Sous-comptage électrique des bâtiments tertiaires

Sur un site tertiaire, la somme des sous-compteurs coïncide rarement exactement avec le compteur principal. Les pertes dans les câbles et transformateurs, les circuits non équipés et les erreurs tolérées des compteurs et transformateurs de courant (TC) créent un écart. Les défauts d’installation en créent un autre : c’est celui qu’il faut repérer. Un plan de sous-comptage fonctionne lorsque les trois premiers écarts sont assez bien estimés pour mettre le dernier en évidence.

Compteur principal, sous-compteurs et données des équipements

Un site tertiaire dispose généralement de trois sources de données électriques.

Ces sources peuvent diverger sans qu’aucune soit défectueuse. Un onduleur indique la puissance à ses propres bornes ; certains modèles indiquent une puissance côté courant continu. Le compteur principal mesure au raccordement réseau, inclut les pertes des câbles et transformateurs du site et ne voit que le flux net si le site produit de l’électricité. Tracez les circuits avant de qualifier un écart d’erreur.

Pourquoi installer des sous-compteurs

Le compteur principal révèle une hausse de la charge nocturne. Les sous-compteurs indiquent si elle provient du froid, de la ventilation ou de l’éclairage. À la pointe mensuelle, ils identifient les systèmes en service ; le calculateur de facteur de charge compare ensuite cette pointe à la moyenne.

En Angleterre, l’Approved Document L, volume 2, paragraphe 5.17, concerne les bâtiments neufs et les bâtiments existants lorsque des installations techniques fixes sont fournies ou étendues. Les usages finaux, notamment chauffage, éclairage et refroidissement, doivent être sous-comptés afin d’attribuer à un usage au moins 90 % de la consommation annuelle de chaque énergie. Le comptage doit aussi permettre de comparer la consommation réelle aux prévisions de conception et de suivre séparément les locataires et les systèmes d’énergie renouvelable. Au-delà de 1 000 m² de surface utile totale, les bâtiments doivent disposer d’une relève et d’une collecte automatiques. Le texte renvoie à CIBSE TM39 pour la méthode et cite son édition de 2009. CIBSE l’a remplacée en 2026 par TM39 Building metering and monitoring, qui traite aussi des classes de précision, des compteurs homologués MID et du rapprochement avec le compteur du fournisseur.

Choisir les points de mesure

Définissez les questions auxquelles les données devront répondre et la personne chargée d’agir sur chaque réponse. Choisissez ensuite le plus petit ensemble de points qui y répond.

Classez les charges selon leur énergie annuelle estimée : puissance nominale en kW × taux de charge habituel × heures de fonctionnement annuelles. Une installation frigorifique de 90 kW fonctionnant à 50 % pendant 3 000 heures consomme environ 135 000 kWh par an. Un moteur d’ascenseur de 5 kW fonctionnant à 20 % pendant 2 000 heures en consomme environ 2 000. Équipez les charges dans cet ordre jusqu’à couvrir la part voulue. Pour l’Approved Document L, cette part est de 90 % de chaque énergie.

Certains points exigent un compteur quelle que soit leur taille. Mesurez chaque système doté d’une programmation, d’une consigne ou d’une commande : c’est là qu’une économie peut être réalisée puis démontrée. Mesurez chaque locataire ou centre de coûts à refacturer. Mesurez la production photovoltaïque, les batteries et les groupes électrogènes, qui modifient le flux au compteur principal et sans lesquels les totaux du site ne s’expliquent pas.

Dessiner l’arbre de comptage

Placez le compteur principal au sommet, puis chaque tableau de distribution et ses sous-compteurs. Indiquez les circuits sans sous-compteur ainsi que les compteurs situés de l’autre côté d’un transformateur. L’arbre montre le périmètre de chaque mesure et permet ce rapprochement :

compteur principal = somme des sous-compteurs directement en aval + charges non mesurées + pertes

La plupart des pertes surviennent dans les câbles entre le compteur parent et les tableaux ainsi que dans les transformateurs intermédiaires. Les pertes résistives varient comme le carré du courant : en proportion de la puissance transportée, elles augmentent donc avec le courant. À facteur de puissance égal à un, une liaison conçue pour une chute de tension de 2 % à pleine charge dissipe environ 2 % de sa puissance à pleine charge et 1 % à une demi-charge constante. Estimez les pertes avec les données par intervalles ; la moyenne mensuelle les sous-estime. Un tableau fonctionnant la moitié du mois à 20 % et l’autre moitié à 80 % présente la même charge moyenne, mais perd environ 1,4 % de son énergie.

Si le site dispose de photovoltaïque ou d’une batterie, le compteur principal ne voit que le flux net. Mesurez la sortie de l’onduleur photovoltaïque et la batterie côté courant alternatif, avec des registres d’importation et d’exportation distincts, puis consignez la convention de signe sur l’arbre :

consommation du site = importation du réseau − exportation vers le réseau + production photovoltaïque + décharge de la batterie − charge de la batterie

Le guide des puissances négatives et du rapprochement des compteurs explique comment vérifier les signes et comparer des mesures portant sur la même période.

Définir une tolérance de rapprochement

Fixez la tolérance de chaque compteur parent avant de regarder l’écart obtenu. Tenez compte de la classe de précision des compteurs et des TC au courant réellement traversé, des pertes dans les câbles et transformateurs et de l’incertitude de chaque estimation de circuit non mesuré.

L’erreur de rapport admissible d’un TC augmente lorsque le courant descend sous son calibre nominal. La norme IEC 61869-2 autorise, pour un TC de classe 1, ±1 % à 100 % et 120 % du courant nominal, ±1,5 % à 20 % et ±3 % à 5 %. Un TC de classe 0,5S reste à ±0,5 % jusqu’à 20 %, puis passe à ±0,75 % à 5 % et ±1,5 % à 1 %. Un TC de classe 1 calibré pour 400 A sur un tableau parcouru normalement par 40 A travaille à 10 % de son calibre, entre les limites de ±1,5 % et ±3 %. Dimensionnez le TC selon la charge réelle ou choisissez une classe S si la charge reste faible longtemps. Le calculateur de rapport et de charge des TC vérifie le point de fonctionnement.

Prenons un compteur parent qui enregistre 42 000 kWh sur un mois. Ses quatre sous-compteurs totalisent 38 900 kWh, soit environ 9 700 kWh chacun. Les cinq compteurs sont de classe 1 selon IEC 62053-21, autorisant ±1 % dans leur plage de courant normale ; ils utilisent des TC de classe 1 entre 20 % et 100 % de leur calibre. Un tableau d’éclairage non équipé est estimé à 1 800 kWh et les centrales incendie et sécurité à 300 kWh. Les liaisons fonctionnent à demi-charge constante et ont été conçues pour 2 % de chute de tension ; leurs pertes sont donc estimées à 1 %, soit 420 kWh. L’écart inexpliqué est :

42 000 − 38 900 − 1 800 − 300 − 420 = 580 kWh, soit 1,4 % du compteur parent

Construisons le budget d’erreur. Chaque compteur et ses TC peuvent présenter ensemble jusqu’à √(1² + 1,5²) ≈ 1,8 % d’erreur, soit environ 760 kWh pour le parent et 175 kWh pour chacun des sous-compteurs. Attribuons une incertitude propre à chaque estimation : ±20 % sur l’éclairage (360 kWh) et les centrales (60 kWh), estimés à partir de la puissance raccordée et des horaires, puis ±50 % sur les pertes (210 kWh). Ces erreurs étant indépendantes, combinons-les par racine de la somme des carrés :

√(760² + 4 × 175² + 360² + 60² + 210²) ≈ 940 kWh, soit 2,2 % du compteur parent

L’écart de 580 kWh se situe dans cette plage : il ne prouve pas un défaut. Le cas le plus défavorable, où toutes les erreurs vont dans le même sens, atteint environ 2 090 kWh. Un écart de 4 000 kWh dépasserait les deux limites et suggérerait un circuit oublié ou un défaut d’installation. Comparez des compteurs cumulatifs aux mêmes instants de début et de fin, puis suivez l’écart chaque mois. S’il augmente, une nouvelle charge a peut-être été raccordée sans compteur.

Repérer les défauts d’installation

Chacun de ces défauts laisse une signature dans les données. Vérifiez-les à la mise en service, avant le premier rapprochement :

Au remplacement d’un compteur, consignez l’heure, le dernier index de l’ancien et le premier du nouveau. Pour une période qui traverse le remplacement, l’énergie est la progression de l’ancien index jusqu’au changement, plus celle du nouveau ensuite. Si un TC est remplacé par un autre de rapport différent, enregistrez le nouveau rapport et sa date d’effet : les données antérieures doivent conserver leur ancienne échelle.

Réutiliser les compteurs existants

Tableaux généraux, groupes froids et groupes électrogènes possèdent souvent des compteurs multifonctions dont le port RS-485 n’a jamais été câblé. Relevez pour chaque compteur son modèle, son interface, son rapport de TC et tout autre système qui l’interroge déjà :

Modbus RTU n’autorise qu’un maître par bus RS-485. Si une GTB interroge déjà le compteur, convenez de l’organisation des lectures avant tout raccordement.

Facturer les locataires à partir des sous-compteurs

En Grande-Bretagne, un compteur de gaz ou d’électricité utilisé pour facturer, par un fournisseur ou un bailleur, doit appartenir à un modèle homologué. Pour l’électricité, l’homologation relève des Measuring Instruments Regulations 2016 ou des Meters Regulations 1998 (Office for Product Safety and Standards). Dans l’Union européenne, la directive 2014/32/UE relative aux instruments de mesure couvre les compteurs d’énergie électrique active à l’annexe V (MI-003). Elle définit les classes A, B et C. Lorsqu’un État membre impose une mesure pour un usage commercial ou industriel léger, il doit accepter les compteurs de classe B et peut imposer la classe C pour certains usages. L’annexe ne couvre que le compteur ; les TC externes n’y sont pas inclus.

Une classe 0,5S selon IEC 62053-22 est une classe de performance, pas une homologation. Demandez le certificat du modèle exact avant de l’utiliser pour facturer. Le guide de comptage électrique de haute précision détaille cette distinction.

La décision d’Ofgem sur le prix maximal de revente s’applique lorsque l’électricité est revendue pour un usage domestique ou dans un hébergement, y compris une location de vacances. Le revendeur ne peut alors facturer par unité plus que son propre prix d’achat. Les frais fixes sont répartis au prorata des unités achetées par chaque usager ; un revendeur occupant une partie des locaux ou exploitant les parties communes doit prendre sa propre part.

Cette décision ne couvre pas la revente aux locataires commerciaux : le bail fixe donc les conditions de facturation. Documentez-y le prix unitaire, la répartition des frais fixes et de capacité, ainsi que la récupération de l’énergie des parties communes. Installez si possible un compteur dédié à ces parties. Un chiffre calculé par différence hérite aussi de toutes les erreurs de comptage et des charges locatives non mesurées.

Filaire ou sans fil

La majeure partie du coût d’un sous-compteur filaire peut venir du câble de données : cheminement, support, calfeutrement coupe-feu des traversées et temps d’installation dans un bâtiment occupé. Le compteur lui-même n’en est qu’une petite part. Le guide filaire ou sans fil compare les deux, y compris les limites du bus RS-485 et la capacité radio.

Un compteur sans fil évite le câble de données, mais pas les travaux électriques. Pour mesurer la puissance en kW, il lui faut une prise de tension protégée par fusible sur chaque phase, posée par un électricien qualifié.

Étudiez la liaison radio avant de commander. Les appareils Zigbee d’EpiSensor fonctionnent à 2,4 GHz, jusqu’à 50 m en intérieur entre appareils. Chaque appareil alimenté par le secteur relaie pour ses voisins et étend ainsi le maillage. Un tableau en acier fermé ou un local technique derrière une porte métallique peut couper la liaison. Testez à la position de pose réelle, portes du tableau et du local fermées. Si la liaison échoue, placez un appareil alimenté par le secteur là où il peut joindre à la fois ce local et l’appareil opérationnel le plus proche, puis recommencez l’essai.

Choisir l’intervalle de mesure

Adaptez l’intervalle à l’usage :

Conservez l’index cumulatif en kWh ainsi que les valeurs par intervalle. Il permet de recalculer les intervalles par la suite et survit à une coupure de communication. Une mesure absente doit rester absente : ne l’enregistrez jamais comme zéro.

Horodatez chaque valeur en UTC à partir d’une horloge synchronisée et précisez si l’intervalle porte l’heure de début ou de fin. Alignez-le sur les périodes de décompte du fournisseur, de 30 minutes en Grande-Bretagne. Un décalage de quelques minutes suffit pour que la pointe mesurée ne corresponde plus à celle de la facture. Le guide de l’horodatage des télémesures traite de l’heure source et de la synchronisation.

Exemple : une charge nocturne

Un bâtiment appelle 18 kW pendant la nuit ; l’exploitant s’attend à 10 kW lorsqu’il est vide. La différence est de 8 kW pendant 10 heures, soit 80 kWh par nuit. À 0,25 £/kWh, elle coûte 20 £ par nuit :

Les sous-compteurs des tableaux principaux situent l’essentiel de cet écart sur le tableau de ventilation. Les centrales de traitement d’air fonctionnent toute la nuit parce qu’un horaire a été forcé puis jamais rétabli.

Après correction, mesurez l’économie au compteur du tableau de ventilation. Le compteur principal mélangerait tous les autres changements du bâtiment. Comparez la médiane de l’énergie nocturne sur deux semaines comparables avant et après, avec les mêmes types de journées et des températures extérieures similaires. Si elle descend de 95 à 23 kWh, l’économie est de 72 kWh par nuit, soit environ 26 300 kWh et 6 570 £ par an. C’est ce résultat qu’il faut publier. Multiplier par 365 la seule première nuit après intervention n’est pas une mesure. Le guide de la charge de base nocturne donne la méthode détaillée.

Commencer par un pilote

Choisissez une zone pilote contenant les cas difficiles : un TC fortement surdimensionné, un tableau alimenté par une longue liaison ou par un transformateur, un TC ouvrant posé sur un câble existant et la moins bonne position radio du site, souvent un local technique en sous-sol. Mettez chaque point en service du conducteur jusqu’au rapport. Coupez la communication d’un compteur pendant une heure, puis rétablissez-la. L’historique doit montrer une lacune et l’index doit reprendre sans saut. La liste de contrôle de mise en service précise les enregistrements à conserver.

Étendez le dispositif lorsque les tableaux pilotes se rapprochent de leur compteur parent dans la tolérance définie pendant au moins quatre semaines, chaque lacune étant signalée. Le guide de choix d’un système de suivi énergétique recense les questions à poser à chaque fournisseur avant le pilote.

Sous-comptage avec EpiSensor

Un moniteur d’électricité ZEM est livré avec ses capteurs de courant déjà raccordés et étalonnés avec lui. EpiSensor classe ensemble le compteur et ses capteurs 0,5S selon IEC 62053-22 : la contribution des TC au budget d’erreur ci-dessus est donc déjà comprise dans la classe du compteur et il n’y a pas de rapport de TC à configurer sur site. Chaque capteur doit néanmoins entourer le conducteur de sa propre phase. Le ZEM transmet par maillage Zigbee. Sa classe de précision n’est pas une homologation pour la facturation ; appliquez les règles indiquées plus haut avant de refacturer un locataire.

Une interface Modbus ZMB, une interface M-Bus ZHM ou un compteur d’impulsions ZPC lit un compteur déjà installé. Tous transmettent leurs mesures à une Gateway exécutant Edge, qui conserve l’historique sur site.

Dans Edge, un appareil calculé peut porter le rapprochement. Si le compteur parent est la première entrée, l’expression $1-($2+$3+$4) publie l’écart comme capteur sous ce parent, pour l’afficher en courbe ou l’exporter. Réglez le comportement en cas de donnée périmée avant de vous y fier. Avec le réglage par défaut, Use the last value, un sous-compteur muet conserve sa dernière mesure, ce qui peut laisser croire que l’écart est normal. Avec Treat as zero, l’écart saute de toute la charge de ce compteur, comme si une nouvelle charge non mesurée apparaissait. Choisissez When an input is stale → Emit null instead of computing. L’écart cesse alors d’être publié jusqu’au retour de toutes les entrées, et l’historique montre une lacune. Le seuil de péremption par défaut est de cinq minutes. L’application de répartition entre locataires présente un système complet ; la série sur le comptage et les TC approfondit le choix des TC et la précision des compteurs.