L’instrumentation au service de la performance des PAC hybrides

L’hybridation des solutions gaz ouvre la voie à des installations plus intelligentes, capables de faire travailler chaque générateur dans sa plage de rendement optimal et de coordonner leur fonc-tionnement au bénéfice du confort et de l’économie d’énergie. Pour tirer pleinement parti de cette complément arité, il faut faire des mises en service dynamiques, s’assurer que la cascade des générateurs fonctionne bien, que la chaudière se met bien en route quand on le demande. C’est là que l’instrumentation prend tout son sens : équiper l’installation d’un minimum de capteurs permet de connaître de manière fiable le taux de couverture et le coefficient de performance ( COP ) moyen, les deux indicateurs clés du bon fonctionnement d’une PAC hybride. L’instrumentation n’est donc pas une contrainte supplémentaire mais le moyen de vérifier à tout moment que la promesse faite  au client est bien tenue.

Avec ce type d’installation associant deux générateurs et une régulation, une analyse en statique ne suffit plus. Il faut organiser une phase d’observation. 
L’instrumentation permettra de :

• vérifier le bon paramétrage : l’installation a-elle les bons débits ? les bonnes températures cibles ? 
  La régulation (bascule entre les deux générateurs) fonctionne-t-elle normalement ? ;
• suivre dans la durée les indicateurs de référence – taux de couverture de la PAC et son COP – et analyser les dérives éventuelles.

Alors qu’une instrumentation d’étude (voir encadré) relève d’un ingénieur, cette instrumentation de la PAC hybride installée est du ressort de l’exploitant habituel du site.

Un compteur de chaleur coûte environ 200 euros HT, un automate qui centralisera toutes les données et donnera les ordres de marche et les consignes s’élèvent à environ 1 000 euros HT, l’ensemble des capteurs tient dans une enveloppe d’environ 3 000 euros HT. 
De plus, dans les sites équipés de Gestion Technique Centralisée (GTC), cette fonction de remontée de données mais aussi d’alarme est déjà incluse. Les capteurs doivent être prévus dès le départ sur le schéma hydraulique et, dans l’idéal, être mis en place en même temps que la PAC, dans une logique de maîtrise des coûts. Il est en effet moins onéreux de placer les capteurs pendant le chantier que de revenir après, ce qui suppose de mettre à l’arrêt l’installation afin de pouvoir les poser.
Le Costic souligne que la précision des capteurs est un point clé de l’instrumentation, et que chaque capteur doit être appairé afin de pouvoir être couplé aux autres éléments de l’instrumentation. La précision des capteurs peut augmenter les coûts, mais cet investissement est nécessaire. En utilisant des sondes non appairées, l’incertitude de mesure sur un delta T sera le plus souvent située entre 0,5 et 1 K, soit 10 % à 20 % pour un delta T de 5 K aux bornes d’une PAC.

Concernant la prestation intellectuelle, les chiffrages fournis par des bureaux d’études ou des exploitants se concentrent dans une fourchette entre 3 000 euros HT et 6 000 euros HT pour une ou deux années de fonctionnement. 
Une fois les phases d’observation et de corrections éventuelles de l’installation réalisées, le suivi consiste à contrôler dans le temps les deux indicateurs clés afin d’identifier les dérives éventuelles. En théorie, en l’absence de dérive, cette prestation mensuelle doit être incluse dans le contrat de maintenance classique du site.

Pour s’assurer que les deux générateurs fonctionnent comme ils le devraient, encore faut-il définir ce que l’on souhaite observer. Ce fonctionnement doit être caractérisé via l’analyse fonctionnelle. Trop peu détaillée, voire même trop peu souvent réalisée à l’heure actuelle, cette analyse fonctionnelle devrait accompagner chaque installation hybride, de même qu’elle s’avère bénéfique pour valider la performance de toute installation.
En attendant d’y parvenir, décrire le fonctionnement attendu dans un mode d’emploi de l’installation ou dans un document « domaine d’emploi » nous semble le minimum à exiger par le maître d’ouvrage auprès de son bureau d’études. Chaque affaire n’aura pas recours à la brique STD mais si ce devait être le cas, celle-ci devra également permettre de caractériser le schéma et d’enrichir l’analyse fonctionnelle.

Dans les phases qui précèdent l’instrumentation, la mission de commissionnement par le bureau d’études prend tout son sens pour accompagner les installations hybrides. Le bureau d’études accompagnera le maître d’ouvrage jusqu’à la mise en service : brique STD éventuelle, conception, analyse fonctionnelle, livraison et mise en service. Les opérations de mesure, de suivi et de correction doivent revenir à l’exploitant qui suivra l’installation dans la durée. Ce rôle est encore trop peu tenu aujourd’hui.
Enfin, pour une instrumentation réussie, une vraie synergie est à trouver entre le centre de recherche et développement (R&D) du fabricant, le fabricant, le bureau d’études, l’installateur et l’exploitant. La réussite d’une instrumentation est un travail d’équipe !