Détection de présence et de mouvement
Nouveaux paradigmes dans la conception de l'éclairage
Les capteurs de présence sont des commandes couramment utilisées pour allumer ou éteindre automatiquement les luminaires dans un grand nombre d'applications différentes. Ils permettent de réaliser des économies d'énergie et d'améliorer le confort d'utilisation dans le bâtiment et peuvent également être utilisés pour détecter les mouvements simples dans les zones de transit.
Ils peuvent être utilisés de manière multifonctionnelle pour contrôler les systèmes de chauffage, de refroidissement et de ventilation ainsi que l'éclairage. Les versions équipées d'un capteur de lumière permettent de contrôler l'éclairage même en fonction de la lumière du jour disponible.
La détection de mouvement et de présence est largement utilisée pour créer une série d'automatismes non seulement dans le domaine de l'éclairage, mais aussi pour le chauffage, la climatisation, la ventilation, le renouvellement de l'air et d'autres fonctions du bâtiment pour lesquelles le contrôle manuel ou temporisé seul s'avère inefficace d'un point de vue énergétique ou inconfortable pour l'utilisateur final.
Pour l'éclairage, elle s'avère être une méthode de contrôle simple et efficace qui peut être une alternative ou un complément au contrôle manuel, avec des effets positifs sur le confort d'utilisation, les économies d'énergie - et par conséquent sur la limitation des émissions polluantes - sur l'extension de la durée de vie utile des sources lumineuses et des autres composants électroniques des luminaires.
Il n'existe pas de définition unique permettant de différencier les détecteurs de présence des détecteurs de mouvement ; deux critères assez répandus prennent en compte l'application à mettre en œuvre et la capacité de détection du dispositif.
La détection de mouvement est généralement requise dans les environnements où il y a peu ou pas de lumière naturelle et où l'éclairage est nécessaire pendant une période limitée : il peut s'agir de zones de transit telles que les couloirs ou les cages d'escalier, les passages souterrains, les parties communes des sous-sols, les accès aux entrepôts ou aux garages, mais aussi les voies piétonnes à l'extérieur du bâtiment pendant les heures du soir et de la nuit.
La détection de présence est utilisée dans les environnements où la lumière du jour est abondante et où les activités se déroulent pendant des périodes prolongées, avec une possibilité d'interruption à des moments qui ne peuvent être déterminés à l'avance et qui ne conviennent donc pas à une gestion par minuterie : par exemple, les environnements de travail et de production, les salles de classe, les salles de réunion ou les passages où la lumière du jour est abondante.
Par rapport aux simples détecteurs de mouvement, les détecteurs de présence ont un objectif à plus haute résolution et sont capables de détecter même de petits mouvements dans une zone limitée du champ de détection : par exemple, l'utilisation d'une souris ou d'un clavier par une personne assise à son poste de travail.
Pour les applications d'automatisation des bâtiments, la plupart des détecteurs de mouvement et de présence utilisent la technologie infrarouge passive (PIR ou Passive InfraRed) qui utilise le rayonnement thermique naturellement émis par le corps humain. Les capteurs basés sur cette technologie n'émettent pas de rayonnement électromagnétique, mais détectent uniquement les variations du rayonnement thermique qui se produisent dans leur zone de détection : d'où l'attribut "passif" donné à ce type de capteurs.
La forme du champ de détection des détecteurs de présence est généralement de 180° (semi-circulaire) ou de 360° (circulaire) ; la première est caractéristique des détecteurs destinés à être montés au mur et la seconde au plafond.
La capacité de détection et la précision d'un capteur de présence sont influencées par divers facteurs :
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La taille de la zone de détection peut être déterminée à partir de deux valeurs figurant dans la documentation technique des appareils : la plus petite valeur se rapporte à la zone centrale où même de petits mouvements sont suffisants pour la détection, la plus grande valeur se rapporte à la zone plus large où des mouvements plus importants sont nécessaires.
Toutefois, la zone de détection d'un capteur de présence peut être étendue en configurant un capteur de présence comme dispositif "maître" et un ou plusieurs capteurs du même type comme dispositifs "esclaves".
Les détecteurs de présence peuvent être configurés pour un fonctionnement automatique ou semi-automatique :
Ce mode de fonctionnement permet de réaliser des économies d'énergie plus importantes qu'en mode automatique. Dans certaines applications, la fonction de veille est utile ; lorsqu'aucun mouvement n'est détecté pendant une période prédéfinie (correspondant au temps de veille), l'éclairage peut être réglé sur un niveau d'intensité plus faible ; si aucun autre mouvement n'est détecté, l'éclairage s'éteint automatiquement une fois le temps de veille écoulé.

Le délai d'extinction est défini lors de la configuration des capteurs et correspond à l'intervalle de temps entre le dernier mouvement détecté (ou l'atteinte d'un seuil de lumière du jour prédéfini) et l'extinction effective de l'éclairage.
Les valeurs comprises entre 10 secondes et 20 minutes sont assez fréquentes ; toutefois, ce paramètre dépend non seulement de l'application à mettre en œuvre et de l'utilisation prévue de l'environnement, mais aussi des sources de lumière disponibles. Ce paramètre dépend non seulement de l'application à mettre en œuvre et de l'utilisation prévue de la pièce, mais aussi des sources lumineuses disponibles. Il suffit de penser au cas des couloirs des immeubles de bureaux qui sont traversés si fréquemment que les détecteurs de présence configurés avec une temporisation de 15 minutes n'éteignent jamais les lumières tout au long de la journée ; dans le cas des sources fluorescentes, une temporisation inférieure à 15 minutes n'est généralement pas utilisée en raison du long temps d'allumage et de la réduction de la durée de vie utile, tandis que dans le cas des sources à LED, une temporisation de quelques minutes peut être obtenue sans problème.
À titre d'exemple uniquement :
L'annexe K de la norme UNI CEN/TR 15193-2 définit les commandes automatiques d'éclairage activées par des capteurs qui réagissent à l'occupation (présence et mouvement) et au niveau de lumière. En ce qui concerne l'occupation, on distingue la détection d'absence et la détection de présence qui correspondent à des modes de configuration différents des capteurs de présence, comme le montre le tableau suivant.
| Contrôle automatique en fonction de l'occupation (source: UNI CEN/TR 15193-2) |
Détecteurs de présence Ekinex
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|||
| Technique de détection | Allumage | Arrêt |
Estimation des économies |
Mode de configuration |
| Détection de l'absence | Manuel | Automatique | ca. 35% | Semi-automatique |
| Détection de présence | Automatique | Automatique | ca. 30% | Automatique |
Une distinction est faite entre deux exigences pour le contrôle du niveau d'éclairage : la récolte de la lumière du jour et l'éclairage constant. Les luminaires réglables sont une condition préalable à ces deux types d'utilisation.
Dans le premier cas, l'éclairage requis est fourni totalement ou partiellement par la lumière du jour pendant la majeure partie de la période d'occupation et l'éclairage artificiel joue un simple rôle complémentaire à la lumière du jour. L'économie d'énergie estimée par rapport à une commande purement manuelle est d'environ 60%. Dans le second cas, l'éclairage artificiel ajuste le flux lumineux pour maintenir l'éclairement requis afin de compenser la baisse de performance dans le temps.
Ce type de commande permet de réaliser des économies d'énergie d'environ 15% par rapport à une commande purement manuelle.
Les capteurs combinés Ekinex, capables de détecter à la fois la présence et le niveau de lumière, peuvent combiner les différentes conditions de contrôle requises par la norme et permettre des économies allant jusqu'à 75% par rapport à un contrôle purement manuel.
La disponibilité de plusieurs canaux de commande d'éclairage indépendants est particulièrement utile pour les pièces équipées de plusieurs luminaires ayant des fonctions différentes : par exemple, un éclairage de base/orientation et un éclairage principal/de soutien.
Dans le domaine de l'automatisation des bâtiments, cependant, il est souvent nécessaire de contrôler plusieurs systèmes techniques - en plus de l'éclairage - dans les mêmes pièces ou zones. Les fonctions de chauffage, de refroidissement et de ventilation en sont un exemple typique : pour tenir compte des particularités du contrôle de ces systèmes, qui diffèrent de l'éclairage, les détecteurs de présence offrent généralement un ou plusieurs canaux spécifiquement dédiés au contrôle automatique des fonctions CVC. En outre, un canal d'alarme peut activer ou désactiver une charge ou un groupe de charges en fonction du nombre de mouvements (événements déclencheurs) détectés dans un certain intervalle de temps.
Ainsi, un seul capteur de présence peut être utilisé de manière multifonctionnelle pour l'éclairage, la climatisation et la signalisation d'alarme, avec des avantages en termes de commodité, de facilité de connexion et d'esthétique, grâce à l'installation d'un seul dispositif dans la pièce.
UNI EN 15193-1 Performance énergétique des bâtiments - Exigences énergétiques pour l'éclairage - Partie 1 : Spécifications, Module M9
UNI CEN/TR 15193-2 Performance énergétique des bâtiments - Exigences énergétiques pour l'éclairage - Partie 2 : Explication et justification de l'EN 15193-1, module M9
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