Optimiser la consommation de ressources dans le secteur du bâtiment

Compte tenu de la place du bâti­ment dans les impacts envi­ron­ne­men­taux de notre mode de vie, l’optimisation de la consom­ma­tion des res­sources dans ce sec­teur est un levier non seule­ment pré­cieux mais même indis­pen­sable pour amé­lio­rer la situa­tion. L’auteure, qui est direc­trice géné­rale adjointe du groupe Bouygues, témoigne. Des solu­tions existent et sont effi­caces, mais elles se heurtent aux imper­fec­tions des bases de don­nées que doivent exploi­ter les outils numé­riques à cette fin. 

En matière d’environnement, les défis aux­quels nous sommes confron­tés sont immenses. Lutte contre le réchauf­fement cli­ma­tique, adap­ta­tion à ses effets, pré­ser­va­tion de la bio­di­ver­si­té, de l’eau et des res­sources natu­relles… Concer­nant le chan­ge­ment cli­ma­tique, les réflexions ont été nom­breuses et les dif­fé­rents scé­na­rios de tran­si­tion envi­sa­gés, pre­nant en compte à la fois les ques­tions d’atténuation mais éga­le­ment les ques­tions d’adaptation, convergent tous vers une consom­ma­tion d’énergie, en par­ti­cu­lier d’électricité, qui explose. Les inno­va­tions tech­no­lo­giques, exis­tantes ou en cours de déve­lop­pe­ment, ne pour­ront être dis­po­nibles à temps et en volume suf­fi­sant. La réflexion sur nos modes de vie, de consom­ma­tion, est indis­pen­sable. La sobrié­té est incon­tour­nable. Quelle place pour les tech­no­lo­gies, en par­ti­cu­lier les tech­no­lo­gies autour de la data, dans ce contexte ? 

Le secteur du bâtiment

Par­mi tous les sec­teurs, le sec­teur de la construc­tion est l’un de ceux qui a le plus d’impact que ce soit sur l’énergie, sur l’eau ou sur les res­sources natu­relles. Mais ce sec­teur répond à des besoins essen­tiels : se loger, se dépla­cer, béné­fi­cier d’infrastructures per­for­mantes de san­té ou d’éducation. La ques­tion est donc : com­ment répondre à ces besoins de façon opti­mi­sée, plus éco­nome, moins impac­tante ? Alors oui ! le sec­teur est l’un des plus impac­tants, mais il est éga­le­ment por­teur d’espoir, por­teur de solu­tions. Grâce à la révo­lu­tion numé­rique, son grand atout est qu’il est capable d’offrir de nom­breuses solu­tions pour opti­mi­ser la consom­ma­tion de res­sources, res­sources natu­relles, eau, éner­gie, et adop­ter des pra­tiques durables. À toutes les étapes du cycle de vie, de la pré­con­cep­tion à l’exploitation en pas­sant par la phase de construc­tion, des solu­tions émergent pour évi­ter ou au moins opti­mi­ser la consom­ma­tion de res­sources. 

L’écoconception, une étape cruciale

Pour opti­mi­ser la consom­ma­tion de res­sources, il est essen­tiel d’adopter une approche mul­ti­dis­ci­pli­naire lors de la concep­tion des bâtiments. 

Grâce au BIM, Buil­ding Infor­ma­tion Mode­ling (maquette numé­rique) et au jumeau numé­rique, les archi­tectes, ingé­nieurs, concep­teurs et autres pro­fes­sion­nels peuvent col­la­bo­rer étroi­te­ment dès le début du projet. 

En inté­grant dif­fé­rentes exper­tises, il est pos­sible d’identifier des solu­tions nova­trices et effi­caces pour mini­mi­ser la consom­ma­tion de res­sources, tout en garan­tis­sant la fonc­tion­na­li­té et la sécu­ri­té du bâti­ment. Pour ce faire, des don­nées de dif­fé­rentes natures sont indis­pen­sables : impact car­bone des dif­fé­rents maté­riaux, coût car­bone du trans­port, don­nées tech­niques sur l’inertie… Elles vont ali­men­ter les outils de concep­tion, de BIM ou de jumeau numé­rique, en leur per­met­tant de réa­li­ser des approches pré­dic­tives per­ti­nentes. Mal­heu­reu­se­ment, elles sont encore sou­vent incom­plètes, approxi­ma­tives voire man­quantes, ce qui rend le tra­vail d’optimisation plus fas­ti­dieux. Dans l’exemple pré­sen­té ci-des­sus, dès le départ une concep­tion robuste et éco­nome en éner­gie et sur un modèle éner­gé­tique dyna­mique de haute gra­nu­la­ri­té com­pre­nant envi­ron 500 000 variables. 

Ce modèle a été construit en s’appuyant sur le jumeau numé­rique et a été uti­li­sé pour pré­dire la façon dont le bâti­ment allait fonc­tion­ner. Cela a per­mis de savoir « com­ment », « pour­quoi » et « où » l’énergie allait être uti­li­sée et, sur­tout, éco­no­mi­sée. Les solu­tions d’optimisation mul­ti­dis­ci­pli­naires (Mul­ti­dis­ci­pli­na­ry Desi­gn Opti­mi­za­tion – MDO) ou de Gene­ra­tive Desi­gn per­mettent éga­le­ment des gains de matière considé­rables. Sur dif­fé­rents pro­jets Bouygues Construc­tion a ain­si pu réa­li­ser des gains consi­dé­rables, en conce­vant par exemple un par­king de même capa­ci­té mais avec un étage en moins ou en éco­no­mi­sant plus de 140 tonnes d’armature sur une paroi de sou­tè­ne­ment. 

L’économie circulaire

Le réem­ploi des maté­riaux de construc­tion offre aus­si une pos­si­bi­li­té majeure de mini­mi­ser les émis­sions de GES et d’économiser des res­sources. Plu­tôt que d’utiliser des maté­riaux neufs, il est sou­vent pos­sible de trou­ver des res­sources pro­ve­nant de bâti­ments démo­lis ou de maté­riaux recy­clés. Cette approche per­met de réduire les pré­lè­ve­ments de res­sources natu­relles et de limi­ter la quan­ti­té de déchets de construc­tion. Mais le réem­ploi néces­site une approche ter­ri­to­riale. Il néces­site une bonne connais­sance de l’offre de maté­riaux à proxi­mi­té. Ce n’est pos­sible à grande échelle que par une col­lecte et une ana­lyse de la data. De nom­breuses pla­te­formes voient le jour, mais les modèles éco­no­miques asso­ciés doivent être repen­sés pour garan­tir la via­bi­li­té des acteurs. 

La data, un enjeu fort en phase d’exploitation

Pour atteindre l’optimisation des consom­ma­tions d’énergie du bâti­ment, il est évi­dem­ment cru­cial d’optimiser son exploi­ta­tion. Grâce à l’analyse par IA des datas col­lec­tées dans les immeubles rési­den­tiels et ter­tiaires ou sur des sites indus­triels, des solu­tions d’optimisation des consom­ma­tions d’énergie sont disponibles.

Pour le neuf, les jumeaux numé­riques peuvent ain­si être uti­li­sés pour ajus­ter les sys­tèmes de chauf­fage, de ven­ti­la­tion et de cli­ma­ti­sa­tion, per­met­tant une uti­li­sa­tion plus effi­ciente des res­sources éner­gé­tiques. En réno­va­tion, cette ana­lyse per­met d’identifier les points faibles et de prendre des mesures cor­rec­tives pour amé­lio­rer l’efficacité. La col­lecte et la cen­tra­li­sa­tion des don­nées sont les pre­mières étapes pour faire de l’optimisation énergétique.

Ce sont les étapes les plus cri­tiques, car les don­nées sont très sou­vent hété­ro­gènes, issues de sources mul­tiples, exo­gènes pour cer­taines, et pour la plu­part n’ont jamais été exploi­tées. Les don­nées ain­si col­lec­tées peuvent ensuite être ana­ly­sées avec des solu­tions de data visua­li­sa­tion. Ces pre­mières ana­lyses de don­nées per­mettent d’étudier les gise­ments poten­tiels et de mettre en place des actions d’efficacité éner­gé­tique, notam­ment sur les équi­pe­ments les plus éner­gi­vores. Des contrats de per­for­mance éner­gé­tique visant la réduc­tion de la consom­ma­tion d’énergie du client sur plu­sieurs années peuvent être ensuite pas­sés. 

Utiliser l’IA

La mise en place d’une pla­te­forme d’Ener­gy Mana­ge­ment (comme Smar­teo et PEM Connect, déve­lop­pées par Equans) per­met d’améliorer sen­si­ble­ment la consom­mation éner­gé­tique. Des résul­tats tan­gibles sur plu­sieurs pro­jets montrent des gains d’au moins 10 %, pou­vant aller jusqu’à 80 %. Une fois la don­née col­lec­tée et ana­ly­sée, des algo­rithmes d’intelligence arti­fi­cielle peuvent être uti­li­sés pour non seule­ment iden­ti­fier les ten­dances et cor­ré­la­tions entre les variables, mais aus­si pré­dire les consom­ma­tions de réfé­rence et détec­ter les ano­ma­lies. C’est ce qui a été fait par les équipes d’Equans sur la pis­cine Yvonne-Godard (Paris xx^e) pour amé­lio­rer l’analyse des consom­ma­tions d’énergie et d’eau. 

Mutualisation des espaces et l’hybridation des usages

Com­ment conci­lier les besoins crois­sants d’espaces, de loge­ments, d’infrastructures, avec les défis environ­nementaux ? Cette injonc­tion peut paraître contra­dic­toire mais l’analyse des taux d’usage des dif­fé­rentes infra­struc­tures bâti­men­taires, du taux de vacance des loge­ments, du rem­plis­sage des par­kings… per­met d’envisager une autre option, celle d’intensifier les usages, per­met­tant de moins construire et de mieux uti­li­ser. L’avantage envi­ron­ne­men­tal en est évident. Moins de matières, moins d’émissions de gaz à effet de serre…
On peut faire appel à la mutua­li­sa­tion : des uti­li­sa­teurs plus diver­si­fiés pour un même lieu et un même usage, comme l’utilisation de locaux sco­laires par des asso­cia­tions en dehors des heures de cours. On peut aus­si hybri­der l’espace, c’est-à-dire lui don­ner des fonc­tions dif­fé­rentes en fonc­tion du moment, grâce à des dis­po­si­tifs de cloi­sons amo­vibles, de meubles esca­mo­tables ou de portes. 

Une exploitation numérique

Dans tous les cas le numé­rique, la data en par­ti­cu­lier, est indis­pen­sable. Indis­pen­sable pour mesu­rer le poten­tiel d’intensification. C’est ce qui per­met­tra d’en voir la fai­sa­bi­li­té, notam­ment éco­no­mique. Indis­pen­sable aus­si pour conce­voir des bâti­ments mul­ti­fonc­tion­nels per­met­tant de maxi­mi­ser l’utilisation des espaces exis­tants et d’éviter ain­si des tra­vaux de construc­tion sup­plé­men­taires. Les outils numé­riques, ali­men­tés par des don­nées fiables et per­ti­nentes, sont donc aujourd’hui indis­pen­sables pour répondre aux enjeux environ­nementaux immenses qui se dressent devant nous. Les solu­tions émergent, à toutes les étapes du cycle de vie du bâti­ment, per­met­tant de contri­buer à opti­mi­ser la consom­ma­tion de matières, d’eau ou d’énergie. Les exemples concrets se mul­ti­plient avec des gains mesu­rés, chif­frables. Mais la capa­ci­té à dis­po­ser de don­nées fiables et per­ti­nentes, capables d’alimenter les pro­ces­sus de déci­sion et d’optimisation, reste encore à par­faire. C’est un pré­re­quis indis­pen­sable pour accé­lé­rer encore. 

En cou­ver­ture : Bâti­ment Inten­Ci­ty de Schnei­der Elec­tric, construit par Bouygues Immobilier.

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