Automatisation du bâtiment, CVC et plus

La conception des bâtiments ces dernières années est devenue un processus qui rappelle quelque peu l’écriture d’un programme informatique basé sur des algorithmes spécifiques. Cela s’applique en particulier aux installations qui sont conçues dès le départ comme des bâtiments dits intelligents. Bien sûr, il y a toujours la conception des éléments structurels du bâtiment et de toutes ses installations, mais le concepteur doit consacrer de plus en plus de temps et d’attention à la planification de solutions intégrant ces installations dans un système automatique qui gérera le fonctionnement de tous les éléments.

• Installations CVC
• Contrôle automatique de l’éclairage
• Capteurs pour l’automatisation des bâtiments
• Contrôle de l’automatisation du bâtiment
• Normes DALI et KNX
• Avantages de l’automatisation des bâtiments

Introduction à l’automatisation des bâtiments : de quoi s’agit-il et à quoi sert-elle ?

La domotique (ou l’automatisation des bâtiments) devient aujourd’hui un élément indispensable tant dans les habitations privées que dans les établissements tertiaires, publics ou industriels. C’est un système complet qui permet l’automatisation et le contrôle à distance de divers éléments du bâtiment, tels que chauffage, ventilation et climatisation (collectivement dénommés HVAC ou en français CVC), ainsi que les systèmes d’alarme, d’incendie et de surveillance. Il s’agit d’une solution qui vise à assurer à la fois la sécurité qui est la fonction première des systèmes de gestion des bâtiments (appelés BMS de l’anglais Building Management System) et le confort des habitants, tout en économisant de l’énergie grâce à une gestion efficace de ces systèmes.

L’automatisation des bâtiments repose sur divers dispositifs et sous-systèmes, tels que des réseaux de capteurs, des unités de contrôle (contrôleurs et relais), des appareils de mesure, des actionneurs et des systèmes filaires et sans fil. Ils permettent de communiquer et d’échanger des informations entre les éléments individuels du bâtiment qui créent ainsi un système cohérent et fonctionnel.

Les algorithmes et logiciels modernes utilisés dans les maisons intelligentes permettent de réagir aux changements à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment, en régulant le fonctionnement des installations individuelles. Des dizaines de capteurs, de détecteurs et de compteurs fournissent constamment des données sur les conditions à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment, ainsi que sur l’état des installations individuelles. De plus, un réseau complexe de câbles et fils fournit une communication fiable dépassant souvent les méthodes sans fil. Les systèmes BMS peuvent effectuer de nombreuses tâches, comme l’allumage et l’extinction de l’éclairage selon des scénarios programmés, le contrôle de l’alarme, des détecteurs, des zones de sécurité, des serrures de portes et fenêtres et de l’éclairage pour protéger la maison contre les intrus. Ils peuvent également réguler le chauffage, la climatisation, la ventilation et les stores, en ajustant les conditions dans les pièces individuelles aux conditions météorologiques changeantes. Surtout ils permettent également de contrôler la consommation d’énergie et d’optimiser tous les processus pour réaliser des économies et la plus faible émission de polluants possible.

Le système HVAC et son rôle dans la structure Smart Home

L’automatisation des bâtiments, en particulier dans le contexte d’un système CVC (ou HVAC en anglais Heating, Ventilation, and Air Conditioning), est une solution complexe et polyvalente. CVC (HVAC), c’est-à-dire Chauffage, Ventilation et Climatisation, est un système intégral qui combine ces trois installations indépendantes en un ensemble cohérent. Son objectif principal est de contrôler la température, l’humidité, la qualité de l’air et la circulation de l’air à l’intérieur du bâtiment.

Les systèmes CVC offrent de nombreux avantages qui méritent d’être soulignés. Le plus évident est le confort thermique et la qualité de l’air à l’intérieur du bâtiment. Cependant, de nos jours, de plus en plus d’attention est accordée à l’efficacité énergétique ce qui se traduit par la réduction des coûts énergétiques. En maîtrisant la consommation d’énergie pour le chauffage et la climatisation, les systèmes HVAC contribuent au fonctionnement durable des bâtiments.

Il convient également de souligner le rôle des systèmes CVC dans l’amélioration de la qualité de l’air intérieur, en particulier dans le contexte de la récente pandémie. Les fournisseurs de systèmes soulignent la capacité de ces solutions à éliminer les virus, les substances nocives et à prévenir la croissance des moisissures. Cette fonctionnalité devient de plus en plus importante pour les utilisateurs.

Cependant, il convient de noter que les systèmes CVC présentent certains inconvénients, tels que des coûts d’installation et de maintenance élevés, ainsi que la nécessité d’un entretien régulier. Néanmoins, les avantages qu’ils offrent l’emportent sur ces inconvénients.

Analysons maintenant les composants du système HVAC, c’est-à-dire les installations individuelles.

1. Système de chauffage : un système HVAC peut inclure différentes méthodes de chauffage, telles que des radiateurs, des chaudières, des pompes à chaleur, des climatiseurs à récupération de chaleur et un chauffage par le sol.
2. Système de ventilation : il assure l’échange d’air, en maintenant sa qualité appropriée à l’intérieur des pièces. Il existe de nombreuses variantes de ventilation, comme la gravité (naturelle), mécanique ou hybride, combinant les deux premières variantes.
3. Climatisation : cette installation règle la température et l’humidité de l’air à l’intérieur des bâtiments. Différentes structures peuvent être utilisées en fonction des besoins, par exemple les systèmes split ou multi-split.

La ventilation en tant que composant du HVAC – solutions typiques

La ventilation est le processus qui consiste à fournir de l’air frais et à éliminer l’air pollué en même temps. Afin d’assurer l’efficacité et l’efficacité énergétique, nous recourons de plus en plus à la ventilation mécanique avec récupération. Grâce à cette solution, nous pouvons obtenir des performances constantes quelles que soient les conditions météorologiques ou les caractéristiques du bâtiment. L’élément clé de ce système est un récupérateur, c’est-à-dire un échangeur de chaleur qui récupère l’énergie thermique de l’air vicié évacué.

Dans le cas d’installations bien conçues et exécutées, le récupérateur peut récupérer jusqu’à 95 % de la chaleur. Cependant, pour obtenir de tels résultats, la centrale de traitement d’air doit être contrôlée automatiquement. Les solutions modernes permettent également de contrôler à distance le système à l’aide d’une tablette, d’un smartphone ou d’un ordinateur, à l’aide d’applications dédiées ou d’un navigateur Web. Grâce à un tel contrôle automatique, nous pouvons profiter d’un confort extraordinaire, par exemple en augmentant la température dans la maison peu de temps avant de rentrer d’une longue absence en hiver.

Pour que la centrale de ventilation et tous ses composants, y compris l’échangeur de chaleur, fonctionnent conformément aux hypothèses décrites ci-dessus, il est nécessaire d’équiper le système de pilotes automatiques. Les pilotes sont généralement situés à l’intérieur du panneau de commande et les interfaces, également appelées claviers, sont montées sur les murs à des endroits choisis par les utilisateurs. Il est important de ne pas confondre les claviers avec les pilotes eux-mêmes. Les manipulateurs sont des dispositifs avec lesquels les utilisateurs ont un contact direct et les utilisent pour contrôler la centrale de traitement d’air. Ils peuvent prendre de nombreuses formes – des simples panneaux avec des boutons physiques aux écrans tactiles à cristaux liquides ressemblant à des smartphones ou des tablettes. Indépendamment de leur apparence, les manipulateurs sont des appareils qui sont utilisés pour communiquer avec de vrais contrôleurs. Ils sont toujours connectés au panneau de commande (au pilote) à l’aide de câbles basse tension et sûrs, tels que le câble UTP catégorie 5. C’est à travers ces fils que les utilisateurs transfèrent les décisions au contrôleur, ce qui est extrêmement important pour le fonctionnement du système de ventilation, prenant en charge, entre autres, les radiateurs, les refroidisseurs, les registres, les ventilateurs et l’échangeur de chaleur lui-même.

Les systèmes modernes de ventilation et de récupération offrent de nombreuses options pour gérer les paramètres de fonctionnement. Le contrôle continu peut être effectué manuellement, à l’aide d’un manipulateur ou d’un appareil portable, mais il existe également une option de programmation qui permet la mise en place d’horaires spécifiques, y compris des cycles de travail quotidiens, hebdomadaires ou mensuels. Tout cela est possible grâce à un vaste réseau de capteurs qui fournissent des informations sur les conditions dans le bâtiment, telles que la température (les capteurs de gaine), l’humidité (les hygromètres de gaine), la concentration de CO2 (les capteurs de gaine et d’ambiance basés sur un analyseur infrarouge) et la pression (les transducteurs de pression différentielle multigamme).

Comme il a déjà été mentionné, le contrôle des paramètres du système de ventilation dans les maisons intelligentes se fait automatiquement ou manuellement, à l’aide de diverses interfaces. Quelle que soit la méthode de contrôle choisie, la liste des paramètres contrôlés est toujours intéressante et longue. Les aspects les plus importants contrôlés par les systèmes d’automatisation des bâtiments comprennent :

• Capacité de ventilation, qui est généralement contrôlée en sélectionnant une plage parmi plusieurs ou en continu. Il s’agit également d’une régulation indirecte de la consommation d’électricité, où une plage de capacité inférieure signifie une consommation d’énergie moindre. Avec le contrôle automatique de la capacité, le système prend des décisions en fonction des informations fournies par les capteurs ;
• Récupération de chaleur dans l’unité, régulée en fonction de la température en agissant sur le registre de by-pass (by-pass du récupérateur) ;
• La température de l’air entrant dans les pièces, qui est réglée par un traitement final avec la machine à chauffer ;
• La quantité d’air frais entrant dans les pièces et la quantité d’air évacué (fonction ventilation) où le contrôle est effectué en ajustant les registres, les interfaces volets de coupure et les ventilateurs, ainsi qu’en contrôlant le temps pendant lequel ces éléments fonctionner,
• Pression d’air qui est le résultat de la coopération de plusieurs éléments du système en même temps.

Contrôle intelligent du chauffage dans le cadre des systèmes HVAC et BMS

Les têtes thermostatiques électroniques sont utilisées depuis de nombreuses années dans la gestion intelligente du chauffage des habitations et sont toujours très appréciées. Ces petits appareils alimentés par batterie sont très faciles à utiliser et sont disponibles en diverses versions, y compris l’affichage, la connectivité sans fil et le réseau domestique. Grâce à cela, il est possible de contrôler la température et la programmation de cycles journaliers et sur plusieurs jours. Il convient également de noter la fonction de détection de fenêtre ouverte développée dans ces appareils, qui vous permet d’éteindre temporairement le chauffage lors de l’aération de la pièce.

Les contrôleurs de pompe et les unités de contrôle de chauffage par le sol sont d’autres éléments du système de contrôle du chauffage qui permettent l’activation et la désactivation automatiques des pompes de circulation en fonction de la température mesurée. Ces appareils sont dédiés aux pompes de circulation d’eau chaude sanitaire et les détectent automatiquement. Les contrôleurs de pompe coopèrent dans les systèmes de chauffage central avec les thermocheminées ou les chaudières à air pour alimentées par les fines de charbon et par le charbon. Ils comprennent de nombreuses fonctions, notamment la fonction de la puissance maximale du ventilateur de soufflage, la fonction de récupération de chaleur d’urgence, la fonction d’ajout de combustible dans la fournaise ou encore la fonction de maintien d’une température constante de l’eau dans le réservoir ou dans le chauffe-eau domestique.

Dans le cas d’un plancher chauffant à eau ou d’un plancher chauffant avec câbles chauffants, les fabricants proposent un groupe de contrôleurs distinct. Ces dispositifs gèrent plusieurs zones de chauffage, où chaque pièce constitue une zone différente en détectant des actionneurs thermoélectriques montés sur les réglettes de chauffage au sol ou des vannes individuelles représentant le câblage au sol de chaque pièce séparément. Quelle que soit la variante, nombre de ces contrôleurs permettent un contrôle mobile de leur fonctionnement, grâce à la connexion au réseau Internet. Ce sont ces caractéristiques qui rendent les têtes thermostatiques électroniques, les contrôleurs de pompe et les unités de chauffage par le sol de plus en plus populaires dans la gestion intelligente du chauffage.

Contrôle automatique de l’éclairage – un aspect important de la domotique

La base du contrôle intelligent de l’éclairage est une variété d’accessoires pour les luminaires LED. Bien sûr, des télécommandes et des manipulateurs traditionnels montés dans les murs sont nécessaires, mais la base ici sont des capteurs avec diverses capacités et applications. Dans cette catégorie, les détecteurs de mouvement et détecteurs de présence se distinguent. La différence entre eux est que les capteurs de présence détectent les mouvements subtils et même les changements minimes de position des personnes qui ne bougent pratiquement pas dans leur champ d’opération (par exemple, une personne travaillant avec un ordinateur portable sur ses genoux). À leur tour, les capteurs de mouvement sont des spécialistes de la détection des mouvements actifs de personnes dans un bâtiment, par exemple lors du déplacement d’une pièce à une autre.

Les fabricants d’éclairage pour les maisons, les bureaux et les bâtiments publics proposent depuis des années leurs propres systèmes de contrôle qui ont été progressivement intégrés à l’automatisation générale des bâtiments et à d’autres installations. La plupart de ces systèmes sont basés sur la norme internationale DALI qui a été développée par plusieurs sociétés leaders, dont Philips et Osram. Cette norme vous permet de contrôler l’éclairage de pièces individuelles et d’étages entiers. Tous ces systèmes offrent un contrôle via un panneau mural, une tablette, un smartphone ou un ordinateur connecté au réseau Wi-Fi local. Les systèmes basés sur DALI sont extrêmement flexibles, permettant un contrôle via des capteurs qui allument la lumière lorsque la luminosité du bureau est insuffisante et chaque fois que des personnes sont détectées. De plus, ils permettent le contrôle à distance de l’éclairage, sans s’appuyer sur des capteurs. De plus, ils offrent la possibilité de définir des horaires d’éclairage cycliques et reproductibles dans des pièces individuelles ou des groupes de pièces. Cependant, le plus important est que les systèmes basés sur le protocole DALI s’intègrent facilement aux systèmes d’automatisation des bâtiments dominants en Europe, en particulier avec le système KNX. Grâce aux convertisseurs DALI-KNX il est possible d’échanger informations entre les deux réseaux, et configurer ces solutions est facile.

Capteurs intelligents – les yeux et les oreilles du système BMS

Les capteurs et les détecteurs jouent un rôle indispensable dans les systèmes d’automatisation des bâtiments d’aujourd’hui. Leur diversité et leur application reposent sur divers mécanismes et phénomènes physico-chimiques. Dans cette discussion, il convient de souligner quelques-uns des exemples les plus courants.

Au début de cette liste il y a les capteurs de mouvement, qui jouent un rôle clé dans les sous-systèmes responsables du contrôle de l’éclairage. Le plus souvent, ils fonctionnent sur le principe PIR (Passive Infra Red) en utilisant la détection du rayonnement thermique émis par les objets. Alors que les capteurs de mouvement basés sur cette technologie étaient des pionniers dans le contrôle de l’éclairage, ils sont maintenant remplacés par des capteurs de présence plus efficaces basés sur des ondes ultrasonores ou à haute fréquence. Le premier d’entre eux envoie activement des ondes qui couvrent toute la pièce et leur réflexion est analysée selon le principe Doppler. En revanche, les capteurs haute fréquence, appelés capteurs HF (High Frequency), fonctionnent en émettant des ondes à une fréquence de 5,8 GHz qui traversent le verre ou les murs légers et le bois. Le capteur analyse l’écho, et si l’image de l’écho change dans la zone de détection de mouvement, il envoie une impulsion au contrôleur de système ou au luminaire, selon la configuration.

Les capteurs crépusculaires, qui surveillent la quantité de lumière naturelle dans la pièce sont également extrêmement importants dans les systèmes de contrôle de l’éclairage. Lorsqu’un certain seuil est dépassé, indiquant une lumière du jour insuffisante, les capteurs envoient un signal pour allumer un éclairage artificiel pour compenser le manque de lumière naturelle.

Un autre groupe de capteurs importants pour le HVAC sont les capteurs de température, les capteurs d’humidité, les capteurs de fumée, les capteurs de dioxyde de carbone/monoxyde de carbone et les capteurs de mouvement d’air. Sans eux, les sous-systèmes de chauffage et de ventilation ne pourraient pas fonctionner correctement. Leur fonctionnement est également complété par des capteurs d’ouverture de portes et fenêtres, des capteurs d’inondation (installés à proximité des machines à laver et des lave-vaisselle), ou des capteurs de qualité d’air (coopérant avec des dispositifs de purification d’air) ou des capteurs de pluie. En fait, il y en a beaucoup plus, et ils sont tous liés à leurs appareils et unités de contrôle centraux respectifs.

Contrôleurs et relais programmables – le cœur de tout système d’automatisation de bâtiment

Les automates programmables, c’est-à-dire les contrôleurs logiques programmables, sont des dispositifs extrêmement divers utilisés dans l’automatisation, y compris l’automatisation des bâtiments. Ils fonctionnent sur le principe de transmettre des signaux dans un système binaire, semblable à des relais, dont quelques phrases apparaîtront un peu plus loin. À l’aide d’algorithmes appropriés, ces pilotes contrôlent l’allumage et l’extinction des appareils individuels ou de leurs modules. Le cœur des contrôleurs API modernes est l’unité centrale, c’est-à-dire le processeur CPU, qui récupère les données de la mémoire de l’appareil, les traite et exécute les commandes contenues dans le programme. Les modules d’entrée, principalement numériques, reçoivent les signaux des capteurs sous la forme d’un code binaire. Même si le contrôleur dispose également d’entrées analogiques (par exemple pour la mesure de pression continue), les valeurs mesurées sont d’abord transférées sous forme de signaux analogiques aux transducteurs, puis converties en signaux numériques. Un automate utilise des modules de sortie, à la fois numériques et parfois analogiques, pour contrôler des dizaines d’actionneurs possibles. Les modules sont responsables de l’alimentation électrique, qui peut être une partie intégrante du contrôleur ou un composant séparé. En plus du module d’alimentation, un élément essentiel est le module responsable de la communication entre le contrôleur et un appareil mobile, un ordinateur ou un panneau de commande, ainsi que de la communication avec d’autres contrôleurs. La mémoire dans laquelle le programme est stocké est également importante, y compris la soi-disant une mémoire non volatile. En raison de leur construction, les contrôleurs PLC peuvent être divisés en versions compactes (1 module) et multimodules en petites, moyennes ou grandes versions (ces dernières ont jusqu’à plusieurs centaines d’entrées et de sorties et sont utilisées dans l’automatisation des bâtiments). Il existe également des contrôleurs distribués qui forment un réseau composé d’un contrôleur central et de modules distribués.

Quand on parle d’automates classiques PLC, on pense immédiatement aux mécanismes, entraînements et systèmes qui sont contrôlés par des programmes préchargés. Cela leur permet d’effectuer diverses tâches, telles que le contrôle des stores, de l’éclairage du bâtiment ou du système de protection contre les incendies. Cependant, pour les grands bâtiments soumis à une inspection intensive, des contrôleurs avancés sont généralement utilisés, qui sont plus complexes et ont beaucoup en commun avec ceux utilisés dans l’industrie. Ils sont utilisés pour contrôler des systèmes complexes d’éclairage, de ventilation et de chauffage dans les bâtiments, ils ont donc généralement au moins 100-150 entrées/sorties numériques. Ils se caractérisent par la possibilité d’extension avec de nombreux modules d’extension pouvant être connectés à l’unité de base, ce qui donne des possibilités de combinaison pratiquement illimitées (AC/DC/UC).

En passant aux relais, il est possible de les appeler tout simplement le support pour le fonctionnement des contrôleurs, complétant leurs fonctions. Bien qu’il s’agisse d’appareils beaucoup plus simples que les contrôleurs, de nombreuses solutions feraient défaut sans eux. Les relais agissent comme des éléments exécutifs, des séparateurs ou des multiplicateurs de signaux. Cependant, dans le contexte de la domotique, leur tâche principale est de permettre le contrôle en temps opportun des appareils en retardant leur allumage et leur extinction, ainsi que de les allumer et les éteindre selon cycles de temps. Un lecteur attentif connaîtra certainement déjà imagine des installations de chauffage, de ventilation et d’éclairage qui sont un exemple parfait de l’utilisation de relais temporisés dans les maisons modernes et intelligentes. Cependant, cela s’applique également à l’extinction retardée de l’éclairage dans les escaliers lorsque les personnes quittent l’étage supérieur et l’éclairage n’est plus nécessaire.

Dans le domaine des relais utilisés dans les BMS, il existe différents types de relais, tels que les relais multifonctions et les relais temporisés. Les relais multifonctions sont largement connus et ne nécessitent pas d’explication détaillée, même s’il convient de noter que souvent un relais multifonction peut remplacer avec succès plusieurs relais à simple ou double fonction. D’autre part, les relais temporisés peuvent être associés, par exemple, à un ventilateur dans la salle de bain qui s’allume simultanément avec l’éclairage, mais s’éteint quelques minutes après le départ de l’utilisateur.

Les relais les plus modernes utilisés en domotique sont des appareils multifonctions équipés d’un écran LCD programmable et de diodes d’information qui présentent des paramètres tels que l’état de l’alimentation ou la position des contacts. Sur l’écran, vous pouvez suivre le compte à rebours actuel de chacun des temps de réglage indépendants, et dans certains modèles, vous pouvez modifier les paramètres pendant que le relais fonctionne, soit à l’aide des boutons et des boutons, soit à distance, par exemple via un réseau sans fil local . Cependant, depuis un certain temps, une tendance intéressante est observée, impliquant l’introduction de relais dans la domotique, qui remplacent en grande partie les automates programmables. Ces unités disposent de plusieurs à une douzaine de modules d’extension, avec un nombre total d’entrées numériques/ sorties jusqu’à 200 et sorties analogiques haute résolution. De plus, ces relais/contrôleurs peuvent être intégrés à des systèmes de visualisation ce qui permet de surveiller toutes les fonctions de manière centralisée. Ils peuvent également envoyer des alertes par e-mail reçues des capteurs connectés, grâce auxquelles les utilisateurs du système sont informés, entre autres, de sur les échecs.

Panneaux de contrôle tactiles

Dans le cadre des systèmes smart home, la communication signifie la transmission des commandes à une unité centrale qui exécute ensuite ces actions, qu’il s’agisse d’interactions immédiates avec l’utilisateur ou d’actions planifiées selon des scénarios prédéfinis par l’utilisateur. Pour que cette communication fonctionne correctement, des portes d’accès sont nécessaires sous la forme d’appareils multimédias avancés, qui sont une extension des manipulateurs muraux typiques. Il s’agit donc de panneaux de commande tactiles qui ne sont pas des appareils bon marché, mais offrent un moyen extrêmement pratique pour faire fonctionner le système et présenter des informations. De plus, le mode de communication avec le contrôleur, souvent appelé « un serveur domestique » inclut de plus en plus le contrôle gestuel et vocal, ce qui nécessite la présence d’une caméra haute résolution, d’un microphone et d’un haut-parleur dans la structure de l’appareil.

Les panneaux de commande tactiles ressemblent aux tablettes populaires. Souvent, leur surface est en verre minéral de haute qualité et le boîtier, le cas échéant, est en aluminium, en acier, en plastique ou en verre. Un aspect important est également la résolution des écrans, qui est d’une grande importance – plus elle est élevée, mieux c’est. Comme dans les meilleures tablettes, elles peuvent atteindre une résolution 4K ou Full HD. Il est également important de discuter de deux problèmes de montage : la connexion de l’écran à l’unité centrale et l’emplacement du panneau lui-même. Deux standards sont disponibles sur le marché : les contrôleurs principaux intégrés directement au panneau de contrôle et les unités de contrôle au panneau avec un câble. Dans le cas du premier en option, les panneaux sont légèrement plus grands, et leur installation encastrée nécessite plus d’espace dans le boîtier d’encastrement, qui doit accueillir à la fois le cordon d’alimentation (par exemple 110 V ou 230 V AC et 24 V DC) et un câble supplémentaire pour se connecter au réseau.

Les panneaux de contrôle BMS dans les maisons intelligentes fournissent une interface complexe, divisée en différentes zones qui peuvent être contrôlées et organisées indépendamment. Ceci est similaire à la personnalisation du bureau sur un smartphone qui permette de regrouper les fonctions de gestion du bâtiment dans des zones spécifiques de l’écran.

En ce qui concerne les fonctionnalités, il est difficile de trouver celles qui n’ont pas encore été incluses dans les panneaux de contrôle des systèmes BMS. Ils sont utilisés pour contrôler de manière centralisée l’éclairage, les stores, le chauffage, la climatisation, le multimédia, les scènes lumineuses et pour activer la simulation de la présence des membres du ménage. De plus, ils permettent d’armer l’alarme, d’optimiser la consommation d’électricité, de contrôler les fenêtres et de coordonner les activités entre les installations individuelles (horaires de programmation). Une fonctionnalité importante est également de signaler l’état de chacune des installations connectées et de ses éléments sur le panneau. Mais surtout, ces panneaux présentent de manière accessible et graphique tous les équipements techniques de l’installation, qui peuvent être contrôlés par en les divisant en salles ou installations individuelles et sous-systèmes connectés au serveur central.

Les panneaux utilisés pour contrôler les maisons intelligentes fournissent également des informations sur la consommation et la gestion de l’énergie par les résidents, en présentant des synthèses et en générant des statistiques conformément aux paramètres définis par les utilisateurs. Une telle fonctionnalité est obtenue par le fait que des compteurs d’électricité intelligents et des tableaux de distribution locaux sont également mis en œuvre dans les systèmes BMS.

Normes d’installations permettant le fonctionnement de la domotique

À l’origine, avant l’apparition de normes intégrant toutes les fonctions de gestion de la maison intelligente, ces solutions ont été introduites progressivement, en se concentrant sur des types d’installations individuels et en combinant leurs éléments dans un mécanisme efficace. Au début, il s’agissait de systèmes propriétaires des soumissionnaires du marché, qui se concentraient principalement sur les installations d’éclairage et les systèmes d’alarme. Cependant, après un certain temps, la norme dominante dans le domaine de l’éclairage automatique est devenue le système DALI, qui a été mentionné précédemment, et qui cède maintenant la place au système KNX distribué. Cependant, cela ne signifie pas son élimination complète – DALI s’intègre de manière transparente avec KNX à l’aide de convertisseurs DALI/KNX spéciaux. De plus, dans de nombreuses installations, notamment industrielles, où seul l’éclairage nécessite une automatisation, il n’est pas toujours rentable d’investir dans KNX. Le système DALI permet de contrôler individuellement jusqu’à 64 composants électroniques de puissance via une ligne de commande à deux fils indépendante de la ligne électrique. Il offre un large éventail de possibilités car il s’agit d’une interface universelle pour tous les composants, tels que les contrôleurs d’éclairage, les détecteurs de mouvement et de présence, les variateurs numériques, les systèmes d’alimentation et les luminaires. Avec ce système, les groupes de luminaires n’ont pas besoin d’être affectés au stade de la conception – cela peut être fait plus tard via le contrôleur. L’éclairage est allumé ici sans l’utilisation de relais, au moyen d’une ligne de commande.

La norme DALI est entrée sur le marché à l’époque où des travaux étaient en cours en Europe pour créer un système paneuropéen d’alimentation et de gestion de tous les appareils électroménagers, qui serait non seulement très polyvalent et susceptible d’expansion, mais aussi stable et sûr. Cette sécurité a été comprise comme éliminant le risque qui survient lorsque l’unité centrale, c’est-à-dire le contrôleur principal, tombe en panne. Et il ne faut pas oublier qu’il était et reste le talon d’Achille de tous les autres systèmes dont l’architecture est basée sur la centralisation. La première étape a été la création du standard EIB, soutenu par l’association EIBA. Cette norme a également été rapidement approuvée par des associations européennes telles que EHSA, BatiBUS, Konnex et CENELEC. Ces deux dernières associations ont eu une influence particulièrement forte sur l’administration de l’Union européenne, conduisant à la création de normes européennes pertinentes. Chronologiquement c’était comme suit :

• en 2003, la norme européenne EN 50090 est créée (les normes de communication TP sur paire torsadée et PL sur réseau électrique ont été approuvées),
• en mai 2006, la norme est complétée par la norme de communication RF (ondes radio),
• en novembre 2006, le protocole associé aux supports de communication (TP, PL, RF, IP) devient une norme internationale (ISO) dans le domaine de l’automatisation des bâtiments et des appareils (norme ISO/CEI 14543-3),
• La même année, l’organisme de normalisation européen CEN reconnaît également KNX comme la norme pour les systèmes de contrôle automatique des bâtiments, publiant la spécification KNX en tant que normes EN 13321-1 et EN 13321-2,
• à la fi de 2007 la Chine reconnaît également la norme KNX en publiant sa propre norme GB/Z 20965.

La norme KNX, désormais largement reconnue, est supportée par environ 500 fabricants d’équipements, dont des marques bien connues telles que ABB, GIRA, HAGER, JUNG, PHILIPS, SCHNEIDER, SIEMENS, WAGO, ZENNIO. Grâce à cette large gamme d’appareils et d’accessoires marqués du symbole KNX, l’automatisation de pratiquement n’importe quel bâtiment avec ce système devient extrêmement facile.

La structure distribuée est l’une des hypothèses clés du système KNX. Grâce à cette approche innovante, l’ensemble du système KNX fonctionne toujours correctement, à l’exception des éléments défaillants. Cela contraste fortement avec les systèmes centralisés où la défaillance d’un composant entraîne souvent l’arrêt complet du système.

Le système KNX est basé sur des circuits de commande 24 V complètement séparés de l’alimentation électrique. Toutes les informations nécessaires à l’exécution des fonctions de contrôle, de mesure, de contrôle et de régulation sont envoyées à chaque récepteur via un bus unique qui relie toute la maison. Chaque récepteur est équipé d’un module bus à microprocesseur et d’une mémoire de type approprié, qui est sa source d’information et assure son alimentation. Cette solution crée un système domotique décentralisé basé sur des relations « peer to peer ».

La norme KNX ouvre la possibilité d’obtenir un confort extraordinaire et des économies importantes en intégrant toutes les installations du bâtiment, telles que l’éclairage, la climatisation, le contrôle des fenêtres et des volets roulants, etc. Grâce à des capteurs et à des seuils programmés, il est possible, par exemple, de baisser automatiquement les volets roulants lorsque les pièces sont exposées à un fort ensoleillement, de fermer les fenêtres lorsqu’il fait brusquement froid à l’extérieur et, en même temps, d’allumer le chauffage au sol dans certaines pièces. Les possibilités de combinaison sont pratiquement illimitées et dépendent toujours des signaux détectés par les capteurs et des décisions des utilisateurs.

Avantages de l’automatisation du bâtiment

Au début, le développement des systèmes de gestion du bâtiment (BMS) a été catalysé par la volonté d’augmenter la sécurité des occupants du bâtiment. Plus tard, l’accent a davantage été mis sur les questions de confort, et aujourd’hui, l’avantage le plus important de ces systèmes est l’économie d’énergie et l’écologie. En fait, ces trois arguments sont liés et, grâce à la synergie, apportent encore plus d’avantages aux utilisateurs.

En résumé, les avantages les plus importants et indéniables des systèmes de gestion de bâtiment (BMS) consistent à :

• augmenter l’efficacité énergétique des bâtiments et les économies, ce qui est particulièrement important face à la crise énergétique en Europe,
• augmenter le confort des usagers en automatisant la plupart des fonctions du bâtiment
• renforcer la sécurité grâce à la surveillance à distance des différents systèmes du bâtiment et à la détection rapide des pannes,
• gestion holistique du bâtiment en intégrant divers systèmes en mode de fonctionnement automatique et en permettant aux utilisateurs de contrôler et d’apporter des modifications à distance.

En revanche, les inconvénients de l’automatisation des bâtiments, souvent pointés du doigt par ses adversaires, tels que les coûts initiaux élevés (coûts d’entrée dans le système) et la complexité et la nécessité de former le personnel pour l’exploitation et la maintenance, sont en fait des caractéristiques et non des inconvénients. . Ce n’est guère un inconvénient que vous deviez payer plus pour une meilleure qualité de vie. Des coûts accrus sont naturellement associés à l’obtention d’un résultat supérieur à la moyenne, mais un tel investissement apporte à la fois des avantages mesurables (économies et réduction des émissions) et des avantages incommensurables (confort et sécurité exceptionnels).

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