Ascenseurs Allier confort d’utilisation et économie d’énergie

Les ascenseurs sont devenus des appareils banalisés dans les immeubles collectifs, dans les ERP et dans le secteur tertiaire. Mais cette apparente banalisation cache en fait une évolution progressive de leur technique, afin de les adapter aux contraintes environnementales les plus fortes, notamment en matière d’économie d’énergie. Et ce, même s’ils ne sont pas encore intégrés dans la réglementation thermique. Le projet de les y intégrer en 2020 incite cependant les fabricants à se pencher dès aujourd’hui sur ces questions. Mais les économies d’énergie ne sont pas le seul axe de recherche : diminution du bruit, confort d’usage, engagement d’entretien et de réparation, accessibilité, gestion des déchets sont également au cœur des réflexions.

À l’origine de ces axes de recherche ? Les ascenseurs sans local technique : « Ces appareils, apparus à la suite de l’évolution des directives européennes portant sur les ascenseurs, représentent aujourd’hui 95 % des installations en France », explique Jean-Luc Detavernier, délégué général de la Fédération des ascenseurs.
Cette technologie qui a vu le jour à la fin de la décennie 1990 représente encore l’avancée la plus importante des vingt dernières années en la matière. Cette nouvelle génération d’ascenseurs est venue simplifier et rationaliser le travail de tous les acteurs - poseurs, prescripteurs, architectes, gestionnaires d’immeubles et usagers.

Moteurs miniaturisés et courroies plates

En outre, elle a permis de libérer de précieux mètres carrés. Et c’est là l’une de leurs caractéristiques essentielles : l’intégration de moteurs « miniaturisés » dans la gaine a rendu possible la libération de l’espace habituellement dévolu au local technique.
Cette évolution est née de l’adaptation de la technologie « Gearless » utilisée en robotique et dans les servomoteurs industriels, laquelle permet de s’affranchir des systèmes d’entraînement sur treuil et des réducteurs.
Le moteur électrique à rotation lente (30 à 40 tours/min) entraîne directement les poulies de traction des ascenseurs. Il tracte ainsi de manière symétrique et directe cabine et contrepoids. Un système d’entraînement ultracompact, avec une machine sans réduction de petite taille (25 cm de largeur et 100 cm de longueur). La dimension du moteur synchrone, ainsi réduite de 70 %, permet d’installer la machine en haut de la gaine d’ascenseur et donc de supprimer le local de machine. Il s’agit là d’une technologie de traction révolutionnaire, qui utilise des courroies plates flexibles, renforcées en acier léger et gainées de polyuréthanne haute résistance. Celles-ci possèdent une durée de vie deux à trois fois supérieure à celle des câbles traditionnels et n’exigent aucune lubrification. L’armoire de commande, logée habituellement dans la machinerie, a également été déplacée : on la trouve la plupart du temps dans le bâti d’une porte palière à un étage donné (en général le dernier).
À noter, si les ascenseurs hydrauliques n’ont pas encore totalement disparu, ils ne sont utilisés que pour des applications sur mesure et très spécifiques, telles que les tours de très grande hauteur.

Économie d’énergie : une recherche continue

Face à la généralisation de ces machines sans local, les fabricants n’ont de cesse de les faire évoluer : « Les progrès portent maintenant sur l’adaptation des appareils à la démarche HQE et sur les économies d’énergie », souligne Jean-Luc Detavernier. Dès l’origine, ces ascenseurs ont généré d’importantes économies d’énergie, ces appareils présentant déjà à l’époque - c’est toujours le cas aujourd’hui -, un rendement doublé, voire triplé par rapport à une machine à traction classique. Soit jusqu’à 60 % d’économie d’énergie ! Ainsi, sur une consommation annuelle estimée à 3 000 kW/h, l’économie dégagée est de l’ordre de 700 euros par an pour un immeuble d’habitation de six étages. Autre exemple : pour un ascenseur standard (630 kg à 1 m/s), la consommation électrique d’un moteur Gearless équipé d’une variation de fréquence en boucle fermée ne représente que 50 % de celle d’un système traditionnel à deux vitesses comparable à un ascenseur réalisant 100 000 démarrages par an, soit un gain de 600 kWh/an.
D’autres améliorations sont en cours, visant à diminuer la consommation d’énergie des appareils. Dernière évolution en passe de banalisation : la production de courant électrique durant la phase de freinage, l’énergie de freinage de la machine n’étant plus dissipée dans des résistances mortes, mais renvoyée sur le réseau. Concrètement, l’énergie de l’ascenseur est renvoyée dans le réseau électrique de l’immeuble dans trois cas de figure : quand l’appareil freine pour arriver au niveau déterminé, quand il se déplace vers le haut avec une faible charge et quand il se déplace vers le bas avec une charge importante. Ainsi, sur un bâtiment de 20 étages (course de 60 m), un ascenseur de 1275 kg (16 personnes), effectuant 300 000 trajets par an à la vitesse de 1,6 m/s, voit sa consommation passer de 12 845 à 3 261 kWh s’il est équipé d’un tel système. Cette option, lorsqu’elle est mise en place, autorise des économies significatives, puisque la réduction de la consommation d’énergie peut aller jusqu’à 75 %. Un dispositif adaptable à un très large type d’installation, de l’habitat résidentiel au secteur tertiaire, en passant par le domaine hospitalier.

Vitesse variable

Autre axe de recherche : l’optimisation des consommations d’énergie selon le principe dit « de la vitesse variable ». Ainsi, la cabine au lieu de se déplacer à une vitesse donnée, figée une fois pour toutes, adapte sa vitesse en fonction du nombre de passagers en cabine (par exemple variation de 1 à 1,60 m/s), optimisant ainsi le déplacement. Les performances de trafic restent excellentes pour un gain énergétique spectaculaire : un appareil de charge 1 000 kg et de vitesse nominale 1,60 m/s nécessite habituellement une machine de 11 kW de puissance. Avec une vitesse variable de 1 à 1,60 m/s, une machine de puissance 6,2 kW suffit. Plus simple, mais tout aussi efficace, l’utilisation en cabine d’ampoules basse consommation ou, de plus en plus souvent, de leds. Un éclairage de ce type permet une économie d’au minimum 80 % sur ce poste.
Et, effet collatéral lié au haut rendement global, les économies d’énergie au sens large se répercutent sur le calibre du compteur, sur le disjoncteur, le circuit d’alimentation et le type d’abonnement.
Les économies d’énergie passent également par la conception de la gaine, qu’il est nécessaire d’isoler thermiquement et aérauliquement. Le risque de déperdition est important, en raison de l’effet « cheminée ». Effet renforcé par les préconisations en matière d’incendie, la norme imposant la mise en place d’exutoires de fumée. Le projet de conception doit donc, si possible, intégrer l’ascenseur dans une zone chaude isolée thermiquement comme le reste du bâtiment. Dans le cas d’ascenseurs sans salle machine, le sommet de la gaine, hormis un orifice d’aération traversant, est à isoler thermiquement. Le débit de ventilation de la gaine doit, quant à lui, être contrôlé par des systèmes asservis de manière à limiter les déperditions vers l’extérieur, tout en assurant la ventilation de la gaine et de la cabine (dans ce domaine l’avis de la commission de sécurité et des pompiers peut être requis).

Deux mâchoires de frein

Autre aspect non-négligeable sur le plan environnemental comme sur le plan de la maintenance, les ascenseurs équipés d’un moteur à entraînement direct (technologie sans réduction) fonctionnent sans huile, contrairement au modèle hydraulique qui en consomme 200 litres.
Cette caractéristique évacue, de fait, certains risques tels que les fuites, pollution, odeur… et, bien entendu, incendie. Et les rend aussi particulièrement compatibles avec les conditions de sécurité requises dans les ERP et autres. Car en la matière, les ascenseurs sont soumis à une réglementation draconienne. Tous sont tenus de respecter en tout point la directive européenne 95/16/CE. Obligatoire depuis le 1 ^er juillet 1999, elle est axée sur la sécurité des passagers et des techniciens (installation et maintenance).
Ces exigences concernent plus précisément la prévention contre des déplacements non-contrôlés (montée de cabine et surcharge), l’amélioration de l’accessibilité aux handicapés et la mise en place d’un système de communication bidirectionnelle permettant de joindre en permanence un centre de service. Pour y répondre, les fabricants embarquent à bord des éléments de sécurité avec : mise automatique en mode inspection ; obligation de réinitialisation avec inspection ; sonde thermique en cas d’incendie ; accès aux commandes de la cabine à partir des commandes d’urgence placées en palier ; blocage de l’ascenseur en cas d’ouverture intempestive des portes ; liaisons vocales depuis la cabine et contrôle de surcharge jusqu’à la mise en place d’équipements de télésurveillance.
Cette technologie facilite également le respect des prescriptions de la loi SAE pour la sécurisation des ascenseurs, à savoir le maintien de la cabine à niveau, ainsi que le freinage de la cabine en survitesse montée pour les appareils de charge supérieure à 320 kg. Ainsi, les machines Gearless possèdent deux mâchoires de freins indépendantes et contrôlées qui agissent directement sur la poulie motrice du système de freinage.
Résultat : à chaque arrêt, ces mâchoires bloquent directement la cabine via les câbles d’entraînement pour le maintien à niveau, éliminant ainsi les risques de dérive liés à la conception des réducteurs ou des systèmes de freinage agissant en indirect.
La technologie du moteur synchrone permet, par sa conception à aimant permanent, de se déplacer à vitesse très réduite (autofreinage sur le principe des courants de Foucault) en cas de dérive accidentelle, assurant du même coup une désincarcération par dérive en totale sécurité. Renforcée également, la précision d’arrêt, d’où une élimination presque assurée des différences de niveau entre cabine et palier à l’arrêt - il faut savoir que ces écarts de niveau sont la cause principale d’accidents, de chutes de personnes âgées ou encore de difficultés d’accès pour les handicapés.

Amélioration de l’acoustique

La recherche de la performance environnementale (démarche HQE) conduit également les industriels à travailler sur le confort d’utilisation et l’analyse du cycle de vie. Là aussi, la technologie Gearless a apporté une réponse sur de nombreux points : souplesse et précision d’arrêt (vitesse ascensionnelle sans à-coup lors des phases d’accélération et de décélération), ou encore l’acoustique. Sur ce dernier point, c’est l’absence presque totale de vibrations du moteur - la vitesse maximale se situant, selon les modèles, aux alentours de 95 t/min - et la mise en place de plots d’isolation entre la poutre soutenant la machine et la paroi de la gaine qui ont contribué à l’amélioration de l’acoustique.
Ainsi, que ce soit dans le secteur tertiaire ou résidentiel, les appareils répondent à la réglementation acoustique, aussi bien au niveau du palier qu’en cabine. De même, il est aujourd’hui tout à fait possible d’installer un ascenseur à côté d’une pièce de vie ou d’un bureau contigus à la gaine. En ce qui concerne le cycle de vie (choix intégré des produits, système et matériaux de construction/ cible 2 HQE), là aussi des avancées sont en cours. Les fabricants, pour la plupart certifiés ISO 14001, tentent de maîtriser l’ensemble du cycle de vie des appareils à chacune de ces étapes - développement, fourniture des matières premières, fabrication, conditionnement, transport, installation, utilisation, maintenance et enfin recyclage. Des efforts qui portent sur la masse globale des ascenseurs - aspect grandement facilité par les ascenseurs sans local, la diminution de la masse globale des ascenseurs à performance égale est le premier critère permettant de réduire les impacts générés par la mise au rebut - l’utilisation de matériaux recyclés ou encore la suppression des substances dangereuses.

Confort visuel

En ce qui concerne l’aménagement des cabines, l’heure est à la personnalisation et à la sécurisation des espaces, avec une mention particulière pour le confort visuel et l’éclairage. Ergonomiques, elles sont conçues pour réduire au minimum la sensation d’enfermement, leur design devant contribuer à « augmenter » artificiellement le volume des cabines. À disposition, miroirs, couleurs et matériaux spécifiques qui, tous ont pour but d’éliminer la perception d’étroitesse ressentie lorsque la cabine est fermée. Dans cette optique, la cabine panoramique vitrée représente le top.
Outre son aspect architectural, elle contribue fortement au renforcement de la sécurité dans un parking ou une gare. Certains modèles autorisent une installation de l’ascenseur dans un espace de circulation ne nécessitant ni murs, ni charpente métallique : seule la face avec porte d’accès est accrochée au bâtiment. La cabine est alors totalement dégagée de la structure. L’éclairage, lui, s’adapte aux conditions d’utilisation, l’objectif étant là aussi de casser la sensation de boîte par le biais de matériaux et formes spécifiques. Par exemple, des vasques éclairantes latérales de formes oblongues qui dispensent un éclairage proche d’une lumière naturelle. Les tableaux de commande, quant à eux, deviennent de véritables claviers de commande interactifs, avec ou sens contrôle d’accès. Il est ainsi possible sur certains modèles de personnaliser dès l’origine un écran de dialogue offrant fonctions et indications. Des efforts significatifs en direction des personnes handicapées. Les commandes peuvent ainsi se compléter d’un message vocal ; les claviers de commande, souvent de type téléphone, sont plus lisibles avec des touches larges, tactiles (braille), à microcourse. Placés en partie basse du tableau, ils s’adaptent à tous les utilisateurs.

Économie à l’installation

Côté coûts, la disparition du local machine a entraîné une baisse significative du prix global de l’implantation d’un ascenseur (15 %). Coût qui comprend l’ascenseur lui-même, la gaine de circulation et le local de machine. Aujourd’hui, le coût moyen fourni-posé pour un immeuble de cinq à six étages est de l’ordre de 30 000 à 40 000 euros HT pour un ascenseur d’une capacité maximale de huit personnes (630 kg).
De même, l’industrialisation poussée simplifie et réduit les délais de chantier. Le montage de l’ascenseur se déroulant dans la gaine, il n’est plus nécessaire de prévoir un grutage. Pour la même raison, il n’y a plus d’interférences avec les autres corps d’État sur le chantier, ce qui améliore notamment la sécurité sur le chantier.

Tableau des fabricants