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01/02/2017 - LAURENCE BLONDEEL

DETECTION DE PRESENCE/D'ABSENCE

UN MOYEN EFFICACE DE REDUIRE LA CONSOMMATION D'ENERGIE

L'éclairage reste trop souvent allumé dans les bâtiments alors qu'il n'y a plus personne: les utilisateurs n'ont pas toujours la discipline nécessaire d'éteindre quand ils quittent leur bureau. Pour éviter ce gaspillage d'énergie, un système de gestion automatique de l'éclairage peut faire office de solution efficace. Il existe différents types de systèmes. Dans le cas d'une gestion temporelle, la commande de l'éclairage se fait en fonction d'une présence attendue des personnes dans la pièce. Dans le cas d'une détection de présence/d'absence, l'éclairage est commandé automatiquement en fonction d'une présence réelle: un capteur détecte s'il y a une activité humaine (mouvement ou son) et décide sur la base de ces informations si l'état de l'éclairage artificiel doit s'adapter. Cette décision dépend toutefois de nombreux aspects différents …

Par Ruben Delvaeye et Peter D'Herdt (CSTC, Départ. Acoustique, Energie et Climat
avec le soutien de l'IWT VIS-Traject Groen Licht Vlaanderen 2020 (IWT-100955))

presence et absenceDETECTION DE PRESENCE ET D'ABSENCE

On trouve typiquement deux stratégies de contrôle sur le marché. Dans le cas de la détection de présence comme d'absence, l'éclairage se coupe automatiquement lorsque le capteur n'a plus observé d'activité humaine pendant un certain laps de temps. La différence réside donc dans l'allumage. Dans le cas d'une détection de présence, l'éclairage s'allume automatiquement dès qu'une présence est détectée tandis que dans le cas d'une détection d'absence, l'allumage doit toujours se faire manuellement. D'un point de vue énergétique, la détection d'absence est donc toujours la plus intéressante: l'éclairage n'est allumé que si l'utilisateur le juge vraiment nécessaire. Mais quelle que soit la stratégie choisie, il est conseillé de toujours prévoir un moyen de déroger l'automatisation, permettant à l'utilisateur d'éteindre manuellement à tout moment, par ex. s'il trouve que la lumière du jour dans la pièce suffit ou s'il veut atténuer l'éclairage pour une projection. Par la suite, l'utilisateur doit évidemment aussi pouvoir rallumer.

TECHNOLOGIES DE CAPTEUR

Il existe différentes technologies de capteur pour la détection de présence/d'absence. Les capteurs acoustiques utilisent un microphone pour déterminer, sur base du son, s'il y a une présence. Les capteurs de mouvement se basent sur un mouvement humain, pouvant être observé selon la technologie utilisée de différentes manières. Les capteurs à base d'ultrasons ou de micro-ondes émettent eux-mêmes des ondes et observent si les caractéristiques des ondes renvoyées ont changé lorsqu'elles atteignent à nouveau le capteur. Dans le cas de détection infrarouge passive (PIR), le capteur observe un déplacement de chaleur. La plupart des produits pour la détection de présence/d'absence présents aujourd'hui sur le marché fonctionnent selon la technologie PIR. Dans la suite de cet article, nous nous concentrerons donc sur la technologie PIR.

TECHNOLOGIE PIR

PIRPrincipe de fonctionnement

La détection PIR utilise des capteurs de mouvement particulièrement sensibles aux rayonnements présentant une longueur d'onde d'environ 10 μm, la longueur d'onde de crête du rayonnement infrarouge (chaleur) qu'émet le corps humain. Comme le rayonnement infrarouge est absorbé par la plupart des matériaux (même le verre), les capteurs PIR ont dès lors, contrairement à certaines autres technologies, toujours besoin d'une vue directe sur les corps en mouvement pour pouvoir l'observer. Le champ de détection des capteurs PIR est divisé en différentes zones dirigées de manière radiale depuis le capteur. Le capteur observe le passage du rayonnement infrarouge (et donc le mouvement de personnes) entre deux zones différentes du champ de détection. A une distance plus grande du capteur, les zones sont plus larges et la distance entre deux passages est donc plus grande. De petits mouvements latéraux ou de courts mouvements vers le capteur ou s'en éloignant peuvent ainsi se produire dans une même zone. Ces mouvements ne sont, de ce fait, plus détectés.

Positionnement du détecteur pir

Le choix et le positionnement corrects du détecteur sont très importants pour éviter des observations erronées du capteur (entraînant des 'faux allumages' ou des 'fausses coupures'). Le champ de détection du capteur doit être suffisamment grand pour couvrir toute la surface utilisable de la pièce. Vu que les capteurs PIR doivent avoir une vue directe sur le mouvement, le détecteur doit, en outre, être placé de manière à ce que le capteur puisse réellement 'voir' toutes les positions importantes dans la pièce. Lors du choix de la position du détecteur, il faut donc idéalement déjà tenir compte de l'implantation ultérieure du mobilier dans le local. Si on opte pour un système de commande d'éclairage combinant détection de présence/absence (capteur PIR) et détection de lumière du jour en un seul appareil, il faut tenir compte des deux systèmes lors du positionnement du détecteur. Lorsque la détection de présence/d'absence est appliquée dans des pièces plus grandes, ou dans des pièces subdivisées en différentes zones par le mobilier, il n'est souvent pas possible de couvrir toute la superficie de la pièce avec un seul détecteur. Différents 'détecteurs de soutien' peuvent alors être raccordés au détecteur commandant l'éclairage. On parle alors de combinaison de détecteurs en mode 'maître-esclave'.

PIRRéglage de la temporisation

Bien qu'un positionnement correct du détecteur permette d'éviter déjà bien des problèmes, il y a toujours un risque que le capteur n'observe pas de mouvement durant une certaine période alors que des personnes sont tout de même présentes dans la pièce. Cela peut p.ex. arriver si les personnes ne bougent pas ou pas suffisamment (par ex. lorsqu'elles lisent un livre, tapent sur un ordinateur portable,…) ou si les personnes se trouvent au bord (ou même en dehors) du champ de détection du capteur. Pour éviter que l'éclairage se coupe souvent de manière inopportune, il ne s'éteindra pas directement après la dernière observation mais seulement après une certaine période sans observation de mouvement. Cette période est appelée temporisation (ou temps de surveillance). La temporisation peut généralement être réglée sur le détecteur et peut constituer un facteur critique pour réaliser l'économie d'énergie visée tout en garantissant un certain confort. Une temporisation trop courte (< 5 minutes) accroît le risque de 'fausse coupure' et peut faire en sorte que les sources lumineuses doivent commuter souvent (ce qui peut être néfaste pour la longévité des ballasts). Une temporisation trop longue (> 15 minutes) risque, elle, d'hypothéquer l'économie d'énergie obtenue avec le système. Une temporisation de 10 à 15 minutes donne généralement de bons résultats, en termes de confort pour l'utilisateur comme d'économie d'énergie. Lors du choix de la temporisation, il faut cependant tenir compte de la spécificité de l'application. Si le local est habituellement occupé par de grands groupes, une temporisation plus courte suffit généralement vu qu'ici, il y a plus de chances que quelqu'un fasse un mouvement assez grand pour être détecté par le capteur. Lorsque la pièce n'est occupée que par un petit nombre de personnes, une temporisation plus courte augmentera, par contre, le risque de 'fausse coupure'. Outre le nombre de personnes occupant la pièce, le mode d'occupation de la pièce est important aussi pour le choix de la temporisation. C'est surtout le cas des pièces avec un schéma d'occupation fixe (ex. les salles de classe). Dans de tels locaux, un choix mûrement réfléchi de la temporisation, en tenant compte de la durée des pauses, peut avoir un impact énorme sur l'économie d'énergie réalisée. 

POTENTIEL D'ECONOMIE D'ENERGIE DU SYSTEME

Le profil d'utilisation des locaux éclairés de même que le comportement de l'utilisateur ont une grande influence sur le potentiel d'économie d'énergie d'un système de gestion basé sur la détection de présence/d'absence. L'économie d'énergie réellement réalisée peut en effet varier fortement selon le cas. La détection de présence/d'absence constitue néanmoins une mesure efficace pour réduire la consommation d'énergie. Grâce au coût relativement limité, le délai d'amortissement de tels systèmes peut dès lors être assez court. Pour pouvoir procéder à une estimation plus correcte du potentiel d'économie (afin de limiter autant que possible le risque d'investissements non rentables), il peut s'avérer utile d'étudier préalablement le profil d'utilisation des locaux et de l'éclairage ainsi que le comportement de l'utilisateur. Dans cette optique, on peut placer des appareils enregistrant la présence humaine et l'état allumé ou éteint de l'installation d'éclairage. Une fois les résultats de l'enregistrement reportés dans un diagramme tel que celui sur la figure en haut de la page, on peut procéder à une estimation de la rentabilité d'une détection de présence/d'absence.causes et solutions