De la liste des circuits au schéma unifilaire

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Troisième article de la série. Dans la deuxième partie, nous avons déchiffré le fond de plan de l'architecte jusqu'aux pièces et aux logements ; ici, nous suivons le même bâtiment de ce point jusqu'au schéma unifilaire. C'est le tronçon où l'on ne dessine plus rien : les schémas électriques se déduisent des plans.

Le bâtiment est le même que précédemment : onze niveaux et trente-huit logements — six par étage sur les six étages courants, deux à l'attique en retrait —, plus un parking sur trois niveaux, deux locaux commerciaux, des ascenseurs et quatre points de recharge pour véhicules électriques.

1. Compté, pas estimé

La puissance maximale de chaque unité — celle que fait respecter le limiteur placé au compteur — ne relève pas du projet : c'est le gestionnaire de réseau qui la fixe dans ses conditions de raccordement, sous forme de tableau. Ici : trente-huit logements de 17,25 kW en triphasé 25 A, deux locaux commerciaux de 34,5 kW, un point de comptage pour les services généraux, trois pour les parkings, quatre pour la recharge, puis la sous-station de chauffage, l'ascenseur, le monte-voitures et le surpresseur — cinquante-deux points de comptage en tout, pour 192,5 kW accordés. Ce sont des données d'entrée, pas des résultats.

Ce que le projet doit produire, c'est tout ce qu'il y a derrière chaque point de comptage : les circuits, leur charge et les protections.

La méthode y parvient en comptant, et elle compte selon une règle liée au type de pièce : cinq prises dans la cuisine, trois dans le séjour, deux par chambre, deux dans la salle de bains, une dans l'entrée, sur la terrasse et dans le cellier, et au moins un point lumineux par pièce. Ce n'est pas une norme : c'est la pratique du métier mise en tableau, pour qu'elle s'applique de la même façon à toutes les pièces.

Sur les plans de prises et d'éclairage de ce bâtiment, on compte 1 110 prises et sorties de câble — plaque de cuisson, lave-vaisselle, chauffe-eau, climatiseurs — et 366 luminaires, avec 196 interrupteurs simple allumage et 70 va-et-vient. Un étage courant en porte environ cent cinquante ; le rez-de-chaussée, avec les deux locaux commerciaux, vingt-six. De ce comptage découle la puissance installée de chaque logement et, avec le facteur de simultanéité du logement, la puissance maximale appelée, qui doit rester sous le plafond souscrit. Un logement type de ce bâtiment totalise 26 kW installés : une plaque de cuisson de 7 kW, le chauffe-eau, le lave-vaisselle, le réfrigérateur, la hotte, deux climatiseurs, les volets roulants, et toutes les prises et tous les luminaires de ses pièces. Personne n'allume tout en même temps : avec le facteur de simultanéité que la méthode retient pour un logement, 0,6, la puissance appelée est de 15,6 kW, sous les 17,25 kW du compteur. L'écart entre ces deux chiffres, c'est précisément ce que le comptage doit démontrer. Il ne remplace pas le chiffre du gestionnaire de réseau : il le justifie, et il décide du nombre de circuits nécessaires dans le logement et de leur charge.

2. L'arborescence

Une fois la puissance de chaque unité connue, le reste de la distribution est un arbre. Les compteurs ne sont pas dans les logements : les six compteurs d'un étage, chacun avec son limiteur, sont regroupés dans un tableau commun sur le palier — le tableau divisionnaire d'étage (SMDB). De là part un câble vers le tableau de chaque logement (DB). Les tableaux d'étage sont alimentés par le tableau général basse tension (MDB), au sous-sol, où arrive la liaison depuis le poste de transformation ; les conditions de ce bâtiment prévoient deux liaisons de ce type, l'une pour les trente-huit logements, l'autre pour les locaux commerciaux, la recharge, le parking et tout le reste. À côté se trouvent les tableaux des services généraux, des ascenseurs et de la recharge, et celui des installations de sécurité avec le groupe électrogène.

La puissance remonte le long des branches, et à chaque nœud elle devient un courant et une section de câble. Chaque logement reçoit un câble de 5×10 mm² pour ses 26 A. Un tableau d'étage regroupe six logements : non pas 6 × 17,25 = 103,5 kW, car six foyers n'allument pas tout en même temps, mais 28,4 kW — d'où un câble de 4×70 mm² et un disjoncteur de tête de 250 A. Cinq étages de six logements donnent cinq fois le même chiffre, puisque la règle est la même.

La section du câble doit satisfaire trois conditions à la fois : transporter le courant sans échauffement excessif ; maintenir la chute de tension jusqu'au récepteur le plus éloigné sous la limite admise — la plus forte, dans ce bâtiment, est de 1,66 %, pour une limite de 5 % en éclairage et de 8 % pour le reste ; et, en cas de défaut, laisser passer assez de courant pour que la protection coupe à temps.

Cette même arborescence doit ensuite être reportée sur les plans : où se trouve chaque tableau, d'où part chaque câble, dans quelle gaine il monte. C'est une planche à part entière, mais elle ne contient aucune décision nouvelle. C'est l'arbre vu en coupe.

3. La pointe du bâtiment

La puissance de pointe de la partie logements n'est pas la somme des trente-huit logements. Il faut un coefficient de foisonnement à l'échelle du bâtiment — le même principe que pour le tableau d'étage, appliqué à tous les logements ensemble.

Son poids se mesure au plafond que les conditions fixent pour l'ensemble du bâtiment : 192,5 kW. La somme des puissances maximales des cinquante-deux points de comptage atteint 951 kW ; le plafond accordé en représente donc à peu près le cinquième. Le foisonnement n'est pas un raffinement du calcul : c'est la contrainte dans laquelle le bâtiment doit tenir, et sans lui ce bâtiment réclamerait un branchement cinq fois plus gros que nécessaire.

Ce coefficient ne vient pas de la norme d'installation. C'est le gestionnaire de réseau qui le fixe : la norme dit comment l'installation doit être réalisée, le gestionnaire de réseau dit quelle puissance son réseau doit supporter. Sa méthode donne la puissance foisonnée par client en fonction du nombre de clients. Au-delà de vingt, la pointe croît comme le nombre de clients élevé à la puissance 0,88, si bien que la part de chaque logement diminue : pour trente-huit, elle est de 3,30 kW par logement, et trente-huit fois 3,30 font 125,3 kW. La donnée d'entrée n'est pas la somme des puissances calculées, mais le nombre de clients. Trente-huit, parce que c'est ainsi que les conditions de raccordement regroupent les logements : un câble depuis le poste pour les trente-huit logements, un autre pour tout le reste.

Cela ne veut pas dire que le nombre d'appareils d'un logement est sans importance. Il n'entre pas directement dans la formule, mais il y entre par la contrainte : chaque logement doit tenir dans ses 17,25 kW. Tant qu'il y tient, la pointe du bâtiment ne dépend que du nombre de logements. Dès qu'il n'y tient plus, ce logement a besoin d'un branchement plus puissant — 32 A au lieu de 25 A, voire davantage — et la pointe du bâtiment augmente avec lui. Mais on vérifie d'abord le comptage : un logement qui ressort à 58 kW est presque certainement une erreur de comptage, pas la réalité. Le branchement plus puissant est la deuxième étape, et les conditions elles-mêmes le prévoient. Ce n'est qu'ensuite qu'on revoit les hypothèses à la baisse : une plaque de cuisson plus petite, un seul chauffe-eau. Ce qu'on ne fait pas : noter la limite et se taire. C'est pourquoi le comptage décide deux fois — du nombre de circuits et des sections dans le logement, et du respect du plafond par logement. Pour tout ce qui n'est pas un logement — services généraux, parking, recharge —, la puissance découle de toute façon directement des circuits comptés.

C'est la même formule qui a donné les 28,4 kW du tableau d'étage, avec six clients au lieu de trente-huit. Une seule règle, appliquée à chaque nœud de l'arbre. Avec le peu que la liaison logements alimente en plus des logements, le tableau général de ce bâtiment porte 125,8 kW — le chiffre inscrit dans son cadre sur la figure.

4. Le schéma se déduit

À ce stade, le schéma unifilaire ne se dessine pas : il se compile.

Il y a trente-quatre planches, mais personne n'en décide le nombre : il découle de l'inventaire des tableaux. Les trente-huit logements se ramènent à quelques types, et un seul type couvre vingt-cinq logements. Trente-quatre planches, ce ne sont pas trente-quatre dessins.

Elles ne sont pas non plus dessinées à la main. Toute la chaîne est un programme : un script Python lit le plan, compte les équipements, effectue les calculs — puissances, courants, sections, chute de tension, courant de court-circuit — et écrit les planches au format DWG, qui s'ouvre dans n'importe quel logiciel de CAO, cartouche et légende compris. Le même programme produit le métré. À aucun moment de la chaîne quelqu'un n'ouvre la CAO pour dessiner : on lance le programme, et les planches sortent.

À l'intérieur de chaque tableau, les circuits suivent des règles déclarées : un circuit prises et un circuit éclairage par pièce, huit prises au plus par circuit — quatre dans la cuisine — et dix points lumineux. La cuisine reçoit six circuits pour les appareils fixes — plaque de cuisson, hotte, lave-vaisselle, réfrigérateur, chauffe-eau et une réserve — et quatre de plus pour les plans de travail. La salle de bains forme un groupe à part, avec deux circuits par salle de bains derrière le dispositif différentiel qu'exige la norme. Les climatiseurs et les volets roulants ont leurs propres circuits, et deux restent libres pour ce que les occupants ajouteront plus tard. Le disjoncteur de tête de chaque tableau et la section du câble qui l'alimente viennent de l'arborescence décrite au point 2. C'est pourquoi le schéma unifilaire vient en dernier : il a besoin des deux — les circuits issus du comptage, l'alimentation issue du plan de distribution. Rien n'est recopié d'une planche à l'autre, puisque rien n'est recopié du projet précédent.

Avec une exception, qu'il est juste de signaler : les détails types de mise en œuvre — la fixation des repères de câbles, les croisements avec les autres réseaux, la traversée d'une paroi coupe-feu — sont identiques d'un bâtiment à l'autre, et là, recopier est la bonne pratique. C'est le seul cas.

Dans la prochaine partie, nous revenons au premier bloc. Dans la deuxième, nous l'avions lu ; ici, nous avons considéré comme acquis que les équipements étaient déjà placés sur le plan. Ils ne l'étaient pas : quelqu'un a décidé où va chacune de ces 1 110 prises, et cette décision, la norme ne la prend pas à elle seule. C'est la partie du travail où entrent en jeu le mobilier, les murs et les habitudes de ceux qui vivront là.