Diagnostiquer sur les historiques

Une GTB garde des tendances. Ce chapitre apprend à y lire une panne qui ne se voit pas sur un essai d'un quart d'heure. L'exemple est la centrale du plateau de bureaux, en hiver, sur quelques semaines. Tous les chiffres sont fictifs : ce sont des hypothèses d'exemple, sorties du même moteur que le reste du cours.

81.1 Ce que l'on archive

La série EN ISO 16484 décrit l'automatisation et la gestion technique du bâtiment. On n'en retient ici qu'une idée : le niveau de gestion conserve des séries temporelles de points, que l'exploitant consulte longtemps après les faits. Le vocabulaire de la panne est celui de l'EN 13306:2017, reprise en France par la NF EN 13306. Une défaillance est l'événement par lequel le bien cesse de remplir sa fonction ; la panne est l'état qui suit. Un encrassement ou une dérive de sonde ne sont pas encore une panne au sens de l'arrêt : la fonction est toujours rendue, mais de plus en plus mal, et c'est l'historique qui le montre.

Les points de l'exemple portent les noms de la liste du chapitre 67 : CTA.SOUF.T, la température de soufflage ; CTA.BC.V, la vanne de la batterie chaude ; CTA.BC.P et CTA.BC.Q, la puissance et le débit d'eau ; CTA.EL.P, la puissance électrique de la centrale. Les repères du dossier de maintenance sont CTA-01, la batterie BC-01, le ventilateur V-01 et le filtre F-01. La sonde de soufflage est une 4-20 mA sur 0-50 °C, quantifiée sur 12 bits comme au chapitre 67. Le régulateur est un PI à anti-emballement, de la forme discrète du chapitre 57.

La boucle simulée est volontairement courte. L'air entre dans la batterie à 8 °C, hypothèse d'exemple, et la consigne de soufflage est 20 °C, la valeur d'hiver de la loi du cours. Le débit d'air est tenu à 5 000 m³/h. L'UA de la batterie est calculé une fois, au débit d'eau nominal, puis seul l'encrassement le fait bouger. Il n'y a pas d'humidité variable, pas de batterie froide, pas de deuxième boucle.

81.2 Deux façons de compresser

Archiver chaque minute pendant des semaines remplit le disque pour rien si la grandeur est calme. Deux compressions usuelles gardent le signal à une bande près. La bande morte n'écrit un point que lorsque la valeur s'écarte de la dernière valeur gardée de plus que la bande ; on reconstruit en maintenant la dernière valeur. La porte tournante ne garde un point que lorsqu'aucune droite ne peut plus couvrir les échantillons intermédiaires à l'intérieur de la bande ; on reconstruit par des segments. Dans les deux cas, l'écart entre la série d'origine et la série reconstruite ne dépasse pas la bande. Le taux est le nombre d'échantillons d'origine divisé par le nombre de points gardés.

81.3 La batterie s'encrasse

L'encrassement suit la forme asymptotique de Kern et Seaton : la résistance Rf part de zéro et tend vers Rf∞ sans jamais le dépasser, Rf(t) = Rf∞ (1 − e^(−t/τ)). Rf∞ est la borne haute de la plage « eau de ville ou de tour », famille tubulaire, déjà sourcée avec les ordres de grandeur de la famille TEMA rappelés par le VDI-Wärmeatlas : de 1,50 à 3,50 × 10⁻⁴ m²·K/W. On prend la borne haute, 3,50 × 10⁻⁴, comme hypothèse d'exemple, et on cite la borne basse. Le coefficient d'échange encrassé est celui du module du cours : 1/U = 1/U_propre + Rf, appliqué au coefficient côté eau, puis l'UA est reconstruit. Sur une batterie à ailettes, l'air domine ; c'est le côté eau qui se dégrade assez pour que la vanne doive compenser. Le temps est accéléré pour tenir dans l'archive : la constante de temps τ est prise à 5 jours, hypothèse d'exemple. Dans un circuit de chauffage fermé et traité, l'encrassement se compte plutôt en mois ou en années, et la plage « eau de ville ou de tour » est elle-même pessimiste pour une eau de chauffage. Ce qui compte ici est la forme de la trace, pas sa durée.

1. Au départ, batterie propre, la vanne est à 53,1 % et le soufflage tient 20 °C. L'UA propre vaut 855 W/K, le coefficient d'eau 4 740 W/(m²·K).
2. Au fil des semaines, Rf monte. En fin d'archive il vaut 3,448 × 10⁻⁴ m²·K/W, le coefficient d'eau est tombé à 1 800 W/(m²·K) et l'UA à 694 W/K. La vanne s'ouvre pour suivre.
3. Le douzième jour, au jour 11,94, la vanne est à 100 % et l'écart à la consigne reste hors de la bande de 0,30 K. La consigne est perdue. En fin d'archive le soufflage vrai est à 19,56 °C.

Le témoin, la même boucle sans encrassement, tient la consigne : après les six premières heures, l'écart ne dépasse pas 0,012 K, à l'intérieur de la bande de 0,30 K. La puissance cédée à l'air égale la puissance prise à l'eau, à 0,01 W près : c'est le bilan de la batterie.

Comme la température ne bouge que de quelques dixièmes, la bande morte de 0,15 K la comprime d'un facteur 6 048. La vanne, qui parcourt de 53 à 100 %, n'est comprimée que d'un facteur 643 : c'est elle qu'il faut regarder. Une archive qui ne montre que la température, très bien comprimée, cache la panne.

81.4 L'échelle fausse, invisible à l'essai

Le chapitre 67 montre un transmetteur réglé de −20 à +80 °C dont l'automate croit la plage égale à 0-50 °C. La lecture vaut 0,5 t + 10. Elle est juste à 20 °C, et seulement là. À la mise en service, on règle la consigne à 20 °C : l'écart entre l'affiché et le vrai reste de 0,025 K, noyé dans le bruit et le quantum. L'essai est bon. Rien n'est écrit au dossier.

Plus tard la consigne passe à 18 °C, une valeur encore plausible de la loi de soufflage. L'automate amène la lecture à 18,00 °C. L'air vrai, lui, est à 16,00 °C. La vanne se contente de 17,7 %, contre 28,4 % pour la même consigne avec une échelle juste. Sur l'historique, la température affichée suit la consigne ; c'est la vanne, trop fermée pour la charge, qui dénonce l'échelle.

81.5 Trouvez la panne

Trois archives fictives du même plateau, chacune avec une seule panne. On ne donne ici que ce que la GTB a gardé. Les réponses sont en fin de fiche, pas dans l'historique.

1. Scénario A. CTA.SOUF.T reste à 20 °C. CTA.BC.V passe de 53,1 % à 16,2 %. La puissance du ventilateur ne bouge pas, la perte de charge de la centrale reste à 800 Pa.
2. Scénario B. Au bout de quelques jours l'air à l'entrée de la batterie se refroidit. CTA.BC.V reste figée vers 53 %. CTA.SOUF.T quitte la consigne et finit à 17,9 °C. La perte de charge reste à 800 Pa.
3. Scénario C. CTA.SOUF.T reste à 20 °C et la vanne ne bouge presque pas, de 53,1 % à 52,5 %. La perte de charge de la centrale, filtre compris, passe de 800 à 820,2 Pa, et le ventilateur de 1 709 à 1 752 W.

Le filtre propre du chapitre 71 perd 120 Pa. Avec la pente d'exemple de 0,060 Pa/h, le seuil d'usage de 300 Pa est à 3 000 h de marche. En deux semaines on n'y est pas : on voit la pente, pas encore l'alarme.

81.6 Le catalogue, et ce que le modèle ne fait pas

Six pannes sont dans le moteur, plus un témoin sans panne. Outre la dérive de sonde, l'échelle fausse, la vanne bloquée, le filtre et l'encrassement, une boucle volontairement trop nerveuse pompe : le gain et l'intégrale sont poussés jusqu'à l'oscillation entretenue, comme l'essai de pompage du chapitre 57. La température de soufflage y dépasse 1 K d'un creux à une crête, alors que le témoin reste dans la bande de 0,30 K.

Chaque signature est absente du témoin. Le corrigé, avec le nom de la panne et la date de perte de consigne, est un fichier à part. Il n'est pas écrit dans l'historique.

Le modèle a des limites nettes. L'UA ne dépend pas du débit d'eau, sauf par l'encrassement. L'humidité est fixée. Il n'y a qu'une boucle, pas de batterie froide, pas de réseau réel, pas de schéma. Une panne qui se verrait sur un autre circuit n'apparaît pas ici. Les dates sont comptées depuis un lundi fictif, le 5 janvier 2026, et la même graine redonne le même historique.

À retenir

• Une tendance se lit en croisant les points. La température peut rester sur la consigne pendant que la vanne, le débit ou la puissance racontent la panne.
• L'encrassement de Kern et Seaton ouvre la vanne, puis la sature. Ici la consigne de 20 °C est perdue au jour 11,94, vanne à 100 %, soufflage à 19,56 °C.
• L'échelle 0,5 t + 10 est juste à 20 °C. Un essai à la consigne de mise en service ne la voit pas ; une autre consigne, si.
• La compression par bande morte ou par porte tournante garde le signal à la bande près. Un taux très élevé sur la seule température peut effacer la panne.
• Défaillance, événement ; panne, état. Un filtre qui se colmate ou une sonde qui dérive dégradent la fonction avant de la perdre. Le seuil de 300 Pa du filtre est à 3 000 h, pas au bout de deux semaines.

Sources publiques, paraphrasées, sans extrait : EN ISO 16484, systèmes d'automatisation et de gestion technique du bâtiment, pour l'idée d'un historique de points, sans valeur tirée de la norme ; EN 13306:2017 (NF EN 13306), maintenance, terminologie, définitions de la défaillance et de la panne paraphrasées ; plages d'encrassement d'ordre de grandeur, famille TEMA, rappelées par le VDI-Wärmeatlas, table non recopiée, bornes 1,50 et 3,50 × 10⁻⁴ m²·K/W pour l'eau de ville en tubulaire ; forme asymptotique de l'encrassement décrite par D. Q. Kern et R. E. Seaton (1959). La chaîne 4-20 mA, la quantification sur 12 bits et le cas 0,5 t + 10 sont ceux du chapitre 67. Le PI à anti-emballement et l'essai de pompage sont ceux du chapitre 57. La pente de colmatage du filtre est celle du chapitre 71. Tous les nombres de ce chapitre sont des hypothèses d'exemple, fictives, calculées par le moteur du cours.