en refroidissement, il est possible de réduire la puissance consommée. Les économies d’énergie peuvent être estimées de la façon suivante :  puissance du ventilateur de la tour de refroidissement  estimation du nombre d’heures de fonctionnement  consommation d’énergie actuelle

38 kW 3 500 heures/an 133 MWh/an

 économie réalisable par mise en œuvre d’une régulation  quantité d’énergie économisée pour un ventilateur  quantité totale d’énergie économisée pour les trois ventilateurs

50,5 % 67 MWh/an 201 MWh/an 24 120 €/an

 économie financière réalisée

3.2

Potentiels d’économies d’énergie liées aux applications de ventilation

3.2.1

Etude de cas : arrêt des pompes de ventilation des sanitaires en dehors des heures de bureaux

Un bâtiment dispose d’un système de ventilation dans les sanitaires (pompes à vide) fonctionnant 24 heures par jour et 365 jours par an. Le système de ventilation a pour but de maintenir le niveau d’hygiène en assurant un renouvellement d’air suffisant. Moyennant un investissement modeste, il est possible de mettre en place un système de pilotage via la gestion technique centralisée (GTC) du bâtiment, permettant d’arrêter les pompes lorsque le bâtiment est inoccupé.

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Bureaux fr.leonardo-energy.org Le potentiel d’économie d’énergie peut être estimé comme :

9 kW x 8 760 h – [9 kW x 3 600 h] = 46 MWh soit une économie financière de 5 520 €

Des économies supplémentaires peuvent être réalisées en améliorant le système de circulation de l’air vers l’extérieur, soit en récupérant une partie de la chaleur de l’air évacué (valable en hiver), soit en maîtrisant les infiltrations d’air chaud en été de 40 000m3/h.

3.2.2

Etude de cas : utilisation de la basse vitesse pour la centrale de traitement d’air d’un restaurant

L’unité de traitement d’air assurant la ventilation et le chauffage du restaurant d’un bâtiment à usage de bureaux fonctionne de façon permanente à pleine vitesse. Le plus souvent, les installations de ventilation des cuisines et des restaurants disposent de deux vitesses afin de réduire les flux de ventilation lorsque les besoins sont faibles (vitesse faible), et de répondre à des besoins importants (vitesse élevée). Les tranches horaires de fonctionnement de ce type d’installations sont propres à chaque bâtiment, mais on observe que la tranche « basse vitesse » est le plus souvent deux fois plus courte que la tranche « haute vitesse ». Dans le cadre de cette étude, le flux d’air est de 20 000 m 3/h et la puissance électrique des ventilateurs est de 12 kW. Le nombre d’heures pendant lesquelles la centrale fonctionne à plein régime peut être divisé par un facteur 2 (fonctionnement à haute vitesse seulement à pleine charge). Le reste du temps, un fonctionnement à basse vitesse permettrait de réaliser des économies substantielles. Les économies en énergie électrique peuvent être calculées comme suit : 12 kW x 2 860 h – [12 kW x 1 430 h + 6 kW x 1 430 h] = 8,6 MWh

Et les économies en chauffage peuvent être estimées comme : 20 000 m3/h x 2 860 h x 0,34 x 15°C – [20 000 m3/h x 1 430 h x 0,34 x 15°C + 10 000 m3/h x 1 430 h x 0,34 x 15°C] ≈ 73 MWh

3.2.3

Etude de cas : installation d’une sonde CO 2 pour piloter la valve de commande d’arrivée d’air frais

Si l’on s’en réfère aux concentrations normalement rencontrées dans les bâtiments à

15

Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org usage de bureaux, le dioxyde de Carbone (CO 2) ne peut pas être considéré comme un agent polluant. Toutefois, la quantité de CO 2 est un bon indicateur du nombre d’occupants du bâtiment et donc, indirectement, de la pollution émise par les occupants (odeurs, etc.) Le niveau de CO2 constitue en cela un paramètre d’ajustement des flux de ventilation intéressant pour les bureaux dont les taux d’occupation varient fortement.

La mesure de la concentration de CO2 est basée sur la particularité de ce gaz d’absorber des radiations infrarouges sur une certaine gamme de fréquences. Les deux moyens de mesure existant sont les suivants : soit à l’aide d’un microphone (mesure acoustique), soit à l’aide d’un détecteur infrarouge (mesure photométrique). Les contraintes à prendre en compte pour l’installation de ce type de détecteur dans une pièce sont les suivantes :  éloigner le détecteur des portes et des fenêtres (afin de s’affranchir de l’influence directe de l’air extérieur)  éloigner les détecteurs des personnes (distance minimale de 2 mètres à respecter)  éloigner les détecteurs des coins (mauvaise circulation de l’air)

La mise en place de sonde de mesure de CO 2 permet ainsi de limiter le renouvellement d’air au minimum tout en garantissant une qualité de l’air suffisante.

Pour exemple, si l’on prend l’hypothèse que l’installation d’un détecteur de CO 2, pour le pilotage d’une centrale de traitement d’air d’un bâtiment à usage de bureaux, de flux nominal égal à 23 000m3/h, permet d’en réduire le flux entrant d’air frais de moitié (soit de 7 140m3/h à 3 570m3/h), les économies réalisées sont calculées comme suit : 0,34 x 7 140 m3/h x (20°C – 7°C) x 3 384 heures / an = 106 795 kWh/an 0,34 x 3 570 m3/h x (20°C – 7°C) x 3 384 heures / an = 53 397 kWh/an

Soit une diminution totale de 71 MWh (rendement de sortie de 75 %) et donc une économie financière de 8 500 €/an.

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Bureaux fr.leonardo-energy.org 3.3

Potentiels d’économies d’énergie liées aux applications de chauffage

3.3.1

Etude de cas : isolation des accessoires dans le local chaudière

L’isolation des accessoires des systèmes de production et de distribution d’eau chaude permet de réaliser d’importantes économies d’énergie. L’isolation est une opération malheureusement assez peu répandue, certains techniciens de maintenance étant même résistants à la mise en place des isolants par crainte que l’isolation cache des défauts tels que des fuites pouvant causer des dégâts importants. Il convient toutefois de mettre en perspective le fait que :  chaque vanne ne présentant pas de défaut apparent doit être isolée avec une couche d’isolant facilement démontable afin de faciliter les opérations de vérifications périodiques ;  chaque vanne présentant des signes de fuite ne doit pas être isolée mais remplacée dans la mesure où les fuites sont des sources potentielles de corrosion sur l’installation. Dans le cas particulier où il n’est pas possible de réaliser les opérations d’isolation, il convient :  de réduire la capacité (arrêt de la circulation des fluides lorsque la température ambiante le permet) et ce, afin de réduire les pertes de chaleur dans la tuyauterie ;  d’optimiser le seuil de température haute afin de réduire les pertes de chaleur dans la tuyauterie ;  d’arrêter la circulation des fluides lorsque la température extérieure ne requiert pas de chauffage additionnel ;  d’arrêter la production d’eau chaude en été afin d’éviter toute circulation parasite d’eau chaude dans la tuyauterie  etc.

Le tableau ci-après indique les pertes thermiques dues à des défauts d’isolation.

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Pertes thermiques dans les vannes et dans les brides, et équivalent exprimé en longueur de canalisation, à diamètre égal Source : Recknagel ACCESSOIRES VANNE

BRIDES

3.4

DN

Température de la canalisation 50°C 100°C 0,5 m 1,0 m 1,2 m 2,5 m 3,0 m 6,0 m 0,2 m 0,4 m 0,5 m 1,0 m 1,5 m 3,0 m

25 100 300 25 100 300

Potentiels d’économies d’énergie liées à l’éclairage et à l’alimentation des équipements électriques

Les quantités d’énergie mises en jeu pour l’alimentation des équipements électriques sont équivalentes à celles mises en jeu pour l’éclairage et l’on constate que les deux postes peuvent faire l’objet d’économies importantes.

En 2005, le Parlement et le Conseil européen ont publié la directive 2005/32/EC traitant de l’importance de l’éco-conception dans la consommation des équipements électriques. Dans le cadre de cette directive, une étude préparatoire a été menée sur les modes d’alimentation (veille et marche/arrêt) des équipements électriques et électroniques. Les conclusions de cette étude montrent que, pour la plupart des équipements ménagers et équipements de bureau commercialisés au sein de la communauté européenne, la fonction de mise en veille des équipements est responsable de pertes énergétiques importantes. Les quantités d’énergie électrique liées au fonctionnement en veille des équipements électrique de la communauté européenne sont estimées à 47 TWh en 2005, soit l’équivalent de 19 Mt d’émission de CO2. Si aucune mesure compensatoire n’est adoptée, on estime que ces pertes s’élèveront à 49 TWh en 2020. L’étude conclut que les consommations électriques en mode veille des équipements peuvent être fortement réduites. La disposition communautaire No 1275/2008 mettant en œuvre la directive européenne doit favoriser l’émergence de technologies nouvelles afin d’atteindre l’objectif de réduction des consommations des équipements en mode veille à hauteur de 35 TWh en 2020, ce qui correspond à une diminution de plus de 75 % de l’énergie électrique consommée.

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Bureaux fr.leonardo-energy.org La puissance consommée en mode veille des équipements ne devant pas dépasser 1 ou 2 W en 2010, et 0,5 à 1 W en 2013. Remarque : bien que ne correspondant pas directement à une consommation d’électricité, la consommation de papier utilisé par les équipements de bureaux (photocopieurs, imprimantes, télécopieurs, etc.) traduit le fonctionnement de ces équipements. Pour un travail de bureau standard, une personne utilise en moyenne 10 000 feuilles de papier par an, ce qui correspond à l’équivalent d’une puissance de 80 W sur les heures de travail, soit une quantité d’énergie correspondante de 160 kWh/an. Les dispositions permettant de réduire les consommations de papier et d’électricité sont sensiblement les mêmes.

3.4.1

Equipement de bureau

La puissance équivalente d’un ordinateur de bureau type équipé d’un écran à tube cathodique est de l’ordre de 100 à 250 W (selon la puissance de la machine et le nombre de périphériques). L’énergie consommée en 1 heure est donc comprise entre 0,1 et 0,25 kWh. Energie à laquelle il conviendra d’ajouter celle consommée par les différents périphériques (imprimante, scanner, etc.).

Deux pistes d’économie d’énergie sont envisageables : 1. utilisation de composants à meilleur rendement énergétique 2. arrêt ou mise en veille des équipements lorsqu’ils ne sont pas utilisés Ces pistes sont détaillées dans les paragraphes ci-dessous.

3.4.1.1

UTILISATION D’ÉQUIPEMENTS À HAUT RENDEMENT ÉNERGÉTIQUE

Dans cette catégorie, on trouve les écrans LCD, 3 à 4 fois plus économiques (certains ne consomment que 20 W) que les écrans classiques à tubes cathodiques. Par ailleurs, ces écrans sont moins nocifs pour les yeux et moins encombrants. Les ordinateurs portables sont aussi beaucoup plus économiques et ne consomment que 40-50 W (soit 2 à 4 fois moins de puissance appelée qu’un ordinateur de bureau). Les produits à meilleur rendement sont marqués par les labels décrits ci-après.

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Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org Etiquette et label Energy Star

On trouve ce label sur la plupart des ordinateurs. Ce label concerne tous les équipements de bureau (ordinateurs, écrans, fax, scanners, photocopieurs, imprimantes). Un des critères requis par ce label est une gestion automatique de la consommation d’énergie permettant de réduire la consommation en cas de faible sollicitation, ou encore de mettre en veille ou d’arrêter l’équipement. Les systèmes de gestion de l’énergie permettent de réguler la puissance mais aussi d’inciter l’utilisation des modes de fonctionnement plus économiques en énergie.

Aujourd’hui, la plupart des équipements de bureau bénéficient du label Energy Star. Au fur et à mesure du remplacement du matériel informatique, on observe une diminution du nombre d’équipements ne répondant pas favorablement à ce label. Label TCO

*[Pickum] : Roger E., Picklum, B. Nordman, B. Kresh, Guide pour la diminution des consommations énergétique des équipements de bureaux, 1999 Le label TCO est un label qualité et environnement pour les équipements de bureau électroniques. Les produits répondant au label TCO obéissent à un certain nombre de critères ergonomiques, énergétiques, écologiques et d’émissivité. Le label TCO est utilisé pour les équipements informatiques (ordinateurs, écrans, imprimantes, clavier et unité centrale). Créé en 1999 (TCO95), ce label a fait l’objet de nombreuses révisions (la dernière en date étant celle de 2006 : TCO 06).

3.4.4.2

AMÉLIORER LES COMPORTEMENTS

Une piste importante d’économie d’énergie concerne les comportements des usagers. En plus des positions « ON » et « OFF », il convient de prendre en compte le mode « VEILLE ». Lorsque l’ordinateur est en mode veille, l’écran est éteint, l’activité est réduite, mais l’ordinateur peut être réactivé par n’importe quel stimulus. Il convient de ne pas confondre le mode veille avec l’écran de veille, qui consiste à afficher une animation à l’écran, ce qui a pour effet de maintenir une activité élevé du processeur se traduisant

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Bureaux fr.leonardo-energy.org par une puissance consommée importante. Même en mode veille, l’ordinateur continue de consommer de l’énergie. Si l’ordinateur doit rester inactif pour une longue période, il est préférable de l’éteindre, ou de le mettre en mode de « veille prolongée ». La seconde option permet d’arrêter l’ordinateur tout en gardant en mémoire la dernière configuration active. Au redémarrage de l’ordinateur, les programmes et documents sont ouverts tels qu’au moment de la mise en veille. Ce mode est particulière pratique et permet de ne pas consommer d’énergie pendant toute la durée de la veille. On constate malheureusement que, dans la plupart des grosses entreprises, il est demandé au personnel de ne pas arrêter les ordinateurs afin de permettre les accès à distance pour les besoins de mise à jour et de maintenance des machines en l’absence des utilisateurs. Ces configurations sont toutefois compatibles avec les systèmes de gestion d’énergie des machines, qui peuvent même être éteintes une fois que les opérations sont terminées (mise à jour ou sauvegarde). Certaines idées fausses sont aussi parfois à l’origine de la non-extinction des ordinateurs. Notamment, certaines personnes pensent que le fait de ne pas éteindre les ordinateurs permet d’en augmenter la durée de vie. Ce qui était vrai pour les premiers ordinateurs et n’est plus vrai avec les machines actuelles. Le plus souvent, aucun responsable n’est désigné pour éteindre les équipements partagés tels que les imprimantes et les photocopieurs en fin de journée, et les personnes sont peu disposées à éteindre ces équipements sans être certain qu’aucune autre personne n’en aura encore l’usage. Dans ces circonstances, les dispositifs de gestion de l’énergie sont d’autant plus utiles pour permettre de réduire les consommations électriques. Les imprimantes individuelles doivent, quant à elles, toujours être éteintes manuellement. Les systèmes de gestion d’énergie pour imprimantes, pour photocopieurs et pour télécopieurs sont fiables et ne génèrent pas de dysfonctionnement ou de perte de fonctionnalité lorsqu’ils sont activés. Bien que ces systèmes de gestion d’énergie n’entraînent aucune gène pour l’utilisateur, les temps de démarrage s’en trouvent augmentés, ce qui peut être source d’irritation pour certains. Ce défaut peut facilement être contourné en augmentant les durées avant le passage en veille. Exemple du photocopieur

En règle générale, les temps de veille des photocopieurs sont bien plus longs que les temps de fonctionnement. La puissance consommée par un photocopieur en veille est de l’ordre de 150 W. Si l’on considère que le photocopieur ne fonctionne que 30 % du temps, on constate que 1 000 KWh sont inutilement consommés.

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Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org Un autre potentiel d’économie, facilement réalisable, concerne l’utilisation de papier. La plupart des photocopieurs sont aujourd’hui programmés par défaut pour un mode d’impression recto-verso.

3.4.2

Eclairage

Comme nous l’avons déjà précisé, l’éclairage constitue un poste de consommation d’énergie important. Deux pistes d’économie d’énergie peuvent être envisagées : l’extinction intelligente des luminaires et la mise en œuvre de luminaires plus efficaces, sujets que nous développerons dans les paragraphes suivants.

3.4.2.1

EXTINCTION INTELLIGENTE

« Les systèmes d’extinction intelligents » permettent de réaliser des économies d’énergie plus facilement. L’éclairage est très souvent laissé allumé même lorsque cela n’est pas nécessaire. Les exemples sont nombreux, le plus souvent lorsque la luminosité ambiante est suffisante ou lorsque plus personne n’occupe le local éclairé. Avec les systèmes d’extinction standard (interrupteur), on constate que les luminaires restent allumés sans que cela soit nécessaire. Il convient donc de favoriser la mise en œuvre de systèmes automatiques d’extinction ou de gradation :  détecteur de lumière  détecteur de présence tension  timers  raccordement à la gestion technique centralisée (BMS)

3.4.2.2

ECLAIRAGE EFFICACE

Les tubes fluorescents (TL) sont les plus usités dans les bureaux. Le rendement de ces luminaires est excellent ainsi que la qualité de l’éclairage. Les technologies d’éclairage à semi conducteur ou à LED ont de meilleurs rendements que les tubes fluorescents et tendent à être de plus en plus implantées. Toutefois, le marché est encore à ce jour tenu par les tubes fluorescents du fait de leurs excellentes caractéristiques en termes de rendu des couleurs, de température de couleur et d’efficacité.

Les tubes fluorescents nécessitent la mise en œuvre de ballasts pour fonctionner. Cet équipement doit donc être pris en compte dans les critères d’efficacité énergétique. On observe une grande disparité de rendement selon les différents modèles de ballasts, les plus mauvais pouvant être responsables de surconsommation d’énergie de plus de

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Bureaux fr.leonardo-energy.org 20 %. Il convient d’ailleurs de préciser que les ballasts à haut rendement consomment moins d’énergie mais aussi diminuent la consommation des lampes qui leurs sont associées. Des économies d’énergie de l’ordre de 40 % peuvent ainsi être réalisées. Il existe deux technologies de ballasts : les ballasts conventionnels ferromagnétiques et les ballasts électroniques. De la même façon, les « starters » utilisés conjointement avec les ballasts peuvent être de type conventionnel ou électronique. Les caractéristiques de ces équipements ne dépendent pas seulement de la technologie utilisée mais aussi du fabricant. Les critères les plus importants étant :  coût d’investissement  efficacité énergétique de l’ensemble du système  durée de vie des ballasts  durée de vie des lampes (dépend en partie du ballast)  risque de Flicker ou d’effet stroboscopique à l’allumage  dégagement de chaleur dans la lampe et le ballast  possibilité de gradation de la luminosité  influence de la qualité de la tension d’alimentation  risque d’effet stroboscopique  taille et poids du ballast et du starter  longévité en fonction de l’environnement (principalement la température)  variation de l’éclairage sur la durée de vie

Pour plus d’informations, consulter le Guide : Eclairage sur fr.leonardo-energy.org

3.4.2.3

ETUDE DE CAS : REMPLACEMENT DES TUBES CONVENTIONNELS PAR DES TUBES À HAUT RENDEMENT

Prenons le cas d’un bâtiment à usage de bureaux d’une surface totale de 6 000m², dont l’éclairage est assuré par des lampes à incandescence d’une puissance de 60 W (plus de 1 000 lampes sont installées sur site). Une proposition d’économie d’énergie serait de remplacer tous les éclairages 60 W par des luminaires à haut rendement d’une puissance électrique égale à 11 W mais proposant la même luminosité que les lampes à incandescence. Cette solution présente les avantages suivants :

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Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org  pas d’investissement supplémentaire  économies importantes réalisées sur la maintenance des équipements  permet de réduire les dégagements thermiques de façon importante, ce qui aura une répercussion sur les besoins en climatisation

Le remplacement de chaque lampe permet une diminution de puissance de 49 kW soit, pour 100 unités, une économie d’énergie annuelle de 100 000 kWh représentant une économie financière de 12 k€.

3.4.2.4

ETUDE DE CAS : REMPLACEMENT DES BALLASTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES CONVENTIONNELS

Un bâtiment de taille moyenne à usage de bureaux est principalement éclairé avec des tubes fluorescents. Aucune surveillance de l’énergie consommée n’est mise en place, ce qui ne permet malheureusement pas une estimation précise des consommations liées à l’éclairage. Les potentiels d’économie d’énergie peuvent toutefois être estimés grâce aux valeurs de référence des luminaires. En première estimation, on considère qu’environ 60 % des ballasts sont de type conventionnel. Comme nous l’avons déjà mentionné, ces équipements sont la cause de surconsommations importantes (de l’ordre de 20 %).

Une proposition d’économie d’énergie serait de remplacer les ballasts conventionnels par des ballasts électroniques afin de réduire les pertes. Dans la mesure où l’on ne dispose pas d’informations précises concernant le nombre de luminaires ou de l’énergie consommée par l’ensemble de l’éclairage, il convient, afin d’en faire une estimation, de se reporter à des études annexes. On trouve dans la littérature que le pourcentage moyen de la totalité de l’énergie consommée par un bâtiment à usage de bureaux dédié au poste éclairage est de l’ordre de 20 %, ce qui signifie, pour le bâtiment considéré, une quantité d’énergie électrique annuelle égale à 1 100 MWh. Cette valeur peut facilement être confirmée sur site en calculant la puissance d’éclairage installée par m² pour 100 lux, et d’extrapoler le résultat sur la surface éclairée totale. Le potentiel d’économie d’énergie est ensuite calculé comme suit : Le pourcentage de lampes équipées de tubes fluorescents est estimé à 60 %. Et nous avons estimé que 80 % de l’éclairage était assuré par des tubes fluorescents. Par ailleurs, la plupart des luminaires sont disposés dans des réflecteurs à lamelles blancs.

Energie totale consommée par l’éclairage

: 1 100 MWh/an

Energie totale consommée par les tubes fluorescents (80 %)

:

880 MWh/an

Pertes dans les ballasts conventionnels

:

20 %

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Bureaux fr.leonardo-energy.org Pourcentage de lampes équipées de ballasts conventionnels

:

60 %

Nombre estimé de tubes fluorescents équipés de ballasts conventionnels, sur la base de 58 W/tube

: 1 570

Energie totale consommée par les tubes fluorescents conventionnels

:

700 MWh/an

des réflecteurs

:

26 %

Potentiel d’économie d’énergie total

:

180 MWh/an

Potentiel d’économie d’énergie par remplacement des ballasts conventionnels par des ballasts ferromagnétiques et remplacement

Il en résulte que des économies de l’ordre de 180 MWh/an peuvent être réalisées, ce qui correspond à une économie financière de 21 600 €/an. Malgré des coûts d’investissement importants, des économies considérables peuvent être réalisées sur l’éclairage. La durée du retour sur investissement calculée uniquement sur la base des économies d’énergie est alors comprise entre 6 et 9 ans, en considérant que les luminaires existants sont remplacés par des nouveaux.

3.4.2.5

ETUDE DE CAS : REMPLACEMENT DES ANCIENS TUBES T12 PAR DES TUBES T8

Type de lampe T12 T8 T5

Puissance 20, 40, 65 W 18, 36, 58 W 14, 21, 24, 28, 35, 49, 54, 80 W

Eclairement de 1 050 à 4 800 lm de 1 350 à 5 200 lm de 1 350 à 5 200 lm

Longueur 59, 120, 150 cm 59, 130, 150 cm 55, 85, 115, 145 cm

On trouve communément des tubes fluorescents de type T12 équipés de ballasts ferromagnétiques dans les bureaux. Cette configuration consomme des quantités importantes d’énergie pour un éclairage médiocre. Après 8 000 heures de fonctionnement, on observe de fortes baisses de luminosité alors que la puissance consommée reste inchangée. Le remplacement des tubes anciens va donc être envisagé de façon systématique après un certain nombre d’heures de fonctionnement avant de constater les baisses d’efficacité.

Les broches des tubes T12 et T8 sont identiques. Le remplacement des tubes T12 par des tubes T8 permet de diminuer la puissance consommée tout en augmentant la

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Efficacité énergétique fr.leonardo-energy.org luminosité de 5 %.

3.4.2.6

ETUDE DE CAS : PILOTAGE DE L’ÉCLAIRAGE EN FONCTION DE LA LUMINOSITÉ AMBIANTE

Le hall d’entrée d’un grand bâtiment (28 000m²) est équipé de spots lumineux (150 W de type HQI TS). L’éclairage du hall est raccordé à la GTC (gestion technique centralisée) du bâtiment. Il est fréquent qu’il soit demandé au personnel de maintenance d’allumer l’éclairage lorsque la luminosité extérieure est faible par contre, lorsque la luminosité extérieure est importante et suffit à l’éclairage du hall, les luminaires restent allumés.

Figure 8 : les luminaires sont allumés alors que l’éclairage ambiant est suffisant

L’installation d’un détecteur de luminosité couplé à la GTC permettrait de restreindre les heures de fonctionnement des luminaires. Dans ce cas, l’investissement se réduit au raccordement du détecteur à la GTC. Les économies réalisées en éteignant de façon automatique les éclairages des escaliers sont de l’ordre de 9 500 kWh/an, soit une économie financière de 1 140 €. Les économies relatives à l’extinction des luminaires du hall sont plus difficilement estimables. Toutefois, vu le grand nombre de luminaires et les fortes puissances mises en jeu, le potentiel d’économie d’énergie est important. Deux heures d’extinction quotidienne des luminaires correspondent à 2 800 kWh économisés, soit 336 €. Des économies peuvent par ailleurs être réalisées sur la climatisation du fait des dégagements moindre de chaleur, ainsi que sur l’augmentation de la durée de vie des luminaires.

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