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QUELS PROTOCOLES DE COMMUNICATION?

Si la question des protocoles de communication utilisés par la GTB n’est pas au cœur du Guide du Programme RAGE, celui-ci rappellenéanmoins quelques notions utiles. Pour commencer, il recommande de ne retenir que des protocoles dits ouverts, c’est-à-dire dont lessources (codes) sont publiées et qui peuvent être utilisées par tous les fabricants d’automates et d’actionneurs qui le souhaitent. Employerdes protocoles ouverts permet de brancher dessus des appareils provenant de différents fabricants. Le Guide RAGE cite LonWorks, KNX etBACNet pour les applications générales, Dali pour l’éclairage et M-Bus pour le comptage. Il souligne aussi qu’il existe pour ces protocolesdes certifications qui vérifient la compatibilité des appareils, notamment les marques BTL pour BACNet et LonMark pour LonWorks. Ensuite,le Guide RAGE ne traite que de protocoles filaires, fonctionnant sur des réseaux matériels – de la paire torsadée à la fibre optique – plutôt quedes réseaux sans fils. Les rédacteurs estiment en effet que dans les bâtiments, le ferraillage du béton peut présenter des obstacles efficacescontre les transmissions RF et qu’il est inutile d’aller au-devant de difficultés lorsqu’on peut les éviter.

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PATHOLOGIE RÉGLEMENTATION

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Àjuste titre, le nouveau Guide du Pro-gramme RAGE, Gestion technique du bâ-timent – Bonnes pratiques pour concevoiret réaliser des systèmes de GTB, insistesur toutes les étapes initiales dont dépend

le succès d’un projet de GTB, en neuf ou en rénova-tion (1). Quantité de projets de GTB tournent malcar les participants se lancent bien trop tôt dans lechoix de matériels, de protocoles, de passerelles,de supervisions. Ce Guide RAGE commence no-tamment par un point trop souvent négligé: à quoiva servir l’installation de GTB ? Ce faisant, le do-cument restaure du même coup le rôle clef dumaître d’ouvrage auquel il appartient de définirclairement les objectifs du système de GTB qu’ilsouhaite pour son bâtiment. Le Guide RAGE définittrois étapes principales:• la rédaction du cahier des charges fonctionnel, sans

doute l’étape la plus importante. Le reste, sans êtredu tout négligeable, n’est qu’affaire de bon sens etde technique que l’on peut apprendre et maîtriser;

• les études de conception – partie la plus lon-guement détaillée – qui se concrétisent par larédaction du cahier des clauses techniques;

• la réalisation de l’installation, englobant lecommissionnement et la mise en service.

Ce Guide RAGE s’adresse au maître d’ouvrage quidoit rédiger un cahier des charges fonctionnel, aubureau d’études spécialisé qui, dans ses études deconception, transforme le cahier des charges enfonctions et précise le type de technologie à rete-nir, à l’entreprise qui traduit tout cela en appareils,réseaux, programmations, liens, jusqu’à l’exploi-tant pour qui la GTB doit être un outil quotidien etaux utilisateurs. Ce document vise plus particuliè-rement les bâtiments résidentiels ou tertiaires detaille modeste.

Le cahier des charges fonctionnelConcevoir un système de GTB va bien plus loin etcommence bien plus tôt que la liste des fonctionssurveillées, des automates qui en sont

GTB

L’APPROCHEPÉDAGOGIQUEQUE L’ON ATTENDAITDEPUIS LONGTEMPS

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(1) Téléchargeable gratuitementsur le site Internetwww.reglesdelart-grenelle-environnement-2012.fr.

Une installation de GTB (Gestion technique dubâtiment) est un édifice délicat auquel il faut de solides fondations. Le récentGuide du Programme RAGE alterne utilement les principes fondamentaux àrespecter pour réussir une installation et les prescriptions détaillées àobserver à chaque étape par chacun des acteurs concernés. C’est, à notreconnaissance, le premier document qui mette véritablement l’accent sur lerôle respectif des différents acteurs et qui insiste autant sur lesresponsabilités du maître d’ouvrage.

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chargés et du nombre de points raccordés. Àl’image du vieil adage « Ce qui se conçoit biens’énonce clairement », il appartient au maîtred’ouvrage de définir les consommations qui serontsuivies – énergie, eau, etc. -, les raisons de leur suiviet les opérateurs chargés de ce suivi (services demaintenance, services propres à la maîtrise d’ou-vrage, voire occupants…). Si possible, ce cahierdes charges fonctionnel se prépare avec ceux quiseront chargés de le mettre en œuvre: le servicetechnique du bâtiment ou l’exploitant s’il est connu,voire avec des spécialistes de l’efficacité énergé-tique. Les auteurs de tous les Guides RAGE, etcelui-ci n’y fait pas exception, soulignent à quelpoint il est profitable pour les acteurs de se parlertrès tôt dans le déroulement du projet pour apla-nir toutes les difficultés qu’une conception tropcompartimentée peut générer, d’où l’importancede désigner très tôt tous les acteurs. Concrètement,le Guide RAGE recommande de préciser dans le ca-hier des charges fonctionnel les points suivants:• les sources d’énergie choisies. En principe, l’étude

de faisabilité d’approvisionnement énergétiqueobligatoire en construction neuve pour lesbâtiments de plus de 50 m2 (à l’exception desmaisons individuelles) doit permettre de lister

très tôt les énergies disponibles sur le site puiscelles finalement retenues;

• la façon d’utiliser ces énergies (autoconsomma-tion, revente ou stockage de la production dephotovoltaïque par exemple, effacement partielde la puissance électrique souscrite…) et leséquipements qui vont rendre cette utilisation pos-sible (des batteries pour stocker la production dephotovoltaïque, etc.). Il s’agit tout autant de po-litique vis-à-vis de l’énergie produite, stockée ouconsommée par le bâtiment que de définitiondes équipements à piloter;

• les différents usages et zones du bâtiment, demanière à prévoir zone par zone une régulation,voire un comptage si nécessaire, de la chaleur,de l’éclairage, du rafraîchissement, de la venti-lation, des protections solaires, de l’eau froide etde l’eau chaude, etc. ;

• les implantations des moyens dédiés au systèmede GTB et son éventuel local technique;

• les installations techniques à gérer, car le choixdes fonctions rassemblées sous une même GTBet pilotées par une supervision unique comptebeaucoup pour définir cette GTB. Le système nesera pas le même (taille, programme, techno-logie, superviseur…) s’il s’occupe seulement du

“Les auteurs de tous les Guides RAGE, et celui-ci n’y fait pas exception,soulignent à quel point il est profitable pour les acteurs de se parlertrès tôt dans le déroulement du projet pour aplanir toutes les difficultésqu’une conception trop compartimentée peut générer, d’oùl’importance de désigner très tôt tous les acteurs”

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confort thermique –chauffage, rafraîchissement etventilation – ou s’il doit piloter aussi l’éclairage, lesascenseurs, le contrôle d’accès, la production photo-voltaïque, le groupe électrogène de secours, etc.;

• les opérateurs de la GTB, de manière à définirles droits d’accès et les obligations d’actions(que faire en cas de telle ou telle alarme ?) quipeuvent être différentes selon qu’il s’agit d’unservice sur place ou externalisé;

• les bénéfices attendus, soit la classique sur-veillance pour assurer le fonctionnement deséquipements, ou la supervision afin de maîtriserles coûts d’exploitation, le suivi énergétique et l’in-formation aux occupants sur les performancesdu bâtiment – ou de leurs zones spécifiques – enregard des objectifs ;

• le type de maintenance : simple réaction auxalarmes, maintenance préventive grâce à l’ana-lyse des temps de fonctionnement des équi-pements à travers la supervision, voire solutionde GMAO (Gestion de la maintenance assistéepar ordinateur), ce qui implique alors que GMAOet GTB devront partager la même base de don-nées décrivant les équipements, leur localisa-tion, les réseaux de communication, etc. ;

• le cadre de l’efficacité énergétique. Pour préci-ser cette notion assez vague, et donc faciliter ledialogue et éviter au plus des litiges ultérieurs,il est sage pour le maître d’ouvrage d’adopterune procédure permettant d’attester que les butsd’efficacité énergétique, voire environnemen-taux, du bâtiment sont atteints. Des normes etcertifications proposent ainsi des approchesméthodologiques. La norme NF EN15232 Perfor-mance énergétique des bâtiments – Impact del’automatisation, de la régulation et de la gestion

technique permet au maître d’ouvrage de déciderdu degré de précision et de performance de sonsystème de GTB. Elle décrit les solutions deGTB et qualifie leur efficacité en 4 classes de Aà D par ordre décroissant (une GTB de classe A,par exemple, va jusqu’à donner les actions demaintenance préventive). La norme NFEN ISO50001 Systèmes de management de l’énergie – Exi-gences et recommandations de mise en œuvre etles certifications «NF HQE™ Bâtiments Tertiairesen Exploitation», «Breeam in-Use» et «Leed forExisting Buildings» proposent des méthodes etun cadre à l’efficacité énergétique du bâtiment enphase exploitation;

• la flexibilité à donner au système pour faire faceà des évolutions planifiées ou imprévues du bâ-timent et de son occupation. Toutes les évolutionsdu bâtiment ne peuvent être prévues, mais deuxau moins sont systématiques: le changement dedestination de certaines zones et le déplacementde cloisons pour réaménager les locaux. Autantles anticiper au plus en le mentionnant dans lecahier des charges fonctionnel et en en tenantcompte lors de la conception du système.

Les études de conceptionLes études de conception sont menées par le bu-reau d’études techniques en application du cahierdes charges fonctionnel, et aboutissent aux spéci-fications techniques du système de GTB qui équi-pera le bâtiment. Mais ces BET ne sont pas si nom-breux et fréquemment, l’entreprise chargée destravaux réalise elle-même la totalité ou une grandepartie des études de conception, en même tempsque ses études de réalisation. Ce n’est pas un obs-tacle, simplement il faut un pilote dans


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Physiquement, une installationde GTB commence auxactionneurs, c’est-à-dire auxmoteurs électriques qui pilotentles vannes de ventilo-convecteurs(photo) et tous les autreséquipements raccordés.

Dans son cahier des chargesfonctionnel, le maître d’ouvragedoit indiquer les processustechniques qui seront suivis etpilotés par la GTB, et les raisons dece suivi. Outre le CVC (Chauffage,ventilation, climatisation),l’éclairage en fait désormaissystématiquement partie.

Les installations électriques,notamment les TGBT (Tableauxgénéraux basse tension)et les tableaux de répartition,sont raccordées à la GTB et soumisà la supervision.

Tous les types de générateurs,depuis les panneaux solairesthermiques jusqu’aux groupesélectrogènes, sont suivis parla GTB pour leur maintenance,pour la bonne conduite du bâtimentet pour maintenir son exploitationdans les valeurs déterminéespar le maître d’ouvrage.

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l’avion. Maîtrise d’ouvrage et maîtrise d’œuvredoivent à ce stade bien réfléchir à l’organisation dulot GTB: sera-t-elle confiée à une seule entrepriseou bien répartie entre les entreprises chargées dulot « Chauffage, ventilation, climatisation (CVC) »,du lot «Électricité courants forts», etc.? Si le lotGTB est éclaté entre plusieurs entreprises, uncoordonnateur doit être désigné et doit possédersuffisamment d’autorité pour contraindre lesentreprises à respecter les cahiers des charges, demanière à permettre sans difficulté la convergence,sous une même supervision, des différents sys-tèmes de GTB installés.À l’occasion de ces études, le Guide RAGE rappelleque la division d’un bâtiment en zones, aussi ho-mogènes que possible, favorise les économiesd’énergie qui naissent avant tout de la possibilitéde mettre à l’arrêt ou de programmer au plus prèsdes besoins les équipements consommateursd’énergie : chauffage, ventilation, climatisation,éclairage, etc. Par ailleurs, dans chaque zone, lesprocessus techniques à commander par la GTBpeuvent être différents. Si le CVC et l’éclairageforment la base constante des processus pilotéspar la GTB, d’autres systèmes ne sont pas néces-sairement présents dans chaque zone, mais doiventêtre pris en compte lorsqu’ils sont là : les protec-tions solaires motorisées, les ouvrants motoriséspour une participation à la ventilation naturelle, laproduction et la distribution d’ECS, dont les pompesde bouclage et les surpresseurs éventuels, lespompes de relevage, les circulations mécaniques(ascenseurs, escalators, etc.), le système de désen-fumage, le contrôle d’accès des véhicules et despersonnes, etc. Chaque zone fait donc l’objet d’untraitement particulier, en conservant toujours à

l’esprit les impératifs du cahier des charges fonc-tionnel : le caractère évolutif des locaux, les butsde maîtrise de consommation d’énergie, voire le ni-veau de l’empreinte environnementale du bâtimentdéfini par le maître d’ouvrage.Cette étape est également celle où l’on doit veillerà la cohérence du système. Si par exemple, dansune zone donnée, plusieurs processus (CVC, l’éclai-rage, etc.) sont commandés par une détection deprésence, le bureau d’études doit le spécifier ainsique le fait que les détecteurs seront partagés partous ces processus, de manière à éviter lors del’installation que chaque entreprise prévoit un dé-tecteur pour le processus dont elle est responsable.Partager des détecteurs impliquant qu’ils soientraccordés à un bus de terrain pour mutualiser l’in-formation de présence, c’est aussi lors de cetteétape que l’architecture détaillée des réseaux estprévue: quels bus de terrains? Jusqu’à quel niveau?Quelles passerelles ? Etc. Connaître à ce stadel’entreprise qui assurera la maintenance est im-portant à ce moment de la conception, car celle-cipeut être plus familiarisée avec un bus de terrainqu’un autre. Aujourd’hui, des équipements detoutes sortes – depuis la centrale de traitementd’air jusqu’au plus petit bouton poussoir – dis-posent de sorties pour chacun des principaux busde terrain ouverts KNX, LonWorks ou BACNet.Choisir un bus de terrain précis n’est donc plus unobstacle pour construire une installation de chauf-fage, de ventilation, d’éclairage ou de climatisationefficace.Au final, l’étape des études de conception doit abou-tir à un CCTP (Cahiers des clauses techniquesparticulières) beaucoup plus précis et détaillé queceux que l’on peut lire couramment aujourd’hui…

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La production d’énergie,notamment photovoltaïque,doit être pilotée par la GTB pour s’inscrire dans la politiquede consommation, productionet stockage d’énergie déterminéepar le maître d’ouvrage.

Certains équipementsne peuvent être raccordésdirectement à la GTB, mais offrentdes passerelles entre leur contrôlepropriétaire et la GTB du bâtiment.C’est notamment le cas de toutela climatisation à détente directe.

Le comptage de l’énergieet des autres fluides permetde vérifier si le bâtiment atteintbien les objectifs qui lui sontassignés. Les compteurs sontdésormais raccordés à la GTB.

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boucle, etc.) en fonction des segments d’installa-tions, etc. –, soulignant que les erreurs de câblagesont particulièrement difficiles à détecter lorsquel’installation est en fonctionnement et peuventpeser sur ses performances. Chaque ouvrage doitêtre repéré par un étiquetage ou un marquage etdocumenté dans les dossiers techniques quel’entreprise remet au maître d’ouvrage à l’issue duchantier. La réalisation englobe aussi tout l’adres-sage et l’appairage des appareils connectés, toutela programmation initiale et la mise en service desinstallations. L’adressage et l’appairage consistentà affecter une adresse unique à chaque point pilotépar la GTB et à lui indiquer de quel régulateur ouactionneur il dépend. Si l’installation comporte desmilliers de points connectés, ce travail est réaliséà l’aide de logiciels spécifiques que le Guide RAGEn’évoque pas, ce qui constitue son unique faiblesse.Après l’installation, le commissionnement consisteà vérifier que l’ensemble de l’installation remplit bienles fonctions assignées. Selon sa taille, ce peut êtrerelativement long. La dernière étape détaillée parle Guide RAGE consiste en la remise de l’installa-tion à l’entreprise de maintenance, qui s’accom-pagne d’une formation des opérateurs la plus dé-taillée possible sur les logiques de régulation, lesobjectifs poursuivis, les matériels mis en œuvre, leslogiciels installés, etc. ■

Réalisation et réceptionAprès l’étape des études de conception, il reste en-core à déterminer la cohérence de détail de l’ins-tallation: ce sont les études de réalisation. C’estnotamment à ce moment-là que l’on vérifie la bonnequalité du dialogue entre tous les régulateurs et laGTB. Si par exemple un générateur de chaleur d’unbâtiment tertiaire demande une consigne de tem-pérature toutes les 30 secondes mais que la GTBne peut lui répondre que toutes les minutes, le risqueest que le générateur se mette en sécurité et doncs’arrête. Une grosse partie du savoir-faire de l’entre-prise réside dans cette familiarité avec les détailsde fonctionnement de tous les éléments raccordésà la GTB. Le Guide RAGE recommande aussi de limi-ter la variété des types d’équipements retenus, de-puis les régulations terminales jusqu’aux automateset aux passerelles entre protocoles, de manière àsimplifier l’installation et surtout la maintenance ul-térieure. Les études de réalisation servent égalementà organiser le chantier: par quoi va-t-on commen-cer? Que faut-il approvisionner? À quel rythme?Le Guide RAGE insiste ensuite sur la nécessité del’autocontrôle des installations par l’entreprise, no-tamment à propos du câblage - choix du bon câbleen termes de débit de données, de blindage pourune protection contre des perturbations électro-magnétiques, de la bonne topologie (râteau, étoile,

“Le Guide RAGE insiste sur la nécessité de l’autocontrôle des installationspar l’entreprise, notamment à propos du câblage […], soulignant que leserreurs de câblage sont particulièrement difficiles à détecter lorsquel’installation est en fonctionnement et peuvent peser sur ses performances”

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Tous les fabricantsd’automates sont désormaiscapables de fournir des solutionscommunicantes sur les principauxprotocoles de communicationouverts que sont BACNet, KNX etLonWorks. Le choix d’un protocoledépend surtout de la diversité desprocessus intégrés à la GTB.BACNet et LonWorks sont les plusétendus, KNX s’en rapproche.

Dans les bâtiments les plusrécents, la GTB est égalementchargée de comptabiliser lesconsommations et de lescommuniquer de manière claireaux occupants du bâtiment,afin qu’ils sachent oùils se situent par rapportaux objectifs assignés et qu’ilsréagissent aux éventuelles dérives.

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