Gestion Technique Genie Climatique

8/20/2019 Gestion Technique Genie Climatique

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Gestion technique des installationsde génie climatique

par Jacques QUINTONIngénieur de l’École d’Électricité et de Mécanique Industrielle Ancien Chef de Département « Assistance technique » de ESYS

et Yann LE GALConsultant en Gestion d’Énergies Ancien Directeur Technique et de la Recherche COFRETH (Compagnie Française d’Exploitation Thermique) devenue ELYO

es installations de génie climatique, de chauffage, de climatisation et, acces- soirement, de production d’eau chaude sanitaire, ont pour but d’assurer le

confort des occupants. Pour l’essentiel, il s’agit de maintenir, pendant les périodes d’occupation, des conditions d’ambiances caractérisées :

— pour les installations de chauffage, par la température sèche résultante obte- nue par des émetteurs de chaleur (radiateurs, convecteurs, aérothermes, etc.) ;

— pour les installations de climatisation, par la température, l’humidité spéci- fique et la qualité de l’air obtenues par soufflage d’air contrôlé en qualité.

Les bâtiments concernés sont ceux destinés à l’habitation ou à l’activité humaine.

Les locaux résidentiels (logements, foyers, bâtiments hospitaliers) sont carac- térisés par un fonctionnement continu, bien que soit généralement admis un léger ralenti nocturne.

Les locaux où s’exerce une activité (bureaux, commerces, établissements d’enseignement, locaux industriels, etc.) sont caractérisés par un fonctionnement discontinu pouvant présenter des périodes d’arrêt plus longues que les périodes de fonctionnement. Il en est de même des hôtels et des locaux d’hébergement nocturnes.

1. Exploitation ............................................................................................... B 9 405 - 21.1 Composantes de l’exploitation et de la maintenance ...... ... .. .. ... ... ... .. .. ... . — 2

1.2 Réglementations et documentations......................................................... — 41.3 Technologie.................................................................................................. — 61.4 Contrôles des performances et de qualité................................................. — 7

2. Maintenance .............................................................................................. — 102.1 Définition...................................................................................................... — 102.2 Objectifs........................................................................................................ — 112.3 Caractéristiques........................................................................................... — 122.4 Méthodes...................................................................................................... — 132.5 Organisation et planification du travail ..................................................... — 152.6 Apport de l’informatique. GMAO............................................................... — 182.7 Environnement ............................................................................................ — 18

3. Gestion de l’énergie et des stocks...................................................... — 183.1 Énergies : caractéristiques, tarifications et contraintes............................ — 183.2 Stocks de pièces de rechange et divers..................................................... — 20

4. Gestion technique centralisée. Télégestion..................................... — 234.1 Architecture des systèmes.......................................................................... — 234.2 Télégestion et GTC, outils de la gestion technique .................................. — 234.3 Choix des informations en télégestion ou en GTC................................... — 25

Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. B 9 405


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GESTION TECHNIQUE DES INSTALLATIONS DE GÉNIE CLIMATIQUE ______________________________________________________________________________

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Les propriétaires ou gestionnaires des bâtiments ont, pour assurer la gestion technique des installations, le choix entre plusieurs possibilités.

Ils peuvent disposer de leur propre personnel , ce qui implique que les installations à gérer soient assez importantes pour justifier l’existence d’un service interne. Choisi et rétribué par le gestionnaire et travaillant sous sa responsabilité,ce type de personnel ne peut généralement pas prendre en charge la totalité des tâches nécessaires au bon fonctionnement. Son action est complétée par l’intervention des sous-traitants spécialisés (travaux de soudure, ramonage de conduits et cheminées, etc.). Le gestionnaire assurera la surveillance de la bonne exécution de l’ensemble des tâches, sous-traitées ou non, soit directement, soit avec l’aide d’un conseil extérieur.

Ils peuvent confier la mission à une ou plusieurs entreprises cotraitantes spécialisées qui devront s’engager sur les résultats du service proposé. Ce type d’entreprise est généralement en mesure d’exécuter l’ensemble des tâches nécessaires au bon fonctionnement, encore faut-il qu’elles lui soient confiées. En règle générale, seule une partie de la responsabilité lui sera confiée, les services du gestionnaire gardant la charge de celles d’entre elles qui peuvent être difficiles à estimer ou pour lesquelles ils estiment être plus compétitifs. Chaque sous-

traitant ou cotraitant doit être titulaire d’un marché que le personnel d’exploitation du gestionnaire doit connaître (pour éviter les recouvrements, les oublis et contrôler).

Quelle que soit la solution retenue, il y a lieu de noter que la gestion technique d’une installation de génie climatique impose que l’ensemble des missions et des tâches soit formalisé, attribué et correctement exécuté. L’ensemble des tâches à remplir peut être classé :

— en fonction des différentes parties des installations à exploiter [poste de livraison et de stockage de l’énergie, production de l’énergie thermique (chau- dières, machines frigorifiques), distribution (réseaux), régulation, utilisation (radiateurs, centrales de traitement d’air et puisage d’eau chaude sanitaire)] ;

— en fonction de la nature des tâches [fournitures des énergies thermique et motrice, conduite, réglages, entretien et maintenance courante, grosses répara- tions, tâches administratives (commandes, règlements, salaires, assurances,

etc.)].Peu importe le cadre contractuel, la nature du personnel ou de l’entreprise,

il faut pour que l’installation donne satisfaction aux usagers que rien ne soit oublié.

1. Exploitation

1.1 Composantes de l’exploitationet de la maintenance

1.1.1 Conduite

La conduite d’une installation a pour objet de la piloter ou decontrôler son pilotage, si celui-ci est automatique, pour que les per-formances de l’installation soient maintenues dans des valeurs deconsigne correspondant au confort à obtenir de l’installation.

Cette action comporte de la part du personnel les missionssuivantes :

— mise en service ou arrêt de tout ou partie des installations ;— exécution de contrôles avec relevés des paramètres de fonc-

tionnement et d’état ;

— exécution de consignes particulières en cas d’anomalie ou dedéfaillances de tout ou partie d’un automatisme ;

— exploitation des demandes d’interventions sur appel desutilisateurs ;

— tenue desdocuments de bord tels que cahier de quart et journalde ronde.

Suivant la nature et l’importance des installations, le personnelde conduite peut intervenir :

— de manière discontinue mais suivant un programme définis-sant les cadences d’intervention ;

— de manière continue, en assurant, par roulement de poste ouquart , une présence permanente 24 heures sur 24.

Lorsqu’il y a quart et que l’installation est importante, il estquelquefois nécessaire de renforcer le personnel de conduite par uneéquipe de maintenance, de manière à pallier une absence complètede cette catégorie de personnel qui travaille souvent durant lesheures dites ouvrables. Dans ce cas, il y a lieu de prévoir la présenced’un agent de maîtrise assurant la coordination des personnels deconduite et de maintenance.


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______________________________________________________________________________ GESTION TECHNIQUE DES INSTALLATIONS DE GÉNIE CLIMATIQUE


1.1.2 Approvisionnements

L’organisation et la gestion des approvisionnements sont deuxdes fonctions principales de l’exploitation. Les approvisionnementsvisés ici sont essentiellement ceux relatifs :

— aux énergies ;— aux produits de traitement d’eaux ;— aux fluides frigorigènes pour les installations de condition-

nement d’air.

L’approvisionnement en pièces de rechange de toute nature seratraité ailleurs (§ 3.2).

L’approvisionnement en produits de traitement d’eaux et enfluides frigorigènes, pour les installations de conditionnement d’air,ne présente pas de particularité et nécessite seulement un suivi pouréviter la rupture de stock.

Il n’en est pas de même pour les énergies, qui représentent, parailleurs, un volume financier beaucoup plus important. Il s’agit,d’une part, pour la chaleur, de l’électricité, du fuel, des combustiblessolides, du gaz naturel, des déchets ménagers ou industriels banals,ainsi que de la vapeur et de l’eau surchauffée provenant d’un réseaude distribution ; d’autre part, pour le froid, de l’électricité, du gaz

naturel, de l’eau glacée provenant d’un réseau de distribution.Bien que constituant une énergie, les déchets sont en fait appro- visionnés par la nécessité de les détruire : ils ne posent pas de cefait des problèmes de même nature que les autres énergies. Parailleurs, leur spécificité nécessite un traitement spécial dont larécupération d’énergie ne constitue qu’un sous-produit valorisant.

À l’exception des fuels et des charbons, dont l’approvisionnementpeut être effectué en suivant les opportunités du marché, les autresénergies font l’objet de contrats de fourniture avec les différents dis-tributeurs.

Pour l’électricité et le gaz, il s’agit essentiellement d’EDF-GDF etde régies ou de sociétés d’économies mixtes locales.

Pour la vapeur, l’eau surchauffée, l’eau glacée, il s’agit de sociétésspécifiques à cette nature d’activité. À Paris ce sont, par exemple,la CPCU (Compagnie Parisienne de Chauffage Urbain) pour lavapeur, CLIMESPACE (Études et Installation de climatisation) pourl’eau glacée.

Pour toutes ces énergies, la structure des tarifs vise généralementà limiter les pointes d’appel chez le distributeur résultant de lasimultanéité des pointes de demande des utilisateurs. Les tarifs sontle plus souvent de type « binômes », c’est-à-dire comportant :

— un paramètre caractérisant la puissance appelée par l’instal-lation sur le réseau de distribution ;

— un ou plusieurs paramètres caractérisant, en fonction de lapériode de consommation, le coût de l’énergie consommée (§ 3.1).

Les utilisateurs doivent donc assurer, avec la plus grande attention,une conduite minimisant les pointes de consommation. Différentestechniques existent ou voient le jour à cet égard, comme la program-mation judicieuse d’automatismes de conduite complétée ou corri-gée par des aides à la conduite, faisant appel aux « systèmesexperts », ou le recours à des automatismes en logique floue, qui

permettent de tenir compte de conditions économiques ou clima-tiques singulières.

Dans le cas d’installations de conditionnement d’air, on peutégalement faire appel à des stockages d’eau glacée, gérés par lesdispositifs mentionnés ci-avant.

On a intérêt, lorsque l’on souscrit les contrats, à estimer de pré-férence par défaut les puissances et à les augmenter ensuite en casde dépassement plutôt que de souscrire une puissance dont la réduc-tion ultérieure n’est pas toujours facilement négociable. Malheu-reusement aucune règle ne peut être édictée en la matière, car tropdépendante des caractéristiques propres à chaque installation.

Pour suivre les consommations de façon précise, on a intérêt à biendifférencier, des comptages généraux du bâtiment, les comptages

spécifiques à l’installation de génie climatique (électricité, vapeur,gaz, etc.) (§ 1.4.2). De plus, on prévoira de disposer des enregistre-ments des paramètres climatiques journaliers du site (température,ensoleillement, hygrométrie), afin d’effectuer un rapprochemententre l’évolution des consommations et l’évolution des paramètresclimatiques pour détecter ainsi les anomalies significatives et y remé-

dier.Enfin, dans le chapitre des énergies, on ajoutera la consommation

d’eau qui représente un élément économique non négligeable, sur-tout si l’on y adjoint les produits spécifiques de traitement d’eaux.Comme les énergies, l’eau consommée par l’installation de génieclimatique doit faire l’objet d’un comptage particulier.

1.1.3 Organisation de la main-d’œuvre

L’organisation de la main-d’œuvre est fonction de la nature et del’importance de l’installation.

Pour celle qui impose une conduite par quart (§ 1.1.1), le choixdu personnel de conduite devra être fait avec un soin tout particu-lier en se basant sur les critères suivants :

— le fonctionnement d’une installation de génie climatique estcomplexe : la conduite de ce type d’installation nécessite d’avoir uneparfaite maîtrise de cette technologie, c’est pourquoi la premièrequalité requise d’un conducteur d’installation est son profession-nalisme ;

— la conduite par quart se faisant par roulement, le personnel estamené à travailler périodiquement la nuit, en principe de 22 heuresau lendemain 6 heures : c’est pourquoi la deuxième qualité requisepour cette catégorie de personnel est la vigilance, qui doit resterconstante durant toute la présence sur le site, quel que soit le quart ;

— la prise de quart d’un personnel pouvant être perturbée par unévénement extérieur imprévu, plus ou moins grave, le personnel dequart en poste ne doit pas abandonner son quart avant l’arrivée d’unremplaçant : c’est la raison pour laquelle la troisième qualité requiseest la fiabilité.

La composition et l’effectif du personnel de quart se déterminenten fonction de la complexité d’une installation, de son volume, de

sa technologie, de la nature des besoins à satisfaire. On peut avoirrecours à :

— un conducteur ;— un ou plusieurs rondiers.

Ce personnel a fréquemment un statut définissant une duréehebdomadaire de présence de 35 heures. Aussi la continuité annuelledu quart impose, en tenant compte d’un taux de disponibilité du per-sonnel compris entre 0,90 et 0,95, un effectif de 6 personnes par fonc-tion.

L’importance de cet effectif peut être réduite si l’on dispose d’unegestion technique de bâtiment (GTB), qui permet de regrouper laconduite et la surveillance de l’installation climatique avec d’autresservices de l’immeuble.

1.1.4 Contrôle de l’exploitation

Ces contrôles ont deux objectifs.

L’un, de caractère économique, vise à maintenir de manière opti-male la performance globale de l’installation, fonction des perfor-mances individuelles de chaque composant, et à consommer leminimum d’énergie.

Les contrôles s’exercent alors sur les trois éléments principauxd’une installation :

— la production de fluides chauds et/ou froids ;— la distribution de ces fluides ;— l’utilisation de ces fluides pour produire les conditions de

confort requises.


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Ces contrôles, qui visent à vérifier la concordance des perfor-mances mesurées avec les performances optimales requises,doivent être effectués élément par élément, matériel par matériel.Ils peuvent être gérés de manière automatique lorsque l’on disposed’une gestion technique centralisée prenant en charge les informa-tions transmises et disposant d’un logiciel permettant de les traiter

et d’alerter le conducteur de l’installation en cas d’anomalie.Nota : la notion de gestion technique centralisée est plus restrictive que celle de gestion

technique de bâtiment, puisqu’elle ne concerne que l’installation climatique à laquellenous nous intéressons.

L’autre, de caractère qualitatif, vise à maintenir en permanence lesperformances optimales susceptibles d’être atteintes. Les contrôlesde qualité vérifient que les conditions d’ambiance obtenues sontconformes aux critères de confort exigés.

Ils ne prennent pas seulement en compte la température, l’hygro-métrie et la teneur en poussière mais aussi le niveau sonore, lavitesse des mouvements d’air et, enfin, car de plus en plus requis,le respect des conditions d’hygiène qui restent encore assez difficilesà caractériser.

1.2 Réglementations et documentations

1.2.1 Connaissance de la réglementation

Les installations thermiques haute pression, c’est-à-dire pourlesquels la pression relative est supérieure à 0,5 bar et la températuresupérieure à 110 oC, présentent des risques et sont donc soumisesà une réglementation stricte définissant les règles d’implantation,de construction et d’exploitation (décret du 2 avril 1926). Bien queles risques existants soient bien moins importants que ceux que pré-sentent les installations soumises au décret du 2 avril 1926, les instal-lations de chauffage basse pression (< 110 oC) sont soumises à desréglementations diverses qui peuvent être soit des lois, des arrêtésou des décrets, soit des règles de l’art telles que les documents tech-niques unifiés (DTU) et les normes.

Les principaux textes concernant le génie climatique sont pré-sentés dans [Doc. B 9 405].

Il est indispensable de s’assurer que les prescriptions réglemen-taires sont respectées.

Les entreprises spécialisées mettent à la disposition de leur per-sonnel des documents qui reprennent l’essentiel des points àcontrôler lors de la prise en charge. Les gestionnaires peuvent faireappel aux bureaux de contrôle spécialisés lorsqu’ils ne disposent pasde la documentation suffisante.

1.2.1.1 Sécurité

L’essentiel de la réglementation applicable aux installations degénie climatique concerne la sécurité et en particulier :

— la sécurité des personnes : elle s’applique, d’une part, au per-sonnel affecté à l’exploitation qui travaille donc dans les chaufferieset locaux techniques (état des accès, de l’éclairage, de la ventilation,des appareils de sécurité, de l’isolation des parties à haute tempé-

rature, de l’isolement électrique...) et, d’autre part, aux tiers et aupublic qui peuvent être amenés à circuler à proximité des installa-tions ou à l’intérieur des bâtiments [réglementation des ERP (Établis-sements recevant du public)] ;

— la sécurité des installations : l’essentiel de la réglementationconcernant les matériels a pour but de limiter les conséquencesd’élévations anormales de température et de pression.

Cette réglementation est essentiellement fondée sur l’utilisationde dispositifs de sécurité que sont les limiteurs de température etde pression qui agissent sur l’arrêt de la production thermique etles soupapes de sécurité (ou de sûreté) qui interdisent la montéeen pression. Ces dispositifs doivent être en état de fonctionnement.

D’autres dispositions réglementaires concernent les risquesd’incendie liés à l’utilisation de combustibles et de l’électricité. Cesdispositions sont particulièrement rigoureuses et concernent le sec-

tionnement de l’arrivée des combustibles et de l’énergie électrique,l’étanchéité des circuits, la limitation des risques d’écoulement, ladétection incendie et l’extinction des feux.

1.2.1.2 Économies d’énergie

De nombreux textes traitent des économies d’énergie ; ils ont, engénéral, pour but d’imposer :— la mise en place de matériels de contrôle et de mesure per-

mettant au personnel de conduire plus finement les installations ;la liste simplifiée des matériels qui doivent impérativement êtreinstallés (et être en état !) est présentée dans [Doc. B 9 405] (Arrêtédu 20 juin 1975) ;

— l’utilisation de matériels de réglage de la température et deprogrammation dans les locaux chauffés ;

— l’utilisation de générateurs performants ;— la tenue à jour du livret de chaufferie .

1.2.1.3 Environnement

Pollution atmosphérique

C’est par l’interdiction d’utiliser certains combustibles et par laqualité de l’entretien et du réglage que l’on lutte contre la pollutionatmosphérique.

Certains des matériels de contrôle installés au titre des économiesd’énergie permettent aussi de surveiller les émissions d’imbrûlés.Par ailleurs, la réglementation impose des hauteurs de cheminée etdes vitesses minimales d’éjection des gaz de combustion variablesen fonction de la puissance installée, de la nature du combustibleet du degré d’urbanisation.

Pollution des eaux

La lutte contre la pollution des eaux des nappes phréatiquesconcerne les entraînements d’hydrocarbures à l’occasion des net-toyages et des fuites accidentelles des réservoirs et les rejets d’eauxusées qui peuvent être acides (laveurs de fumées par exemple). Lecontrôle portera donc sur les bacs décanteurs, sur le traitement chi-mique des effluents, sur les différentes capacités de rétention et surle contrôle des réservoirs à double enveloppe.

De plus la protection des réseaux d’assainissement nécessiteque les rejets soient effectués à basse température.

Bruits

Ils sont généralement créés par les installations de combustion,de détente du gaz naturel, les installations de manutention descombustibles solides et des mâchefers, les conduits d’évacuationdes fumées, mais aussi par les pompes et divers phénomènes telsque la dilatation des canalisations et de la structure du bâti.

Au moment de la prise en charge, les exploitants ne disposenten général d’aucun élément d’information à ce sujet, surtout pource qui concerne les installations neuves. Les nuisances sontdécouvertes ensuite et les remèdes, trouvés beaucoup plus tard, misen œuvre à un coût toujours prohibitif.

1.2.1.4 Visites réglementaires

Ces visites concernent différents matériels et différentes partiesdes installations.

Chaufferies haute pression

Les chaudières, générateurs et récipients, soumis au décret du 2avril 1926 [appareils à vapeur (> 110 oC ou 0,5 bar)], sont soumis àdes visites périodiques effectuées à l’arrêt par des organismesagréés, à des épreuves décennales (avec mise en pression et contrôled’étanchéité) ou à des visites fortuites lors de réparations concernantles parties sous pression. Ces visites nécessitent des travaux pré-paratoires souvent très importants, notamment pour les épreuves,tels que le dégarnissage des parties sous pression.

Ces visites et épreuves sont inscrites sur les registres des appa-reils.


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Installations consommant de l’énergie thermique

Dans le cadre des économies d’énergie, l’arrêté du 5 juillet 1977impose des visites et des examens approfondis des installations :

— tous les 6 ans [avec une visite de contrôle après 3 ans pourles installations consommant plus de 3 000 th/h (soit environ3 500 kW) ou plus de 1 000 kW pour les installations électriques] ;

— tous les 3 ans pour les installations consommant entre 1 000et 3 000 th/h (soit environ de 1 150 à 3 500 kW) et de 300 à 1 000 kWpour les installations électriques.

D’autres matériels et installations tels que les matériels demanutention et les installations électriques sont eux aussi soumisà des visites et épreuves, dans un cadre qui n’est pas spécifiqueaux installations de génie climatique.

1.2.1.5 Compteurs d’énergie thermique

Les compteurs d’énergie thermique sont utilisés soit à des finsde transactions commerciales, soit pour répartir des consommationsentre différents usagers raccordés à une installation unique. Ilsdoivent, conformément aux règlements du SIM (Service des instru-ments de mesure), et indépendamment de leur définition et de leurinstallation, faire l’objet d’un contrôle annuel par un réparateur agréé

(généralement le constructeur).

1.2.2 Mise au point

La mise au point complète le montage de l’installation et a pourbut essentiel la mise en marche et la vérification du bon fonction-nement des appareils, la mesure des paramètres de fonctionnement(débits, pressions des divers fluides), éventuellement le réglage deceux-ci, de telle sorte que l’on soit certain que l’installation réaliséeest en mesure d’assurer le service pour lequel elle a été conçue.

À l’issue de la mise au point, les paramètres réellement relevés,les points de consigne des appareils de réglage et de sécurité, sontenregistrés.

1.2.3 Prise en chargeLes opérations de prise en charge détaillées ci-après sont précé-

dées, pour les installations nouvelles, de quelques opérations quisont normalement du ressort du maître d’ouvrage (réception),mais pour lesquelles la participation du futur exploitant est souhai-table.

1.2.3.1 Prise en charge par le personnel d’exploitation

Cela concerne plus particulièrement les installations anciennes.On s’attachera aux points suivants.

Aspect des matériels, en particulier tout ce qui concerne l’étan-chéité, les traces d’oxydation, l’existence des capots de protection(matériels électriques).

Appareils démontés ou déposés pour réparation (moteurs,pompes, appareils de contrôle et de mesure, etc.).

Performance des matériels. Les contrôles de bon fonctionnementseront effectués. On vérifiera en particulier les paramètres decombustion, le libre fonctionnement des vannes (régulation en par-ticulier), le fonctionnement des appareils limiteurs ou de sécurité.

La prise en charge ne peut concerner qu’une installation enordre de marche. Les désordres doivent donc être corrigés avant ledémarrage effectif de l’exploitation.

1.2.3.2 Information du client

Il est indispensable dès la prise en charge d’informer le client(même s’il s’agit d’un client interne) des anomalies rencontrées.

Le spécialiste a un devoir de conseil vis-à-vis de son client et saresponsabilité en cas de sinistre est toujours recherchée. Il fautinformer et conseiller le client et demander avec fermeté que lestravaux de mise en conformité soient entrepris.

1.2.3.3 Mise en conformité

Pour les installations nouvelles, les textes réglementaires envigueur au moment de la réception doivent être respectés sanséchappatoire. En revanche, pour les installations anciennes, les loisn’ayant pas de rétroactivité, seuls les textes en vigueur au momentde la construction sont à respecter sauf si certains, qui concernentdes compléments d’aménagement, font expressément référence àdes délais d’application.

À l’occasion de travaux importants entrepris lors de la prise encharge de l’installation par une nouvelle entreprise, il est fréquentque l’application des derniers textes réglementaires soit exigée.Cela ne concernera pas le remplacement de petits matériels (unepompe par exemple), mais des remplacements importants (chau-dières ou changement d’énergie) qui entraîneront toujours unelourde mise en conformité (conduits de fumée et de ventilation enparticulier).

1.2.4 Conduite et cahier des chargesou contrat d’exploitation

Les informations dont il est question ci-après doivent être à ladisposition des équipes. Dans le cas d’une entreprise extérieure, ils’agit du contrat d’exploitation ; dans le cas où l’exploitation estassurée par le gestionnaire et ses propres équipes, un cahier descharges interne doit être rédigé.

1.2.4.1 Locaux à exploiter

Les locaux, leur emplacement et leur nature doivent être parfai-tement définis ainsi que les conditions de leur utilisation, notam-ment quand il s’agit d’ensembles importants (chaufferie alimentantplusieurs sous-stations ou grandes installations de climatisation).

1.2.4.2 Périodes de fourniture du service

Pour les installations de chauffage, il est important de connaîtreles règles qui vont régir les dates de mise en service et d’arrêt duchauffage : y a-t-il automatisme en fonction des températuresextérieures ? Au contraire l’ordre est-il donné par un responsable ?Et dans ce cas de qui s’agit-il ? De la même manière, les programmesjournalier et hebdomadaire doivent être fixés pour chacun desbâtiments s’ils ont des usages différents (logements, bureaux,enseignement, etc.).

À noter que la connaissance des périodes de non-chauffage per-met d’organiser dans de bonnes conditions les travaux de grossesréparations. Il est généralement défini deux durées : la saison dechauffage pendant laquelle l’utilisateur peut à tout moment deman-der la mise en service, et la période de chauffe qui correspond à ladurée réelle pendant laquelle le chauffage est maintenu en service.

Les installations de production d’eau chaude sanitaire fonc-tionnent en permanence à l’exception de courtes périodesnécessaires aux travaux de maintenance qui sont décidées en accordavec les utilisateurs.

Les installations de climatisation sont réputées fonctionner sansinterruption toute l’année : le basculement été/hiver ne peut êtredécidé qu’en fonction des conditions climatiques.

1.2.4.3 Conditions intérieures de confort

Les températures de chauffage, l’humidité relative et les taux derenouvellement d’air doivent être précisés pour chacun desbâtiments et pour chacun des horaires d’occupation. En périoded’inoccupation, d’autres valeurs de ces paramètres tiennent compte


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de la durée de l’interruption, des contraintes liées à la bonneconservation du bâtiment et du temps nécessaire à la remise enrégime.

Pour l’eau chaude sanitaire, la température peut être à respecterau puisage ou à la sortie du système de production (en tenantcompte des pertes en ligne). Les périodes pendant lesquelles uneréduction de température est admise seront données (incidencesur les pertes de distribution).

1.2.4.4 Garanties à donner

Dans le cas où l’exploitation est confiée à une entreprise exté-rieure, il est indispensable que soient fixés avec précision les enga-gements contractuels concernant, en particulier, les résultats surlesquels il peut y avoir engagement :

— dates de début et de fin de la saison (chauffage) ;— température dans les locaux ;— température d’eau chaude sanitaire ;— budgets énergie, conduite et maintenance ;— continuité de service ;— pénalités encourues en cas d’insuffisance.

Le personnel d’exploitation de l’entreprise doit disposer d’un

document lui permettant de connaître la nature de ces engagementset les objectifs qui lui sont assignés (même s’ils sont rédigés demanière différente de la présentation contractuelle).

Une information équivalente doit être donnée au personnel dugestionnaire, qu’il soit chargé de l’exploitation ou de son contrôle.

1.2.5 Documentation nécessaire à la maintenance

Il s’agit là d’un point très important que malheureusement, tropsouvent, l’exploitant a de grandes difficultés à obtenir.

Pourtant, tous les documents utiles existent, ils ont été remis àl’installateur, au bureau d’études, au maître d’ouvrage, etc., souventen plusieurs exemplaires. Il faut les réclamer ! Même pour les instal-lations anciennes. Il s’agit essentiellement des documents suivants :

— plans et schémas hydrauliques et électriques (dont un jeu doitrester sur le site) ;

— notices des constructeurs de matériels (dont un jeu doit restersur le site) ;

— valeurs des paramètres de réglage (relevées à l’occasion de lamise au point ou de la réception, ou sur les documents de bordétablis antérieurement) ;

— documents de bord existants et à ouvrir (notamment le livretde chaufferie et le registre des appareils soumis à la réglemen-tation du 2 avril 1926 sur la haute pression).

À défaut, il faut s’efforcer d’obtenir de la documentation tech-nique de la part des constructeurs de matériel et les plans d’exé-cution de la part des installateurs.

Pour les installations les plus anciennes, la reconstitution desschémas de chaufferie est une tâche prioritaire.

1.3 Technologie

1.3.1 Mise en service

La mise en service d’une installation peut donner lieu à des inci-dents sérieux, voire d’accidents graves, qui ont pour conséquence,au mieux, de différer la satisfaction des besoins pour lesquelsl’installation a été réalisée. Cela se produit notamment si uneméthodologie rigoureuse n’est pas respectée, si des procéduresd’interventions précises et claires ne sont pas appliquées.

1.3.1.1 Première mise en service(installation neuve ou rénovée)

Il s’agit de la mise en service, en conditions normales d’exploi-tation, en vue de l’exécution d’un service continu. Cela sous-entendque des mises en service partielles ont pu être faites antérieurement,mais hors du cadre d’une mise en service globale.

Les interventions préalables suivantes doivent être exécutées :

— contrôle des continuités hydraulique et électrique de l’instal-lation ;

— contrôle du sens correct de rotation des machines tournantes ;

— contrôle de la valeur correcte des seuils de sécurité affichés ;

— contrôle de la correspondance de la valeur des points deconsigne avec les conditions d’exploitation à satisfaire.

Si l’ensemble de ces contrôles est satisfaisant, la mise en servicepeut être effectuée en suivant une chronologie de mises en serviceélémentaires conforme aux consignes d’exploitation établies parl’entreprise ayant réalisé l’installation.

1.3.1.2 Mise en service après arrêt programmé

La procédure est la même que la précédente, car la rupture decontinuité résulte souvent de l’oubli de réouverture d’un section-nement (hydraulique ou électrique) manœuvré pour l’exécutiond’une intervention de maintenance, de modification ou d’extension.

Les contrôles à effectuer peuvent être intégrés à un document défi-nissant l’ensemble de la procédure de mise en service sous formede check-list qui permet au personnel de se garantir d’une omission,quelles que soient sa compétence et la qualité de sa mémoire.

1.3.1.3 Mise en service rapide

Ce type de mise en service correspond à celle à effectuer aprèsun arrêt fortuit.

Chaque fois que la sécurité ne s’y oppose pas, on aura intérêt àrecourir à un dispositif de remise en service automatisé ; cela pourdeux raisons :

— rapidité supérieure, en général, à celle d’une interventionhumaine ;

— respect absolu d’une chronologie programmée et absenced’omission de manœuvres ou d’exécution de fausses manœuvres.

Si la sécurité impose une mise en service manuelle, on prévoiraobligatoirement une check-list de remise en service, si possible maté-rialisée par un automatisme d’acquittement d’une autorisation dedémarrage. Cela est de réalisation très facile lorsque l’installationest sous la conduite d’un automate programmable.

1.3.2 Paramétrage et réglage des automatismes

Si la conduite des installations est confiée à des automates pro-grammables, il y a lieu de s’assurer de la bonne adéquation de laprogrammation aux actions à réaliser en vue d’obtenir les résultatspour lesquels l’installation a été conçue.

Exemples : vannes de sectionnement ouvertes, fusibles en place,contacteurs fermés, etc. ;

Exemple : un « croisement » de phases non signalé sur une partiedu réseau électrique de l’installation peut provoquer une inversion dusens de rotation contrôlé lors d’une mise en service partielle ;

Cette première mise en service doit toujours faire l’objet d’unprocès-verbal signé contradictoirement par l’entreprise ayantréalisé l’installation, d’une part, et le maître d’ouvrage (ou sonreprésentant dûment mandaté), d’autre part.

Exemple : panne d’alimentation en électricité.


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La programmation correcte d’un automate impose une analysefonctionnelle préalable. Celle-ci doit définir la nature, l’amplitude,la vitesse, etc., et la chronologie des actions et de leurs acquisi-tions, à initier par l’automate, au reçu des informations qui lui sonttransmises.

À partir de cette démarche, deux types de difficultés peuventapparaître :

— l’analyse fonctionnelle est erronée ou incomplète et rendimpossible une programmation cohérente ;

— l’analyse fonctionnelle est correcte mais la programmationest entâchée d’erreurs.

En dehors de ces deux difficultés manifestes existe une troi-sième source d’erreurs, assez fréquente, mais plus difficile à mettreen évidence : l’analyse fonctionnelle est correcte, la programma-tion est correcte et pourtant l’installation fonctionne d’une manièrequi ne satisfait pas l’exploitant !

L’analyse fonctionnelle ne fait que traduire le mode de fonction-nement souhaité par l’exploitant. Si celui-ci, dans son dialogue avecl’analyste, est imprécis ou confus, ou encore utilise dans l’expressionde ses besoins un langage hermétique ou un jargon de métier, l’ana-lyste peut commettre des interprétations erronées, ce qui nousramène au premier cas. Son analyse est néanmoins cohérente etplausible, elle permet une programmation correcte mais qui ne cor-respond pas au désir de l’exploitant.

Pour éviter ce genre de dysfonctionnement, il faut impérati-vement :

— que l’expression des besoins de l’exploitant fasse l’objet,rédigé par ses soins ou avec l’aide d’un conseil, d’un cahier descharges précis ;

— que, avant la mise en service de l’installation, le programmesoit testé en salle, chez le fournisseur de l’automate, par des démons-trations partielles et totales, recevant l’agrément de l’exploitant. Leprogramme pourra alors être chargé sur l’automate sur site.

La mise en service de l’installation se fera dans ces conditionsavec rapidité et avec le minimum d’aléas.

1.3.3 Mise à l’arrêtComme pour la mise en service, il y a lieu de distinguer plu-

sieurs natures de mise à l’arrêt.

1.3.3.1 Arrêt fortuit sur panne de courant électrique

Les dispositions à prendre doivent être étudiées et rédigées sousforme de consignes écrites et/ou pouvant être lues sur la consolede l’automatisme de conduite.

Certains isolements, nécessaires pour que les moyens de secoursélectriques (groupe électrogène) puissent assurer la survie de l’ins-tallation, peuvent être inclus dans une séquence spécifique de l’auto-mate programmable. Cela n’empêche pas de les faire figurer sur lesconsignes pour une éventuelle reprise en mode manuel , dans le casrare, mais toujours possible, d’une panne simultanée de l’automate.

Bien entendu, cela suppose que l’on vérifie périodiquement lesmoyens de secours et que l’on actualise les scénarios de délestagesen fonction de l’évolution de l’emploi du bâtiment desservi par l’ins-tallation climatique.

1.3.3.2 Arrêt programmé

L’opération majeure et prioritaire est la consignation de tous lesorganes susceptibles d’une remise en service isolée et de l’inhibitionde toutes les fonctions de forçage de l’automate.

Nota : la consignation est une opération destinée à assurer la sécurité du personnel eninterdisant, par tous les moyens appropriés, une remise en service accidentelle d’un maté-riel mis à l’arrêt pour subir des interventions de maintenance.

Pour le reste des opérations d’isolement ou de découplage,celles-ci résultent en fait du programme de maintenance nécessitantun arrêt programmé.

1.3.3.3 Arrêt de longue durée

La précaution la plus importante à prendre dans cette hypothèse,en complément de ce qui a été écrit précédemment, relève de lanécessité de se prémunir des détériorations provoquées par la corro-sion. Parmi ces précautions on peut citer :

— l’isolement des circuits par brides pleines, après remplissagetotal de l’équipement concerné ;

— la mise sous azote à très faible pression de circuits partiel-lement vides ;

— le contrôle de la bonne évacuation des puisards et du bonfonctionnement de leur pompe ;

— la coconisation des matériels électriques ou électroniquessensibles à l’humidité, leur maintien sous tension, par ailleurs,recommandé.

Cette liste n’est pas exhaustive et nous signalerons pour terminer :— pour les machines tournantes importantes et/ou onéreuses

(gros compresseur frigorifique centrifuge), des virages périodiques ;— pour toutes les machines tournantes, en général, des remises

en routes séquentielles et périodiques ;— pour les machines frigorifiques, le maintien en température

de l’huile des carters ;— pour les générateurs ou les chaudières, le ramonage et le net-

toyage soigné, l’obturation du circuit air-gaz de combustion ;— le maintien du générateur à une température légèrement

supérieure à celle du point de rosée, quand cela est possible.

1.4 Contrôles des performanceset de qualité

1.4.1 Paramètres d’influence sur les performances

Les consommations d’énergies sont directement liées :

— au rendement thermique moyen d’exploitation des généra-teurs ;

— au choix judicieux, à tout instant, des matériels en service(démarrages et arrêts séquentiels) ;

— à la régulation des circuits en fonction de la charge (tempéra-ture extérieure) ;

— au bon équilibrage hydraulique ou aéraulique des circuits.Ces paramètres concernent toutes les installations de chauffage,

de production d’eau chaude et de climatisation.

1.4.2 Suivi des consommations

Les éléments dont la connaissance était indispensable à la consti-tution des données de base sont aussi ceux dont les valeurs doiventêtre disponibles pour le suivi périodique.

Contrôle des livraisons d’énergieLes quantités de combustibles liquides et solides livrées seront

soigneusement contrôlées.Les différences d’index des compteurs seront rapprochées pour

des périodes similaires.

Variation des stocksLa consommation d’un combustible pour une période consi-

dérée est donnée par la formule :

c = L1 + L2 + ... +Ln + S i – S f

avec c consommation pour la période,

L1, L2, Ln livraisons effectuées dans la période considérée,

S f stock en fin de période,

S i

stock en début de période.

Exemple : variation du taux d’occupation d’un immeuble enlocation.


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Il faut évidemment que toutes ces grandeurs soient expriméesdans la même unité (cas général), ce qui implique la conversiondes volumes en masses pour les fuels lourds.

L’appréciation des stocks de combustibles solides est délicate.Elle fait largement appel à l’expérience.

ComptagesLes consommations de gaz, d’eau, d’électricité sont enregistrées

par des compteurs. La consommation mensuelle (ou pour unepériode considérée) est donnée par la formule suivante :

c = If – Ii

avec If index relevé en fin de période,

Ii index relevé en début de période.

La détermination de la consommation d’énergie dans le cas dugaz nécessite l’application de coefficients qui intègrent les varia-tions autorisées du PCS (pouvoir calorifique supérieur), l’incidencedes pressions de livraison et atmosphérique, et de la températurede livraison.

Ces éléments ne sont jamais connus avec précision au momentdes relevés périodiques, mais seulement au moment de la réception

de la facture du distributeur.

1.4.3 Données climatiques

1.4.3.1 Chauffage

Indépendamment des déperditions thermiques qui déterminent lapuissance maximale en fonction des températures de base de calcul,liées au bâti, les paramètres qui influent sur les consommationsd’une installation de chauffage sont essentiellement climatiques,c’est-à-dire liés aux températures moyennes réelles (calculées sou-vent à partir des températures minimales et maximales) de chaquejour de chauffage.

Elles peuvent être obtenues, ainsi que les degrés-jours unifiés(DJU) qui en sont le reflet, auprès des services de la Météorologienationale (notamment par Minitel).

On notera toutefois que l’influence du rayonnement solairedirect peut modifier considérablement les températures intérieures(à la hausse) sans réduire de manière sensible les consommations.De plus, pour les bâtiments dont les huisseries sont de mauvaisequalité, un vent fort peut entraîner de fortes chutes de températureintérieure auxquelles il est difficile de pallier autrement que par lamise en place d’un complément de régulation sensible à la vitessedu vent.

Utilisation des degrés-jours (DJ)

Les données de base de l’installation permettent de définir uneconsommation spécifique du chauffage ramenée à 1DJ (m3 /DJ,kWh/DJ, t/DJ, etc.).

L’utilisation de cette consommation spécifique permet, lorsquel’on connaît le nombre de DJ d’une période, de calculer la consom-mation théorique en chauffage.

Le rapprochement de cette consommation et de la réalité [aprèsdéduction de la consommation évaluée au titre de l’eau chaude sani-taire (ECS)] permet le calcul d’un ratio qui est représentatif de la qua-lité de l’exploitation.

Prise en compte de la température de non-chauffage

Les degrés-jours unifiés (DJU) sont représentatifs des besoins enchauffage lorsque les apports internes et externes sont faibles(3 oC d’apport, soit une température intérieure de 21 oC pour 18 oCà l’extérieur).

On conçoit bien en revanche que, si les locaux sont fortementisolés, les apports vont participer de plus en plus au chauffage,réduisant ainsi la part que doit fournir l’installation. Tout se passedonc en pratique, en début de saison, comme si les apports retar-

daient la mise en service du chauffage : au lieu de mettre en servicedès que la température extérieure est inférieure à 18 oC, on peutattendre qu’elle ne soit que de 16 oC, 15 oC ou moins si les locauxsont très bien isolés. Cette température est appelée température denon-chauffage (TNC). La TNC peut utilement devenir la base de calculdes DJ.

Incidence de la durée d’occupation

Au même titre que les apports diminuent la TNC, on peut admettreque la réduction du chauffage pendant les périodes d’inoccupationcorrespond à de la chaleur non fournie et que tout se passe commesi la TNC était encore diminuée. En pratique, pour les bâtiments àusage intermittent, sur des périodes de l’ordre du mois on peut, pourévaluer la consommation théorique, choisir de baisser la TNC doncla base des DJ. En fonction de la qualité de l’isolation, de la plusmauvaise à la meilleure, et des périodes d’inoccupation, on utiliserades valeurs de TNC qui varieront de la manière suivante :

— pour les logements de 18 à 15 oC ;— pour les bureaux de 16 à 14 oC ;— pour les locaux scolaires de 15 à 12 oC ;— pour les hôpitaux de 21 à 19 oC (compte tenu des températures

intérieures plus élevées).

1.4.3.2 Climatisation

Contrairement aux installations de chauffage pour lesquelles lesuivi des consommations est effectué en fonction des seules varia-tions de la température extérieure, les installations de climatisationsont soumises à de nombreux facteurs d’influence. Le bâti déter-mine, en fonction de la qualité de l’isolation thermique des parois,les déperditions en hiver, les apports en été, en fonction de l’impor-tance et de la qualité des vitrages, les apports solaires, récupérablesen hiver et nuisibles en été. Certains auteurs admettent qu’il existeune relation étroite entre l’ensoleillement et la température exté-rieure et se contentent pour suivre les consommations de ce seuldernier paramètre.

Ces seuls éléments qui sont déjà difficiles à prendre en comptepour effectuer le suivi des consommations ne tiennent aucuncompte de l’humidité de l’air extérieur, sujette à des variations

considérables, ni des apports internes liés à l’occupation des locaux.Les apports internes sont de deux ordres : les apports thermiques

(métabolisme des occupants, matériels de bureautique, outillageset éclairage) et les apports hydriques liés à la présence des occu-pants (respiration, transpiration).

Ces apports peuvent représenter une part importante des besoinstotaux. À titre d’exemple, il est courant de constater que, pendantles périodes de pleine occupation, ils peuvent compenser totalementles déperditions thermiques de grands ensembles commerciauxjusqu’à une température proche de 0 oC ! Dans ces conditions, onconçoit que le reste du temps l’installation doit compenser cesapports par une production frigorifique.

La complexité du problème rend impossible la modélisationsimple de la détermination des consommations thermique, frigori-fique et hydrique d’un bâtiment climatisé.

1.4.4 Ratios de consommations

1.4.4.1 Chauffage

Le suivi des consommations de chauffage peut faire appel à dif-férents ratios. Les figures 1a et 2 donnent une idée de la présen-tation des résultats obtenus par différentes méthodes.

La méthode la plus courante (figure 1a ) est de suivre le ratioobtenu en effectuant le rapport de la consommation réelle à laconsommation théorique pour la période considérée. Ce ratio doit,si la base de DJ est correcte, rester sensiblement constant etproche de 1. On notera toutefois que la seule indication d’un écarten pourcentage peut masquer l’importance, forte ou faible, de savaleur absolue et n’est donc pas toujours significative.


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Une seconde méthode (figure 2) consiste à tracer les variationsmensuelles de la consommation réelle moyenne par jour en fonc-tion du nombre de DJ moyen par jour (ou de la températuremoyenne journalière de la période). Cette méthode permet au tech-nicien de vérifier le bon alignement des points et de mettre en évi-dence facilement un mauvais choix de base de DJ. Le bonalignement des points n’est pas influencé par une erreur qui pour-rait avoir lieu soit sur la base des DJ, soit sur l’équivalent ther-mique des autres usages tels que l’eau chaude sanitaire (quand ilssont constants).

Erreurs de mesure et d’appréciation

Pour qu’un suivi de consommation soit utilisable, il faut que leserreurs de mesure ou de relevés n’entraînent, sur les résultats, quedes écarts inférieurs aux dérives que l’on veut mettre en évidence.L’application de cette méthode implique une connaissance exactedes consommations au titre des autres usages (eau chaude sani-taire), faute de quoi le ratio chauffage perd toute signification(figure 1b ) optimiste ou pessimiste suivant le sens de l’erreurd’appréciation.

Figure 1 – Suivi des consommations en chauffage par évaluation de la consommation théorique


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Périodicité des contrôles

Plus la période de suivi est longue, plus l’influence des erreursest faible mais plus tardive est la détection des anomalies et leurcorrection. On recommande pour les installations petites etmoyennes (< 1 MW) de se contenter d’effectuer un contrôle parmois : seules les installations grosses consommatrices d’énergiepourront être suivies à la semaine.

Utilisation des résultats

Les causes d’une augmentation du ratio de consommation(figures 1a et 1b ) ou de l’apparition d’un point au-dessus de ladroite (figure 2) peuvent être les suivantes :

— dégradation du rendement d’exploitation (mauvaise combus-tion, encrassement, mauvais choix des matériels en service, etc.) ;

— intervention malheureuse sur le système de régulation de

chauffage (surchauffe des locaux) ;— erreur dans l’enregistrement des consommations ou des

degrés-jours ;— décalages entre les heures ou les jours de relevé de différents

éléments (en particulier heure de livraison de combustible anté-rieure ou postérieure à l’heure du relevé du stock).

Seule une enquête permet de déterminer la ou les causes à cor-riger. Une diminution du ratio ne peut être due qu’à une erreurd’enregistrement des consommations ou des degrés-jours, à moinsqu’un changement notable ait eu lieu soit dans les méthodesd’exploitation, soit sur les installations (changement de générateurou de régulation, installation d’automates, etc.).

1.4.4.2 Climatisation

La multiplicité des paramètres influant sur les consommations en

climatisation rend impossible la définition et l’utilisation de ratiosreprésentatifs. Toutefois si l’on admet que l’utilisation des locauxreste la même tout au long de l’année, on peut, en hiver, rapprocherles consommations thermiques des degrés-jours dont la base (6à 14 oC) aura été soigneusement ajustée par approximations suc-cessives. Avec la même hypothèse concernant l’occupation, on pro-cédera de manière similaire en été pour les consommationsfrigorifiques, en déterminant des degrés-jours négatifs dont la basedoit aussi être judicieusement choisie. Ces degrés-jours climatisation tiennent compte en grande partie de l’ensoleillement et les résultatsobtenus permettent d’avoir une information utile.

1.4.5 Ratios de gestion des stocks de rechange

La gestion des stocks de pièces de rechange sera exposée auparagraphe 3.2, nous ne mentionnerons ici que ce qui concerne lesratios. Il est intéressant, pour contrôler la gestion, d’utiliser desratios dont nous donnons ci-après, à titre indicatif et non exhaustif,quelques exemples :

— taux de couverture :

(l’évaluation du stock doit exclure les stocks morts ou les stocks de sécurité ) ;

— stock mort ou dormant : quantité de pièces d’un modèle nonsorties de magasin depuis plusieurs années ;

— stock de sécurité : pièces vitales dont les délais d’approvi-

sionnement sont très longs ;— taux d’accroissement :

— taux de rotation :

2. MaintenanceNota : le lecteur pourra se reporter aux articles spécialisés du traité L’entreprise indus-

trielle et notamment à [1].

2.1 Définition

La maintenance est définie par la norme française X 60-010.

Le terme rétablir, s’opposant au terme maintenir, indique bien quela maintenance ne s’applique pas qu’à des installations neuves, avecpour objectif d’en maintenir aussi élevées que possible les per-formances d’origine. Elle a aussi pour objet de ramener à un niveaude performance acceptable des installations qui, pour des motifsdivers, n’ont pas été l’objet, dès leur mise en service, de soins suf-fisants.

Figure 2 – Suivi des consommations en chauffage par méthode graphique

C’est l’ensemble des actions permettant de maintenir ou derétablir un bien dans un état spécifié ou en mesure d’assurer unservice déterminé.

stock de fin d ′annéequantité consommée------------------------------------------------------------

entrées magasinsorties magasin-----------------------------------------------

quantité consomméestock moyen

------------------------------------------------------------


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Le terme état spécifié précise qu’un bien nécessite une mainte-nance même lorsque celui-ci est sans emploi : par exemple, un bâti-ment inoccupé, une installation de climatisation à l’arrêt sedégradent du simple fait des agressions de leur environnement.

Le terme service déterminé ajoute à la notion précédente dedétérioration statique une notion de détérioration dynamique dueà l’usure résultant de l’exécution du service pour lequel le bien àmaintenir a été conçu : une installation de climatisation s’uselorsqu’elle fonctionne.

Cette définition de la maintenance, à caractère très général,s’applique donc bien, sans restrictions, aux installations de génieclimatique.

2.2 Objectifs

La maintenance a pour missions principales :— lorsqu’une installation fonctionne, d’empêcher qu’elle tombe

en panne : il s’agit de prévention ;— lorsqu’elle est en panne, de la remettre en fonctionnement le

plus rapidement possible : il s’agit de correction d’un état dedéfaillance.

À ces deux missions principales s’en ajoutent généralementdeux autres :

— apporter les corrections nécessaires à l’installation pour sup-primer définitivement les défaillances identifiées comme ayant uncaractère répétitif ;

— exécuter certains travaux d’extension ou de modernisation del’installation.

L’exécution de ces missions, dans des conditions satisfaisantes,correspond à un certain nombre d’objectifs que nous allonsexaminer [2].

2.2.1 Disponibilité

Cette disponibilité revêt diverses expressions mathématiques, enfonction :

— du taux de défaillance

— du taux de réparation

avec MTBF moyenne des temps de bon fonctionnement(ou mean time between failures ),

MTTR moyenne des temps techniques de réparation.

On augmente la disponibilité d’une installation en réduisant le

nombre de ses arrêts (fiabilité) et en réduisant le temps nécessaireà supprimer la défaillance qui est à l’origine d’un arrêt (maintena-bilité).

On distingue les disponibilités théoriques (instantanées et asymp-totiques), représentables par des lois probabilistes, et les disponi-bilités opérationnelles utilisées en gestion de la maintenance.Celles-ci peuvent être représentées à partir de données enregistréeset des contraintes de gestion.

Il existe différents modèles de disponibilités opérationnelles . Leslecteurs particulièrement intéressés pourront se reporter, pour plusd’informations, aux ouvrages spécialisés mentionnés en bibliogra-phie [2].

Nous citerons cependant deux modèles de disponibilités opéra-tionnelles applicables à la maintenance des installations de génieclimatique :

Cette définition constitue la base de la disponibilité opérationnelle.Dans le cas d’une maintenance faisant appel à des actions pré-

ventives, cette formule dévient :

avec MTBM moyenne des temps entre actions de maintenance,

MMT moyenne des temps d’interventions préventives etcorrectives.

2.2.2 Fiabilité

Définition (norme X 06-501)

Probabilité

Elle est définie par le rapport :

qui est associé à une date t :

R (t ) = P (accomplir une mission) = P (de fonctionnement)

avec R de l’anglais reliability (fiabilité).

Fonction requiseElle exprime la fonction à accomplir ou le service à rendre . Cela

implique un seuil d’admissibilité en deçà duquel la fonction n’estplus accomplie.

Conditions d’utilisation

Elles définissent les conditions d’usage : l’environnement et sesvariations et les contraintes de toutes natures. Il est bien évidentque le même matériel placé dans deux contextes de fonction-nement différents n’aura pas la même fiabilité.

Période de temps

Elle définit la durée de la mission en unités d’usage. On se fixeun minimum R (t m) = 0,9 pour une durée de mission t m = 5 500 hpar exemple ; à tout instant t i de la mission est associée une fiabi-lité R (t i ).

ExempleUne installation de conditionnement d’air est réalisée pour cli-

matiser des bureaux ; sa fiabilité est définie :1) par la probabilité d’assurer la mission de manière continue ;2) en maintenant les conditions de température et d’hygrométrie

prévues au cahier des charges ;3) quelles que soient les conditions climatiques dans la limite

prévue au cahier des charges ;4) jusqu’à la fin des quinze années fixées au cahier des charges.

La disponibilité est la probabilité de bon fonctionnement d’undispositif à l’instant t .

λ 1

MTBF------------------=

µ 1

MTTR------------------=

La fiabilité est la caractéristique d’un dispositif exprimée parla probabilité que ce dispositif accomplisse une fonction requisedans des conditions d’utilisation et pour une période de tempsdéterminées.

D MTBF

MTBF MTTR+------------------------------------------=

D MTBM

MTBM MMT+------------------------------------------=

P nombre de cas favorablesnombre de cas possibles------------------------------------------------------------------------- 1


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2.2.3 Maintenabilité

Définition (norme X 60-010)

Par analogie avec la fiabilité, il existe une définition probabiliste :

Probabilité

Elle est définie par la probabilité M (t ) pour qu’un système

arrêté, au temps t = 0, soit remis en service au temps t . Conditions de fonctionnement

Elles sont définies par un niveau de performances initiales (ren-dement, températures, pression, etc.) et un seuil d’admissibilité.

Limites de temps

Elles supposent un temps alloué (durée de l’intervention) pourchaque intervention et un délai t (durée au bout de laquellecommence l’intervention).

Maintenance définie

La durée d’intervention n’a de sens que si les moyens à mettreen œuvre, les procédures, le personnel, etc., ont été préalablementparfaitement définis.

La prise en compte, dès la conception d’une installation, de lamaintenabilité a pour finalité de faciliter la maintenance ultérieuresous trois aspects :

— facilité de diagnostic ou testabilité ;— accessibilité (démontages et déposes) ;— simplification des moyens nécessaires : maintenabilité intrin-

sèque.

En résumé, la maintenabilité caractérise la capacité d’une instal-lation à être remise à niveau lorsqu’un besoin de maintenance sefait sentir. La maintenance est le travail effectué, sur l’installation,par le personnel, pour obtenir cette remise à niveau.

Le responsable de la maintenance d’une installation (opérateurinterne ou prestataire de services extérieur) doit être informé descaractéristiques de la maintenabilité, puisqu’elle conditionne lamaintenance. Cela souligne l’intérêt de faire participer la mainte-nance à un projet, dès son élaboration.

2.3 Caractéristiques

La maintenance varie suivant la nature des biens auxquels elles’adresse : on ne fait pas la maintenance d’une installation degénie climatique comme la maintenance d’un parc de machines-outils ou celle des avions d’une compagnie aérienne. Certes, lesprincipes généraux restent les mêmes, mais leurs applications dif-fèrent très sensiblement.

La maintenance doit être adaptée

De nombreuses installations de génie climatique peuvent être réa-lisées suivant des principes et des technologies différentes. L’établis-sement de règles générales de gestion ne s’en trouve guère affecté ;à l’inverse, il est très difficile d’établir des règles générales et uni-verselles de maintenance. Ces règles ou procédures ne peuvent êtreétablies que cas par cas, à partir de modules standards qui défi-nissent des gammes d’entretien matériel par matériel.

De plus la maintenance de ce type d’installation comporte à la foisdes tâches de faible niveau technologique mais indispensables,telles que toutes les tâches de nettoyage (des filtres, des bouchesde soufflage, des conduits, etc.), et des tâches de haut niveau tech-nologique, telles que celles concernant la régulation, la télégestion,les machines frigorifiques, etc.

La nécessité économique de limiter le nombre d’intervenants surun même site impose une formation particulière sur le plan profes-sionnel et psychologique, pour que cette dualité de tâches soiteffectuée dans de bonnes conditions d’efficacité et de qualité.

La maintenance doit être économique

La maintenance ne doit être ni sommaire, ni surabondante. Celapeut se démontrer, du moins de manière théorique.

Le coût total de la maintenance est représenté par la somme descoûts engendrés par la maintenance (main-d’œuvre, achats dematières et de matériels, interventions d’entreprises extérieures,etc.) et des coûts découlant d’une insuffisance de maintenance(pertes de production dues à l’arrêt de l’installation, pénalitésdiverses, etc.). Les seconds diminuent, sans jamais devenir nuls,quand les premiers augmentent.

La figure 3 montre qu’il existe une zone de maintenance à coûtoptimal.

Il est cependant très difficile de passer de cet exposé théoriqueà une application pratique quantifiable, du fait notamment de ladifficulté de chiffrer de manière rigoureuse les coûts de non-main-tenance et de justifier la diminution de ceux-ci par un investisse-ment en maintenance.

L’amélioration de la disponibilité en fonction des investisse-

ments consentis est un bon indicateur de recherche de l’optimaléconomique.

La maintenance doit être facteur de progrès

Une installation de génie climatique a pour mission de créer, àun moment déterminé, des conditions de confort définies, et celasuivant les références de qualité, de continuité, de régularité etd’économie parfaitement définies. Mais ces conditions, qui corres-pondent au niveau de technologie atteint lors de l’étude de l’instal-lation, évoluent du fait des progrès permanents de la ou destechnologies concernées. Dès lors, deux attitudes peuvent êtreenvisagées pour faire la maintenance d’une installation donnée :

— garder à l’installation ses caractéristiques physiques d’origine,maintenant ainsi, a priori et au mieux, les performances de l’instal-lation égales aux performances d’origine ; cela suppose de disposertout au long de la vie de l’installation de pièces de rechange d’origine,ce qui n’est réalisable qu’au prix d’un stockage coûteux ; à cettecontrainte s’ajoute le risque d’une obsolescence technologique ;

— au fur et à mesure des remplacements et des renouvellementsde matériels, remplacer ceux-ci par des matériels récents, adaptablesà l’installation et amenant de plus des performances techniques et,par conséquent, économiques supérieures à celles d’origine.

Cette dernière méthode présente deux avantages :— elle améliore en permanence les performances d’une installa-

tion ;— elle permet un fonctionnement avec un stock de rechange

minimal.

En revanche il faut être conscient qu’elle suppose des étudessérieuses d’adaptation pour ne pas entraîner de déboires dus à demauvais choix. Cela est aussi le rôle du service de maintenance quine doit pas être qu’un organe d’exécution passif.

Dans les conditions données d’utilisation, la maintenabilité

est l’aptitude d’un dispositif à être maintenu ou rétabli dans unétat dans lequel il peut accomplir sa fonction requise, lorsque lamaintenance est accomplie dans des conditions données, avecdes procédures et des moyens prescrits.

C’est la probabilité de rétablir un système dans des conditionsde fonctionnement spécifiées, dans des limites de tempsdésirées, lorsque la maintenance est accomplie dans des condi-tions et avec des moyens prescrits.


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2.4 Méthodes

2.4.1 Maintenance corrective

Elle a pour mission de dépanner et de prendre des dispositionscorrectives pour que la panne ne soit pas répétitive.

2.4.1.1 Dépanner

Les phases d’un dépannage sont les suivantes.

Recherche du domaine concerné

La méthodologie employée consiste à déterminer ce qui estprésent (exemple : courant électrique, pression hydraulique, etc.) etce qui est absent .

Ensuite, il faut déterminer la chronologie d’apparition des défauts,c’est-à-dire établir un histogramme de panne . Pour ce faire, onexploite les informations enregistrées. Cela est grandement facilitési l’on dispose d’histographes , qui sont des dispositifs indépendantsou intégrés à une gestion technique centralisée, capables de restituerdes événements précédant la panne.

Identification de la panne

Il s’agit de rechercher ce qui a provoqué le défaut.

L’identification d’une panne nécessite une parfaite connaissancedu fonctionnement de l’installation, de manière à remonter rapi-dement de l’effet (la panne) à la cause (l’origine de la panne). Cettedémarche doit être faite en utilisant la méthode d’analyse consistantà construire des arbres de défaillance (figure 4). Elle permet parl’analyse des causes de remonter aux effets et donc de définir desmoyens de prévention.

Préparation de l’intervention

Cette préparation a pour objet une remise en service de l’instal-lation dans les délais les plus brefs. Elle débute par le recensement

des modes de fonctionnement éventuellement possibles aprèspanne :— par mise en service d’un élément redondant ;— par fonctionnement en mode dégradé ;— par délestage éventuel de ce qui est desservi et non priori-

taire.

L’une de ces dispositions ayant été prise, on peut passer à laphase de préparation proprement dite, qui consiste dans le recen-sement des paramètres suivants :

— qualification et profil du ou des intervenants ;— disponibilité de l’outillage spécifique d’intervention (clef dyna-

mométrique, coupe-boulons, pompe d’épreuve, etc.) ;— disponibilité des pièces de rechange nécessaires y compris

kits de joints, produits d’étanchéité, graisses spéciales, peintures,chiffons, etc. ;

— nature des consignations à établir ;

— autorisations spéciales (permis de feu, habilitation électrique,etc.) ;— matériels de manutention et de transport éventuellement

nécessaires.

L’existence et la disponibilité de ces paramètres étant confir-mées, on peut concrétiser l’intervention par l’édition d’une fiched’intervention dont il convient de bien définir le contenu et la pro-cédure d’établissement. Elle constitue un élément déterminant dela qualité d’un progiciel de GMAO (§ 2.6).

Intervention

Le personnel qualifié désigné pour la mission peut alors, muni desautorisations nécessaires et de l’outillage adéquat, effectuer l’inter-vention. Cette intervention se fera suivant une procédure généra-lement définie par le constructeur.

Cette procédure a pour objet de constituer une check-list de remiseen service, évitant de laisser un circuit isolé ou non rebranché, cequi constitue l’une des causes de sinistres les plus fréquentes et lesplus importantes (dégâts des eaux après intervention sur radiateur,incendie en chaufferie après intervention sur brûleur, etc.). Elle limitede plus les risques éventuels pour le personnel et les usagers.

Figure 3 – Coût optimal de la maintenance

Exemples :— en électricité : surintensité qui entraîne une surchauffe puis une

défaillance,origine : connexions mal serrées ou trop fortes charges ;

— en mécanique : surcharge qui entraîne une surchauffe puis ungrippage,

origine : manque de lubrification ;— en hydraulique : niveau de liquide trop bas ou trop haut,

origine : fuite, défaut d’étanchéité de vannes, défaut de régulation,etc.

Figure 4 – Arbre de défaillance

Tout isolement de tout ou partie de circuits hydrauliques ouélectriques, tout débranchement de raccordements électriquesou hydrauliques, tout désaccouplement d’organes mécaniques,doit faire l’objet d’une annotation sur la fiche d’intervention, enprécisant notamment les heures d’interruption et de reprise defonctionnement.


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Compte rendu d’intervention

En dehors des informations administratives, indispensables à lagestion, pour facturer ou imputer un temps d’intervention, les piècesde rechange et les matières employées, la fiche d’intervention devramentionner :

— l’origine de la panne ;— les dispositions provisoires prises pour maintenir le service ;— la méthode de dépannage utilisée ;— les préconisations de modifications à envisager pour éviter le

retour de la même panne et donc pour fiabiliser l’installation.

2.4.1.2 Prendre des dispositions correctives

Très généralement les dispositions correctives ne peuvent pasêtre prises instantanément sur le site à l’issue d’un dépannage. Larépétition d’une panne peut provenir des différentes causes citéesci-après.

Défaut de conception

Il peut être corrigé si la transformation est minime. Dans le cascontraire, on définira des modifications et des procédures minimi-sant le coût des remplacements systématiques.

Défaut de réalisationCela peut nécessiter l’arrêt complet de l’installation, mais doit

être impérativement corrigé, le coût de la modification étant engénéral inférieur au coût d’un seul remplacement.

Choix d’un matériel inadapté

Cela impose le remplacement du matériel par un matériel mieuxadapté et/ou plus robuste, y compris les travaux de modification per-mettant l’installation du nouveau matériel (exemple : changementde pompes).

Erreur de conduite

Il faut revoir les instructions de conduite et éventuellement envi-sager l’implantation d’un logiciel d’aide à la conduite et à la déci- sion . Il est également indispensable de vérifier l’information ou laformation du personnel et de s’assurer de l’opportunité d’organiser

des stages soit de complément de formation, soit de rappel de for-mation déjà suivie dans le passé.

Manque de maintenance

Il faut en rechercher la cause et en déduire les actions correctives :défaut de méthode, défaut de procédure, défaut de qualification dupersonnel, défaut d’encadrement, démotivation du personnel, sur-charge de travail, etc.

La correction de ces défauts impose un audit objectif de la main-tenance avant d’entamer la mise en place de mesures correctivesqui vont de la réorganisation jusqu’à la mise en place de mesuressusceptibles de remotiver le personnel. Il ne faut pas oublier, parailleurs, qu’une bonne qualité de maintenance suppose l’existenced’un contrôle permanent de son exécution.

2.4.2 Maintenance préventiveLa mission de la maintenance préventive peut se résumer par

l’adage : « Mieux vaut prévenir que guérir ». Cette maintenancepeut être effectuée de manière systématique ou conditionnelle.

2.4.2.1 Maintenance systématique

Il s’agit, pour un matériel donné, de procéder à des interventionsde maintenance à des intervalles de temps d’une durée inférieureà celle constatée statistiquement entre deux pannes.

Ces temps statistiques ainsi déterminés (MTBF, § 2.2.1) sont sou-vent donnés, par les constructeurs, avec une marge de prudence trèsimportante (exemple type : durée de remplacement de roulementà billes, durée de fonctionnement entre deux vidanges d’huile).

La validation de ces temps doit tenir compte de l’emplacementde l’élément concerné dans l’ensemble du système auquel il appar-tient et des conditions de fonctionnement dans ce système. Cela demanière à faire appel à des bases de données fondées sur desconditions aussi proches que possible de celles de l’élément étudiéet, éventuellement, de pouvoir les corriger en fonction des écarts

d’emploi.Les durées ainsi définies peuvent s’exprimer en jours, en

semaines, en mois ou en heures. Dans les trois premiers cas, unesimple inscription sur un échéancier d’interventions suffit. Dans ledernier cas, il est indispensable de disposer de compteurs horairesde fonctionnement. Ceux-ci sont notamment indispensables dans lecas de matériel à fonctionnement intermittent (chaudières,compresseurs, groupes électrogènes, etc.).

La précision de la surveillance des durées effectives de fonction-nement est définie en fonction du coût unitaire de la pièce sur-veillée et du coût de main-d’œuvre nécessaire au changement :

— si la pièce concernée à un faible coût de disponibilité immé-diate, on peut ne faire qu’un remplacement correctif , c’est-à-direattendre que la pièce soit défaillante pour la remplacer (exemple :ampoule électrique facilement accessible) ;

— si la pièce a un faible coût, que son remplacement est facile,

mais que sa disponibilité est difficile, on procède à un changement systématique et à un contrôle des approvisionnements ;

— si la pièce a un faible coût, qu’elle est disponible en perma-nence mais que son remplacement est difficile et onéreux, on pro-cède également à un changement systématique.

Le caractère systématique doit aussi imposer une grande rigueurdans la méthode de suivi et dans la procédure de remplacement.Cela implique des préparations d’interventions s’appuyant sur lamême démarche que celle employée en maintenance corrective .

La maintenance systématique est effectivement préventive si laméthode est suivie avec rigueur. Toute dérive aboutit à une main-tenance corrective qui est pénalisante, de manière directe (double-ment des interventions de maintenance) et de manière indirecte(perte de production ou interruption de service), car lorsque lesinterventions sont effectuées au gré des pannes, c’est-à-dire demanière aléatoire, elles ne peuvent, bien évidemment, pas être

programmées et désorganisent le travail normal des équipes.

2.4.2.2 Maintenance conditionnelle

Ce type de maintenance a pour objet d’intervenir à condition quecela soit nécessaire. La nécessité se détermine par l’exécution d’undiagnostic d’état du matériel, diagnostic fondé sur un certain nombred’investigations définissant différents critères qui permettent desuivre l’évolution de l’état du matériel examiné. Ce sont les inves-tigations qui deviennent systématiques et les interventions ne sontplus effectuées que si nécessaire.

La méthode conditionnelle est plus économique parce qu’ellelimite les remplacements systématiques de pièces et permet leurplein emploi jusqu’à la limite de durabilité elle diminue les arrêtspour interventions permettant de ce fait : un gain direct, maisquelquefois aussi un gain indirect si l’élément sur lequel on intervient

n’est pas doublé d’un élément redondant. Les principales méthodes d’investigation utilisées sont :

— l’analyse vibratoire des pièces tournantes ;— la thermographie infrarouge des pièces soumises à échauf-

fement ;— l’analyse d’huile des systèmes de lubrification.

Bien entendu, ces méthodes ne dispensent pas de l’examen directet du suivi de paramètres représentatifs de performance et de fonc-tionnement tels que les pertes de charges, les variations de niveaux,le courant électrique absorbé, la température de fumées à la sortiede la chaudière (qui s’élève avec l’encrassement des parcours degaz).


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Plus simplement, on peut procéder à un examen visuel d’état,quitte à s’aider de méthodes d’examen spécifiques pour les partiesdifficilement accessibles, comme l’endoscopie et même la gamma-graphie.

2.4.3 Complémentarité des méthodesEn fait, aucune des trois méthodes exposées n’est exclusive des

deux autres (figure 5).

On est donc fréquemment amené, sur les installations, à procé-der systématiquement à ces trois types de maintenance :

— la maintenance corrective, car le zéro panne n’existe pas touten étant un objectif permanent ; il n’y a pas de fiabilité absolue ;

— la maintenance systématique, méthode la plus économiquepour le remplacement des petits éléments de faible coût unitaire ;

— la maintenance conditionnelle pour tous les éléments impor-tants ou moins importants mais susceptibles de provoquer un arrêtgénéral de toute une installation très pénalisant par l’incidence descoûts indirects.

La combinaison de ces trois modes principaux de maintenance(figure 5) et des options (existence ou non d’une redondance) per-met d’envisager 12 types de maintenance différents.

2.5 Organisation et planificationdu travail

La maintenance suppose que soient mis en œuvre des moyens,des hommes, une méthode.

2.5.1 Les moyens

Si l’on excepte les gros travaux de maintenance imposant le renou-vellement ou la réfection d’un constituant important d’une installa-

tion, travaux en général confiés à des entreprises spécialisées, lamaintenance courante, par un personnel sur le site, nécessite desmoyens relativement légers.

2.5.1.1 Outillage et matériel de contrôle

Il s’agit :— d’outillage individuel ;— d’outillage spécifique tel que, par exemple pour des frigoristes,

lampes haloïdes pour la détection des fuites de fluides frigorigènes,bipasse de charge de fluide frigorigène, appareil à façonner les col-lets pour l’exécution des raccordements de tuyaut

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Gestion Technique Genie Climatique