Installation et maintenance : performance

Considérations générales

Une installation et une maintenance performantes correspondent à un luminaire de qualité (source et alimentation comprises), ainsi qu’à une installation et une maintenance bien faites : les luminaires sont en adéquation avec les besoins, fixés de manière sécuritaire tout en répondant aux normes et la maintenance est effectuée régulièrement de manière à maintenir le niveau d’éclairement prévu (voir éclairement moyen à maintenir).

Une fois ces considérations de bases effectuées, la performance peut se mesurer pour l’installation et la maintenance par deux indicateurs :
– le facteur de maintenance (FM) qui permettra de prendre en compte la baisse du flux lumineux dans le temps dans les études d’éclairement, voir ci-dessous
– l’étude en coût global.

Plan de maintenance

L’anticipation est un facteur clef pour optimiser les coûts tout en maintenant un bon niveau de service et cela peut être formalisé  par un plan de maintenance.

Le choix de la source et du luminaire implique en effet un temps de pose et une maintenance prévisibles en fonction du type de local, deux paramètres qui interviennent dans le calcul d’amortissement d’un luminaire :
– Peut-être est-il plus intéressant d’acheter un luminaire plus cher et de passer moins de temps à l’installer (avec une connectique spécifique ou une version chantier par exemple) ?
– De prendre des sources et alimentations avec une plus grande durée de vie pour diminuer les frais de maintenance ?
– De prévoir un treuil pour descendre le luminaire ?
– Ou d’augmenter l’étanchéité (IP) du luminaire pour ne pas avoir à les nettoyer trop souvent ?

Il est donc nécessaire de veiller aux éléments suivants (et d’inclure les variantes dans une étude en coût global) pour pouvoir effectuer un choix pertinent selon la situation (et notamment l’empoussièrement du local) :
durée de vie des sources
– durée de vie de l’alimentation pour les LED
– coût de la main d’œuvre (donc présence d’une équipe sur place ou non)
– accessibilité des luminaires
– système d’accroche mécanique
– système de connexion électrique
– étanchéité (IP)…

Installation et maintenance

Si deux acteurs différents sont chargés d’une part de l’installation et d’autre part de la maintenance, les intérêts peuvent diverger et il est important pour les maîtrise d’œuvre et maîtrise d’ouvrage de faire converger ces intérêts dans le choix des produits.

Calculs du facteur de maintenance

D’une manière générale (CIE 97)

Le facteur de maintenance (FM)

Le rapport technique CIE 97 datant de 2005 (Guide sur le maintenance des systèmes d’éclairage électrique intérieur, en anglais) propose une méthode pour calculer le facteur de maintenance (FM) à insérer dans les études d’éclairage.

Ce facteur de maintenance est défini comme le rapport entre l’éclairement moyen à maintenir et l’éclairement moyen initial. Le flux lumineux des luminaires a en effet naturellement tendance à diminuer au cours du temps et quatre raisons peuvent expliquer cette baisse :
– La diminution naturelle du flux de la source dans le temps (voir FDLL, Facteur de Dépréciation Lumen Lampe ),
– La non survie des sources (voir FSL, Facteur de Survie de la Lampe ),
– L’empoussièrement et le vieillissement du luminaire (voir FDL, Facteur de Dépréciation du Luminaire),
– L’empoussièrement de la pièce (voir FDSS, Facteur de Dépréciation Surface Salle).

Selon la CIE 97, le facteur de maintenance (FM) est calculé par la formule suivante :

FM = FDLL x FSL x FDL x FDSS.

Les facteurs secondaires (source, luminaire et pièce)

La source (FDLL et FSL)

La source a deux raisons distinctes qui peuvent provoquer une baisse du flux : soit une diminution naturelle du flux (mesurée par le FDLL, Facteur de Dépréciation Lumen Lampe), soit une mort prématurée de ladite source (mesurée par le FSL, Facteur de Survie de la Lampe). Bien évidemment cela dépend du type de source et la CIE 97 propose un tableau récapitulatif pour ces deux facteurs en fonction de la source, voir ci-dessous.

Pour les LED qui ne sont pas traitées dans la CIE 97 (puisqu’elle date de 2005), voir le paragraphe spécifique ci-dessous pour le calcul de FDLL et FSL.

Illustration

Ci-dessous un extrait de la CIE 97 :
– LLMF (Lamp Lumen Maintenance Factor) : correspond au FDLL, Facteur de Dépréciation Lumen Lampe
– LMF (Luminaire Maintenance Factor) : correspond au FDL, Facteur de Dépréciation du Luminaire.

Le luminaire (FDL)

Tout luminaire vieillit (le plastique jaunit par exemple) et s’empoussière. Le flux sortant du luminaire diminue donc dans le temps, ce qui est mesuré par le FDL, Facteur de Dépréciation du Luminaire.

Ce facteur dépend de différents éléments comme l’IP du luminaire, l’activité et l’empoussièrement du lieu où il est situé ou le plan de maintenance/nettoyage. La CIE 97 donne des valeurs comprises entre 1 et 0,45 suivant les cas même si dans la pratique ce facteur est régulièrement pris à 1 pour une étude d’éclairage « standard ».

La pièce (FSL)

De même que pour les luminaires, toute pièce s’empoussière et les réflexions de la lumière sur les parois tendent à diminuer l’éclairage sur le plan utile. Suivant l’activité dans la pièce, la fréquence de nettoyage et les coefficients de réflexion, ce facteur a des valeurs comprises dans la CIE 97 entre 1 et 0,49.

Dans la pratique, ce facteur est également souvent pris à 1 pour des études d’éclairage « standards ».

Application pratique pour les LED

D’une manière générale

Dans la pratique, avec les LED, la survie est très proche de 100% et donc dans les calculs FSL = 1. De plus, comme vu ci-dessus et pour des pièces « standardS », FDL et FDSS sont également souvent pris à 1 et du coup, il est courant de voir l’approximation suivante FM = FDLL.

Important

Concrètement cela signifie que le facteur de maintenance pris pour réaliser les études d’éclairement correspond bien souvent uniquement la dépréciation du flux lumineux de la LED, les autres facteurs étant négligés.

Calcul du FDLL pour les LED

La durée de vie des LED à une température ambiante donnée s’exprime par :
– Une durée de vie (par exemple 50 000 h)
– Un taux de dépréciation du flux initial xx, sous la forme Lxx
– Un pourcentage des LED Byy qui auront un flux inférieur au « xx » du flux initial au bout de la durée de vie définie.

Par exemple, L70B10 à 50 000 h signifie que 10% des modules seront considérés comme possédant une valeur inférieure à 70% au flux initial au bout de 50 000 h, voir plus de détails.

Pourtant, la durée de vie utile LxxByy est de moins en moins utilisée. En effet, il a été montré que la différence entre les valeurs à B10 et B50 est de l’ordre de 1% uniquement (voir le guide de LightingEurope « Évaluation des performances des luminaires LED »). Du coup « la valeur médiane B50 représente, avec un degré de précision suffisant, le niveau de dégradation du flux d’un certain nombre de produits a la durée de vie déclarée« .

La dépréciation du flux lumineux à une durée de vie et température données peut donc s’exprimer plus simplement en prenant systématiquement la valeur xx, de l’expression LxxB50. A cela il faudrait encore préciser la température ambiante (Tq) qui dans la pratique est souvent prise à 25°C ou à 35°C.

Simplification pour le taux de dépréciation du flux initial pour les LED

De ces différentes simplifications, il est courant de voir pour les luminaires LED : FM = xx/100, « xx » correspondant à LxxB50.
Il est important de noter que cette approximation n’est valable que pour la durée de vie précisée (30 000 h, 50 000 h…) et pour une température ambiante donnée.

Homogénéisation à 50 000 h

Pour homogénéiser et simplifier encore les calculs, une méthode est apparue pour avoir un référentiel à 50 000 h : en effet, il est beaucoup plus simple de rapporter tous les coefficients de maintenance à une même durée de vie pour être sûr de parler des mêmes facteurs.

Le Facteur de Rapport de durée de vie (FR) a donc été créé pour prendre la référence de la durée de vie à 50 000h. Par exemple si la durée de vie des LED est de 30 000 h, ce facteur est pris à 0,8 (et à 0,6 pour 20 000h).

Ce facteur peut être utilisé avantageusement pour calculer le facteur de maintenance pour les luminaires LED à 50 000 h suivant la formule : FM 50000 = FDLL 50000 +FR 50000 + FDL 50000 + FDSS 50000.

Formule simplifiée du facteur de maintenance pour les luminaires LED :

Du coup, FM = FM 50000 = FDLL 50000 +FR 50000 + FDL 50000 + FDSS 50000.
En prenant en compte l’approximation ci-dessus FDL 50000 = FDSS 50000= 1, nous obtenons

FM 50000 = FDLL 50000 +FR 50000

avec FDLL 50000 = xx, « xx » correspondant à LxxB50, ceci n’étant valable qu’à une température ambiante donnée.

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