Chapitre 5 : Gestion des Installations Électriques et de l’Éclairage

Gestion des Installations Électriques et de l’Éclairage dans la GTB pour Habitations Collectives

La gestion des installations électriques et de l’éclairage représente un volet essentiel de la Gestion Technique de Bâtiment (GTB) dans les habitations collectives. Une approche GTB permet d’optimiser la distribution de l’énergie électrique, de gérer l’éclairage de manière efficace et sécurisée, et d’assurer la continuité de service grâce à des systèmes d’alimentation de secours. Ceci contribue à la performance énergétique globale du bâtiment, au confort et à la sécurité des occupants, ainsi qu’à la maîtrise des coûts d’exploitation.

Distribution Électrique dans les Bâtiments Collectifs

La distribution électrique dans les habitations collectives est conçue pour alimenter de manière fiable et sécurisée l’ensemble des logements et des parties communes. Elle se caractérise par une structure hiérarchisée :

1. Colonnes Montantes Électriques (CME) :

• • Rôle : Les colonnes montantes constituent la « colonne vertébrale » de la distribution électrique verticale dans un immeuble. Elles acheminent l’électricité du point de livraison du réseau public (souvent situé en limite de propriété) vers les différents étages et les tableaux divisionnaires de chaque logement et des parties communes.
  • Composition : Une CME est constituée de plusieurs câbles de forte section (phase, neutre, terre) installés dans une gaine technique verticale. Elle peut également intégrer des canalisations pour d’autres fluides (communication, VDI).
  • Protection et Sécurité : Les CME sont protégées contre les surcharges et les courts-circuits par des dispositifs de protection (disjoncteurs de branchement ou fusibles principaux) situés en amont et en tête de colonne. Elles doivent respecter les normes de sécurité électrique (NF C 15-100) et de résistance au feu.
  • Points Clés pour la GTB :
    • Surveillance : La GTB peut intégrer des dispositifs de mesure et de surveillance de la tension, du courant et de la puissance au niveau des CME pour le suivi des consommations globales et la détection d’anomalies.
    • Comptage : Des compteurs d’énergie (généraux ou divisionnaires) peuvent être installés au niveau des CME pour la répartition des charges électriques communes.
    • Gestion des alarmes : En cas de déclenchement des protections en tête de colonne, la GTB peut être alertée pour une intervention rapide.

2. Tableaux Divisionnaires (TD) :

• • Rôle : Les tableaux divisionnaires sont situés à chaque étage, dans chaque logement et dans les parties communes. Ils reçoivent l’électricité de la CME et la distribuent aux différents circuits électriques (éclairage, prises de courant, chauffage électrique, équipements spécifiques, etc.).
  • Composition : Un TD est constitué d’un coffret électrique regroupant :
    • Disjoncteurs divisionnaires ou fusibles : Assurent la protection de chaque circuit contre les surcharges et les courts-circuits.
    • Interrupteurs différentiels : Protègent les personnes contre les risques d’électrocution en détectant les courants de fuite à la terre.
    • Contacteurs, télérupteurs, programmateurs : Pour la commande et la gestion de certains circuits (éclairage, chauffage, ECS).
    • Borniers de raccordement : Pour le raccordement des câbles.
  • Types de Tableaux Divisionnaires :
    • Tableaux de logements : Situés à l’intérieur de chaque appartement, ils alimentent les circuits électriques du logement.
    • Tableaux de parties communes : Situés dans les locaux techniques, les paliers, les circulations, ils alimentent l’éclairage des parties communes, la VMC collective, les ascenseurs, les portes automatiques, etc.
    • Tableaux spécifiques : Pour des équipements particuliers (chaufferie, local technique, parking).
  • Points Clés pour la GTB :
    • Comptage divisionnaire : Des compteurs divisionnaires peuvent être intégrés aux TD pour la mesure des consommations électriques par logement (pour la refacturation individuelle des charges) ou par usage (éclairage parties communes, VMC, etc.).
    • Commande et supervision : La GTB peut piloter certains circuits électriques via des contacteurs ou des modules de commande intégrés aux TD (éclairage, chauffage électrique, bornes de recharge pour véhicules électriques, etc.).
    • Surveillance des protections : La GTB peut être alertée en cas de déclenchement des disjoncteurs divisionnaires ou des interrupteurs différentiels pour une intervention rapide.
    • Gestion des alarmes : Intégration des alarmes techniques (défaut d’isolement, surcharge, etc.) remontées par les équipements de protection.

3. Schéma de Distribution :

• Architecture : La distribution électrique peut être réalisée selon différentes architectures (en étoile, en boucle, etc.) en fonction de la taille et de la complexité du bâtiment. Dans les habitations collectives, une architecture en étoile est souvent privilégiée pour les logements (chaque logement est alimenté directement depuis la CME) et une architecture plus centralisée pour les parties communes.
• Canalisations et Cheminements : Les câbles électriques sont acheminés dans des conduits (tubes IRL, goulottes, chemins de câbles) pour assurer la protection mécanique et la sécurité. Les cheminements doivent respecter les règles de sécurité incendie (cheminement séparé des autres fluides, résistance au feu).
• Raccordement au Réseau Public : Le raccordement au réseau public est réalisé par le gestionnaire du réseau de distribution (Enedis en France) et comprend le compteur général, le disjoncteur de branchement et le point de livraison.

Gestion de l’Éclairage Intérieur et Extérieur

L’éclairage représente une part significative de la consommation électrique dans les bâtiments, notamment dans les parties communes des habitations collectives. Une gestion intelligente de l’éclairage via la GTB est essentielle pour réduire les dépenses énergétiques, améliorer le confort visuel et la sécurité des occupants.

1. Efficacité Énergétique de l’Éclairage :

• Utilisation de Sources Lumineuses Efficaces :
  • LED (Diodes Électroluminescentes) : Technologie d’éclairage la plus performante et la plus économe en énergie. Les LED offrent une longue durée de vie, un allumage instantané, un bon rendu des couleurs et une faible consommation électrique. Elles sont à privilégier pour tous les types d’éclairage (intérieur, extérieur, sécurité).
  • Lampes Fluocompactes : Alternative aux LED, mais moins performantes en termes de durée de vie et de rapidité d’allumage. Elles contiennent du mercure et leur recyclage est impératif.
  • Lampes Halogènes : Technologie moins efficace et progressivement abandonnée au profit des LED. Consommation électrique élevée et durée de vie plus courte.
  • Lampes à Incandescence : Technologie très énergivore, interdite à la vente dans de nombreux pays.
• Optimisation des Niveaux d’Éclairement : Adapter les niveaux d’éclairement aux besoins réels des espaces et des activités. Éviter le sur-éclairage. Se référer aux normes d’éclairage (NF EN 12464) pour définir les niveaux d’éclairement recommandés pour différents types de locaux et d’activités.
• Maintenance Régulière : Remplacer les lampes défectueuses, nettoyer les luminaires pour maintenir leur efficacité lumineuse.

2. Détection de Présence et Variation de l’Éclairage :

• Détection de Présence en Parties Communes :
  • Détecteurs de mouvement ou de présence : Installation de détecteurs de mouvement (infrarouge, ultrasons) ou de présence (infrarouge passif, radars) dans les circulations, les halls, les paliers, les locaux techniques, les parkings, les sanitaires des parties communes. L’éclairage s’allume automatiquement lors de la détection d’une présence et s’éteint après une temporisation réglable en l’absence de mouvement ou de présence. Permet des économies d’énergie importantes dans les zones de passage et les locaux peu fréquentés.
  • Types de Détecteurs :
    • Détecteurs infrarouges passifs (PIR) : Détectent les variations de température (chaleur émise par les corps). Adaptés aux espaces intérieurs.
    • Détecteurs ultrasons : Émettent des ondes ultrasons et détectent les perturbations causées par un mouvement. Adaptés aux espaces intérieurs et extérieurs.
    • Détecteurs radars : Émettent des ondes radio et détectent les mouvements. Adaptés aux espaces intérieurs et extérieurs, moins sensibles aux variations de température que les PIR.
  • Réglages des Détecteurs : Sensibilité, temporisation, seuil de luminosité (pour éviter l’allumage de l’éclairage en journée).
• Variation de l’Intensité Lumineuse (Dimming) :
  • Variateurs de lumière (dimmers) : Permettent de moduler l’intensité lumineuse des luminaires. Peuvent être utilisés pour ajuster l’éclairage en fonction de l’ambiance souhaitée, de l’activité ou des apports de lumière naturelle.
  • Régulation en fonction de la luminosité naturelle (capteurs de luminosité) : Installation de capteurs de luminosité (cellules photoélectriques) qui mesurent la lumière naturelle extérieure ou intérieure. La GTB ajuste automatiquement l’intensité de l’éclairage artificiel pour maintenir un niveau d’éclairement constant et confortable, en complément de la lumière naturelle. Permet des économies d’énergie importantes en exploitant au maximum la lumière du jour.
  • Protocoles de variation de l’éclairage : DALI (Digital Addressable Lighting Interface), DMX, 1-10V. Permettent une commande numérique et précise des luminaires et des variateurs.

3. Gestion de l’Éclairage Extérieur :

• Éclairage Fonctionnel et de Sécurité : Éclairage des accès, des cheminements, des parkings, des issues de secours pour assurer la sécurité des déplacements et la prévention des intrusions.
• Éclairage Architectural et d’Ambiance : Mise en valeur de l’architecture du bâtiment, création d’ambiances lumineuses agréables.
• Programmation Horaire : Allumage et extinction de l’éclairage extérieur selon des horaires programmés (crépuscule/aube, horaires définis). Adapter les horaires de fonctionnement aux saisons et aux besoins réels.
• Détection Crépusculaire : Utilisation de cellules photoélectriques (détecteurs crépusculaires) pour allumer l’éclairage extérieur automatiquement à la tombée de la nuit et l’éteindre au lever du jour.
• Détection de Présence Ponctuelle : Combinaison de la programmation horaire et de la détection de présence pour l’éclairage extérieur. Par exemple, éclairage d’ambiance en continu la nuit, et éclairage fonctionnel plus intense lors de la détection d’une présence (détecteurs de mouvement).
• Réduction des Nuisances Lumineuses : Orienter les luminaires vers le bas pour limiter la pollution lumineuse et les nuisances pour le voisinage. Utiliser des luminaires avec des optiques performantes pour diriger la lumière où elle est nécessaire. Choisir des températures de couleur chaudes (moins de lumière bleue) pour limiter l’impact sur la faune et la flore nocturne.

4. Supervision et Contrôle de l’Éclairage via la GTB :

• • Commande centralisée de l’éclairage : Pilotage de l’allumage, de l’extinction et de la variation de l’intensité lumineuse de l’ensemble des points lumineux du bâtiment depuis l’interface de supervision de la GTB.
  • Programmation horaire centralisée : Définition et modification des programmes horaires d’éclairage pour l’ensemble du bâtiment ou par zone depuis la GTB.
  • Gestion des détecteurs de présence et des capteurs de luminosité : Configuration des paramètres des détecteurs, visualisation des données des capteurs, ajustement des seuils et des temporisations depuis la GTB.
  • Suivi des consommations électriques de l’éclairage : Mesure et enregistrement des consommations électriques des circuits d’éclairage pour le suivi des performances énergétiques et l’identification des axes d’amélioration. Tableaux de bord et rapports de consommation.
  • Détection des anomalies et des pannes : Remontée des alarmes en cas de défaut de fonctionnement des luminaires, des détecteurs, des variateurs, etc. Aide à la maintenance et au dépannage.
  • Scénarios d’éclairage : Création de scénarios d’éclairage prédéfinis pour différentes situations (scénario « accueil », scénario « nuit », scénario « économies d’énergie », scénario « alarme incendie », etc.). Activation des scénarios manuellement depuis l’interface GTB ou automatiquement en fonction d’événements (alarme, horaire, détection de présence, etc.).

Sécurité des Installations Électriques et Prévention des Risques (Norme NF C 15-100)

La sécurité des installations électriques est primordiale dans les habitations collectives pour protéger les occupants contre les risques d’électrocution, d’incendie et de court-circuit. Le respect de la norme NF C 15-100 est la référence en matière de sécurité électrique en France.

1. Principes de la Norme NF C 15-100 :

• Protection des Personnes contre les Contacts Directs et Indirects :
  • Protection contre les contacts directs : Mesures visant à empêcher tout contact direct avec les parties actives (conducteurs sous tension) : isolation des conducteurs, utilisation de matériels isolants, éloignement des parties actives, protection par obstacles (enveloppes de matériels électriques).
  • Protection contre les contacts indirects : Mesures visant à protéger contre les risques en cas de défaut d’isolement (contact accidentel avec une masse métallique mise sous tension) : mise à la terre des masses métalliques, interrupteurs différentiels à haute sensibilité (30mA) qui détectent les courants de fuite à la terre et coupent le circuit en cas de défaut.
• Protection des Installations contre les Surcharges et les Courts-Circuits :
  • Disjoncteurs et Fusibles : Dispositifs de protection qui coupent automatiquement le circuit en cas de surcharge (intensité du courant trop élevée) ou de court-circuit (contact direct entre phase et neutre ou phase et terre). Le choix des disjoncteurs et des fusibles doit être adapté à la section des conducteurs et à la puissance des circuits.
• Protection contre les Surtensions :
  • Parafoudres : Dispositifs de protection contre les surtensions d’origine atmosphérique (foudre) ou de manœuvre (surtensions transitoires sur le réseau). Obligatoires dans certaines zones géographiques exposées à la foudre.
  • Protecteurs contre les surtensions permanentes : Protègent les équipements contre les surtensions permanentes (élévation anormale de la tension du réseau).
• Mise à la Terre : Raccordement à la terre de toutes les masses métalliques accessibles (carcasses d’appareils électriques, canalisations métalliques, etc.) pour écouler les courants de défaut à la terre et assurer le bon fonctionnement des dispositifs de protection différentielle. La qualité de la prise de terre (résistance de terre) est essentielle.
• Liaisons Équipotentielles : Connexion électrique de toutes les masses métalliques entre elles pour éviter les différences de potentiel dangereuses.
• Choix des Matériels Électriques : Utilisation de matériels électriques certifiés conformes aux normes (NF, CE) et adaptés aux conditions d’environnement (degré de protection IP, résistance mécanique, etc.).
• Section des Conducteurs : Choix de la section des conducteurs en fonction du courant maximal admissible et de la longueur des circuits pour éviter l’échauffement excessif et les chutes de tension.
• Repérage des Circuits et des Dispositifs de Protection : Identification claire et durable de tous les circuits électriques et des dispositifs de protection (étiquettes, marquage). Facilite la maintenance et les interventions.
• Schémas Électriques : Réalisation de schémas électriques clairs et précis de l’installation. Obligatoire pour les installations importantes. Facilite la compréhension et la maintenance de l’installation.

2. Prévention des Risques Électriques :

• Vérifications Initiales et Périodiques : Faire vérifier l’installation électrique par un organisme agréé (Consuel en France pour les installations neuves, organismes de contrôle pour les installations existantes) pour s’assurer de sa conformité à la norme NF C 15-100 et détecter d’éventuelles anomalies. Les vérifications périodiques sont obligatoires, notamment dans les parties communes des immeubles d’habitation.
• Maintenance Préventive : Vérification régulière de l’état des matériels électriques, resserrage des connexions, contrôle du bon fonctionnement des dispositifs de protection différentielle (tests périodiques), nettoyage des tableaux électriques, etc.
• Formation et Sensibilisation du Personnel de Maintenance : Former le personnel de maintenance aux risques électriques, aux règles de sécurité et aux procédures d’intervention en cas d’incident électrique. Habilitation électrique du personnel intervenant sur les installations électriques.
• Consignes de Sécurité pour les Occupants : Informer les occupants sur les règles de sécurité électrique de base (ne pas surcharger les prises de courant, ne pas utiliser d’appareils défectueux, ne pas intervenir soi-même sur l’installation électrique, etc.). Fournir des consignes claires en cas d’incident électrique (coupure de courant, incendie).

3. Rôle de la GTB dans la Sécurité Électrique :

• • Surveillance des Paramètres Électriques : La GTB peut surveiller en temps réel certains paramètres électriques (tension, courant, puissance, facteur de puissance, défaut d’isolement) pour détecter des anomalies ou des dérives pouvant indiquer un risque électrique.
  • Alarmes Techniques Électriques : En cas de dépassement de seuils anormaux (surcharge, défaut d’isolement, sous-tension, surtension), la GTB peut déclencher des alarmes pour alerter le personnel de maintenance et permettre une intervention rapide.
  • Gestion des Coupures d’Urgence : La GTB peut commander à distance la coupure de certains circuits électriques en cas d’urgence (incendie, inondation, accident électrique). Peut être intégrée à un système de sécurité général (SSI).
  • Historisation des Événements Électriques : Enregistrement des alarmes, des déclenchements de protections, des coupures de courant, des variations de tension, etc. Permet l’analyse des incidents électriques et l’amélioration de la maintenance préventive.
  • Aide à la Maintenance et au Diagnostic : Les informations fournies par la GTB peuvent faciliter le diagnostic des pannes électriques et guider les interventions de maintenance corrective.

Systèmes d’Alimentation de Secours et Groupes Électrogènes

Dans les habitations collectives, il est important d’assurer la continuité de service de certains équipements essentiels en cas de coupure de courant du réseau public. Les systèmes d’alimentation de secours et les groupes électrogènes permettent de pallier ce type d’incident.

1. Systèmes d’Alimentation Sans Interruption (ASI) – UPS :

• • Principe : Les ASI (Uninterruptible Power Supply) ou UPS (en anglais) sont des systèmes qui prennent le relais de l’alimentation électrique du réseau public en cas de coupure de courant, en assurant une alimentation électrique continue et stable pendant une durée limitée (quelques minutes à quelques heures, selon l’autonomie des batteries).
  • Composition : Un ASI est constitué de :
    • Batteries : Accumulateurs électriques qui stockent l’énergie pour assurer l’alimentation de secours. Types de batteries : plomb-acide, lithium-ion.
    • Onduleur : Convertit le courant continu des batteries en courant alternatif pour alimenter les équipements.
    • Redresseur-chargeur : Convertit le courant alternatif du réseau public en courant continu pour charger les batteries et alimenter l’onduleur en mode normal.
    • Commutateur de transfert : Bascule automatiquement l’alimentation électrique sur les batteries en cas de coupure du réseau et revient sur le réseau dès son rétablissement.
    • Système de surveillance et de gestion : Contrôle l’état des batteries, les niveaux de charge, les tensions, les courants, les alarmes, etc. Peut être interfacé avec la GTB.
  • Types d’ASI :
    • ASI « On-line » (double conversion) : L’alimentation des équipements est toujours assurée par l’onduleur, alimenté en permanence par le redresseur-chargeur en mode normal et par les batteries en mode secours. Assure une alimentation électrique de très haute qualité (tension et fréquence stables, absence de micro-coupures). Privilégiés pour les équipements sensibles (informatique, sécurité).
    • ASI « Off-line » (standby) : En mode normal, les équipements sont alimentés directement par le réseau public. En cas de coupure de courant, le commutateur de transfert bascule l’alimentation sur l’onduleur et les batteries. Temps de commutation (quelques millisecondes) possible. Moins coûteux que les ASI « on-line », adaptés aux équipements moins sensibles.
    • ASI « Line-interactive » : Hybride entre les ASI « on-line » et « off-line ». Intègrent un régulateur de tension automatique (AVR) pour stabiliser la tension du réseau en mode normal. Bon compromis performance/coût.
  • Applications dans les Habitations Collectives :
    • Éclairage de sécurité : Maintien de l’éclairage de sécurité dans les circulations, les issues de secours, les escaliers en cas de coupure de courant.
    • Systèmes de sécurité incendie (SSI) : Alimentation des centrales de détection incendie, des alarmes, du désenfumage, des systèmes d’extinction automatique.
    • Ascenseurs : Système de secours pour ramener la cabine à l’étage le plus proche et ouvrir les portes en cas de coupure de courant (norme EN 81-28).
    • VMC collective : Maintien de la ventilation dans certains locaux sensibles (sanitaires, locaux techniques) en cas de coupure de courant.
    • Portes automatiques et contrôle d’accès : Permettre le déverrouillage des portes et le maintien du contrôle d’accès en cas de coupure de courant (sécurité incendie, sécurité des accès).
    • Communication et télécommunications : Maintien des équipements de communication (interphonie, téléalarme, réseaux informatiques) pour la sécurité et les services aux occupants.
  • Points Clés pour la GTB :
    • Surveillance de l’état des ASI : Niveau de charge des batteries, état de fonctionnement, alarmes.
    • Tests périodiques automatiques : La GTB peut piloter des tests périodiques des ASI (simulation de coupure de courant) pour vérifier leur bon fonctionnement et l’état des batteries.
    • Gestion des alarmes des ASI : Remontée des alarmes des ASI vers la GTB (défaut batterie, surcharge, panne).
    • Autonomie : Dimensionner l’autonomie des ASI en fonction des équipements à secourir et de la durée estimée des coupures de courant. Autonomie généralement de 30 minutes à 2 heures pour l’éclairage de sécurité, plus longue pour les équipements SSI.

2. Groupes Électrogènes :

• • Principe : Les groupes électrogènes sont des moteurs thermiques (diesel, essence, gaz) entraînant une génératrice électrique pour produire de l’électricité en cas de coupure du réseau public. Ils permettent d’assurer une alimentation de secours de plus longue durée et de puissance supérieure aux ASI.
  • Types de Groupes Électrogènes :
    • Groupes électrogènes de secours : Démarrent automatiquement en cas de coupure du réseau et prennent le relais de l’alimentation électrique. S’arrêtent automatiquement dès le retour du réseau. Utilisés pour les équipements essentiels (SSI, éclairage de sécurité, ascenseurs, etc.).
    • Groupes électrogènes de production : Peuvent fonctionner en continu ou en alternance avec le réseau public pour produire de l’électricité (cogénération, écrêtement de pointe). Moins fréquents dans les habitations collectives pour l’alimentation de secours.
    • Groupes électrogènes mobiles : Groupes électrogènes transportables sur remorque ou chariot, utilisés pour des besoins ponctuels ou pour des interventions d’urgence.
  • Applications dans les Habitations Collectives :
    • Alimentation de secours des équipements essentiels : SSI, éclairage de sécurité, ascenseurs, pompes de relevage, équipements de communication, etc. Permet de maintenir la sécurité et le fonctionnement minimum du bâtiment en cas de coupure de courant prolongée.
    • Relais de puissance pour des événements : Alimentation de secours pour des événements ponctuels nécessitant une puissance électrique importante (fêtes, manifestations).
    • Zones géographiques isolées ou à faible fiabilité du réseau : Solution d’alimentation principale ou complémentaire dans des zones où le réseau électrique est peu fiable.
  • Points Clés pour la GTB :
    • Démarrage automatique et tests périodiques : La GTB peut commander le démarrage automatique des groupes électrogènes en cas de coupure du réseau et piloter des tests périodiques de fonctionnement pour vérifier leur disponibilité.
    • Surveillance des paramètres de fonctionnement : Tension, courant, fréquence, puissance, niveau de carburant, température moteur, alarmes.
    • Gestion du carburant : Surveillance du niveau de carburant, gestion des alarmes de niveau bas, planification du réapprovisionnement.
    • Synchronisation avec le réseau public : Pour les groupes électrogènes de production, la GTB peut gérer la synchronisation avec le réseau public et l’injection d’électricité produite (cogénération).
    • Nuisances sonores et environnementales : Les groupes électrogènes peuvent générer du bruit et des émissions polluantes. Installation dans des locaux isolés phoniquement et respect des réglementations environnementales. Privilégier les groupes électrogènes à faibles émissions (gaz, biocarburants).
    • Maintenance rigoureuse : La maintenance des groupes électrogènes est essentielle pour garantir leur disponibilité en cas de besoin (contrôles réguliers, vidanges, remplacement des filtres, tests de fonctionnement, etc.). La GTB facilite le suivi de la maintenance et la planification des interventions.

En conclusion, la gestion des installations électriques et de l’éclairage via la GTB est un enjeu majeur pour les habitations collectives. Elle permet d’optimiser la consommation énergétique de l’éclairage, d’améliorer la sécurité électrique, d’assurer la continuité de service des équipements essentiels et de simplifier la maintenance des installations. Une conception soignée de la distribution électrique, le choix de solutions d’éclairage performantes et pilotées, le respect des normes de sécurité et la mise en place de systèmes d’alimentation de secours adaptés sont autant d’éléments clés pour une gestion efficace des installations électriques et de l’éclairage dans les habitations collectives, optimisée par une GTB performante.