Dossier - Décembre 2010
Câblage courants forts : gagner du temps sur le chantier
Edito
"Standard KNX : les produits sont là,
le marché s’ouvre, les hommes arrivent"
La nécessité croissante des réseaux intelligents, dans le résidentiel et le tertiaire, est inscrite dans les exigences de la réglementation thermique 2012. En termes d’optimisation énergétique du bâtiment, l’accent, qui était jusqu’alors mis sur le « passif », le bâti, est désormais mis également sur l’actif, l’intelligence, avec la mise en place de capteurs et de protocoles de communication afin d’atteindre la fameuse cible de 50 kW/m2/an.
Reconnu comme norme par les instances européennes en décembre 2003, éprouvé depuis 20 ans, KNX est l’un des grands standards pour la gestion technique des bâtiments résidentiels et tertiaires. Si KNX s’impose comme le standard ouvert sur le marché résidentiel, trois grands protocoles s’imposent sur le marché tertiaire : KNX, Lon et BACnet. Complémentaires plus que concurrents, ils peuvent cohabiter, en fonction des choix technico-économiques, en neuf ou en rénovation. KNX s’imposera naturellement pour la gestion, de l’éclairage et des ouvrants tout en étant capable de gérer toutes les autres fonctions notamment CVC (chauffage, ventilation, climatisation). KNX dispose, en outre, de passerelles avec BACnet qui est plus orienté supervision
En tertiaire, le neuf se heurte actuellement à des problèmes de surstock de mètres carrés, mal adaptés à la demande. En rénovation, les bailleurs et les exploitants veulent optimiser leurs investissements. Ils ont besoin de souplesse et de facilité de réaménagement, ils ont, pour impératif, de pouvoir ré-adresser les usages m2 par m2 à tous moments, d’où la nécessité de disposer de réseaux performants et de solutions flexibles et ouvertes.
La compatibilité et l’interopérabilité de KNX sont uniques dans les secteurs de la domotique et un point clé pour la gestion technique du bâtiment. Près de 290 fabricants acteurs mondiaux proposent des solutions et des produits sous protocole KNX, c’est une garantie de liberté et de pérennité. Les produits KNX et le logiciel de programmation ETS4, dernière version en date, sont opérationnels, reste à monter en compétence les hommes.
Rompus aux réseaux dans l’industrie, les bureaux d’études doivent s’adapter à cette demande croissante de réseaux du bâtiment, mais ils sont un peu perdus face à la diversité de protocoles et d’offres. ABB, Hager, Schneider Electric, Siemens et LECS, leur proposent des formations KNX ; il faut maintenant des formateurs indépendants, cela ne devrait pas tarder. Les universités et les centres de formation pour adultes sont mobilisés pour former une filière cohérente, et déjà, on voit poindre les premiers BTS et ingénieurs ayant suivi des cursus d’automatisation du bâtiment formés notamment à KNX. Certains, dans la foulée, s’installent bureaux d’études, preuve que la demande est forte.
Didier Giraud, président de KNX France.
Câblage courants forts : gagner du temps sur le chantier
Comment gagner du temps sur le chantier ? Le système de précâblage rapide pour l’alimentation électrique des prises de courant et des équipements constitue une des solutions efficaces pour une pose plus rapide, tout en garantissant une installation exempte d’erreurs et facile à reconfigurer, tout en intégrant des automatismes de commande.
Le bâtiment fait désormais l’objet d’une préfabrication dans quasiment tous les domaines, qu’il s’agisse de la structure ou des équipements. En matière d’électricité, les coffrets et les tableaux sont couramment assemblés en atelier. Dans l’habitat, la confection de pieuvres permet de réduire le temps de mise en œuvre sur chantier. Dans le grand tertiaire, le concept de précâblage de puissance est proposé par les fabricants depuis une quinzaine d’années. Les systèmes de précâblage rapide (SPR) sont aujourd’hui couramment employés par les majors de l’installation. Dans les catalogues des fabricants, l’offre « système » tend d’ailleurs à se déployer en fonctionnalités. C’est ainsi que la réalisation d’une installation électrique suit les méthodes du gros œuvre en intégrant des solutions simples de raccordement rapide avec, comme principale conséquence, un gain considérable de temps sur le chantier, soit plus de 50 % du temps d’installation. La réduction du coût d’installation est estimée à environ 30 %.
Assemblage de composants sans outils
Le principe est simple : il s’agit d’assembler des composants utilisant une même connectique selon un schéma prédéfini. Un système de détrompage inhérent à la connectique préserve de toute erreur de raccordement sans possibilité d’inversion de phase. De quoi remplacer la connectique filaire traditionnelle composée de dominos et de boîtes de dérivation. La préfabrication des différents éléments de l’installation s’effectue en atelier ou sur site. Ainsi, les cordons, de dimensions prédéfinies, sont livrés pré-équipés de connecteurs. Les dérivations sont assurées par des boîtes également équipées de connecteurs ou par des répartiteurs. En faux plafond, les boîtes de dérivation pré-connectées se fixent sur les chemins de câbles (en fil ou en tôle), par clipsage. Donc, sans outils.
Pour Legrand, le SPR constitue une solution intermédiaire entre le couple câble + boîte de dérivation et sa nouvelle (début 2011) canalisation rigide Easybar. « Cette canalisation génère d’ailleurs des gains supplémentaires grâce à sa mise en œuvre et à une possible reconfiguration des connecteurs en tous points, explique David Le Vely, responsable marketing en charge des solutions tertiaires courants faibles et courants forts et des cheminements. Ces canalisations ne nécessitent que 50 mm d’espace en faux plancher. »
Modularité de l’installation
Outre la rapidité d’exécution sur le chantier, le SPR confère à l’installation un niveau de modularité utile en phase d’exploitation. Le raccordement électrique global du bâtiment, tant en faux plafond (luminaires, moteurs de volets roulants et de stores), qu’en faux plancher (boîtes de sol, blocs nourrice ou colonnette de prises) ou de façon périmètrique (prises de courant, ventilo-convecteurs, moteurs de stores), concerne aussi l’alimentation de puissance de tout système GTB pouvant être équipé de connectique rapide dès sa conception.
Les composants de base du SPR
- Liaison inter luminaires câblée et dotée de connecteurs
- Raccordement en T pour l’interconnexion entre luminaires
- Cordons mâles dénudés pour le raccordement sur des appareils non pré-équipés de connectique rapide
- Embase mâle pour pré-équiper le matériel à raccorder
- Boîtes de raccordement (mono ou triphées) pré-équipées pour liaison entre récepteurs et commandes
- Répartiteurs modulaires pour connexion directe à un câble triphasé
Une étude préalable
Recevoir sur le chantier l’ensemble des composants adaptés au projet nécessite une étude préalable de l’installation réalisée par l’installateur ou par le fabricant. « Dans ce cas, l’installateur nous adresse un plan, généralement au format Autocad, que nous enrichissons avec l’implantation des réseaux de précâblage », explique François Castella, chargé d’affaires pour le pôle Winsta chez Wago.
Cette étude détermine l’intérêt ou non d’implanter un système de précâblage rapide suivant les zones du bâtiment. Car une zone ou un bâtiment sans aucune répétition de locaux ou nécessitant des longueurs de cordons relativement longues, présente moins d’intérêt dans le cadre du SPR. De même, un passage de câbles sous gaines ou en fourreaux complique la mise en œuvre du SPR. « En matière de relation avec l’installateur, il est nécessaire que l’étude des besoins terminaux soit figée. Cela demande un minimum de rigueur en amont », ajoute François Castella.
« La réponse aux besoins précis du client s’effectue avec des composants standards, ou à la demande selon des longueurs, couleurs, sections et types de câbles spécifiques », complète pour sa part David Le Vely chez Legrand.
Chez Wieland, l’étude du projet constitue une prestation comme une autre. « Nous pouvons aussi fournir les représentations graphiques des composants SPR aux installateurs qui souhaitent réaliser eux-mêmes l’étude », précise Régis Lecuyer, directeur technique de Wieland.
Départs « tableaux » à la mode SPR
Les départs de tableaux de répartition peuvent-ils être pré-connectés pour un raccordement direct sur site ? « Non, en général, les départs s’effectuent sur les bornes des tableaux divisionnaires, souligne François Castella chez Wago. Sauf pour les petits tableaux réalisés pour les chambres d’hôpital ou d’hôtel par exemple. La connectique permet alors un échange à chaud lors d’opérations de maintenance. »
Pour Laurent Prades, Ensto : « un départ pré-connecté de l’armoire de distribution serait en théorie idéal, mais il s’agit souvent de grandes longueurs de câbles... On s’éloigne donc du concept de cordons pré-connectés. »
Logistique : une livraison sur-mesure
« Au-delà de l’étude, nous adaptons la composition des colis à livrer sur le chantier en fonction des impératifs d’installation, ajoute François Castella chez Wago, en regroupant les composants pour l’éclairage ou en effectuant des colis par pièce, par niveau, par type de circuit. Nous proposons aussi des livraisons cadencées adaptées à l’avancement du chantier afin d’éviter le vol d’équipements. »
Pour sa part, Wieland réalise généralement des colis par niveau de bâtiment. « Attention toutefois aux colis trop petits, laissant peu de souplesse à la mise en œuvre sur le chantier », lance Régis Lecuyer.
Large choix de raccordements
Le schéma d’installation peut recourir à plusieurs types de raccordement : raccordement entre cordons préfabriqués munis de connecteurs ou par simple dérivation préfabriquée à l’aide d’un connecteur en T. Il existe aussi des systèmes de raccordement sur câble plat par perforation d’isolant, solution bien adaptée à la distribution combinée des courants forts et d’un bus de terrain, notamment dans les bureaux de type « open space ». Pour l’alimentation des prises de courant, l’utilisation d’une boîte de répartition « courants forts » en parallèle de boîtes de répartition « courants faibles » permet de connecter rapidement nourrices et colonnettes. C’est le cas des boîtes de distribution de zone LCS2 (paires torsadées et fibres optiques) proposées par Legrand.
Pour Ensto, le système de précâblage rapide constitue une extension de son offre de prises au poste de travail. « Nous proposons à ce titre une logique de couleur par type de circuit, des connecteurs jusqu’à la prise terminale », explique Laurent Prades, directeur des ventes.
Wago propose pour sa part des cordons réalisés avec du câble souple standard HO5 ou HO7 1,5 ou 2,5 mm2. Mais nombre de clients imposent du câble rigide 1000 RO2V obligeant en atelier à réaliser les cordons de façon manuelle. Et les câbles de protection au feu (CPF) ? « Nous les proposons aux formats HO5 et HO7, mais la demande reste faible. Nous employons aussi du câble CR1, généralement fourni par le client », souligne-t-on chez Wago. Legrand utilise en standard des câbles H05VVF et HO7RNF.
Système de raccordement… Linect : pour les luminaires 
Une dizaine de fabricants de l’industrie européenne du luminaire proposent un nouveau système de raccordement baptisé Linect, en lien direct avec le concept SPR, qui, compatible et ouvert, permet d’accueillir un connecteur en T réalisant l’interface entre la sortie Linect du luminaire et les cordons d’alimentation et de départ vers un autre luminaire. Différents connecteurs en T sont compatibles avec les cordons Ensto, Wago et Wieland (la liste reste ouverte...).
Les atouts
Aujourd’hui ils tendent à répondre plus largement aux besoins des locaux tertiaires et pour des surfaces restreintes tels que les bureaux, locaux d’enseignement, secteur de la santé et commerces. Il semble d’ailleurs qu’il n’y ait plus vraiment de limite en matière de surface couverte, car le point de vue économique n’est pas seul à entrer en considération. « Nous cherchons à toucher les artisans dans le cadre d’installations plus petites, souligne Regis Lecuyer. Cela nécessite de changer de nombreuses habitudes. »
Recourir à une solution SPR représente un surcoût matériel de l’ordre de 30 %, cependant compensé par une réduction du temps d’installation estimée à 50 %. Ainsi, en coût global, l’économie est évaluée à au moins 30 %, sans considérer les économies indirectes : réduction du nombre d’intervenants sur chantier, moins de personnel d’encadrement (du point de vue de la qualification, la mise en œuvre est équivalente à du tirage de câbles), moins d’intendance, moins d’outillage, moins d’accidents.
À la mise en service, le taux de défaut (environ 10 % pour une installation traditionnelle) est nul, du fait du détrompage inhérent au système.
Pendant l’exploitation, la modification d’un zonage ou le remplacement d’un élément de l’installation s’effectue instantanément sans outils (hors fixations supplémentaires nécessaires) et éventuellement sous tension.
Plus l’installation est répétitive, plus le SPR est avantageux pour l’installateur et le maître d’ouvrage dispose d’un bâtiment évolutif et facile à maintenir du point de vue électrique. C’est d’autant plus un atout pour les bâtiments livrés « en blanc » à des locataires.
Dérivations étanches et blocs de jonction à faible force d’insertion
• Avec son offre Quikon Power Distribution (QPD), Phoenix Contact propose une autre façon d’éviter le couple boîte de dérivation + dominos en cas de dérivation de puissance. Les connecteurs auto-dénudants (contact par déplacement d’isolant) et débrochables se montent sur des câbles jusqu’à 3 x 2,5 ou 4 x 2,5 mm2. Ils assurent l’alimentation de luminaires tout en permettant des raccordements en traversée de paroi ou même des branchements spécifiques par un jeu de détrompage mécanique. « Système de raccordement IP68 et IK07, QPD s’adapte notamment aux parkings, tunnels et locaux humides, de même qu’à l’illumination des bâtiments ou encore aux énergies renouvelables », précise Fabien Poulard, responsable marketing Phoenix Contact France.
• Dans la famille Clip Line, Phoenix Contact vient par ailleurs de lancer la série de blocs de jonction PIT (Push in terminal) nécessitant une force d’insertion des fils réduite de 50 % (et sans outillage). Un nouveau design de ressort est à l’origine de cette avancée, dans un bloc large de seulement 5,2 et 6,2 mm respectivement pour des fils de 2,5 et 6,2 mm2 de section. C’est par ailleurs en appuyant sur une petite pièce de plastique orange avec un tournevis que l’opérateur pourra désengager un fil, sans entrer en contact avec le ressort et sans prendre le risque de déformer ce dernier. Il n’y a pas non plus d’erreur de câblage possible par l’orifice de désengagement (car celui-ci est occupé par la pièce plastique).
Prise en compte de fonctions d’automatisme
Le système de précâblage rapide permet d’intégrer des composants terminaux pré-équipés (boîtes de sol, nourrices) ou encore d’assurer le lien avec une canalisation préfabriquée. Les blocs de prises Ensto disposent d’un connecteur encastré fort d’une grande résistance à l’arrachement.
Mais la connectique rapide facilite aussi l’intégration sans outils de fonctions de détection de présence, de gradation de l’éclairage, de gestion sélective des luminaires et de pilotage intelligent des équipements raccordés (stores, chauffage, climatisation, éclairage...) via le recours en parallèle aux bus standardisés (KNX, LON, Bacnet, Dali...).
Pour sa part, Wieland propose des boîtes de dérivation munies de connecteurs intégrant des fonctions radiofréquence sous protocole EnOcean, en lien avec des interrupteurs sans fil ni pile. Ces boîtes pilotent une ou plusieurs sorties luminaires tout ou rien, ou avec gradation. Même concept pour le pilotage des stores. « Nos boîtiers Radio Fréquence et KNX relient les différents actionneurs aux boîtes de dérivation des équipements. Selon les besoins, nous pouvons réaliser des boîtiers mariant éclairage et stores », ajoute Régis Lecuyer.
Une simple boîte raccordement rapide pour la fonction éclairage, par exemple chez Legrand, peut à elle seule assurer différents scénarios d’éclairage. Selon sa position, un shunt permet de choisir la combinaison souhaitée.
