Les compteurs d’énergie mesurent la consommation d’électricité et de gaz naturel d’un bâtiment. Ces
données fournissent des informations importantes pour une saine gestion des bâtiments (voir bulletin Les compteurs communicants d’électricité et de gaz naturel d’un bâtiment). Certains complexes immobiliers possèdent également des sous-compteurs dont les données sont enregistrées dans le système de gestion du bâtiment (SGB) mais ce n’est pas une application courante.
Toutefois, bien que le mesurage d’énergie permette de mieux comprendre où l’énergie est consommée, il n’est généralement pas possible d’avoir un compteur pour chaque système et ses sous-composantes (moteur, chauffage, refroidissement). C’est pourquoi les compteurs virtuels d’énergie (Virtual Energy Meters – VEM) présentent un intérêt majeur.
Qu’est-ce qu’un VEM ?
Les VEM sont des compteurs virtuels programmés directement dans le SGB avec des équations de calcul d’énergie simplifiées utilisant les informations nominales et de conception des équipements et de leurs composantes. L’objectif n’est pas de viser une mesure exacte de la consommation d’énergie, mais plutôt de fournir des approximations pertinentes et des ordres de grandeur permettant des comparaisons judicieuses, comme :
- Suivre la consommation de différentes zones
- Faire le suivi en temps réel d’un récupérateur d’énergie
- Calculer le coefficient de performance en temps réel des refroidisseurs
Les compteurs virtuels permettent une meilleure compréhension du bilan énergétique d’un bâtiment et de ses systèmes.
Applications et avantages
Les VEM enregistrent la consommation d’énergie dans le temps, que ce soit en périodes occupées ou inoccupées, entre les saisons, ou pendant des événements climatiques ou spéciaux. L’utilisation de ces données peut être utile pour :
- Mise en service continue : Identifier et dévoiler des anomalies opérationnelles ou du gaspillage énergétique
- Mesurage et vérification : Suivant l’implantation de mesures d’efficacité énergétique, les VEM peuvent permettre l’application des options A et B du protocole international de mesurage et vérification de la performance (IPMVP)
- Planification et coordination : Les VEM peuvent aider les gestionnaires du bâtiment à planifier et prioriser les projets de maintien d’actif et de performance énergétique
Types de données utilisées
Les VEM utilisent généralement deux types de données pour mesurer l’énergie :
- Données actives : Données opérationnelles provenant de sondes, de capteurs et de signaux de modulation d’actuateurs ou des sous-composantes mécaniques. Ces données changent selon les opérations des systèmes.
- Données passives : Données provenant des plans et des spécifications d’ingénierie, rapports d’équilibrage et fiches signalétiques.
Fréquence et précision
Pour un suivi précis, il est recommandé d’enregistrer les données rafraîchies à la minute. Diverses architectures de réseaux les communiqueront en quelques secondes, ou jusqu’à plus de 5 minutes.
De longs délais peuvent compromettre la précision et la pertinence des calculs.
La précision d’un VEM peut varier en fonction de la source de données. Comme exemple, la lecture d’un débitmètre versus les données d’un rapport de balancement. Malgré tout, les mesures virtuelles sont utiles en effectuant une comparaison relative entre elles.
Implémentation technique
Les VEM peuvent être programmés dans les contrôleurs des équipements, leurs gestionnaires de réseau, dans la plateforme centralisée ou créés à l’externe par des services analytiques spécialisés en efficacité énergétique. Lors de l’élaboration de projets d’implantation de VEM, plusieurs éléments du SGB doivent être pris en compte pour assurer une programmation efficace.
Enregistrements essentiels du SGB :
- Points de mesure de puissance et d’énergie des équipement
- États de fonctionnement des équipements CVAC
- Données de modulation et d’étagement (chauffage/refroidissement)
- Données météorologiques et environnementales
Données d’intrants documentées :
- Configurations des équipements et leurs caractéristiques nominales
- Relations hiérarchiques entre équipements
- Plages de fonctionnement et valeurs normalisées
- Historique des valeurs pour détection de changements d’état
Ces informations permettent de calculer la consommation énergétique virtuelle en corrélant l’état opérationnel des équipements avec leurs caractéristiques de consommation.
L’implantation de VEM peut rapidement devenir un projet d’envergure qui nécessite d’importantes ressources techniques et financières, mais qui offre une importante quantité de données énergétiques utiles traçant l’histoire des différentes sections et systèmes de l’édifice.
Exemples de formules VEM
Voici quelques exemples d’équation :
- VEM pour moteurs triphasés
- VEM thermique pour flux d’air
- VEM thermique pour boucle hydronique
Il est possible de retrouver d’autres équations en ligne [1] et dans la littérature technique. Les équations présentées servent à calculer une puissance pour un temps donné. Pour calculer la consommation d’énergie, il suffit d’ajouter un totalisateur qui additionne en continue le calcul de puissance pour une fréquence donnée, généralement aux 5 minutes.
Conclusion
Les calculs des VEM peuvent être intégrés dans des rapports et des indices de performance pour faciliter la gestion énergétique des bâtiments. En conclusion, les compteurs virtuels d’énergie constituent un outil précieux pour la gestion énergétique des bâtiments. Bien que leur implantation nécessite des efforts importants, ils permettent d’obtenir un bilan détaillé de la consommation énergétique sans installation coûteuse de compteurs physiques. Les données collectées facilitent l’identification d’anomalies, la validation de mesures d’efficacité énergétique et la planification de projets d’optimisation.
POUR ALLER PLUS LOIN …
Matériels de référence cités dans l’infolettre :
[1] Engineering toolbox https://www.engineeringtoolbox.com/
