Utiliser des capteurs sans fil à récupération d'énergie pour simplifier l'installation et la modernisation de systèmes CVC

À une époque, je rendais souvent visite à des clients qui travaillaient dans de drôles de bâtiments, comme des granges rénovées ou d'anciens entrepôts transformés en bureaux. Dans de tels cas, tout va bien tant qu'il n'y a que quelques personnes, mais lorsqu'il commence à y avoir plusieurs centaines de personnes dans un bâtiment construit avant les systèmes modernes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), la circulation de l'air devient un véritable défi. Il ne s'agit pas simplement de confort : une ventilation saine est importante pour tout le monde. Certes, les bâtiments anciens ont un certain charme, mais ils sont étonnamment complexes à adapter du point de vue CVC.

Par exemple, un client occupait un ancien immeuble de bureaux, très grand. L'entreprise avait essayé de moderniser l'ancien bâtiment, avec plus ou moins de réussite. L'un des problèmes majeurs concernait la ventilation, et l'entreprise avait donc installé des conduits et des bouches d'aération avec un contrôleur CVC moderne.

Cependant, une fenêtre ouverte en été ou en hiver posait un gros problème dans ce bâtiment : le système CVC tournait pour continuer à respecter les réglages du thermostat, entraînant ainsi un énorme gaspillage d'énergie. J'aurais installé des capteurs Reed sur les fenêtres pour détecter leur ouverture et faire en sorte que le système CVC réagisse de manière intelligente. Toutefois, les capteurs de fenêtres de l'époque nécessitaient des fils entre les capteurs et le contrôleur CVC, à la fois pour le signal et l'alimentation, ce qui laissait apparaître des fils disgracieux et donnait un visuel peu professionnel.

Les capteurs Reed de fenêtres ont ensuite évolué pour être alimentés par pile et envoyer un signal sans fil vers un contrôleur CVC doté d'un récepteur adapté. J'ai installé des capteurs Reed sans fil pour le système d'alarme anti-effraction d'un ami. Les capteurs sans fil alimentés par pile ont l'avantage d'éliminer le câblage superflu, mais avec une durée de vie de deux ans, la pile doit être changée et cela entraîne donc des opérations de maintenance.

Évidemment, il s'agit de petites piles qui présentent leur lot de problèmes, car elles sont souvent mal rangées ou manquantes dans les armoires de maintenance. Ces piles se dégradent également au fil du temps pendant leur stockage, comme je l'ai appris après avoir découvert que la pile de l'un des commutateurs à lames que j'avais installés était morte. Pour ne rien arranger, il s'agissait d'une pile peu courante, et j'ai donc dû aller au magasin pour en acheter une autre. Je me suis alors posé la question suivante : faut-il acheter des piles de rechange qui risquent de rester sur une étagère pendant deux ans avant d'être utilisées ?

La récupération d'énergie résout le dilemme de l'installation et de la maintenance

Figure 1 : Le commutateur à lames magnétique sans fil E9T-MDCCP d'Illumra permet de détecter les portes ou fenêtres ouvertes. Il ne nécessite pas de pile et reste chargé grâce à la cellule solaire rectangulaire, visible sur le commutateur ci-dessus. (Source de l'image : Illumra)

Une solution technique moderne consisterait à installer des capteurs de fenêtres sans fil avec récupération d'énergie, ce qui permettrait de contourner complètement la nécessité de remplacer la pile. Le dispositif E9T-MDCCP d'Illumra (Figure 1) est un bon exemple. Fabricant de commandes sans fil autonomes, Illumra propose une gamme complète (E9T-MDCCP/E9T-MCS) de capteurs sans fil 902 mégahertz (MHz) pour fenêtres et portes. Ces capteurs peuvent transmettre un signal à un récepteur compatible jusqu'à 18 mètres (m), selon l'environnement, via le protocole EnOcean.

L'E9T-MDCCP charge une petite pile rechargeable à l'aide d'une cellule solaire rectangulaire placée sur le boîtier du commutateur. Le capteur est doté d'un commutateur magnétique à lames qui s'active au contact de l'aimant fourni, et ces deux composants peuvent être fixés à l'aide de ruban adhésif ou de vis de sécurité inaltérables.

En pratique, l'aimant du commutateur à lames doit se trouver à moins de 4,5 millimètres (mm) du capteur pour générer un état fermé. À la fermeture, le capteur Reed émet un léger clic. Lors du passage de l'état ouvert à l'état fermé, une LED sur le capteur clignote. Cela aide les installateurs à correctement aligner le capteur et facilite les diagnostics du système.

Lorsqu'il est complètement chargé, l'E9T-MDCCP peut continuer à fonctionner dans le noir pendant cinq jours maximum. Si la pile est complètement déchargée, il faut moins de 2 minutes et 30 secondes d'exposition à la lumière artificielle ou naturelle (400 lux) à 25°C pour que le système se recharge et que le commutateur soit de nouveau opérationnel. La cellule solaire n'a besoin que d'environ 2 heures d'exposition à une lumière de 200 lux par jour pour que le commutateur fonctionne de manière fiable et homogène. En l'absence de pile à changer régulièrement, la seule maintenance requise consiste à vérifier que le commutateur et l'aimant sont toujours bien fixés au mur et que personne n'a touché aux vis de sécurité.

L'E9T-MDCCP peut fonctionner de -20°C à +60°C, ce qui convient à la plupart des bâtiments et des applications en entreprise, tout en garantissant que les commutateurs ne seront pas endommagés s'ils sont laissés dans des environnements non contrôlés en température, comme des armoires de stockage de composants.

Ces capteurs peuvent être utilisés pour les fenêtres ou les portes et sont adaptés aux systèmes CVC, mais il existe bien d'autres applications, notamment la détection de portes automatiques, les portes de réfrigérateur et de sécurité, les chambres froides de supermarché et les systèmes d'alarme.

Si la récupération d'énergie en général vous intéresse, jetez un œil à la gamme de modules sans fil et de kits de développement d'EnOcean. Vous trouverez forcément un produit adapté à vos besoins, comme le kit d'évaluation d'émetteur-récepteur à récupération d'énergie de la série EDK350U Dolphin (Figure 2).

Figure 2 : Le kit de récupération d'énergie EDK350U inclut tout ce dont vous avez besoin pour commencer à explorer des idées de conception de récupération d'énergie sans fil, y compris un capteur solaire, un générateur d'énergie mécanique et un adaptateur de capteur. (Source de l'image : EnOcean)

Le kit EDK350U Dolphin inclut une carte de démonstration, une passerelle USB, un module émetteur-récepteur RF, un adaptateur de module de capteur, un capteur de température à alimentation solaire, un générateur d'énergie mécanique, un module émetteur, ainsi que toutes les interfaces de développement logiciel et tout le câblage requis.

Conclusion

Parfois, les systèmes au sein des anciens bâtiments peuvent sembler vouloir résister à la modernisation, à moins de sacrifier leur style et le confort des employés. Il y avait les capteurs sans fil, il y a maintenant les capteurs sans fil et « sans pile ». Votre projet de modernisation en cours, s'il est bien exécuté, et vos futures conceptions peuvent être améliorés afin de fournir des performances fiables et efficaces, avec un style professionnel et une maintenance minimale.

Je suis certain que le capteur de porte et de fenêtre sans fil à récupération d'énergie d'Illumra aurait fait la différence dans mon ancien immeuble, en assurant le confort de tous.