avec intégration dans une GTB et un Système de Management de l’Énergie (SMé ISO 50001)
Introduction
Dans un contexte de transition énergétique et de recherche de confort intérieur, les systèmes HVAC (chauffage, ventilation, climatisation) à hautes performances jouent un rôle clé dans l’efficacité énergétique des bâtiments tertiaires. Cet article présente un système tout air à débit variable (VAV) avec batteries terminales dans un bâtiment tertiaire de 5 000 m², équipé de pompes à chaleur air/eau, de centrales de traitement d’air avec échangeurs rotatifs, et de terminaux tout air avec diffuseurs. Nous abordons également l’intégration du système dans une Gestion Technique du Bâtiment (GTB) et un Système de Management de l’Énergie (SMé) conforme ISO 50001, afin de maximiser la performance énergétique, le confort et la qualité d’air.
Description détaillée du système HVAC
Le système HVAC étudié est conçu pour assurer le confort thermique et la qualité de l’air dans un bâtiment tertiaire d’environ 5 000 m², répartis en plusieurs zones fonctionnelles distinctes.
1. Production thermique
La production de froid et de chaud est assurée par deux pompes à chaleur air/eau réversibles. Ces équipements fournissent de l’eau glacée pour le refroidissement et de l’eau chaude pour le chauffage, selon les besoins saisonniers et horaires. Les pompes à chaleur sont dimensionnées pour offrir une performance optimale, avec un COP élevé, garantissant ainsi une efficacité énergétique élevée.
2. Centrales de traitement d’air (CTA)
Quatre centrales de traitement d’air desservent les différentes zones du bâtiment. Chaque CTA est équipée d’un échangeur rotatif à récupération d’énergie, permettant de récupérer la chaleur de l’air extrait pour préchauffer ou pré-refroidir l’air neuf entrant. Cette récupération limite les besoins énergétiques des pompes à chaleur en réduisant l’écart thermique à compenser.
Les CTA intègrent également des filtres haute efficacité, des humidificateurs et des systèmes de ventilation adaptés pour maintenir une bonne qualité d’air intérieur conforme aux normes.
3. Distribution et modulation de l’air
Le système est basé sur des terminaux tout air à débit variable (VAV), c’est-à-dire que le débit d’air soufflé dans chaque zone est modulé en fonction des besoins réels détectés (température, présence, qualité d’air). Ces terminaux ajustent précisément le volume d’air injecté, réduisant ainsi la consommation des ventilateurs et améliorant le confort.
Chaque terminal est équipé de batteries terminales (chauffage ou refroidissement) qui ajustent la température de l’air soufflé localement, permettant une régulation fine et réactive.
4. Diffusion et qualité d’air
Les diffuseurs installés garantissent une bonne répartition de l’air dans les espaces, sans courants d’air désagréables. Parallèlement, des capteurs mesurent en continu la qualité de l’air (CO2, humidité, température) afin d’ajuster le renouvellement d’air et d’assurer un environnement sain.
5. Régulation certifiée eu.bac
La régulation du système est certifiée eu.bac, garantissant des algorithmes de contrôle efficaces et standardisés pour la gestion des débits d’air, des températures, des pressions et des séquences de fonctionnement. Cette certification assure aussi une interopérabilité aisée avec la GTB et les outils de supervision.
Fonctionnement et avantages
- Modulation dynamique du débit d’air selon occupation, température, et qualité d’air, réduisant la consommation énergétique liée à la ventilation.
- Récupération d’énergie efficace via échangeurs rotatifs, diminuant les besoins en chauffage ou refroidissement.
- Gestion locale précise avec batteries terminales, améliorant le confort et évitant les surconsommations.
- Surveillance continue de la qualité d’air, assurant un renouvellement adéquat et un environnement sain.
- Régulation certifiée eu.bac pour garantir performance, fiabilité et conformité.
Intégration dans la GTB et le SMé
Gestion Technique du Bâtiment (GTB)
La GTB collecte en temps réel les données des pompes à chaleur, CTA, terminaux et capteurs de qualité d’air. Elle permet :
- Pilotage optimisé via algorithmes adaptatifs,
- Détection rapide des anomalies,
- Maintenance prédictive,
- Coordination des équipements pour éviter surconsommations.
En complément du système HVAC, la GTB assure également la gestion centralisée du système d’éclairage, la surveillance des alarmes techniques ainsi que le suivi des comptages énergétiques (Tableau Général Basse Tension - TGBT, tableaux de distribution par étage) et des consommations d’eau. Cette approche intégrée favorise une meilleure visibilité sur l’ensemble des usages énergétiques et facilite la mise en œuvre des actions d’optimisation.
Système de Management de l’Énergie (SMé)
Le SMé ISO 50001 structure la démarche d’amélioration continue énergétique :
- Suivi des consommations par zone et équipement,
- Analyse des indicateurs de performance énergétique (EnPI),
- Mise en œuvre d’actions correctives basées sur données réelles,
- Respect des objectifs réglementaires et économiques,
- Préparation aux audits et certifications énergétiques.
Plan d’action SMé pour le système HVAC
| Action | Objectif | Responsable | Délai | Indicateurs de suivi | Commentaires |
| Collecte et centralisation des données | Remontée automatique via GTB | Responsable GTB | 1 mois | Taux couverture équipements monitorés | Inclure débits, températures, conso |
| Étalonnage des capteurs | Garantir fiabilité mesures | Maintenance | 2 mois | Écarts mesure < 2% | Contrôles périodiques planifiés |
| Analyse consommations et EnPI | Identifier usages énergétiques et optimisations | Responsable énergie | 3 mois | Analyse trimestrielle écarts et tendances | Rapports audits internes |
| Optimisation consignes régulation | Ajuster plages température et débits | GTB & énergie | 4 mois | Réduction consommation HVAC (%) | Tests en périodes creuses |
| Maintenance prédictive et alertes | Détecter dérives et anticiper interventions | Maintenance & GTB | 5 mois | Nombre alertes traitées | Amélioration disponibilité |
| Formation utilisateurs & personnel | Sensibiliser à usage optimal | Responsable formation | 6 mois | Taux participation & satisfaction | Sessions périodiques |
| Suivi et ajustement continu | Affiner réglages selon retours et données | Énergie & GTB | Permanent | Indicateurs EnPI & retours expérience | Revue annuelle SMé |
| Audit interne SMé | Vérifier conformité et efficacité mesures | Responsable SMé | Annuel | Rapport audit interne | Plan d’amélioration |
Plan de maintenance du système HVAC
Un plan de maintenance rigoureux est essentiel pour garantir la performance et la durabilité du système HVAC et des systèmes associés :
| Intervention | Fréquence | Description | Responsable | Objectifs |
| Vérification des pompes à chaleur | Trimestrielle | Contrôle pression fluide, niveau fluide, état compresseurs | Maintenance | Assurer COP optimal, éviter pannes |
| Nettoyage et inspection échangeurs rotatifs | Semestrielle | Nettoyage rotors, contrôle étanchéité | Maintenance | Maintenir rendement élevé |
| Remplacement filtres CTA | Tous les 6 mois | Changement filtres haute efficacité | Maintenance | Assurer qualité d’air, préserver équipements |
| Vérification des capteurs qualité d’air | Trimestrielle | Calibration et tests fonctionnels | Maintenance | Fiabilité mesures et régulation |
| Inspection des batteries terminales | Semestrielle | Contrôle étanchéité, intégrité des serpentins | Maintenance | Éviter fuites, garantir performance |
| Contrôle des diffuseurs | Annuel | Nettoyage, vérification bonne diffusion | Maintenance | Confort et distribution homogène |
| Tests fonctionnels GTB | Trimestrielle | Vérification des alarmes, séquences de commande, communication des équipements | Équipe GTB | Détection précoce anomalies, fiabilité système GTB |
| Maintenance du système électrique | Semestrielle | Contrôle tableaux électriques (TGBT, TD étage), vérification protections, câblages, liaison GTB | Équipe Électrique | Garantir sécurité, continuité service, intégrité comptages et GTB |
Plan de Mesures & Vérification (M&V) selon IPMVP
Le protocole IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol) est appliqué pour garantir la fiabilité des gains énergétiques du système HVAC.
Objectifs M&V
- Vérifier les économies d’énergie réelles post-optimisation,
- Détecter rapidement toute dérive de performance,
- Justifier les investissements auprès des parties prenantes.
Méthodologie
- Définition des lignes de base avant optimisation (consommation historique des pompes à chaleur, ventilation, éclairage).
- Mesures en continu : débit d’air, températures, consommations électriques, données GTB (alarme, qualité d’air, présence).
- Analyse statistique des indicateurs de performance énergétique (EnPI) liés aux conditions externes (température extérieure, occupation).
- Rapports réguliers et ajustements des consignes.
Fréquence
- Mesures en continu avec synthèse mensuelle,
- Audit M&V annuel complet.
Exemple de Tableau de Bord Énergétique
Pour piloter efficacement le système HVAC dans le cadre du SMé, un tableau de bord énergétique synthétise les données essentielles en temps réel et facilite la prise de décision :
| Indicateur | Unité | Objectif cible | Valeur actuelle | Évolution mensuelle | Actions recommandées |
| Consommation énergie totale | kWh | Réduction de 10%/an | 48 500 | -3% | Analyse point chaud conso |
| Consommation pompes à chaleur | kWh | Optimisation COP | 27 000 | Stable | Maintenance préventive |
| Débit d’air moyen CTA | m³/h | Adapté à occupation | 15 200 | +2% | Ajuster consignes VAV |
| Température moyenne soufflage | °C | ± 22°C confort | 21,5 | Stable | Vérifier batteries terminales |
| Qualité d’air (CO2) | ppm | < 800 ppm | 750 | Amélioration | Maintenir renouvellement air |
| Taux disponibilité GTB | % | > 98% | 99,2 | Stable | Vérifier alertes et alarmes |
| Alertes techniques actives | Nb | 0 | 2 | +1 | Intervention maintenance urgente |
Ce tableau de bord est actualisé en continu grâce à la GTB et accessible via une interface web pour les équipes techniques et le management énergie.
Conclusion
Le système HVAC tout air à débit variable avec batteries terminales, associé à une production thermique performante et à des centrales de traitement d’air à récupération d’énergie, constitue une solution efficace pour les bâtiments tertiaires modernes. L’intégration dans une GTB avancée et un SMé ISO 50001 structuré permet d’assurer la maîtrise énergétique, la qualité de service et la durabilité.
Un plan de maintenance complet et un protocole M&V conforme à IPMVP garantissent la pérennité des performances et la transparence des résultats, essentiels pour répondre aux enjeux environnementaux et économiques.