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Efficacité énergétique en éclairage public FDE 80 – AFE Nord Eric Decaillon Jean Claude Barré Bernard Duval - AFE Matinée du 6 avril 2012 – 80440 Boves.

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1 Efficacité énergétique en éclairage public FDE 80 – AFE Nord Eric Decaillon Jean Claude Barré Bernard Duval - AFE Matinée du 6 avril 2012 – Boves

2 Efficacité énergétique en éclairage public – Norme et nouvelles technologies LED FDE 80 – AFE Nord Bernard Duval – Expert AFE Matinée du 6 avril – Boves

3 Norme déclairage public NF EN Efficacité énergétique Démonstration par lexemple Nouvelles technologies déclairage LED

4 Pourquoi une nouvelle norme déclairage public ? Objectifs pour les usagers Voir et être vu Sécurité des déplacements Protection des personnes et des biens Perception nocturne du cadre de vie Valorisation de lenvironnement Donner une classification des espaces circulés Exprimer pour chaque espace les performances photométriques à maintenir

5 Pourquoi une nouvelle norme déclairage public ? Pour les collectivités territoriales - exploitants Se référer aux bons critères déclairage normalisés Optimiser les coûts de mise en oeuvre Bien gérer les coûts de fonctionnement Assurer une bonne gestion globale Cadrer avec les priorités données aux objectifs

6 Pourquoi une nouvelle norme déclairage public ? Pour la prescription – les bureaux détudes Utiliser les paramètres de qualité normalisés Établir des cahiers des charges Réaliser et vérifier les projets déclairage Qualifier les exigences déclairage Rationaliser les solutions

7 Normes européennes déclairage public FD* EN Sélection des classes déclairage NF EN Exigences de performances NF EN Calcul des performances NF EN Méthode de mesure des performances photométriques * Fascicule de documentation

8 EN Situations déclairage VitesseTypes dusagersGroupes de Situation > 60 Principal Admis Exclus Véhicules lents Motorisé Cyclistes Piétons A2A2 12 situations

9 Classification des situations déclairage > 60 >30 60

10 Classification des situations déclairage >5 30 Vitesse de la marche à pied

11 Zones Géométrie de linstallation EN Paramètres spécifiques Séparation des voies Échangeurs – Intersections Zones de conflit Références au trafic Influences liées à lenvironnement Écoulement trafic Véhicules / jour Trafic motorisé véhicules lents cyclistes piétons Stationnement Risques dagression Complexité du champs visuel Niveau lumineux ambiant Routier – Rural – Urbain Conditions atmosphériques

12 Références au trafic Paramètres spécifiques Zones Géométrie de linstallation Autres influences liées à lenvironnement

13 Procédure de sélection - Vitesse - Types dusagers Paramètres spécifiques Situations déclairage A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 C 1 C 2 D 1 D 2 D 3 D 4 E 1 E 2 Groupes de classes déclairage ME X MEW X CE X S X Sous groupes de classes ME 1 à 6 CE 1 à 6 S 1 à 6 Performances photométriques spécifiques L M E M U O L L TI SR E MINI

14 Normes européennes déclairage public NF EN Exigences de performances L (cd.m 2 )luminances moyennes (ou éclairement) Uo (%)uniformité générale (L ou E) Ul (%)uniformité longitudinale (L) TI (%)éblouissement Exigences déclairage suivant les classes Valeurs minimales à maintenir, éventuellement adaptables suivant lheure SR (%)éclairage des abords

15 Définition des classes déclairage

16 Exemple : Voie urbaine SITUATION DECLAIRAGE VITESSE 30 à 60 km/h USAGERS + Motorisés + Motorisés lents + Cyclistes + Piétons GROUPE DE SITUATION B 2 PARAMETRES SPECIFIQUES GEOMETRIE + chaussées unique + densité dintersection 3 / km + zones de conflit : oui TRAFIC + 4 à véhic / j. + écoulement cyclistes : N + écoulement piétons : N + tâche navigation : élevée + visages : oui + agression : N ENVIRONNE- MENT + complexité : élevée + niveau ambiant : élevé (urbain) + conditions atmosphériques : sec

17 Situation déclairage types – groupe B2 Conditions atmosphériques principales Dispositifs ralentisseurs Densité dintersections Intersections / kmDifficulté de la tâche de navigation Écoulement de trafic de véhicules < 7 000> o o SecNon < 3NormaleME 5 ME 4b ME 3c Supérieure à la normaleME 4b ME 3cME 4b ME 3c 3NormaleME 4bME 3cME 2ME 3c ME 2 Supérieure à la normaleME 3c ME 2ME 3c ME 2 Oui Même choix que ci-dessus mais sélectionner – 1 uniquement pour les espaces avec dispositifs ralentisseurs (a) HumideMême choix que ci-dessus mais sélectionner les clases MEW (a) Lorsque le critère de luminance nest pas adapté, il est possible de se baser sur léclairement. Le Tableau 3 indique des classes CE comparables aux classes ME recommandées. Zone de conflitComplexité du champ visuel Véhicule en stationnement Niveau lumineux ambiant FaibleMoyenÉlevé Écoulement de trafic de cyclistes NormalÉlevéNormalÉlevéNormalÉlevé NonNormaleNon o ooo Ouio o ÉlevéeNonoooooo Ouioo Oui Tableau A.9 – Plages de classes déclairage recommandées Tableau A.10 – Sélection recommandée dans la plage appropriée

18 ClasseLuminance de la chaussée dune route sècheÉblouissement perturbateur Éclairage des abords L en cd/m 2 (minimale maintenue) U o (minimale) U 1 (minimale) TI en % n (maximal) SR 2b (minimal) ME 12,00,40,7100,5 ME 21,50,40,7100,5 ME 3a1,00,40,7150,5 ME 3b1,00,40,6150,5 ME 3c1,00,40,5150,5 ME 4a0,750,40,6150,5 ME 4b0,750,40,5150,5 ME 50,50,350,4150,5 ME 60,30,350,415Aucune exigence Classe Éclairement horizontal E en lx (minimal maintenu) U o (minimal) CE 0500,4 CE 1300,4 CE 2200,4 CE 3150,4 CE 4100,4 CE 57,50,4 Tableau 1a – Classes déclairage ME Tableau 2 – Classes déclairage CE ME 1ME 2ME 3ME 4ME 5ME 6 MEW 1MEW 2MEW3MEW4MEW 5 CE 0CE 1CE 2CE 3CE 4CE 5 S 1S 2S 3S 4S 5S 6 Tableau 3 – Classes déclairage de niveau lumineux comparable

19 Complexité et difficultés dapplication Commentaires sur la norme EP Absence du facteur de maintenance Imprécisions en chaîne Difficile daccès en utilisation peu fréquente

20 Guide dapplication de la norme européenne de lAFE

21 éclairement à maintenir Éclairement à la mise en service = facteur de maintenance Guide dapplication de la norme européenne de lAFE Pourquoi un guide ? Exprimer la norme pour tous les types de voies françaises dans leur désignation usuelle - voies interurbaines, urbaines et rurales Pour définir les valeurs moyennes minimales à maintenir de la norme Donner les valeurs aux limites de la norme dans chaque application Expliciter le facteur de maintenance M dans tous les cas rencontrés

22 Le guide dapplication de la norme européenne déclairage public Quelles voies à éclairer ? RURALES URBAINES INTERURBAINES

23 Facteurs de maintenance de linstallation

24 Tableau 2 – Voies urbaines 1 – Luminance moyenne à maintenir

25 Tableau 3 – Voies urbaines 2 - Éclairement moyen à maintenir

26 Tableau 4 – Voies urbaines 3 - Éclairement moyen à maintenir

27 Tableau 5 - Voies rurales - Éclairement moyen à maintenir

28 Norme déclairage public NF EN Efficacité énergétique Démonstration par lexemple Nouvelles technologies déclairage LED

29 Efficacité énergétique - Le poids de léclairage Source : EDF 2003 / 2004)

30 Eclairage Public Etat des lieux ! Le parc 9 millions de points lumineux – 5,5 TWh – 155 W par point lumineux 3 millions de luminaires à remplacer ! (Lampes FB interdit de vente en 2015) Energivore : 184 W pour le parc de lampes à vapeur de mercure Réseau, armoires, supports, contrôle/commande vétustes Les conditions déclairage Sous – éclairement, sur-éclairement ! Eblouissement, non uniformité ! Nuisances lumineuses ! La performance économique Budget insuffisant Coût dexploitation et de maintenance élevé Difficultés de gestion

31 « ÉCLAIRER JUSTE » Ne mettre que la lumière nécessaire – suffisante et la conserver Pour assurer toutes les tâches visuelles indispensables NORME EUROPEENNE EN (2005) Classification des voiesPerformances minimales Emoy – Lmoy (Uo – UL- TI – SR) A MAINTENIR FACTEUR DE MAINTENANCE MF

32 Les textes de référence (1) Norme déclairage public Norme dinstallation électrique Circulaire du premier ministre signée le exemplarité de létat au regard du développement durable Règlement EuP n°245/2009 – Eco-conception des équipements déclairage professionnel Autres textes et incitations financières - Certificats déconomie dénergie – Op. std. (RES EC 04) - Contrat de performance énergétique - Partenariat Public-Privé

33 Les textes de lois (2) Circulaire Achats publics durables Marchés de lEtat – Fiche éclairage – JORF 12/02/09 Marché de fournitures Lampes (fonctionnelles) > 70 lm/W Luminaires (fonctionnels) IP > 5X – Flux perdu < 5 % Lampes (ambiance) > 65 lm/W Luminaires (ambiance) IP > 5X – Flux perdu < 25 % Encastrés : IP > 65 - > 65 lm/W – Flux perdu < 35 % Marché de travaux Lot éclairage obligatoire Entreprise soumissionne en coût global (consommation/maintenance 25 ans) impact sur la consommation dun système abaisseur de puissance dans le luminaire Limitation excès déclairage par les normes éclairage public et extérieur Lampes/luminaires conformes aux marchés de fourniture Système abaisseur de puissance (parkings)

34 Tubes T12 -> Bannissement Tubes halophosphate 640 -> Bannissement Lampes Dates prévues La directive EuP en tertiaire Les exigences réglementaires Règlement européen n° 245 Sodium Haute Pression / Iodure Métallique culot à vis -> Iodure E27 et E40 de faible qualité (aucune HCI ou HQI nest affectée) -> SHP standard E27/E40 Nouvelle étude par la commission Européenne Sodium HP Pug-in / Retrofit ( subst. Fluo ballon) -> Bannissement Mercure HP (Fluo-ballon) -> Bannissement Iodure E27/E40 -> Bannissement des quartz E27/E

35 EFFICIENCE ENERGETIQUE Éclairage public PUISSANCE ELECTRIQUE (Watts) E x S P = u x MF x fe u Facteur dutilisation : démarche de projet déclairage MF fe Facteur de maintenance globale : choix lampe/luminaire et programme Efficacité lumineuse : choix de la lampe + auxiliaire

36 EFFICIENCE ENERGETIQUE Éclairage public – Lampes à décharge PUISSANCE ELECTRIQUE (Watts) E x S P = u x MF x fe E = R L u Facteur dutilisation Flux reçu (lm) Flux émis lampes (lm) MF fe Facteur de maintenance globale (lampe x luminaire) Efficacité lumineuse (lm.W -1 ) (lampe + auxiliaire)

37 EFFICIENCE ENERGETIQUE Éclairage public – Luminaires LED PUISSANCE ELECTRIQUE (Watts) E x S P = U x MF x fe E = R L U Utilance Flux reçu (lm) Flux sortant du luminaire (lm) MF fe Facteur de maintenance globale (module LED x luminaire) Efficacité lumineuse du luminaire (lm sortant.W -1 )

38 Des économies… tout en « éclairant juste » Répondre aux enjeux du développement durable (Grenelle II et règlementation européenne) changements climatiques réduction des consommations (1 kWh « éclairage » = 100 g CO 2 ) Solutions pour léclairage remplacer le parc existant vétuste (30 % des luminaires vétustes équipés de lampes Fluo – ballon, bannies par la règlementation européenne en 2015) supprimer les éclairage inadaptés (« boules ») ou dispendieux utiliser des sources déclairage plus performantes qui consomment moins (lampes SHP et I M contrôler les allumages et réduire les éclairages à partir dune certaine heure : horloges astronomiques et systèmes de gradation du flux lumineux

39 Eclairage extérieur Remplacement des luminaires déclairage fonctionnel par des luminaires de haute performance énergétique et environnementale -57% éco énergie Luminaire EP fonctionnel Existant – luminaire pour lampe Ballon fluo

40 Eclairage extérieur Remplacement des luminaires déclairage extérieur dambiance par des luminaires de haute performance énergétique et environnementale - 60 % éco énergie Luminaire éclairage extérieur ambianceExistant – luminaire Boule

41 Efficacité énergétique – Les solutions Gain énergétique Remplacement luminaire IP55P Vapeur de Mercure par luminaire IP66V Sodium HP ……………………………… …… 41 % annuel Remplacement identique avec nouvelle implantation …… 69 % annuel Variation de puissance heures creuses …………………….. … 12 % annuel Fonctionnement à éclairement constant …………………….…6,5 à 15 % par cycle Influence énergétique du cycle 3 ans par rapport à 2 ans Pollution urbaine – suivant lampes et IP55P ou 66V …..… … 7,7 à 30,7 % Influence du degré IP seul entre IP55P et IP66V Pollution urbaine Cycle 2 ans ………………. Cycle 3 ans ………………. …………. 20 % …………. 26 %

42 Eclairage public résidentiel et urbain TECHNOLOGI E MARCHE Routier Urbain / Résidentiel

43 Eclairage public résidentiel et urbain Le luminaire a été pensé autour des caractéristiques des LED -Ponctuel -Petit -Gradable -… TECHNOLOGI E MARCHE Routier Urbain / Résidentiel

44 Eclairage public routier TECHNOLOGI E MARCHE Routier Urbain / Résidentiel

45 Comparaison efficacité énergétique Lampes LED (SHP – iodure céramique – Cosmowhite) (80 lm.W -1 – u (40 à 60 %) – MF : 0,7 LED seule) Sincérité des données techniques de la part de certains fabricants - thermique - température de couleur - photométrie, efficacité lumineuse Les LED : - Performantes en éclairage de valorisation, mise en lumière, etc.. - En EP fonctionnel performances proches iodures céramiques - Utilisables à faible niveau - Rivalisent en SHP et Cosmowhite petite puissance

46 Fonctionnement avec réduction de puissance au cours de la nuit Hypothèse Réduction éclairement de 40 % entre 23 h et 5 h du matin Sur 75 % de linstallation totale Fonctionnement annuel : h à puissance réduite h à pleine puissance Gain énergétique réalisable : - 12 % Gain financier en kWh économisés : - 6,4 % Sans prendre en compte linvestissement variateur et commande Base : kWh (énergie + abonnement) : 0,0796 Puissance unitaire moyenne : 155 W Base de calcul : luminaires

47 Développement durable ECLAIRER JUSTE etÉclairage public 1. Qualité de vie Sécurités des usagers Mise en valeur du patrimoine 2. Protection de Efficacité énergétique lenvironnement Réduction des nuisances dues à la lumière 3. Développement Favoriser par la lumière Économique- secteurs des commerces - évènements urbains - tourisme - sports - artistiques 4. Parité et égalité Réhabilitation des quartiers sociale Continuité des liaisons inter quartiers Suppression des zones de « non droit »

48 « Éclairer JUSTE » Ne mettre que la lumière nécessaire – suffisante et la conserver Pour assurer toutes les tâches visuelles indispensables NORME EUROPEENNE EN (2005) Classification des voiesPerformances minimales Emoy – Lmoy (Uo – UL- TI – SR) A MAINTENIR FACTEUR DE MAINTENANCE MF ?

49 Facteurs de maintenance heures heures Pollution forte IP 23IP 55IP 65IP 66IP 23IP 55IP 65IP 66 -PPV-PPV SHP 70 W > 70 W 0,430,640,680,790,280,520,570,71 0,460,680,730,840,300,570,620,78 Iodures céra. 0,350,510,550,630,200,390,420,53 Cosmo 0,390,570,620,720,260,490,530,66 Mercure 0,380,570,610,700,240,460,500,63 0,7 Pollution faible ± 30 %± 13 %± 11 %± 6 %± 50 %± 17 %± 15 %± 6 %

50 Influence de la périodicité de la maintenance Sur lénergie consommée en EP Type de lampe IP Luminaire Degré de pollution Nature vasque En fonction (72 cas) Périodicité 3 ans par rapport à 2 ans – Pollution urbaine Cycle1 an à 2 an2 ans à 3 ans Degré I.PxxI.P55pI.P66vI.P55pI.P66v SHP 70 W + 29,6 %+ 12,6 %+ 23 %+11,3 % SHP > 70 W+ 25 %+ 9,5 %+ 19,2 %+ 7,7 % Iodure céramique E27-E %+ 23,8 %+ 30,7 %+ 18,9 % Lumière blanche PGZ %+ 13,9 %+ 16,3 %+ 9,1 % Soit optimiser le coût de la maintenance Soit optimiser lénergie consommée

51 Influence du degré de protection I.Pxx Sur la consommation énergétique Pourcentage déconomie entre les luminaires I.P55p (vasque plastique) et I.P66v (vasque verre) Degré de pollution En fonction du cycle de maintenance préventive 1 an (4 000 h)2 ans (8 000 h)3 ans ( h) Faible (interurbain) 5 %14 %20 % Fort (urbain)7,5 %20 %26 %

52 Variation de puissance - 40 % flux = - 30 % énergie sur 75 % de linstallation Réduction 23 h – 5 h 6 h x 365 = h Plein régime : h – h = h Puissance installée P (W) consommation sans variation P consommation avec variation3 667,25 P Économie annuelle : 492,75 P Soit 11,84 % kWh Bilan économique kWh = 0, abonnement Prix kWh/an – 0, luminaires de 155 W Économie annuelle pour luminaires de 155 W : Soit 6,4 %

53 Variation de puissance Ballast bi puissance(Fil pilote – Relais) ou synchronisation sur allumage Courant porteur en ligne > 50 hz (ligne en bon état) Ligne spécialisée (ligne téléphonique privée – Coût) Radio (émetteur – récepteur – portée) Réseau Internet Protocole (coût abonnement - connexion) Fil pilote (installation ancienne ?) Problème :- Fiabilité des systèmes ? - amortissement – durée de vie Système centralisé (Protocole de commercialisation) décentralisé Quid variations tension nocturne ?

54 Comparaison efficacité énergétique Lampes LED (SHP – iodure céramique – Cosmowhite) (80 lm.W -1 – u (40 à 60 %) – MF 0,7 LED seule) Manque dinformation des constructeurs - thermique - température de couleur - documents diagramme facteur « u » en fonction de l/h Il semble que les LED : - rattrapent en performances les iodures céramiques - utilisables techniquement pour les réalisation à faible niveau moyen déclairement - ne rivalisent pas encore en SHP > 70 W et cosmowhite

55 Comparaison efficacité énergétique Lorsque lon calcule lefficacité énergétique : 1 Pe (W / lux.m -2 ) = u x MF x fe Pe LED 1 1,67 Pe LAMPE En fonction de : Type et puissance de lampe Degré I.Pxx et Vasques luminaire Cycle maintenance 2 ans – 3 ans (électro – mécanique – lampe) Degré de pollution On obtient :

56 Efficacité énergétique Conclusions Gain énergétique Remplacement luminaire IP55p Vapeur de Mercure parluminaire IP66v Sodium HP ……………….. …… 41 % annuel Remplacement identique avec nouvelle implantation …… 69 % annuel Variation de puissance heures creuses …………………….. … 11,86 % annuel Fonctionnement à éclairement constant ……………………. …6,5 à 15 % par cycle Influence énergétique du cycle 3 ans par rapport à 2 ans Pollution urbaine – suivant lampes et IP55p ou 66v …..… … 7,7 à 30,7 % Influence du degré IP seul entre IP55p et IP66v Pollution urbaine Cycle 2 ans ………………. Cycle 3 ans ………………. ………. 20 % ………. 26 % Quid LED ? Il faut connaitre : - U – MF – fe - incidence thermique - la température de couleur

57 Efficacité énergétique Similitude dobjectifs Minimum de halo lumineux Flux maximum potentiellement perdu UPF Efficacité énergétique ULOR DLOR UPF = E.S ( - 1) u u UPF est minimum lorsque : E (éclairement à la mise en service) est minimum, cest-à-dire « M » maximum u (facteur dutilisation) est maximum Watts / lux / m 2 1 W = u.M.Fe W est minimum lorsque : u max M max Fe max Développement Durable

58 Merci de votre attention


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