Bâtiment intelligent

Principe de base d'un contrôleur

Qu’est-ce qu’un bâtiment intelligent ?

Le bâtiment intelligent est un bâtiment à haute efficacité énergétique. La réflexion autour de la construction d’un tel bâtiment, qu’il s’agisse d’un logement ou non permet d’utiliser les nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC) pour obtenir un bâtiment où la gestion de l’énergie est la meilleure possible. La gestion intelligente du bâtiment est possible grâce à la connexion en réseau des différents éléments. Sont ainsi rendus possibles :

• la transmission d’informations ;
• la gestion de données relatives à l’utilisation des différents équipements afin que le bâtiment soit en mesure d’adapter sa consommation d’énergie ;
• le stockage et l’utilisation de ces données afin d’adapter le bâtiment aux habitudes des résidents ;
• la meilleure gestion possible afin de faire un maximum d’économies d’énergie.

Il existe différents types de bâtiment intelligent :
Dans les deux cas, le mode de fonctionnement consiste à regrouper le maximum des éléments sur le réseau électrique privé du bâtiment et y installer une « intelligence ». Le concept de bâtiment intelligent est aussi bien approprié pour une maison individuelle que pour un immeuble d’habitat collectif ou encore des entreprises, des industries, etc. Actuellement, la domotique trouve sa place petit à petit dans les bâtiments publics et les bâtiments privés.

Les smarts grids

Le principe de fonctionnement du bâtiment intelligent s'appuie sur les smarts grids des réseaux de distribution d'électricité. Ces réseaux électriques dits intelligents sont en mesure de repérer les pics de consommation d'énergie. Cette identification permet à l'appareil d'ajuster de manière autonome la production d'électricité, mais aussi sa distribution. Cette possibilité permet d'éviter au maximum le gaspillage énergétique.

Le bâtiment intelligent est capable de créer sa propre énergie, de la stocker et de l'utiliser uniquement lorsque les occupants en ont besoin.

Une conception sur-mesure

Maison à énergie positive, bâtiment à haute efficacité énergétique sont autant d'infrastructures pour lesquelles la localisation doit être réfléchie. En effet, l'exposition au soleil d'un bâtiment intelligent est l'un des grands facteurs pour minimiser la consommation énergétique des occupants. Combinée avec une excellente isolation thermique, l'exposition du bâtiment intelligent permet aux résidents d'utiliser très peu de chauffage. Le gaspillage thermique est ainsi limité à son maximum. Ensuite, des panneaux solaires permettent de compléter les besoins par l'utilisation d'énergies renouvelables entièrement gratuites.

Les panneaux photovoltaïques installés sur un bâtiment intelligent permettent de générer de l’énergie pour combler le maximum des besoins des habitants. Des capteurs thermiques solaires sont également utilisés pour le chauffage de l’eau chaude sanitaire.

Dernier élément composant un bâtiment intelligent : la domotique. Son usage permet d'adapter la consommation énergétique du bâtiment aux besoins et habitudes des résidents.

De la maison communicante au bâtiment intelligent

Le bâtiment intelligent est un concept dont le développement date de Léonard de Vinci qui avait inventé une lampe de table équipée d’un variateur d’intensité ainsi que des portes capables de se fermer automatiquement grâce à l’ajout d’un contrepoids. Ces idées furent les prémices du bâtiment intelligent qui se base sur le caractère automatique du fonctionnement du bâtiment.

La domotique est apparue dans les années 1980. Son principe de fonctionnement nécessite la mise en réseau des différents équipements électriques d’un bâtiment, ce qui permet ensuite la coordination et l’automatisation de ces éléments. Les objectifs principaux de la domotique sont :

Toutefois, les changements des modes de vie prennent du temps et la propagation de la domotique dans les bâtiments se fait lentement. Le développement des nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC) permet aujourd’hui, 30 ans plus tard, de parler véritablement de bâtiment intelligent. De plus, des évolutions comme le développement du télétravail, mais aussi la progression des tentatives de maintien à domicile des personnes âgées et des personnes handicapées sont des facteurs rendant le bâtiment intelligent de plus en plus intéressant.

La domotique

La domotique est un système de gestion à distance des équipements qui permet l’automatisation :

Les préoccupations environnementales

La transition écologique actuelle nécessite de toute façon une modification structurelle profonde des modes de consommation de l’énergie. Ainsi, la conception de bâtiments intelligents, en rénovation comme en construction est parfaitement compatible avec la période de transition énergétique dans laquelle nous nous trouvons.

En effet, de nouvelles normes environnementales comme la RT 2012 (Réglementation thermique 2012) ou la RT 2020 (Réglementation thermique 2020) mais aussi l’apparition de labels comme le label BBC pour les maisons passives sont autant de préoccupations environnementales qui rendent nécessaires l’adaptation des bâtiments. Parmi les évolutions réglementaires des bâtiments, il faut aussi prendre en compte les lois Grenelle 1 et 2 qui visent à encourager la construction de bâtiment énergétiquement plus sobre. L’objectif tend à la généralisation de la construction de bâtiment basse consommation dans un premier temps puis à la conception de bâtiment à énergie positive. Ces derniers doivent normalement être capables de produire davantage d’énergie que le bâtiment n’en consomme. L’objectif de ces lois est de réduire la consommation énergétique des bâtiments responsable des émissions de gaz à effet de serre en proposant des solutions fiables et efficaces sur le long terme.

Les fonctionnalités du bâtiment du futur

Le bâtiment intelligent est un bâtiment à haute efficacité énergétique dont la gestion intelligente intègre aussi bien :

Les bâtiments intelligents possèdent de nombreuses fonctionnalités, parmi lesquelles :

Le bâtiment intelligent gère mieux les apports naturels en chaleur et en fraîcheur en prenant en compte l’enveloppe thermique du bâtiment.

Les avantages du bâtiment intelligent

L'efficacité énergétique du bâtiment intelligent dépend entièrement des techniques de construction et des matériaux utilisés. Les avantages de ce type de bâtiment sont nombreux, ils permettent :

Le bâtiment intelligent apporte de véritables avantages aux habitants, mais également aux producteurs d’énergie et aux gestionnaires des réseaux de distribution de cette énergie.

Quel est l’intérêt du bâtiment intelligent pour les utilisateurs ?

La vie du quotidien est simplifiée pour les utilisateurs d’un bâtiment intelligent. Leur confort de vie est largement amélioré par l’automatisation qui permet même aux personnes handicapées et aux personnes âgées de vivre de manière indépendante. De plus, les possibilités de suivi de la consommation aident les utilisateurs à choisir un abonnement d’électricité plus intéressant par rapport à leurs besoins réels.

Il s’agit d’une installation coûteuse qui est toutefois plus respectueuse de l’environnement.

Quel est l’intérêt du bâtiment intelligent pour les producteurs et les fournisseurs d’électricité ?

Un bâtiment intelligent est en mesure de produire sa propre énergie renouvelable. Il est donc logique de se demander ce qu’en pensent les producteurs et les fournisseurs d’électricité. En vérité, cela permet aux producteurs et aux fournisseurs d’électricité une gestion simplifiée puisque les pics de consommation d’énergie sont des périodes très coûteuses pour les fournisseurs d’électricité. Toutefois, les bâtiments intelligents aident les producteurs d’électricité à mieux gérer leur production. Sachant que la consommation d’électricité en période de pointe est responsable d’une importante émission de gaz à effet de serre.

Le bâtiment intelligent est par exemple en mesure de déplacer la consommation électrique afin que celle-ci se fasse principalement en périodes creuses.

Quel est l’intérêt du bâtiment intelligent pour les gestionnaires des réseaux de distribution d’énergie ?

Quant aux gestionnaires des réseaux de distribution, le bâtiment intelligent permet de faciliter leur gestion puisque l’infrastructure est capable de gérer intelligemment et de manière autonome les flux d’énergie lorsque le soutirage de l’énergie nécessaire se fait auprès des réseaux publics de distribution. Un bâtiment intelligent fonctionne également avec des sources de production décentralisées.
Les mécanismes mis en place permettent d’atténuer les variations de fonctionnement d’énergie et les pics de demande sont ainsi mieux lissés. Cela permet aussi de limiter la construction d’ouvrages capables de répondre à ces pics de distribution correspondant à quelques jours par an seulement.

Le programme Homes pour la performance énergétique des bâtiments

Le programme Homes (Habitats et bâtiments Optimisés pour la Maîtrise de l’Energie et des Services) a été mis en place pour développer de nouvelles solutions techniques pour utiliser les énergies produites par les bâtiments. Leur objectif est de créer des solutions accessibles au plus grand monde afin que la modification des bâtiments permette d’optimiser au maximum leurs performances énergétiques. Le programme Homes regroupe 13 acteurs de recherche et partenaires industriels (CEA, CIAT, CSTB, Delta Dore, EDF, INPG, Philips Lighting, Radiall, Schneider Electric, Somfy, STMicroelectronics, Watteco, Wieland Electric) qui ont un délai de 4 ans et un budget de 88 millions d’euros pour développer des solutions permettant aux bâtiments d’atteindre de hautes performances énergétiques et que celles-ci se maintiennent à l’usage.

Pompes à chaleur, éoliennes, panneaux photovoltaïques et nouvelles solutions d’éclairage sont notamment au coeur des recherches. L’objectif du programme Homes est de pouvoir concevoir des bâtiments (en rénovation comme en construction) associant :

Pour arriver à un résultat adapté aux besoins des habitants, les partenaires du programme Homes travaillent sur les éléments suivants :

1. La « smart home » : maison individuelle communicante équipée avec des éléments domotiques.
2. Le « smart building » : bâtiment à énergie positive.
   • d’améliorer le confort des occupants d’un bâtiment ;
   • d’assurer la réduction de la consommation énergétique ;
   • de rendre meilleur la sécurité du bâtiment.
   • du déclenchement de l’éclairage ;
   • de l’ouverture et de la fermeture des volets ;
   • du réglage des thermostats, etc.
   • les équipements des consommateurs ;
   • que les équipements des producteurs d’énergie ;
   • et les équipements de stockage de l’électricité.
   • l’amélioration du confort des habitants d’une maison ou d’un appartement en termes :
     • de chauffage ;
     • de ventilation ;
     • d’éclairage ;
     • de climatisation ;
     • d’automatisation des fermetures et ouvertures, etc.
   • l’amélioration significative de l’efficacité énergétique et thermique des bâtiments :
   • l’optimisation de la sécurisation du bâtiment ;
   • et la mise en place d’une meilleure gestion de la consommation électrique.
   • Une excellente isolation thermique et phonique des bâtiments.
   • D'utiliser de nouvelles techniques de production d'énergie (utilisation des énergies renouvelables).
   • Le renforcement des systèmes de ventilation (VMC double flux, puits canadien, etc.), de chauffage (aérothermie, géothermie, pompe à chaleur, etc.) et de climatisation.
   • D'installer un système de régulation de température (chaudières performantes, robinets thermostatiques, etc.).
   • De profiter de la chaleur naturelle apportée par le soleil (en choisissant mieux l’orientation du bâtiment).
   • De bénéficier d’équipements de domotique plus épurés et plus pratiques capable de s’occuper de la gestion de l’énergie.
   • mesure de la consommation énergétique ;
   • contrôle de la consommation énergétique ;
   • et distribution des énergies.
   • Comment adapter le mieux possible le fonctionnement des différents équipements composant un bâtiment à la présence des occupants (résidents, travailleurs, visiteurs, etc.) et à leurs activités.
   • Comment mettre à profit les apports énergétiques gratuits.
   • Comment optimiser les approvisionnements en énergie tout en priorisant l’usage des énergies renouvelables.
   • Comment optimiser les performances globales (production, distribution et émission) des différents équipements.
   • Comment concevoir un contrôle multi-applicatif qui permettrait d’optimiser toutes les applications techniques.
   • Comment informer et sensibiliser les utilisateurs, mais aussi les exploitants en mettant en place des outils de mesure adaptés.