4. Systèmes de gestion technique

4.1 Gestion technique des bâtiments 

On parle de gestion technique ou de technique de gestion de bâtiment (GTB) si des installations techniques doivent être commandées et surveillées à partir d'un poste central.

Plusieurs solutions sont offertes; les caractéristiques principales sont brièvement décrites ci-dessous.

GTB conventionnelle

- On mesure et régule avec des appareils analogiques électroniques ou pneumatiques.

- On commande à l'aide d'une technique électromécanique ou de systèmes de commande programmables par mémoire.

- Les liaisons entre les deux procédés sont réalisées par des appareils conventionnels (relais; contacts libres de potentiel) et des circuits.

- Les capteurs et les lignes aux sous-stations du système de GTB doivent être multipliés: une fois pour les valeurs analogiques, une fois pour les informations logiques.

GTB avec régulation numérique

(Direct Digital Control, DDC)

Solution partiellement intégrée

- La technique numérique est appliquée pour la mesure et la régulation ainsi que pour les fonctions simples de commutation dans les sous-centrales du système de GTB ("intelligence répartie").

- La commande s'effectue par des relais ou des systèmes de commande à programme mémorisé.

- Les liaisons entre les mesures, la régulation et la commande sont réalisées comme pour la GTB conventionnelle

- Par contre capteurs et lignes en double sont supprimés.

Solution entièrement intégrée

- La mesure, la commande et la régulation en régulation numérique s'effectuent avec le même système dans l'armoire électrique. Celui-ci peut échanger simultanément toutes les informations nécessaires avec un poste central. Toutes les fonctions sont librement programmables.

- Les liaisons entre mesures, régulation et commande ne sont plus nécessaires tout comme les capteurs et connexions doubles

La plupart du temps, l'utilisation de systèmes de GTB se limite aux bâtiments dotés de nombreuses installations techniques.

L'évolution rapide de l'électronique permet également l'utilisation de systèmes programmables en mémoire pour la mesure, la commande et la régulation de petites et moyennes installations. Les extensions de fonctions pourront être réalises par étapes.

GTB ou pas? Quel concept?

La réponse à ces questions dépend des critères suivants :

- Les investissements pour la GTB doivent être justifiés par un rapport coût-utilité.

- Des extensions et des adaptations doivent être réalisées simplement et par étape.

- Les évolutions prévisibles dans le domaine de l'électronique, de l'organisation du service de maintenance, de l'optimisation de l'énergie doivent être prises en considération.

- En ce qui concerne l'organisation et le personnel technique, l'entreprise doit s'appuyer le plus possible sur ses propres moyens. Ce sont les collaborateurs qui connaissent le mieux l'entreprise !

Exemples de concepts de GTB 

a)  GTB conventionnelle;  b) GTB avec DDC, solution entièrement intégrée

Contraintes d'un système GTB

La technique de gestion centrale, correctement utilisée, simplifie la surveillance, la commande, la régulation et l'optimisation. Elle n'épargne cependant pas à l'utilisateur

- de surveiller et d'entretenir les installations avec un personnel technique qualifié.

- de chercher constamment de nouvelles possibilités d'optimisation après la mise en place de la régulation.

Les moyens sont fournis par une comptabilité de l'énergie et un contrôle détaillé des mesures d'économie d'énergie à l'aide des données de fonctionnement.

- d'adapter aux modifications techniques de bâtiment ou d'installation l'ensemble des dispositifs de mesure de commande et de régulation

4.1.1 Utilisation de systèmes intégrés de commande et de gestion sur le marché HVAC

Depuis l'apparition du microprocesseur sur le marché HVAC et l'émergence du terme DDC, une bonne régulation ne pourrait plus, de l'avis général, se concevoir sans cette technique qui la rendrait moins onéreuse. Dans le secteur HVAC, le terme DDC ne comprend plus seulement la régulation numérique mais aussi l'intégration de fonctions de régulation, de commande et de gestion dans un système.

De tels systèmes seront appelés "systèmes intégrés de gestion technique".

a) Intégration des fonctions de gestion d'énergie et dans un système à microprocesseur

L'intégration de fonctions entières ou partielles dans un système commandé par microprocesseur est surtout adaptée aux situations où la complexité des liaisons et du traitement liée à la solution d'un problème de gestion technique est très grande. Nous entendons par complexité des liaisons le rapport existant entre le nombre des entrées/sorties et celui des fonctions de liaison, et par complexité de traitement le rapport existant entre les entrées/sorties et celui des fonctions de traitement.

Pour une solution de gestion technique complexe, beaucoup de fonctions sont résolues par logiciel, alors que le nombre d'interfaces (entrées/sorties) reste relativement faible. Le matériel (relais, régulateur, etc. ) ainsi que le montage et le câblage dans l'armoire électrique sont remplacés par un logiciel.

Des préparations d'énergie bivalentes ou polyvalentes sont typiques pour des fonctions complexes de commande et de régulation dans le secteur HVAC. On ne peut atteindre un fonctionnement optimal du point de vue énergétique qu'à l'aide d'un ordinateur

b) Gestion de l'énergie

Nous entendons par gestion de l'énergie toutes les fonctions qui optimisent l'utilisation de l'énergie telles que l'OSC (optimisation de l'enclenchement ), les programmes horaires, le délestage Ces fonctions standards de la gestion d'énergie sont normalement résolues aussi bien avec des appareils terminaux conventionnels qu'avec des systèmes commandes par microprocesseur. Cependant, des fonctions  servant à déterminer le mode de fonctionnement le plus économique sont de plus en plus demandées , elles ne peuvent pas être résolues de façon conventionnelle mais elles exigent une intelligence programmable (fonctions arithmétiques).

c) Fonctions de surveillance et de gestion

Ces fonctions (exploitation interactive, messages d'alarmes et de fonctionnement, suivi de tendances, suivi de maintenance, etc ) font partie du domaine d'argumentation de la GTB classique. L'utilisation de ces fonctions est minime pour les installations de petite taille ou de faible complexité : il n'y a pas besoin de personnel qualifie et l'on a aisément une vue d'ensemble sur les petites installations. De tels systèmes de gestion sont cependant intéressants pour les installations plus grandes et plus complexes car ils  permettent p ex. une utilisation efficace du personnel de maintenance, une prolongation de la durée d'utilisation grâce à un entretien préventif, une optimisation de l'énergie.

4.1.2 La micro-électronique dans la gestion technique

Gestion technique

La gestion technique est un terme venant du domaine de l'automatisation des processus.

La fonctionnalité de la technique d'automatisation, appelée "technique de gestion", évolue avec le progrès technologique. Il y a quelques années la gestion comprenait avant tout l'exploitation les messages et la surveillance (fonctions typiques d'un " poste de contrôle"), la notion de gestion technique s'élargit de nos jours considérablement grâce au développement de la micro-électronique. Il est entré dans l'usage de considérer comme appartenant à la gestion technique toutes les tâches d'optimisation d'énergie, de régulation et de commande apparaissant dans les processus d'automatisation.

Systèmes de gestion

Les systèmes de gestion sont des systèmes informatiques dont l'architecture répond à la spécificité de la tâche à réaliser.

La diversité des tâches de gestion technique ainsi que l'extension locale d'un processus technique conduisent habituellement à distinguer les éléments suivants :

- Poste central avec possibilités d'affichage, d'exploitation et d'édition de journaux (terminal, imprimante)

- Contrôleur(s) pour des fonctions de gestion d'énergie, de commande et de régulation complexes et non-standard

- Régulateurs - automate(s) avec possibilité de raccordement à la périphérie du processus (détecteurs, organes de réglage)

- Dispositif de communication pour le couplage de postes centraux avec des contrôleurs et des régulateurs-automates.

La répartition des tâches entre le poste central, les contrôleurs et les régulateurs-automates relève d'un choix technologique. On distingue les systèmes de gestion centralisés et décentralisés.

Systèmes centralisés

Dans les systèmes centralisés, pratiquement toute l'intelligence de l'ordinateur se trouve concentrée dans le poste central.

Toutes les fonctions de gestion sont assumées clé fait par cet ordinateur. Les contrôleurs sont uniquement des interfaces destinées aux organes périphériques dépourvues de tâches de gestion techniques autonomes.

Cette concentration des tâches entraîne une lenteur des temps de réaction des systèmes centraux. De plus, toute panne du poste central immobilise tout le reste de l'installation.

Les systèmes centralisés ne connaissent pas de problèmes de coordination entre le poste central et le régulateur-automate.

En raison du flux d'informations à véhiculer, les unités de communication sont inaptes à la gestion de réseaux (la gestion du flux de données est assurée par l'ordinateur central).

Systèmes décentralisés

Dans les systèmes décentralisés, l'intelligence est répartie. Grâce à cette répartition, les fonctions entre le poste central, les contrôleurs et les régulateurs automates peuvent être exécutées ainsi: le poste central prend en charge toutes les fonctions de contrôle, le contrôleur toutes les les fonctions de régulation de commande et d'optimisation d'énergie. Les régulateurs automates peuvent aussi assurer les fonctions de régulation et de commande.

Afin que cette répartition des tâches fonctionne harmonieusement, celles-ci sont couplées par un dispositif de communication performant.

Les avantages présentés par les systèmes décentralisés sont une capacité de rendement et une sécurité de fonctionnement élevées (la panne d'un composant ne paralyse pas toute l'installation).

La capacité de rendement des systèmes décentralisés provient du fait que les différentes tâches techniques de gestion, à l'inverse des systèmes centraux, ne sont pas assurées par un seul mais par plusieurs ordinateurs. Ces ordinateurs sont habituellement structurés sous la forme de systèmes à carte unique.

Dans les systèmes de gestion, tous les points de données nécessaires au niveau central doivent être saisis et intégrés. Chaque appareil, comme la sonde, l'organe de réglage, le commutateur, la lampe témoin, etc. est désigné comme point de donnée auquel est reliée la commande ou la régulation. Lors de la mise au point d'un schéma de principe, ces points de données sont saisis comme sorties et entrées analogiques ou numériques (p.ex. AI = analog input, DO = digital output)

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Source: SiBT