Des solutions pour améliorer l’efficacité énergétique, les performances, le confort et la sécurité des bâtiments

L’efficacité énergétique des bâtiments est une priorité absolue pour Joël Désiré, chef de produits Solutions de bâtiment connecté chez Distech Controls : « Il est inévitable que la performance des bâtiments fasse l’objet d’une attention accrue, au même titre que les implications pour le reste du paysage immobilier tertiaire du pays. En France, le secteur du bâtiment représente actuellement 43 % des consommations énergétiques annuelles, et il génère 23 % des émissions de gaz à effet de serre. On comprend donc aisément l’enjeu de diminuer ces consommations face à l’état d’urgence de la crise énergétique. Dans ce contexte, deux décrets sont entrés en vigueur pour accélérer la transition énergétique des bâtiments. Le décret Éco-Énergie tertiaire pour réduire la consommation du bâtiment et le décret BACS afin de mieux le piloter.

La qualité de l’air intérieur est aussi une préoccupation essentielle pour les consommateurs, et les employés qui n’ont pas la possibilité de télétravailler. Ils veulent avoir l’assurance qu’ils occupent un espace sain, en particulier lorsque l’extérieur est pollué. De plus en plus de capteurs seront installés, car les entreprises gèrent de manière proactive la qualité de l’air intérieur. » 

Les systèmes d’automatisation et de contrôle vont permettre de suivre et d’analyser les données de consommation des différents équipements du bâtiment, de détecter des défauts ou des pertes d’efficacité, d’anticiper des opérations de maintenance et d’informer l’exploitant des améliorations possibles en termes d’efficacité énergétique. La réduction des consommations d’énergie doit, bien entendu, se faire en assurant/améliorant le confort et la sécurité des occupants de ces bâtiments.

La mise en œuvre de technologies digitales doit aussi permettre un pilotage et une gestion plus faciles et en temps réel à partir d’écrans ou d’un smartphone de tous ces systèmes et cela, en toute sécurité pour les données collectées.

Une première étape d’audit et de conseil
Sur un site existant – et ce sera la très grande majorité des sites à équiper dans les années qui viennent –, avant de mettre en œuvre de nouveaux capteurs, appareils de mesure ou de supervision il faut une première étape d’audits, de mesures et de conseils.

Nathalie Champeaux, directrice marketing Digital Building de Schneider Electric France, explique : « L’audit est la première étape. Il faut comprendre comment le bâtiment fonctionne et les objectifs que l’on veut atteindre : ce peut être la conformité aux décrets mais aussi faire de la décarbonation et utiliser des énergies renouvelables, améliorer la résilience et la sécurité au niveau électrique. 

Nous avons ainsi un service EcoConsult qui permet à nos experts de réaliser un plan de comptage sur site pour mesurer quels sont les usages qui consomment, de faire des études sur les plans de protection, sur la digitalisation de la distribution énergétique, d’analyser les problèmes de sécurité et besoins des usagers et des occupants. Tous ces points vont permettre de définir l’état de départ et l’état d’arrivée, avec toutes les actions que l’on peut faire. Pour un bâtiment de bureaux, cela peut être aussi le confort des occupants, les services proposés pour avoir un bâtiment attractif. Dans un bâtiment de santé, ce sera plutôt le confort des patients avec des niveaux de température des chambres adaptés ou le contrôle du niveau de CO₂. L’audit et les mesures à prendre seront donc très liés à l’utilisation du bâtiment avec, par exemple, des programmations horaires.

Il faut aussi savoir s’interfacer avec un autre système et éventuellement mettre en place des capteurs ou des compteurs supplémentaires pour savoir ce qui consomme, ou comparer plusieurs bâtiments. Pour la mesure ce peuvent être des compteurs PowerTag, faciles à installer dans les tableaux électriques, et notre passerelle Panel Server permettant d’assurer une connexion entre les équipements d’un tableau électrique, l’IoT filaire ou sans fil et le logiciel de supervision ou de monitoring. »

Des solutions pour rendre les bâtiments plus durables et plus centrés sur l’humain
Des GTB connectées vont permettre de collecter et analyser les données venant de capteurs de consommation d’énergie, de température, de qualité de l’air, d’humidité, de présence ou d’éclairage dans les locaux. Tous ces équipements pourront être pilotés à distance, les datas pourront être analysées, comparées, des scénarios de consommation mis en place.

Overkiz propose sa solution Smartkiz, conçue pour le petit et moyen tertiaire pour équiper rapidement et simplement d’une GTB connectée des bureaux, commerces, hôpitaux ou hôtels.

Sébastien Auger, directeur commercial et marketing d’Overkiz, donne les caractéristiques de cette solution : « Membre du groupe Somfy, Overkiz conçoit des solutions hardware depuis plus de 15 ans. Pour optimiser la performance énergétique des bâtiments, nous avons développé la passerelle ultra-compacte Smartkiz qui s’intègre facilement au tableau électrique. Elle permet de connecter une multitude d’équipements grâce à une compatibilité de plus de 6 000 produits et 60 marques dans les domaines du CVC, de l’éclairage, des ouvertures… Smartkiz supporte des protocoles radio (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee 3.0, io-homecontrol, RTS, EnOcean) et KNX. Si des installations filaires sont déjà présentes, nous proposons des box additionnelles communiquant en Modbus, BACnet et LoRaWAN. Plus largement, Smartkiz est une solution GTB globale mixant hardware et software, pensée pour les spécificités du tertiaire.

Experts en solutions smarthome et smartbuilding, nous sommes parmi les rares à avoir notre propre plateforme cloud IoT. Elle est opérée et maintenue par une équipe d’une quinzaine de développeurs dédiés à la gestion de l’infrastructure. Ce choix stratégique nous permet de proposer à nos clients un service autonome parfaitement maîtrisé. En termes de sécurité, d’ouverture, d’évolutivité et de continuité de services puisque nos efforts nous permettent de garantir une disponibilité de nos plateformes à hauteur de 99,9 %. Atout majeur de notre cloud, nous offrons aujourd’hui le pilotage à distance le plus multi du marché : multi-équipements, multimarques, multiprotocoles et multisites. » 

Distech Controls développe des équipements pour améliorer la performance énergétique, le confort et l’efficacité opérationnelle des bâtiments ; que ce soient des immeubles de bureaux, des hôpitaux et centres de soins, des magasins, des hôtels ou des établissements d’enseignement.

Parmi l’offre de contrôleurs de Distech Controls, Jérôme Lhote, directeur commercial Grands Projets de Distech Controls France, donne l’exemple de la solution ECLYPSE APEX, un contrôleur GTB/IoT puissant : « Ce contrôleur Edge va se retrouver en haut de l’architecture d’un bâtiment et pourra servir de GTC locale, agréger tous les points avec les protocoles OT du bâtiment et pourra faire le lien vers toutes les énergies extérieures, la qualité de vie au travail, le suivi patrimonial. Il y aura d’autres contrôleurs pour la production de chaud et de froid, la gestion des stores ou de l’éclairage. Mais ce qui est important, c’est que toute la chaîne soit alignée avec les objectifs de la classe visée. 

Différents protocoles de communication tels que BACnet, MQTT, Modbus ou M-Bus sont pris en charge pour garantir une communication, une authentification et une détection aisées des erreurs.

La plateforme logicielle ECLYPSE Building Intelligence, disponible pour l’ensemble de la gamme de contrôleurs ECLYPSE, est conçue pour répondre aux besoins des différents acteurs sans programmation pour exposer les données. Nos solutions sont natives pour l’IoT avec une interopérabilité côté IT vers le cloud, les API, Azure IoT Edge ou Docker. » 

Pour les bâtiments existants qui représentent la très grande majorité du parc appelé à se mettre en conformité avec les décrets, comme le confirme Jérôme Lhote, « Distech Controls peut réutiliser une partie de l’existant (produits, câblages) et des solutions durables peuvent être trouvées : convertir des codes sur des installations anciennes et réutiliser les bases de données ou utiliser des adaptateurs pour des boîtiers d’ambiance. Pour des contrôleurs qui ont 8-10 ans, on peut les garder avec une remise à jour des plateformes logiciels ».

Pour les bâtiments de petit moyen tertiaire, Schneider Electric propose une solution packagée totalement paramétrable : SpaceLogic EcoCVC. Comme le précise Nathalie Champeaux, « cette solution est dédiée aux petits bâtiments (mairie, gendarmerie, école) pour piloter des applications CVC avec l’objectif de réduire les consommations de chauffage-climatisation qui représentent souvent 40 à 50 % des consommations du site. C’est donc le premier poste sur lequel travailler. SpaceLogic EcoCVC permet d’avoir un système de pilotage avec des lois de pilotage assez avancées pour gérer le fonctionnement d’une chaufferie ou d’une boucle ECS. Cette offre paramétrable est facile à mettre en œuvre avec un écran sur lequel tous les paramètres sont déjà définis par défaut ; mais via l’écran, on peut régler les paramètres de l’application ou le programme horaire. Cette solution est bien adaptée à des bâtiments avec chaufferie centralisée ».

Pour faire la connexion entre les équipements d’un tableau électrique, l’IoT filaire ou sans fil et le logiciel de supervision et de monitoring, les passerelles permettent de faire le lien entre ces fonctions.

C’est la fonction de la passerelle EcoStruxure Panel Server de Schneider Electric. « C’est une passerelle qui permet de récupérer les informations des compteurs et capteurs du bâtiment (PowerTag, Modbus, eau, gaz) ainsi que les grandeurs électriques et de sécurité (données de disjoncteurs, capteurs de température d’échauffement du tableau…), explique Nathalie Champeaux. Ces informations sont ensuite traitées et analysées par le logiciel EcoStruxure Energy Hub basé sur le cloud. Les produits se configurent de manière très simple entre le capteur et la passerelle. Le tableau se fait automatiquement. 

Des solutions permettent aussi aux propriétaires ou locataires d’avoir accès à des données du bâtiment. C’est ce que propose notre nouvelle solution Building Data Platform, qui met toutes ces données en accès de façon à proposer des services aux occupants. Cela permet d’enlever toute la complexité de données liées au bâtiment pour pouvoir, par exemple, faire de la gestion de l’occupation de salle, de la géolocalisation ou déclarer une panne de capteur. Cela permet aussi pour des clients qui ont un parc de bâtiments de développer leurs propres applications. Et pour la maintenance préventive ou prédictive, EcoStruxure Building Advisor permet de diagnostiquer proactivement les problèmes, pannes ou dérives de consommation pour réduire les coûts énergétiques et de maintenance et résoudre des problèmes à distance ».

Mieux gérer les coûts énergétiques et intégrer les énergies renouvelables ou la recharge du véhicule électrique (IRVE)
De plus en plus de bâtiments tertiaires disposent d’une production locale d’énergie (ombrières de parking, panneaux photovoltaïques en toiture) et il est possible d’optimiser la facture énergétique en visualisant l’énergie consommée, l’énergie produite ou éventuellement stockée sur le site en maximisant l’autoconsommation.

Pour Nathalie Champeaux, « il est important de savoir mesurer ce qui est produit et consommé et pour quelle utilisation ; par exemple, les IRVE qui peuvent être retirées des consommations déclarées pour le décret tertiaire. Cela permet aussi de décider à quel moment on revend de l’énergie pour optimiser les coûts. Côté consommation, il devient important de gérer les bornes de recharge de puissance installées sur les parkings pour éviter des appels de puissance importants sur le réseau. Ce n’est pas qu’un problème d’efficacité énergétique, il faut aussi pouvoir gérer ces producteurs et ces consommateurs pour optimiser les consommations.

Schneider Electric propose EcoStruxure Energy Hub, un logiciel de gestion de l’énergie basé sur le cloud pour surveiller un ou plusieurs bâtiments et accéder instantanément à toutes les données énergétiques sur un PC ou un smartphone. EcoStruxure Microgrid, lui, va permettre de faire une gestion de l’énergie (production et consommation) pour maximiser l’utilisation d’une production locale. Ses tableaux de bord permettent de prédire et d’optimiser quand consommer, produire, stocker ou vendre l’énergie. Cela peut permettre aussi de réduire la puissance souscrite ». 

L’arrivée de L’IA au sein des bâtiments
Les objets connectés de l’IoT (capteurs, sondes, appareils de mesure) produisent en temps réel de grandes quantités de données qui seront traitées et analysées pour contrôler toutes les données d’un bâtiment ou d’un site.

L’intelligence artificielle (IA) apporte un nouvel outil pour optimiser les processus mis en place dans l’organisation et gérer l’empreinte énergétique d’un bâtiment.

Selon Joël Désiré, de Distech Controls « l’IA progresse rapidement dans le domaine de l’énergie, en particulier dans les secteurs de l’immobilier d’entreprise et des smart grids, et cette adoption accrue entraînera des avancées technologiques. L’IA représente un avantage considérable pour les gestionnaires de site qui gèrent des équipements complexes. Elle est en effet capable de collecter et d’analyser des milliers de variables internes et externes afin de prévoir les pannes et de détecter un dysfonctionnement ».  

Ainsi, pour accroître l’intelligence de ces bâtiments et ouvrir la voie à de nouvelles applications de contrôle, un composant IA est intégré dans les contrôleurs Distech Controls. Pour Jérôme Lhote, « ce composant hardware IA, présent dans nos gammes de contrôleurs, est encore peu utilisé, mais il le sera beaucoup plus dans un avenir proche par les intégrateurs. Il sera utilisé par les mainteneurs, les gestionnaires de parc ou les entreprises digitales pour agir sur l’utilisation de l’énergie, l’anticipation de défaut, la qualité de l’air. Un Digital Twin est également natif. L’IA progresse très vite et nous essayons d’anticiper les technologies pour les clients ».

La GTB doit intégrer la cybersécurité
Les problèmes de cybersécurité ne concernent pas que les sites industriels ou de production. Les risques de cyberattaques touchent aussi les bâtiments tertiaires, les établissements de santé ou universitaires et doivent entraîner une réflexion sur la protection des données et la cybersécurité.

Les GTB doivent donc intégrer la cybersécurité le plus en amont possible et s’adapter à l’évolution des menaces.
Un point pris en compte par Overkiz pour ses solutions, comme l’explique Sébastien Auger : « Overkiz collecte et traite des millions de données pour le compte de ses clients. Conscients de la responsabilité qui nous est confiée, notre engagement en matière de sécurité est sans concession. D’abord, nous répondons aux exigences de la norme ISO 27001 et hébergeons nos clients européens sur nos serveurs basés en France. Nous avons aussi un programme de mises à jour régulières et de veille continue des failles et vulnérabilités. Pour sécuriser les accès à nos services, nous utilisons le protocole d’autorisation OAuth 2.0. Et pour protéger les datas circulant entre les équipements, les applications et notre cloud, le chiffrement TLS 1.2 par certificats SSL. Bien sûr, Overkiz est également conforme au règlement européen sur la protection des données. » 

Ce problème de cybersécurité concerne aussi les installations d’éclairage intelligent et connecté. Nicolas Roy, chef de produits chez Sylvania France, rappelle que la cybersécurité doit être prise en compte à chaque étape de la conception d’un système digital : « Nos systèmes de gestion d’éclairage intelligent sans fil SylSmart Connected et Connected Pro sont développés selon les meilleures et plus récentes pratiques de l’industrie en termes de sécurité, telles que OWASP Top 10 (Open Web Application Security Project), et contrôlés continuellement à l’aide d’Azure Defender et de tests de pénétration effectués par une tierce partie. La solution bénéficie des avantages du Qualified Bluetooth Mesh : communications cryptées selon AES128 (Advanced Encryption Standard), clés de sécurité cycliques, protection contre les attaques par rejeu, etc. La plateforme garantit que les données en transit et stockées sont sécurisées et que les systèmes sont protégés contre les cybermenaces. »

L’évolution des GTC d’ancienne génération vers des systèmes GTB de bâtiments intelligents connectés aux réseaux informatiques et au cloud nécessite pour les gestionnaires d’installations une attention permanente apportée à la cybersécurité des systèmes pendant toute la vie de l’installation.

Des solutions adaptées à tous les bâtiments et sites
Sébastien Auger donne l’exemple de bâtiments commerciaux : « Nous travaillons actuellement pour le gestionnaire d’un réseau de points de vente avec des surfaces moyennes de 1000 m². Il souhaitait piloter et réguler ses systèmes de chauffage/climatisation et d’éclairage tout en visualisant ses données de consommation à distance et en temps réel. La force de Smartkiz, offre GTB sans fil conçue pour le petit et moyen tertiaire qui attend des solutions légères, sans travaux et accessibles, est son adaptabilité, sa capacité à s’installer sur la configuration existante pour la faire évoluer. Rapidement et simplement, tous ses équipements ont été connectés sans tirage de câbles et à coût trois fois moindre qu’avec une GTB classique. Désormais, depuis l’interface Smartkiz, il va pouvoir programmer, pour l’ensemble de ses sites, des scénarios d’optimisation énergétique par déclenchement automatique à l’aide de capteurs (température, humidité, luminosité…) ou selon une temporalité définie (jour, semaine, mois…). Et comme la solution est évolutive, il pourra facilement remplacer ou ajouter de nouveaux produits selon ses projets de rénovation futurs. Cette nouvelle installation devrait lui faire économiser environ 30 % sur sa facture énergétique. »

Le lycée Pierre Brossolette de Villeurbanne (69) a été reconstruit récemment ; il peut accueillir 1200 élèves sur une surface de 14 500 m² et dispose des dernières innovations technologiques.

Le cahier des charges comprenait la mise en place d’une solution de contrôle ouverte et modulable. La solution full BACnet/IP ECLYPSE de niveau B-BC de Distech Controls a été retenue, des locaux techniques aux équipements terminaux. Une autre exigence était de pouvoir gérer facilement le niveau de CO₂ dans chaque salle grâce à la solution Allure UNITOUCH.

Les solutions installées dans le bâtiment :

• 45 contrôleurs connectés ECLYPSE pour unités terminales – ECY-PTU-107
• 8 contrôleurs modulaires connectés ECLYPSE – ECY-S1000
• 80 interfaces occupants tactiles – Allure UNITOUCH
• Interface web de conception et visualisation graphique
• Logiciel de supervision EC-Net 4

Aujourd’hui, tous les bâtiments tertiaires petits ou grands peuvent être équipés de solutions GTB performantes, faciles à installer et qui permettront de maximiser leur efficacité énergétique, d’optimiser le confort et la productivité, mais aussi d’accroître leur valeur.

Jean-Paul Beaudet