TRAVAUX DE REALISATION ENERGIE ET …chamilo1.grenet.fr/ujf/courses/IUT1GEIIM2203/document/Documents_tr... · la domotique du bâtiment. ... - Trois séances porteront sur la programmation

TR Energie et automatisme du bâtiment 1

TRAVAUX DE REALISATION

ENERGIE ET AUTOMATISME DU BATIMENT

I. Présentation du projet

Le projet qui vous est proposé est un projet de 29 heures tourné vers les domaines de l’énergie et de

l’automatisme du bâtiment.

Vous allez concevoir le coffret de protection et de commande d’un habitat léger, de type « Algeco ».

Ce type d’habitat se développe de plus en plus pour du logement provisoire, ou des extensions de

logements déjà existants. La nouveauté sera de proposer des solutions domotiques pour ce type de

logement. Vous aller concevoir l’éclairage, choisir les éléments du coffret électrique et programmer

la domotique du bâtiment. Celui-ci pourra être piloté par des boutons et ou capteurs et par une

tablette tactile.

II. Déroulement du projet (29 heures)

- Deux séances seront consacrées à la présentation du projet et la conception de l’éclairage

du bâtiment (7 heures).

- Deux séances seront consacrées à la réalisation des schémas et la saisie sur logiciel de CAO

(durée de 4 à 6 heures).

- Deux séances seront consacrées à la réalisation des coffrets (6 heures)

- Trois séances porteront sur la programmation de la domotique et de l’interface sur tablette

tactile (10 à 11heures)

III. Evaluations

Vous travaillerez par groupes de trois personnes et deux notes vous seront attribuées :

- Une note de « rendu de chantier » : la dernière séance, vous installerez votre coffret dans la

salle et montrerez les fonctionnalités de votre installation (domotique, tablette tactile..)


- Une note de dossier. Un dossier pour chaque groupe devra être rendu une semaine au plus

tard après la dernière séance de ce TR. Un guide pour le dossier vous sera proposé à la fin de

ce document.

IV. Cahier des charges

- L’éclairage général est activé si une personne est détectée dans la pièce et si la luminosité est

insuffisante

- L’éclairage du bureau est réalisé à partir de deux boutons poussoirs

- La commande des volets roulants se fait à l’aide de deux boutons poussoirs « Monter » et

« Descendre ».

- Un circuit de 3 prises est à disposition

- Un ventilateur simulera une VMC qui sera activée lorsque le taux d’humidité dépassera 70%.

- La qualité de l’air, l’humidité et le taux de CO2 est mesurée par un capteur

- La consommation électrique globale sera mesurée

- Une tablette tactile permettra la commande de l’éclairage, des volets roulants et indiquera la

température, l’humidité et le taux de CO2, éventuellement les consommations

- Domotique KNX et serveur Web Domovéa

Lors des deux séances portant sur l’éclairage, vous réaliserez des simulations pour l’éclairage général

de la totalité de l’étage de la salle T5.

Vous devrez obtenir :

- Eclairement moyen = 300 Lux pour l’éclairage général et 500 Lux sur le bureau

- UGR = 19

- Uniformité = 0.4

- IRC 80

V. Guide pour le dossier à rendre

Vous devrez rendre un dossier par groupe une semaine au plus tard après la dernière séance de ce

TR. Voici un plan que nous vous conseillons de respecter pour la rédaction de votre dossier

1) Présentation du projet

2) Cahier des charges

3) Avant projet d’éclairage

a. Solutions envisagées

b. Résultats des simulations

c. Validation des solutions par rapport au cahier des charges

4) Choix du matériel du coffret électrique du bâtiment

a. Choix du matériel

b. Chiffrage

5) Domotique

6) Interface tactile

7) Difficultés rencontrées, intérêts


VI. Déroulement des séances

Heures Groupes G1 ;G2 et G3 Groupes G4 ;G5 et G6

Séance n°1 3h Présentation - Eclairage Présentation - Schémas

Séance n°2 4h Eclairage Schéma – Saisie de schémas

Séance n°3 4h Schémas Câblage et tests

Séance n°4 4h Saisie des schémas Domotique

Séance n°5 3h Câblage et tests Domotique – Supervision

Séance n°6 4h Chiffrage - Domotique Supervision

Séance n°7 3h Domotique - Supervision Eclairage

Séance n°8 3h Supervision Eclairage – Chiffrage

Séance n°9 3h Rendu de chantier Rendu de chantier

Présentation du projet :

En demi-groupe, vous ferez la synthèse des luminaires de la salle T1bis et aborderez les grandeurs

utiles en photométrie.

Vous réaliserez la prise de cotes de la salle T5 (étage) dont vous réaliserez la simulation de l’éclairage

plus tard. Et vous effectuerez la mesure normalisée de l’éclairage moyen dans cette salle lorsqu’on

utilise des tubes « fluorescents anciens ».

Eclairage :

En salle T8 (Atlas) ou T6, vous saisirez les dimensions de la salle T5 sur le logiciel Dialux Evo en y

intégrant les poutres, fenêtres… Le but de la simulation sera de choisir les luminaires qui valideront le

cahier des charges de l’éclairage.

Pour cela, vous proposez deux solutions économes en énergie : une utilisant une technologie à tubes

fluorescents et une à leds. Pensez à sauvegarder vos simulations et résultats en pdf afin de les insérer

plus tard dans le dossier.

Le tutoriel du logiciel Dialux Evo se trouve sur le disque Ressource/1ère année/TRautomatisme-

energie.

Schémas :

Réaliser les schémas au brouillon de la partie puissance du coffret électrique pilotant un habitat

léger. Réaliser le schéma de commande au brouillon.

Saisie des schémas :

Lorsque les schémas sont terminés, commencer à saisir vos schémas sur le logiciel Xrelais.

Un répertoire contenant les symboles Xrelais des appareillages domotiques se trouve à l’adresse

suivante : Ressource/1ère année/TRautomatisme-energie.


Chiffrage:

Vous réaliserez le chiffrage de vos solutions (éclairage + matériel électrique de protection et

domotique). Pour cela, aller sur le site http://www.rexel.fr/

Dans la rubrique Espace client, compléter les champs suivants :

Numéro de compte : 4546921

Utilisateur : *CANAT

Mot de passe : CA04NA58

Ceci donne accès aux tarifs de l’IUT sur le site Rexel en ligne. Normalment ce compte est factice et

permet juste un chiffrage. Lancer alors une « recherche » par catégorie ou une recherche par

référence…

Câblage et tests:

En salle T7 : réaliser le coffret de protection et commande de votre installation.

Demander le matériel nécessaire aux enseignants. Faire valider votre implantation. Câbler le coffret.

Les tests sont réalisés à l’étage de la salle T5

Domotique :

Vous programmerez sur le logiciel 3IMAP la domotique de votre installation : en salle T6 uniquement.

Un descriptif détaillé indiquant la démarche à suivre est donné en annexe.

Pour cela, récupérer une image 2D de votre pièce (redimensionner en 600*600). Elle vous servira de

fond d’écran pour placer dans le local les différents actionneur et capteurs.

La notice du logiciel 3IMAP est donnée en annexe.

Si la programmation est terminée avant la fin de l’heure, prévoir un bouton supplémentaire

permettant l’extinction générale de la maison (scène départ en vacances : un appui sur un bouton

poussoir provoque l’extinction générale, l’arrêt de la VMC et la descente des volets roulants).

Commencer à tester votre programmation en raccordant votre platine dans la salle.

Supervision :

La programmation de la passerelle DOMOVEA (salle T6 ou salle T8) permet de piloter et superviser la

maison sur tablette via la passerelle Domovea. Vous trouverez la notice du logiciel sur le disque :

Ressource/1ère année/TRautomatisme-energie. Le cahier des charges détaillé ainsi que initiation

rapide vous est proposée en annexe.

Rendu de chantier :

Cette séance est une séance d’évaluation du fonctionnement de l’habitat et de la programmation de

la tablette. Groupe après groupe, vous ferez un rendu de chantier afin d’expliquer le fonctionnement

de votre maison, et montrerez tous les automatismes mis en place


Annexes :

Annexes éclairage :

- Tableau synthèse des éclairages en salle T1bis (p6)

- Mesure réglementaire de l’éclairement moyen d’une pièce (p7)

Annexes schéma électrique :

- Notice de l’actionneur de commutation pour l’éclairage et les volets

roulants (p8)

- Notice de l’actionneur de commutation des volets roulants (p9)

Notice du logiciel 3IMAP

- Cahier des charges domotique (p10)

- Notice guidée du logiciel 3IMAP (p11 et 12)

Cahier des charges de la tablette tactile (p 13 et 14)


Annexes éclairage : Tableau synthèse éclairage T1bis


Mesure du niveau d'éclairement

Appareil de mesure : le luxmètre

Les niveaux d'éclairement se mesurent grâce à un luxmètre. Le prix d'un tel appareil varie entre 25 et 125 € en fonction de son degré de précision, de sa plage de mesure, de la possibilité de raccorder une cellule photoélectrique séparée, de la possibilité d'enregistrer des valeurs et d'en calculer la moyenne, de mesurer un éclairement discontinu ou d'intégrer dans le temps un éclairement variable, ... Un luxmètre bon marché est généralement suffisant pour évaluer la qualité d'une d'installation.

Calcul de l'éclairement moyen intérieur

Pour déterminer le niveau d'éclairement moyen d'un local à l'aide d'un luxmètre, il faut effectuer diverses mesures d'éclairement ponctuel selon la méthodologie définie par la norme NBN L 14 - 002, et en établir une moyenne arithmétique.

1. La surface du local est divisée en un certain nombre de rectangles élémentaires de dimensions égales. 2. Les éclairements ponctuels sont mesurés au centre

de chaque rectangle.

3. L'éclairement moyen sur l'ensemble de la surface

considérée est la moyenne arithmétique des valeurs

mesurées.

Emoy = (E1 + E2 + ... + En) / n

K Nbre minimum de

points de mesure

moins de 1

1 .. 1,9

2 .. 2,9

3 et plus

4

9

16

25

indice du local K :

K = (a x b) /h (a + b)

avec,

a et b = largeur et longueur du local, h = hauteur utile de l'installation.




Programmation des composants domotique de votre application.

Votre application comporte les composants domotique suivants :

• Un actionneur de commutation pour l’éclairage et la vmc.

• Un actionneur de volet roulant

• 3 modules de 2 entrées binaires sur lesquels seront raccordés les boutons poussoirs de

commande de l’éclairage et des volets. C’est un choix un peu spécifique a l’IUT, dans une

maison, nous aurions pris directement des boutons poussoirs « domotique »

• Un interrupteur automatique de présence.

• Un capteur de qualité de l’air (température, humidité, CO2)

• Un compteur d’énergie

• Un serveur Domovea servant a la supervision de l’installation.

La technologie utilisée est KNX et chaque composant s’appelle un participant KNX. Chaque

participant doit avoir une adresse composée de trois chiffres respectivement.

• N° de zone

• N° de ligne

• N° de participant

Tous les participants doivent être de la même zone (6) et de la même ligne (2), mais avec un n° de

participant différent. Ceux-ci vous seront imposés, veuillez les respecter.

Pour l’automatisme, chaque participant doit recevoir un programme (il n’y a pas d’automate central,

on appelle ceci de l’intelligence répartie). Le logiciel MAPIX va vous permettre de configurer vos

différents participants. Ensuite, l’enseignant procédera (avec vous) au chargement de vos

programmes dans chaque participant. Cette opération peut etre un peu longue et nous n’avons que

deux logements de disponibles. Veuillez donc bien vérifier votre application avant de l’enregistrer.

Vous trouverez ci-dessous un document à suivre pour l’utilisation du logiciel Mapix pour votre

application.


Initiation à l’utilisation de 3IMAP

Le logiciel 3IMAP permet de réaliser simplement des applications domotique (généralement sur des

installations domestique) en utilisant la technologie KNX. Cette technologie peut être programmée

en mode « EASY » ou « système ». 3IMAP utilise le mode « EASY » pour la programmation, mais

utilise le logiciel ETS4 (mode system) pour implanter les programmes d’application dans les

participants. Pour des installations plus importantes, ou nécessitant des produits KNX non référencé

dans la base de données 3IMAP, la programmation se ferait entièrement sous le logiciel ETS4.

Cependant, la prise en main de 3IMAP est beaucoup plus rapide que ETS4 et doit vous permettre de

réaliser votre application dans les délais.

1. Lancer le programme 3IMAP

Dans : Fichier – Nouvelle installation – entrer votre nom

Saisir : Client :habitat_1 pour la moitié de la classe et habitat_2 pour l’autre moitié.

contrat : habitat_léger IUT – adresse : Toutes les personnes du groupe

2. Dans outils, lignes KNX, ajouter une nouvelle ligne repérée (6.2 ou 7.1 : cela dépande de votre

habitat)

3. Décrire la topographie de votre bâtiment

Clic droit sur - nouveau bâtiment

Ajouter un bâtiment « ma maison »

Ajouter une piece « salon»

Ajouter un tableau (mon_tab_elec)

4. Implanter les composants du bus

Sélectionner le salon.

Importer en image de fond le plan de la maison. (plan saisie en début de TR)

Ajouter les entrées binaires pour raccorder les boutons pousoirs et les capteurs (Icône

Ajouter un produit de bus)

Module 2 entrées pour relier des Boutons Poussoirs TXB 302 - (3 exemplaires,

donner le nom – cde_bureau1, cde_bureau2, cde_VR).

Détecteur de présence (Interrupteur automatique HAGER WKT 501).

Capteur CO2, humidité, température (Theben – 7169200)

5. Implanter les lampes et volet roulant :

Ajouter un produit de puissance (lampe séjour, lampe bureau, volet_roulant)

Il y a deux luminaires pour le salon, que vous allez relier par un lien électrique car ils

sont sur le même circuit.

6. Ajouter les liens (attention, pas des liens électriques) entre produit de bus et produit de

puissance

Capteur de présence=>Eclairage salon

La 1° Entrée du 1° et du second module 2E=> eclairage _bureau

Les deux Entrées du troisième module 2E =>Volets roulants.

(Lorsque vous avez plusieurs commandes reliées au même actionneur, il faut le

relier au petit rond blanc présent sur le lien)

7. Editer les produits de bus

Les sélectionner et cliquer dessus avec l’icône « éditer »

Régler les adresses des produits (adresse en bas a gauche de la fenêtre):

Le segment reste à 1


1 – capteur de présence (7.1.1) pour un habitat (6.2.1) pour l’autre habitat

2- Capteur qualité de l’air (relever son adresse sur site)

2- cde_bureau1 (relever son adresse sur site)

3-cde bureau_2 (relever son adresse sur site)

4-cde_VR (relever son adresse sur site)

5- Rajouter le compteur d’énergie (hager TE-330) (relever son adresse sur site). Le

placer dans un coin du schéma.

8. Paramétrer les produits de bus et leurs différentes voies.

Si vous cliquez sur le produit, vous pouvez configurer celui-ci. Pour configurer les voies, il faut

cliquer sur le rond gris représentant les voies.

8.1. Pour l’Entrée n°1 des deux commandes bureau, choisir la fonction Télérupteur. Pas de

configuration spécifique du boitier.

8.2. Pour le capteur de présence, pas de configuration spécifique du boitier, mais régler la voie

avec le seuil de luminosité a 300 lux et la durée à 15s (pour faciliter les essais).

8.3. Pour la commande des volets roulants pas de configuration spécifique du boitier. Régler les

deux voies sur « volets Roulants », choisir un mécanisme sur 2 boutons, avec déplacement

vers le haut pour une entrée et vers le bas pour l’autre.

8.4. Pour le capteur de qualité de l’air, nous allons simplement relever sur notre tablette tactile,

le CO2, l’humidité et la température. Il n’y aura pas d’action. Configurer le boitier de

manière à ce qu’il renvoi ces trois informations.

9. Sur la barre de navigation du projet, cliquer sur le mon_tableau_electrique et passer en mode

tableau (1) icône en haut).

9.1. Ajouter les produits de bus :

9.1.1. Alimentation 320mA,

9.1.2. actionneur de commutation MTN 649204, (7.1.6) pour un habitat et (6.2.6) pour

l’autre habitat

9.1.3. actionneur de volets roulants MTN649802). (7.1.7) pour un habitat et (6.2.7) pour

l’autre habitat

9.1.4. serveur Domovea (il n’a pas d’adresse physique)

9.2. Ajouter un lien électrique entre les voies de vos actionneurs et vos récepteurs. Veuillez

respecter :

9.2.1. Actionneur de commutation : Voie1 => lampe entrée, Voie_2 => lampe_sejour

9.2.2. Actioneur de commutation : Voie3 => VMC

9.2.3. Actionneur de volet_roulant : Voie1=> volet_roulant_gauche.

9.2.4. Vous pouvez donner un nom au connecteur.

9.3. Domovea

L’application pour le serveur domovea est générée automatiquement Si vous avez le temps,

nous verrons ultérieurement comment la personnaliser. Pour l’instant, vérifier que l’onglet

domovea est maintenant présent dans les paramètres des produits et regarder les

informations ou commande qui seront accessible sur le serveur web.

10. Vérification et génération du programme d’application.

10.1. Dans la barre de menu « Outils » -« Vérifier l’installation ». Vous ne devez pas avoir

d’erreur. Dans le cas contraire veuillez corriger.

10.2. Toujours dans la barre de menu « Outils », affecter un tableau automatiquement et

générer un rapport. Vérifier les infos du rapport.

Si tout est correcte, copier votre projet sur le répertoire partagé « Passage » (et sur une cle USB par

sécurité)


Cahier des charges de la tablette tactile

Cahier des charges de la tablette graphique :

Votre installation se compose de deux parties :

- Le salon

o Il comporte un éclairage commandé par un détecteur de présence et un volet

roulant. L’état de l’éclairage sera reporté sur la tablette. Un bouton permettra de

bloquer le détecteur. Dans ce cas, l’éclairage est commandé manuellement par un

bouton présent sur la tablette.

o la commande des volets roulants sera possible. Il y aura également une indication du

pourcentage d’ouverture du volet.

- Le bureau

o L’état de l’éclairage du bureau doit être reporté sur la tablette et la commande est

possible.

o La qualité de l’air est contrôlée et nous pouvons connaitre la température, le taux

d’humidité relative et le taux de CO2.

Séquence pour quitter l’appartement.

Lorsque vous quittez l’appartement, la séquence suivante se déroule.

- Le salon s’allume, le détecteur se bloque, le volet se ferme et le bureau s’éteint.

- Le temps de sortir, (1min) puis le salon s’éteint et le détecteur se débloque. La lampe

s’allumera toute seule suite à votre retour grâce au détecteur.

Affichage des consommations

Afficher la puissance instantanée consommée par l’installation et prévoir de détecter le dépassement

d’un seuil de puissance (300W). Cet affichage de la puissance se ferra dans une fenêtre

« consommation » de votre tablette

Caméra extérieure

La caméra installée en salle T8 joue le rôle de caméra extérieure à votre bungalow. Celle-ci doit être

accessible sur un écran particulier de votre tablette « extérieur ».

La camera installée est une « AXIS 215PTZ » configurée a l’adresse IP « 10.0.1.35 ». Attention, un

interrupteur en salle T8 permet de couper la caméra.

Travail Demandé

Vous allez développer le serveur en essayant de répondre au cahier des charges ci-dessus. Vous

aurez besoin de la documentation « configurateur Domovea » et « Energie » placé dans le dossier

« ressources – - 1°_annee_TR_energie_domotique ». En pratique, un serveur « Domovea » est

installé sur chaque poste informatique. Vous allez donc développer votre application sur ce serveur,

le sauvegarder dans un fichier et, pour les essais, importer votre fichier sur le serveur Domovea

installé dans le tableau électrique de la plateforme (TJA 450). Seul ce serveur est relié au réseau KNX

et peut vous permettre de tester votre programme.


Pour faciliter les essais des différents groupes, nous avons programmé les participants KNX de

l’installation. Vous aurez besoin d’un fichier de description de la programmation (projet ETS –

« TR1_plateforme_T5.esf ») qui est disponible dans le dossier « ressources – -

1°_annee_TR_energie_domotique ».

Configuration.

Démarrer l’outil de configuration « Configurateur Domovea ».

Il recherche le serveur présent sur votre machine (« localhost » dans la

zone nom ou adresse IP).

Sélectionner le serveur ayant le nom de votre PC, l’icône d’initialisation

apparait, puis le configurateur s’ouvre

Vous devez retrouver l’écran suivant :

Pour la suite, reportez vous a la documentation.

Une fois le travail terminé

Sauvegarder votre application sur le disque, sous la forme d’un fichier « ------.ddb ». Décocher la case

« sauvegarder la configuration du serveur »

Pour le test Test

Vous ne pouvez essayer qu’un groupe a la fois.

Au moment de sélectionner un serveur, tapez l’adresse du serveur Domovea de la salle T5

« 10.0.2.2 ».

Restaurer l’application à partir de votre fichier sauvegardé précédemment en décochant la case

« configuration du serveur »