Le clapet qui ne
dit pas sa position

Deux signaux 0–10 V suffisent à faire fonctionner une boîte VAV. Ils ne suffisent pas à exploiter l'installation qu'elle compose.

Ce que le 0–10 V transporte

Le raccordement classique d'une boîte à débit variable tient en deux signaux analogiques : une sortie de l'automate vers le régulateur de la boîte, qui porte la consigne de débit, et une entrée qui ramène le débit mesuré. S'y ajoutent l'alimentation 24 V et, souvent, un fil séparé pour la sonde d'ambiance.

C'est simple, éprouvé, et cela fonctionne : la boîte tient son débit. Le problème n'est pas là. Il est dans tout ce que ces deux fils ne transportent pas.

Le régulateur de la boîte connaît la position de son clapet à chaque instant. Il la calcule, il l'utilise, il ne la dit à personne. C'est une mesure déjà payée, déjà disponible, que le câblage analogique laisse sur place.

Pourquoi cette position est l'information utile

Le débit d'une boîte renseigne sur la pièce. La position de son clapet renseigne sur le réseau.

Un clapet très ouvert signifie que la boîte peine à obtenir son débit : la pression disponible est juste. Un clapet très fermé signifie l'inverse : le ventilateur envoie beaucoup plus que nécessaire, et la boîte passe son temps à étrangler.

Or la consigne de pression du réseau de gaines est, dans l'immense majorité des installations, une valeur fixe. Elle a été calculée une fois, au dimensionnement, pour le cas le plus défavorable — c'est-à-dire pour quelques dizaines d'heures par an. Le reste de l'année, le ventilateur pousse contre des clapets qui freinent. L'énergie est dépensée deux fois : une première fois pour la produire, une seconde fois pour la détruire dans les clapets. Et elle se réentend, sous forme de bruit au diffuseur.

Réinitialiser la pression sur le clapet le plus défavorable

Dès que l'automate lit la position de tous les clapets, une fonction devient possible, et elle ne coûte rien en matériel.

L'automate cherche en continu le clapet le plus ouvert — le plus défavorable, celui qui a le plus de mal à être servi — et fait descendre la consigne de pression du réseau jusqu'à ce que ce clapet-là arrive aux alentours de 90 % d'ouverture. Il reste servi, puisqu'il lui reste de la marge ; et tous les autres, moins sollicités, étranglent beaucoup moins.

La mise en œuvre habituelle est incrémentale, pas instantanée : toutes les quelques minutes, la pression est baissée d'un pas tant que trop peu de clapets sont proches de l'ouverture maximale, et remontée d'un pas dès que trop de clapets le sont. On encadre la plage par un minimum et un maximum, et on laisse le temps à l'installation de réagir entre deux pas.

Les mesures publiées sur des installations réelles situent le gain autour de 25 % de l'énergie de ventilation, avec une dispersion de 19 à 60 % selon la taille du réseau, le nombre de boîtes et l'écart entre la consigne fixe d'origine et le besoin réel. Ce sont des ordres de grandeur d'exploitation, pas des valeurs garanties : plus la consigne de départ était généreuse, plus le gain est spectaculaire.

Un mot sur les classes d'efficacité, puisque la question revient toujours. La SIA 386.111 (SN EN ISO 52120-1) classe les fonctions d'automation par niveau, et la régulation du débit d'air au niveau de la pièce en fait partie : un fonctionnement en tout ou rien, un horaire, une détection de présence et une régulation à la demande — sur la qualité d'air, par exemple — ne valent pas la même chose. Au niveau de la centrale, le haut du classement suppose une consigne pilotée par la demande réelle des pièces, et non une pression figée. Sans la position des clapets, cette marche-là est hors d'atteinte.

Deux diagnostics qui arrivent gratuitement

La position du clapet n'économise pas seulement de l'électricité. Elle met en évidence, sans aucune campagne de mesure, deux défauts très répandus.

• Une boîte dont le clapet est à 100 % toute l'année ne tient pas son débit. Le tronçon est sous-dimensionné, un registre de réglage est resté fermé, ou le filtre de la centrale est encrassé. En 0–10 V, cela n'apparaît que si le retour de débit a été câblé — et seulement si quelqu'un compare, à la main, la mesure et la consigne.
• Une boîte dont le clapet ne dépasse jamais 15 % est surdimensionnée. Elle régule mal à faible ouverture, et elle siffle. C'est l'origine d'une bonne part des plaintes de bruit en salle de réunion.

Les deux sont invisibles sur une installation analogique, et évidentes sur une courbe de tendance de position de clapet.

Ce que le bus apporte en plus

La position du clapet est l'argument principal. Elle n'est pas le seul.

Le point le plus sous-estimé de ce tableau est l'avant-dernière ligne. Les débits minimum et maximum d'une boîte sont des paramètres de projet : ils dépendent de l'occupation du local. Après un réaménagement d'étage — un open space découpé en bureaux, une salle de réunion transformée en dépôt — ils devraient être repris. Sur une installation analogique, cela veut dire une échelle, une trappe de visite et un ordinateur portable sous chaque faux plafond ; autant dire que ce n'est jamais fait. Sur une installation communicante, c'est une modification depuis la supervision.

Enfin, le câblage. Quatre à six conducteurs par boîte en étoile vers l'armoire, contre un bus à deux fils raccordé en chaîne : sur soixante boîtes, l'écart se voit dans le métré, dans le nombre de bornes et dans le nombre d'entrées-sorties de l'automate.

Ce qu'on écrit dans le cahier des charges

1. Des boîtes communicantes. Sur un protocole ouvert — BACnet MS/TP ou Modbus — et sans passerelle propriétaire intermédiaire.
2. Une liste de points par boîte. Au minimum : consigne de débit, débit mesuré, position du clapet en %, état et défaut — et la température ambiante lorsque la sonde est raccordée sur la boîte.
3. Des débits minimum et maximum accessibles en lecture et en écriture depuis la supervision.
4. Une pression de réseau réinitialisée en continu à partir des positions de clapets, encadrée par un minimum et un maximum.
5. La fonction démontrée à la réception : relevé des positions de clapets et de la pression du réseau avant et après activation, consigné au procès-verbal.
6. Un repérage normalisé et un export EDE à la réception — sans quoi la position du clapet existera dans l'automate sans jamais arriver à la supervision.