Smart Building

Introduction

Le bâtiment intelligent est un concept vaste aux contours flous. Dans l’éclairage, il prend sa source avec des détecteurs qui peuvent déclencher automatiquement l’allumage/extinction ainsi qu’avec les possibilités de gradation, notamment en fonction de la luminosité.

Beaucoup de sujets concernant ce thème sont donc traités dans la partie gradation, et de nombreuses définitions y sont développées.

Mais l’intelligence du bâtiment ne se limite pas uniquement au domaine de l’éclairage : le chauffage, la ventilation, la climatisation, les stores, les alarmes sécurité et incendie constituent tous des domaines où la commande peut jouer un rôle déterminant.

Depuis des dizaines d’années maintenant, des systèmes de type GTB (Gestion Technique du Bâtiment) permettent de compiler toutes les informations grâce à un bus commun (KNX, LON, BACNET…) qui relie tous les éléments, voir ci-dessous.

Pourtant, l’arrivée des LED et les progrès du numérique permettent d’envisager de nouveaux modèles particulièrement intéressants, comme le bâtiment IP (Internet Protocol) ou dans un autre domaine l’alimentation en courant continu.

Bâtiment IP et Ready To Service

Le bâtiment IP est de manière simplifiée un bâtiment où la gestion se fait – dans l’idéal pour tous les éléments connectés – par le protocole IP : cela a de nombreux avantages (voir ci-dessous), notamment en termes de nouveaux services à proposer, de fluidité et donc de fiabilité.

Afin de favoriser l’émergence d’un tel système, la SBA (Smart Building Alliance) a mis en place en 2018 le label R2S (Ready To Service) qui définit les conditions pour qu’un bâtiment soit prêt à proposer des services. L’idée fondamentale est de fluidifier (de type “seamless”) la communication entre tous les composants pour pouvoir avoir à disposition toutes les informations pour développer des services (géolocalisation, économies d’énergie, confort, sécurité, santé, maintenance….).

Les grandes lignes sont les suivantes :
– Le bâtiment est innervé par un réseau IP indépendant du réseau informatique. Ce “4ème fluide” sert de support (est le support unique dans l’idéal) à toutes les commandes du bâtiment
– Tous les écosystèmes (luminaires, radiateurs, stores, verre électrochromes…) et capteurs utilisent donc le protocole unique IP
– Les écosystèmes ont des interfaces de programmation (appelées API pour Application Programming Interface) ouvertes pour pouvoir récupérer la donnée
– Le système n’est plus siloté par métier mais découplé en trois couches : équipements connectés, infrastructure réseau du bâtiment et applications de service (avec les données compilées On premise, c’est à dire en local, ou sur le Cloud)
– Une sécurité numérique et une protection des données garanties

Les avantages du label R2S sont :
– Une forte interopérabilité entre les systèmes
– La disparition des automates et interfaces pour une plus grande fluidité
– La mise en commun des capteurs (température, présence, luminosité, CO2….)
– Une grande robustesse et évolutivité du système

Courant continu

La LED, grâce à ses propriétés de faible consommation et d’alimentation native en courant continu, permet également de travailler sur une nouvelle approche : l’alimentation directe en courant continu.

La réflexion est simple : le courant est de plus en plus généré en continu localement (par les panneaux solaires par exemple) et transformé ensuite en courant alternatif pour les besoins quotidiens (les appareils fonctionnent en général en 230 V et 50 Hz). Dans le cas des luminaires LED, le courant est ensuite de nouveau transformé en courant continu, ce qui produit des pertes importantes à chaque fois.

Courant alternatif et continu

Le courant alternatif a été finalement choisi dans le monde entier notamment pour sa grande facilité de transport (le passage à la haute tension – donc faible intensité et faible pertes – est beaucoup plus facile en alternatif qu’en continu). L’émergence de productions locales peut donc changer la donne et permettre avantageusement de revenir au courant continu.

L’idée est donc d’alimenter directement les luminaires LED avec du courant continu basse tension (48 V), sans passer par la phase courant alternatif, ce qui rappelle d’ailleurs la bataille des courants que ce sont livrés Thomas Edison et Nikola Tesla à la fin du XIXème siècle aux États-Unis.

Ceci signifie que le rendement global du système pourrait être sensiblement amélioré mais implique certaines contraintes :
– alimenter au moins une partie du bâtiment directement en courant continu par une production locale
– développer une industrie (driver pour l’éclairage) qui accepte un courant d’entrée continu (et non alternatif)
– trouver des solutions alternatives pour les appareils de fortes puissances qui demandent des sections de câbles très/trop importantes (car la tension est beaucoup plus faible, 48 V contre 230 V actuellement)

POE

L’alimentation en courant continu 48 V permet également le déploiement du POE, c’est à dire l’alimentation directe par un câble RJ45, ce qui permet de faire directement le lien avec le bâtiment et le luminaire IP ci-dessus, voir les détails.

Développement économique de zones isolées

L’industrialisation d’équipements alimentés en courant continu permettrait de multiplier les productions locales d’énergie et de donner accès au confort électrique à des régions isolées électriquement donc économiquement (concrètement : loin des centrales électriques).

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