Chapitre 17 : M&V pour les Projets d’Éclairage : Défis et Bonnes Pratiques

M&V pour les Projets d’Éclairage : Défis et Bonnes Pratiques

Vous mettez en évidence un domaine particulièrement pertinent et courant de la Mesure et Vérification (M&V) : les projets de modernisation de l’éclairage. L’éclairage représente une part significative de la consommation énergétique dans de nombreux bâtiments, et les technologies d’éclairage efficaces (LED, contrôles avancés) offrent un potentiel d’économies considérable. Cependant, la M&V pour les projets d’éclairage présente des défis spécifiques qu’il est crucial de comprendre et de surmonter pour obtenir des résultats fiables et crédibles. Ce chapitre explore en profondeur ces défis et présente les bonnes pratiques pour une M&V efficace des projets d’éclairage.

Spécificités et Défis de la M&V pour l’Éclairage

Bien que les principes généraux de la M&V s’appliquent aux projets d’éclairage, certaines caractéristiques propres aux systèmes d’éclairage introduisent des défis spécifiques :

1. Variabilité de l’Utilisation de l’Éclairage :

   • Occupation Variable : L’utilisation de l’éclairage est fortement influencée par l’occupation des espaces, qui peut varier considérablement en fonction du type de bâtiment (bureaux, commerces, logements, industrie), des jours de la semaine, des heures de la journée, et même de manière aléatoire. Cette variabilité rend difficile l’établissement d’une ligne de base représentative et l’ajustement aux conditions d’exploitation pendant la période de rapport.
   • Facteurs Comportementaux : L’allumage et l’extinction des lumières dépendent souvent du comportement des occupants, qui peut être imprévisible et difficile à modéliser.
   • Utilisation Manuelle vs. Automatisée : Dans certains cas, l’éclairage est contrôlé manuellement par les occupants, tandis que dans d’autres, il est géré par des systèmes automatisés (détecteurs de présence, minuteries). La méthode de contrôle influence fortement les schémas d’utilisation.

2. Contrôles d’Éclairage Avancés :

   • Gradation de l’Éclairage (Dimming) : Les systèmes d’éclairage modernes intègrent souvent des fonctionnalités de gradation qui ajustent l’intensité lumineuse en fonction des besoins (éclairage à la demande, réduction de la consommation). Mesurer l’impact de la gradation sur les économies nécessite des mesures plus sophistiquées que la simple comparaison de la puissance installée.
   • Détecteurs de Présence et de Lumière du Jour (Daylight Harvesting) : L’utilisation de détecteurs de présence et de lumière du jour introduit une complexité supplémentaire dans la M&V. Ces systèmes ajustent automatiquement l’éclairage en fonction de l’occupation et de l’apport de lumière naturelle, rendant l’utilisation de l’éclairage très variable et dépendante de facteurs externes.
   • Scènes d’Éclairage et Programmation : Les systèmes d’éclairage complexes permettent de programmer des scènes d’éclairage différentes selon les usages (présentations, réunions, nettoyage, etc.). Il est important de tenir compte de ces différents modes de fonctionnement dans la M&V.

3. Interactions avec l’Éclairage Naturel (Lumière du Jour) :

   • Apport Variable de Lumière Naturelle : L’apport de lumière naturelle varie en fonction de l’orientation du bâtiment, de la météo, de la saison, et des caractéristiques des ouvertures (fenêtres, verrières). L’éclairage artificiel est souvent complémentaire à l’éclairage naturel, et les économies d’énergie dépendent de l’interaction entre les deux sources de lumière.
   • Complexité de la Modélisation de la Lumière Naturelle : Modéliser précisément l’apport de lumière naturelle et son impact sur la consommation d’éclairage est complexe et nécessite des outils de simulation spécifiques (logiciels de simulation d’éclairage).

4. Coût Relativement Faible de la Consommation d’Éclairage (par point lumineux) :

   • Faibles Consommations Unitaires : Comparé à des systèmes comme le CVC ou les équipements industriels, la consommation d’énergie d’un point lumineux individuel est relativement faible. Pour des projets d’éclairage de petite taille, les économies unitaires peuvent être faibles, et il est important de choisir une option de M&V proportionnée aux économies attendues pour éviter des coûts de M&V disproportionnés.
   • Effet Cumulatif des Nombreux Points Lumineux : Cependant, dans les bâtiments importants, le nombre de points lumineux est élevé, et l’effet cumulatif des économies sur l’ensemble du système d’éclairage peut être significatif.

Bonnes Pratiques pour Surmonter les Défis de la M&V pour l’Éclairage

Pour réaliser une M&V efficace et fiable des projets d’éclairage, il est essentiel d’adopter des bonnes pratiques spécifiques, en tenant compte des défis mentionnés ci-dessus :

1. Choisir l’Option de M&V Appropriée (Options A et B Privilégiées) :

   • Options A (Paramètres Clés Ajustés) et B (Mesure de Tous les Paramètres) sont souvent les plus pertinentes pour les projets d’éclairage. L’Option C (Installation Complète) peut être moins adaptée si le projet d’éclairage est isolé et si l’on souhaite évaluer précisément les économies spécifiques à l’éclairage. L’Option D (Simulation Calibrée) peut être envisagée pour des projets complexes intégrant des contrôles avancés et des interactions avec la lumière naturelle, mais elle est plus coûteuse et complexe à mettre en œuvre.
   • Option A (Paramètres Clés) : Souvent suffisante pour les projets simples de remplacement de luminaires (rétrofit simple). Le paramètre clé est généralement la puissance électrique installée (avant et après). Les heures d’utilisation peuvent être estimées ou basées sur des valeurs par défaut (si elles sont jugées relativement stables et prévisibles). Cette option est économique et facile à mettre en œuvre, mais moins précise.
   • Option B (Mesure de Tous les Paramètres) : Recommandée pour les projets plus complexes, intégrant des contrôles d’éclairage avancés (gradation, détecteurs de présence, lumière du jour) et pour lesquels une meilleure précision est souhaitée. Les paramètres à mesurer en Option B incluent :
     • Puissance électrique des luminaires (avant et après).
     • Heures d’utilisation réelles de l’éclairage, mesurées grâce à des compteurs horaires ou des capteurs de présence.
     • Niveaux d’éclairement (lux) dans les zones éclairées (avant et après – pour vérifier le maintien ou l’amélioration du confort visuel).

2. Techniques de Mesure Spécifiques à l’Éclairage :

   • Mesure de la Puissance Électrique :

     • Utiliser des wattmètres ou des compteurs d’énergie électrique précis pour mesurer la puissance électrique des luminaires avant et après le projet. Mesurer la puissance de plusieurs points lumineux représentatifs de chaque type de luminaire installé (ancien et nouveau) pour obtenir une valeur moyenne représentative.
     • Mesurer la puissance en conditions de fonctionnement réelles : tenir compte des ballasts électroniques, des drivers LED, et des éventuelles pertes de puissance.

   • Mesure des Heures d’Utilisation de l’Éclairage :

     • Compteurs Horaires (Time-of-Use Meters) : Installer des compteurs horaires sur les circuits d’éclairage pour enregistrer la durée de fonctionnement de l’éclairage. Ces compteurs peuvent être intégrés aux tableaux électriques ou installés en aval des circuits d’éclairage.
     • Capteurs de Présence (Occupancy Sensors) : Utiliser des capteurs de présence pour détecter l’occupation des zones éclairées et enregistrer les heures pendant lesquelles les zones sont occupées et donc potentiellement éclairées. Les capteurs de présence peuvent être filaires ou sans fil et peuvent être intégrés aux luminaires ou installés indépendamment.
     • Systèmes de Gestion Technique du Bâtiment (GTB) : Si le bâtiment est équipé d’une GTB gérant l’éclairage, exploiter les données de la GTB pour obtenir des informations sur les heures de fonctionnement de l’éclairage, les niveaux de gradation, et l’état des détecteurs de présence et de lumière du jour.

   • Mesure des Niveaux d’Éclairement (Luxmètres) :

     • Utiliser des luxmètres calibrés pour mesurer les niveaux d’éclairement (en lux) dans les zones éclairées avant et après le projet. Réaliser les mesures aux points de travail typiques (bureaux, plans de travail, rayonnages, etc.) et à différentes périodes de la journée et de l’année pour tenir compte des variations de lumière naturelle.
     • S’assurer que les niveaux d’éclairement après projet sont conformes aux normes et aux recommandations en vigueur pour le type d’espace considéré et qu’ils maintiennent ou améliorent le confort visuel. La M&V ne doit pas seulement vérifier les économies d’énergie, mais aussi s’assurer que la qualité de l’éclairage est maintenue ou améliorée.

3. Méthodes pour Tenir Compte des Contrôles d’Éclairage Avancés :

   • Segmentation des Zones d’Éclairage : Diviser le système d’éclairage en zones homogènes en fonction des types de luminaires, des types de contrôles (gradation, détecteurs), des niveaux d’éclairement souhaités, et des schémas d’occupation. Réaliser la M&V de manière différenciée pour chaque zone pour tenir compte des spécificités de chaque zone.
   • Mesure Directe des Économies des Contrôles (Option B) : En Option B, mesurer directement l’impact des contrôles d’éclairage sur la consommation en mesurant les heures d’utilisation réelles de l’éclairage dans les zones contrôlées (grâce à des compteurs horaires ou des capteurs de présence). Comparer ces heures d’utilisation avant et après la mise en place des contrôles, ou comparer les heures d’utilisation avec et sans les contrôles (si possible – par exemple, en désactivant temporairement les contrôles pour une période de test).
   • Modélisation des Contrôles d’Éclairage (Option D ou Approche Hybride) : Pour les projets complexes avec des systèmes de contrôle très sophistiqués, il peut être nécessaire de recourir à la modélisation (Option D) ou à une approche hybride (combinant Option B pour certains paramètres mesurés et modélisation pour les contrôles) pour simuler le comportement des contrôles et estimer leur impact sur les économies d’énergie. La calibration du modèle de simulation avec des données réelles est cruciale dans ce cas.

4. Tenir Compte de la Lumière Naturelle (Approche Conservatrice) :

   • Approche Conservatrice : En M&V pour l’éclairage, il est souvent préférable d’adopter une approche conservatrice vis-à-vis de l’impact de la lumière naturelle, surtout si sa modélisation précise est complexe ou coûteuse. Ne pas surestimer les économies liées à la lumière naturelle.
   • Ajustements Limités pour la Lumière Naturelle (Options A et B) : En Options A et B, les ajustements pour la lumière naturelle sont généralement limités ou absents, sauf si des données de mesure fiables et peu coûteuses sont disponibles (par exemple, mesures d’éclairement intérieur à proximité des fenêtres). On peut par exemple ne pas tenir compte des économies additionnelles potentielles liées à la réduction de l’éclairage artificiel grâce à la lumière naturelle, en se concentrant sur les économies directes liées au remplacement des luminaires et à la réduction des heures d’utilisation (grâce aux détecteurs de présence).
   • Simulation Prudente de la Lumière Naturelle (Option D) : Si l’Option D est utilisée et que l’on souhaite modéliser l’impact de la lumière naturelle, utiliser des outils de simulation d’éclairage validés et des hypothèses prudentes pour l’apport de lumière naturelle. Calibrer le modèle de simulation avec des mesures réelles d’éclairement intérieur.

5. Documentation Rigoureuse du Plan de M&V et des Mesures :

   • Documenter en détail tous les aspects du plan de M&V spécifique au projet d’éclairage : option de M&V choisie, méthodologie de ligne de base, méthodes de calcul des économies, facteurs d’ajustement (si applicables), plan de collecte de données, procédures d’assurance qualité, instruments de mesure utilisés (marque, modèle, précision, calibration), protocoles de mesure, etc.
   • Documenter précisément toutes les mesures réalisées avant et après le projet d’éclairage : puissance des luminaires, heures d’utilisation (si mesurées), niveaux d’éclairement, localisation des points de mesure, dates et heures des mesures, conditions de mesure (météo, occupation), instruments utilisés, personnes ayant effectué les mesures. Conserver les données brutes de mesure de manière organisée et accessible.
   • Joindre les certificats de calibration des instruments de mesure au rapport de M&V.

Conseils Pratiques et Exemples Concrets pour la M&V de l’Éclairage

• Commencer Simple et Progressif : Pour un premier projet de M&V d’éclairage, commencer par une approche simple et économique (Option A), en se concentrant sur la mesure de la puissance et l’estimation des heures d’utilisation. Progresser vers des options plus complexes (Option B, Option D) pour les projets ultérieurs, en fonction de l’expérience acquise et des ressources disponibles.
• Impliquer un Expert en Éclairage et en M&V : Faire appel à un expert en éclairage et en M&V pour la conception du plan de M&V, la réalisation des mesures, et l’analyse des résultats. Un expert peut apporter son expertise technique et s’assurer que les bonnes pratiques sont appliquées.
• Utiliser des Outils de Mesure Adaptés et Faciles à Utiliser : Choisir des instruments de mesure (wattmètres, luxmètres, compteurs horaires, capteurs de présence) précis, fiables, robustes et faciles à utiliser sur le terrain. La simplicité d’utilisation facilite la collecte de données et réduit les risques d’erreurs.
• Former le Personnel à la Collecte de Données : Former le personnel chargé de la collecte de données aux protocoles de mesure, à l’utilisation des instruments, et aux procédures d’assurance qualité. Une formation adéquate garantit la qualité des données collectées.
• Réaliser des Mesures Représentatives : S’assurer que les mesures réalisées (puissance, éclairement, heures d’utilisation) sont représentatives de l’ensemble du système d’éclairage et des conditions d’exploitation typiques. Mesurer un nombre suffisant de points lumineux et réaliser les mesures à différentes périodes et dans différentes zones pour tenir compte de la variabilité.
• Être Pragmatique et Proportionné : Choisir une approche de M&V pragmatique et proportionnée aux économies d’énergie attendues et au budget disponible pour la M&V. Ne pas chercher une précision excessive si elle n’est pas justifiée par les objectifs du projet ou si elle entraîne des coûts disproportionnés. Le but est d’obtenir une estimation raisonnablement précise des économies d’énergie, à un coût raisonnable.

En conclusion, la M&V pour les projets d’éclairage présente des défis spécifiques liés à la variabilité de l’utilisation, aux contrôles avancés et à l’interaction avec la lumière naturelle. En adoptant les bonnes pratiques présentées dans ce chapitre, en choisissant les options de M&V appropriées, en utilisant des techniques de mesure spécifiques, et en documentant rigoureusement la démarche, il est possible de réaliser une M&V efficace et fiable, et de démontrer de manière crédible les économies d’énergie générées par les projets de modernisation de l’éclairage.