A quoi sert le protocole LoRaWAN dans le pilotage des équipements de votre bâtiment ?

Le protocole LoRaWAN est une technologie de communication radio longue portée et à très faible consommation d'énergie. Dans le bâtiment tertiaire et le résidentiel collectif, il permet de collecter à moindre coût les données de capteurs sans fil (sondes de température, capteurs de CO2, centrales de sous-comptage) afin d'alimenter une Gestion Technique du Bâtiment (GTB) ou une plateforme d'efficacité énergétique.

Sommaire

1. Qu'est-ce que le protocole LoRaWAN ?

2. Dans quels types de bâtiments ce réseau est-il le plus intéressant ?

3. Le protocole LoRaWAN est-il complémentaire d'autres protocoles de communication comme BACnet pour la GTB ?

4. Quels types de sondes communicantes en LoRa sont intéressantes pour votre GTB ?

5. En combien de temps une GTB avec des sondes en LoRa peut-elle être déployée dans un bâtiment tertiaire en moyenne ? 

Qu'est-ce que le protocole LoRaWAN ?

LoRaWAN signifie Long Range Wide Area Network. Il s'agit d'un réseau radio spécialement conçu pour l'Internet des Objets (IoT) industriel et tertiaire.

Concrètement, ce protocole permet à de petites sondes autonomes d'envoyer de faibles volumes de données à travers des obstacles denses. La transmission s'effectue vers une passerelle localisée dans le bâtiment, elle-même connectée aux systèmes de supervision ou au cloud.

Le protocole LoRaWAN est un des piliers de la GTB

Le protocole LoRaWAN intervient sur quatre leviers de pilotage de votre bâtiment :

• Pilotage de l'énergie et du CVC (Chauffage, Ventilation, Climatisation) : remontée précise des températures de consigne, régulation à distance de la température de départ de la chaudière (même si le filaire est plus approprié ici pour l’instantanéité de la régulation) et suivi détaillé des sous-comptages électriques ou d'eau.

• Contrôle de la Qualité de l'Air Intérieur (QAI) : mesure continue du taux de CO2, de l'humidité et des particules fines pour asservir le fonctionnement de la CTA aux besoins réels des occupants.

• Maintenance prédictive : alerte immédiate en cas de fonctionnement anormal des chaudières et des centrales de traitement d’air (surconsommation ou arrêt pour cause d’avarie), alerte en cas de fuite d’eau (ECS) ou de mauvaise qualité de l’air intérieur.

• Optimisation des espaces (Smart Office) : comptage de l'occupation des salles de réunion ou des bureaux pour optimiser l’utilisation du chauffage pièce par pièce, de l’éclairage, ou de la production d’ECS;

LoRaWAN se distingue par une excellente pénétration dans les structures (murs et sols épais particulièrement). Les ondes traversent les murs en béton armé, franchissent les dalles et atteignent les locaux techniques en sous-sol. Les capteurs fonctionnent entièrement sur batterie avec une autonomie de 5 à 10 ans, évitant tout raccordement électrique. Une unique passerelle (Gateway) peut suffire à couvrir un immeuble complet de plusieurs étages ou plusieurs bâtiments séparés, facilitant l’intégration GTB dans des bâtiments anciens ou historiques sans aucun câble à tirer.

Sa bande passante est calibrée pour remonter de petits paquets d'informations à intervalles réguliers (une mesure de température toutes les 5 minutes par exemple). Il ne convient pas à la transmission de flux vidéo en continu ou à un contrôle à très haut débit.

Dans quels types de bâtiments ce réseau est-il le plus intéressant ?

Le protocole prend tout son sens dans les bâtiments tertiaires existants de l'immobilier d'entreprise, de la santé, de l'enseignement et du secteur public, ainsi que dans l'habitat collectif.

Les structures construites avant les années 2000 présentent souvent une absence d'infrastructures de câblage informatique dont la remontée d’information entre les équipements et l’automate de la GTB a besoin. Utiliser un réseau filaire classique impliquerait une saignée dans les murs, un arrêt temporaire d'exploitation des locaux et des coûts de main-d'œuvre très élevés.

Dans les établissements de santé ou de l'enseignement, préserver la continuité du service est indispensable. Le déploiement de sondes LoRaWAN s'effectue sans perturbation pour les usagers ni travaux lourds. Pour les gestionnaires de parcs immobiliers dispersés ou de bâtiments où la plupart des équipements sont enfouis en sous-sol (chaufferies, sous-stations de réseau de chaleur), la technologie assure la remontée continue d'informations clés sans infrastructure réseau préalable.

Le protocole LoRaWAN est-il complémentaire d'autres protocoles de communication comme BACnet pour la GTB ?

LoRaWAN ne cherche pas à remplacer les protocoles filaires historiques de la Gestion Technique du Bâtiment (GTB) comme BACnet, Modbus ou KNX. Il agit comme un complément d'instrumentation.

BACnet et Modbus demeurent la norme pour les équipements fixes qui exigent une remontée permanente des données et un envoi d’instructions sans intermittence (chaudière, centrale de traitement d’air, et sondes nécessaires à la régulation tel que la sonde au niveau du départ du réseau d’eau). Toutefois, étendre un réseau filaire BACnet ou KNX jusqu'à chaque bureau ou dans des zones isolées coûte cher.

Schéma de la communication entre une sonde LoRaWAN, une passerelle de transmission et l’automate central de la GTB

      [ Sondes LoRaWAN ]          (Température, CO2, Sous-comptage)

               │

               ▼  (Radio LoRaWAN - Sans fil)

      [ Passerelle / Gateway ]

               │

               ▼  (Conversion IP / BACnet IP / MQTT)

  ┌──────────────────────────┐

  │   GTB Centrale (BACnet)  │ ◄─── (Régulation lourde CVC)

  └──────────────────────────┘

Une passerelle LoRaWAN capture les trames radio des sondes de terrain et les traduit en trames BACnet IP ou Modbus TCP. La GTB centrale reçoit ainsi l'ensemble des données environnementales de manière transparente. Cette architecture hybride permet de conserver un cœur de réseau filaire fiable tout en étendant la capacité de mesure à l'ensemble du bâtiment à moindre coût.

Quels types de sondes communicantes en LoRa sont intéressantes pour votre GTB ?

Pour répondre aux obligations d'économie d'énergie fixées par la réglementation, plusieurs typologies de capteurs sans fil apportent une valeur ajoutée immédiate à votre GTB :

• Sondes d'ambiance de température, hygrométrie et CO2 : elles permettent d'affiner la courbe de chauffe ou de refroidissement au plus près du besoin réel des occupants et de réguler le débit d'air neuf de la VMC.

• Télérelève de sous-comptage (émetteurs d'impulsion) : fixés sur les compteurs d'électricité, d'eau ou de gaz existants, ces modules transforment un compteur mécanique en équipement communicant pour analyser les talons de consommation et prévenir les pics ou creux anormaux au fil du temps.

• Capteurs de fuite d'eau et de contact sec : positionnés en fond de bac de rétention ou sous les machines critiques, ils émettent une alerte immédiate vers la GTB en cas d'anomalie.

• Détecteurs de présence et de passage : ils fournissent les données nécessaires à la gestion optimisée des consignes de chauffage en mode réduit lors de l'inoccupation des locaux.

En combien de temps une GTB avec des sondes en LoRa peut-elle être déployée dans un bâtiment tertiaire en moyenne ? 

L'intégration de sondes communicantes en LoRaWAN accélère l'installation d'un système de gestion technique. Dans le cadre des projets menés par Alter BACS, le délai moyen de déploiement d'une GTB opérationnelle varie de 3 à 6 mois

Ce délai moyen regroupe plusieurs étapes :

• Audit technique et conception de l’architecture de la GTB

• Installation de la GTB, pose des capteurs et sondes (dont les sondes en LoRaWAN)

• Construction de la supervision et mise en service de la GTB

• Formation des équipes techniques à l’utilisation de la supervision

Vous avez une question à propos de la gestion technique du bâtiment ? Vous êtes maître d'œuvre et cherchez une entreprise de travaux pour installer une GTB dans un bâtiment ?

Nos ingénieurs Alter BACS vous accompagnent selon vos besoins, de la conception de la GTB à la formation des équipes techniques à la supervision.

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