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Comprendre le comportement énergétique des bâtiments est une étape essentielle dans la mise en place d’un système de management de l’énergie. La compréhension des bâtiments permet de mettre en place des actions efficaces visant à réaliser des économies substantielles.
Pour ce faire, il est essentiel de suivre les consommations énergétiques et de définir un plan d’action pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments. Toutefois, un simple relevé des consommations d’énergie ne suffit pas pour comprendre pleinement les besoins et les dépenses énergétiques d’un bâtiment. En effet, les facteurs extérieurs, notamment les conditions météorologiques, influencent considérablement ces consommations.
Comprendre le comportement énergétique des bâtiments est le prérequis essentiel à la mise en place d’un système de management de l’énergie destiné à faire des économies. Pour ce faire, il convient en premier lieu de mettre en place un suivi des consommations énergétiques puis définir un plan d’action visant à améliorer le comportement énergétique du bâtiment pour générer des économies.
Pour autant, un simple relevé des consommations d’énergie ne suffit pas pour appréhender le fonctionnement du bâtiment et ses dépenses énergétiques. En effet, des facteurs extérieurs viennent influencer ces consommations : c’est notamment le cas de la météo. Les dépenses énergétiques liées au chauffage seront forcément plus importantes en hiver, à l’inverse, celles liées à la climatisation seront plus conséquentes en été. En effet, les consommations peuvent également varier d’une année sur l’autre, la météo n’étant évidemment pas constante dans le temps. On parle de rigueur climatique.
Pour analyser les consommations de chauffage et de climatisation en tenant compte de la rigueur climatique, les professionnels utilisent les DJU, degrés jour unifiés.
Les DJU fournissent la différence de degrés Celsius entre les températures extérieures et une température de référence ; un seuil fixé au préalable. Ce seuil est la plupart du temps fixé à 18°C en France, on parle alors de DJU base 18. L’intérêt est donc de corriger les consommations énergétiques en fonction de la rigueur climatique.
Les degrés jour unifiés représentent donc l’écart entre la température moyenne d’une journée et un seuil de référence. Ils se divisent en deux catégories : les degrés jour de chauffe (DJC) et les degrés jour froid (DJF). Les DJU sont considérés comme utiles sur la partie suivie et mesure des consommations d’énergie liées au chauffage pendant la saison de chauffe et à la climatisation lors des périodes estivales.
De manière générale, la période de chauffe dure du 1er octobre au 20 mai ; pour autant, ces périodes peuvent varier considérablement d’une région à une autre et d’une année à une autre.
Les DJU sont additionnés sur une période de chauffage de 232 jours (du 1er Octobre au 20 Mai), pour chaque jour, le nombre de DJU est calculé en faisant la différence entre une température de référence 18°C et la moyenne des températures minimales et maximales du jour en question, les DJU sont additionnés jour par jour, par mois et par année, ce qui permet un calcul très fin pour déterminer les besoins de chauffage d’un bâtiment d’une zone climatique donnée.
Pour un calcul de déficit (DJC) : si la température de référence (S) ≤ à la moyenne de température obtenue, le DJ = 0 ; si elle est plus élevée, le DJ = la température de référence – la moyenne de température obtenue.
Pour un calcul d’excédent (DJR) : si la base de référence (S) ≥ à la moyenne des températures (M), le DJ = 0. Au contraire, si elle est plus petite, DJ = la moyenne de température – la température de référence.
La première, la méthode dite « météo » est une méthode simplifiée. Pour chaque période de 24h, le nombre de DJU correspond à la différence entre la température de référence et la moyenne de la température du jour ; ce n’est donc qu’une simple estimation de la température. Cette méthode est intéressante pour estimer les consommations énergétiques d’un bâtiment, mais elle reste trop imprécise pour analyser le comportement énergétique d’un bâtiment en période chaude ou froide.
La seconde méthode dite « des professionnels de l’énergie » s’avère plus précise. Comme son nom l’indique, elle est utilisée par les professionnels de l’énergie pour analyser avec précision les consommations énergétiques thermiques des bâtiments. C’est la méthode conforme aux exigences du COSTIC ; le comité scientifique et technique des industries climatiques.
Le calcul des DJU de chauffage avec la méthode des professionnels de l’énergie sera équivalent à celui de la méthode météo si la référence est supérieure à la température maximale ou inférieure à la température minimale. Inversement pour les périodes de rafraîchissement. Le calcul s’avérera plus complexe lorsque la température de référence sera comprise entre la température maximale et la température minimale :
Avec S = Référence, Tn = Température minimale, Tx = Température maximale
Ces calculs sont réalisés par des organismes externes tels que Météo France. Les professionnels de l’énergie peuvent ainsi acheter ces données à différentes périodicités pour disposer des DJU et analyser de façon précise le comportement énergétique des bâtiments. L’intérêt des DJU est de prendre en compte la rigueur climatique dans les dépenses énergétiques des bâtiments. Ainsi, la prise en compte des DJU doit s’inscrire dans une démarche globale de management de l’énergie.
Il existe d’ailleurs des solutions d’intelligence énergétique qui prennent en compte la rigueur climatique dans le calcul des consommations énergétiques des bâtiments. Effectivement, des données de consommation d’énergie sont relevées à périodicité constante par des objets connectés. Les données sont ensuite transférées et analysées puis retransmises sur une application. Il est ainsi possible de disposer d’une visibilité globale sur ses consommations énergétiques et de les comparer à la rigueur climatique.
Ces solutions permettent à l’utilisateur d’être alerté lorsque les consommations d’énergie dépassent des seuils définis grâce à des algorithmes Big Data. Il est ainsi possible de réaliser jusqu’à 25% d’économie d’énergie sur les factures des utilisateurs.
Il est important de noter que le calcul des DJU peut présenter certaines inexactitudes. En effet, il ne prend en compte que la température extérieure et ignore d’autres facteurs tels que l’isolation du bâtiment, la présence de sources de chaleur internes ou l’humidité. De plus, les DJU sont moins précis dans les zones géographiques où les variations de température sont importantes. En effet, le DJU est basé sur une température moyenne, qui peut ne pas refléter la réalité dans ces zones.
Comme expliqué plus tôt, le principe consiste à additionner, jour après jour, les écarts de température existants entre l’intérieur et l’extérieur.
Si par exemple, il fait en moyenne 20°C à l’intérieur la journée et 5°C degrés à l’extérieur, on parlera alors de 15 degrés-jours. De même 3 journées à 0°C extérieur seront comptabilisées comme 60 degrés-jours.
En additionnant tous les écarts de température entre intérieur et extérieur sur tous les jours de la période de chauffe, on obtiendra un nombre proportionnel au besoin de chaleur du bâtiment : les degrés-jours du lieu.
En généralisant : Le nombre de degrés-jours d’une période de chauffage est égal au produit du nombre de jours chauffés multiplié par la différence entre la température intérieure moyenne du local considéré et la température extérieure moyenne.
DJ = nombre de jours chauffés x (T intérieure moyenne – T extérieure moyenne).
La correction climatique vise à ajuster la consommation de chauffage et de climatisation (CVC) en fonction des données météorologiques de la station météo la plus proche. Son objectif est de rendre les années ou les mois comparables entre eux à l’échelle annuelle ou mensuelle, en éliminant les biais causés par les variations climatiques. Elle permet également de comparer les performances énergétiques de différents sites, quelle que soit leur localisation géographique.
En ramenant les consommations des usages CVC à un climat de référence, caractérisées par les DJU et températures de référence de la station météo la plus proche, on supprime ainsi les variations imputables à la rigueur climatique.
Cette correction climatique se révèle particulièrement utile lorsqu’une entreprise envisage des travaux de rénovation énergétique. Avant de choisir des solutions spécifiques, il est essentiel de recueillir les DJU et la consommation d’énergie en kWh sur au moins 5 ans, afin d’obtenir une moyenne représentative de la consommation du bâtiment.
Le Décret Tertiaire (ou Éco énergie tertiaire), issu de la loi Elan, impose aux entités concernées de réduire leurs consommations d’énergie finale, ajustées en fonction des variations climatiques. Cette approche permet de mieux appréhender les efforts réels de réduction énergétique, en prenant en compte les conditions climatiques spécifiques à chaque site.
Le concept de degré-jour de réfrigération est une notion récente, qui n’est pas encore normalisée et s’avère peu appropriée pour caractériser les consommations d’énergie thermique des locaux. Contrairement au chauffage, où une variable principale significative suffit, le rafraîchissement des locaux implique plusieurs variables clés.
Parmi celles-ci, nous comptons les apports internes sensibles et latents (liés aux occupants, à l’éclairage, aux équipements, aux processus, etc.), les apports externes sensibles dus au rayonnement solaire (directs via des parois translucides ou différés par des parois opaques avec un déphasage thermique insuffisant), ainsi que les apports sensibles et latents de l’air extérieur.
Les degrés-jours de réfrigération, ou DJr, ne prennent pas en compte adéquatement toutes ces variables, ce qui les rend inappropriés comme indicateur unique pour suivre les consommations de rafraîchissement des locaux.
Cependant, ces degrés-jours, également appelés « degrés-jours froid » ou « degrés-jours climaticiens », peuvent être utiles pour évaluer les tendances de changement climatique estival. Ils prennent en considération une température extérieure mesurée (qui évolue dans le temps) ainsi qu’une température de référence intérieure (température de consigne) qui reste fixe.
Plusieurs facteurs peuvent influencer la précision des DJU :
Pour aller plus loin dans la démarche, il est possible de faire appel à un expert en gestion énergétique des bâtiments. Celui-ci apportera une analyse plus fine des données récoltées et sera à même de définir une stratégique efficace à long terme pour améliorer la performance énergétique du bâtiment.
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