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Smart building

Smart Building

Bâtiments intelligents connectés aux infrastructures et transports électriques

Le smart building consiste à équiper un bâtiment par des systèmes intelligents. Leur rôle est principalement lié à la volonté de faire des économies d’énergie. C’est grâce au concept de réseau électrique intelligent (smart grid) que peut être mis en place un bâtiment intelligent. Les appareils électriques sont ainsi connectés entre eux sur un même réseau pour une gestion énergétique optimisée.

Evolution de la domotique

La domotique est un concept technologique visant à créer des appareils intelligents. Depuis une quarantaine d’années, le développement de cette technique a permis de mettre en réseau de plus en plus d’équipements afin d’automatiser de plus en plus d’actions. Dans un contexte de croissance exponentielle, le smart building s’engage dans la continuité de cette démarche. La traduction de ce terme anglais, largement utilisé en France, parle d’elle-même puisqu’on fait alors référence :

  • au bâtiment, immeuble ou maison intelligent ;
  • et à une maison ou un logement communicant.

Le foisonnement des nouvelles technologies permet d'obtenir des bâtiments complexifiés qui correspondent parfaitement à l'évolution des mentalités.

Le smart building : définition

La Direction Régionale et Interdépartementale de l’Environnement et de l’Énergie d’Île-de-France (DRIEE) définit le smart building comme suit : «Le concept de smart building correspond à l’intégration de solutions actives et passives de gestion énergétique, visant à optimiser la consommation, mais également à favoriser le confort et la sécurité des utilisateurs du bâtiment tout en respectant les réglementations en vigueur.»

Le smart building consiste en la conception d’une maison ou d’un bâtiment où le fonctionnement du plus grand nombre d’équipements électriques possible est à la fois automatisé et coordonné. Les objectifs principaux d’un bâtiment intelligent sont les suivants :

  • optimiser le confort des habitants ;
  • perfectionner la sécurité du logement ;
  • réaliser des économies d’énergie, etc.

Le principe de la maison connectée implique toutefois des profonds changements dans les modes de vie de chacun pour pouvoir se généraliser. Le développement de ce type de construction se fait donc lentement depuis plusieurs décennies. Toutefois, les dernières évolutions, ainsi que l’augmentation des intérêts environnementaux dans le secteur du bâtiment, font du smart building une solution de plus en plus attirante.

Les nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC)

Dans le domaine de la construction durable, la domotique est une solution qui permet d’optimiser les efficacités énergétiques. En effet, un bâtiment communicant est qualifié d'infrastructure à haute efficacité énergétique puisqu’elle prend en compte tous les aspects de la maison, parmi lesquels :

  • les équipements consommateurs de l'électricité ;
  • les équipements producteurs de l'électricité ;
  • les équipements de stockage de l'électricité, etc.

Le smart building prend aussi bien en compte les panneaux photovoltaïques que l’électricité stockée pour alimenter des véhicules électriques ou encore la gestion du chauffage.

Les nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) font référence au secteur de la télématique. Ce terme désigne la multiplication actuelle des sources d’information, leur stockage et leur usage, mais aussi la production, la transmission et les formes que prennent ces informations. La domotique est le prolongement de la télématique, adaptée et appliquée aux bâtiments. La transposition des NTIC au domaine du bâtiment implique quelques changements au sein des maisons, mais également des infrastructures accueillant des travailleurs. En effet, un bâtiment intelligent se charge de la gestion électrique du logement, c’est-à-dire :

  • l’éclairage ;
  • le chauffage ;
  • les équipements électroménagers ;
  • les systèmes de surveillance, etc.

Il est possible d’obtenir une maison connectée en construction, mais aussi en rénovation. En effet, les technologies actuelles permettent de mettre en place de nouvelles techniques pour que les équipements soient adaptés aux besoins de la maison connectée :

Types de modifications nécessaires

Types d’équipements adaptés

équipements adaptés

  • éclairage basse consommation
  • ballon d'eau chaude
  • etc.

nouvelles technologies

  • objets connectés au Wi-Fi
  • communication des différents équipements entre eux
  • etc.

gestion de l'électricité

  • stockage de l'énergie produite
  • autoconsommation
  • fonctionnement réduit ou différé
  • etc.

Afin de répondre aux besoins de simplification de la gestion d’une maison connectée, des services ont été développés afin de pouvoir suivre la consommation énergétique de son logement depuis son smartphone, ou encore pouvoir gérer et moduler sa consommation depuis une application, etc.

Les nouveaux modes de vie et de travail

Le smart building implique de nombreux corps de métier du bâtiment. Que ce soit en construction ou en rénovation, le promoteur immobilier, comme le concepteur de votre logement sont concernés, ainsi que les constructeurs, les architectes, les gestionnaires, etc. Le smart building est une solution design et contemporaine en plus d’être connecté. En effet, cette technique consiste à utiliser les technologies de pointe pour créer des infrastructures répondant aux besoins d’aujourd’hui.

Les différents acteurs du smart building : 7 catégories d’intervenants travaillent en relation pour la mise en place et l’utilisation d’un smart building

  • Maîtrise d'ouvrage
  • Maîtrise d'oeuvre
  • Métiers du bâtiment
  • Fournisseurs de briques technologiques
  • Installateurs
  • Prestataires de services
  • Utilisateurs (résidents ou salariés)

En plus d’un confort optimal, le but du smart building est de proposer des solutions immobilières responsables envers l’environnement. Les réglementations concernant l’efficacité énergétique du bâtiment évoluent régulièrement. Le smart building est une solution pour anticiper ces futures normes. Afin de construire des bâtiments intelligents modernes, ce type de construction implique généralement un mélange de bois et de béton. Les performances environnementales sont au coeur de la réflexion des bâtiments connectés et visent à réduire l'empreinte carbone des bâtiments.

Le smart building comme environnement de travail

En dehors du cadre des habitations, le smart building est également une solution pour les entreprises. En effet, le bâtiment connecté permet de créer un véritable écosystème de services pouvant être utilisés par les salariés. L’environnement du bâtiment n’est alors pas géré par les résidents mais par les employés afin d’optimiser la consommation et le confort de l’espace dans lequel ils travaillent.

Le smart building comme environnement de travail permet à tout employé d’une entreprise de gérer son environnement propre à distance. Il peut ainsi allumer le chauffage le matin avant de se rendre au travail ou éteindre la programmation automatique lorsqu’il est parti en voyages d’affaires. Tout comme pour le smart building à destination de l’habitat, le smart building pour le travail permet une gestion du bâtiment rendue possible via une application sur un smartphone et une analyse des habitudes de chacun pour régler la consommation de l’infrastructure au plus près des besoins.

Les avantages du smart building

La mutation des infrastructures et la mutation des villes accueillent le principe du smart building pour ces apports dans de nombreux domaines.
Le smart building apporte en effet :

  • une réelle flexibilité ;
  • une faible empreinte carbone ;
  • la possibilité de la mixité des usages, etc.

Il s'agit d'une solution efficace pour sécuriser aussi bien les particuliers chez eux que les entreprises, ou encore le patrimoine.
 

Caractéristiques du smart building

Avantages

une gestion énergétique connectée

  • permet de réaliser des économies d’énergie
  • permet d’améliorer le confort des habitants

une gestion de la sécurité des bâtiments

  • permet d’améliorer la sécurité des résidents

une gestion des accès des bâtiments

  • permet de sécuriser les résidences et les logements individuels (gestion des accès : badge, reconnaissance vocale, biométrie, etc.)

une connectivité internet extrêmement performante

  • permet de créer un véritable environnement de vie en réseau

une interactivité entre les résidents et le bâtiment via des objets connectés avec des applications accessibles via smartphone et autres appareils

  • aide à mieux gérer la consommation énergétique d’un logement
  • permet de déclencher ou d’éteindre des appareils à distance
  • permet de réaliser des économies d’énergie

un système analytique des données

  • capable d’optimiser la gestion intelligente du bâtiment grâce à l’analyse des données collectées

Voici un résumé de l’ensemble des avantages liés au smart building :

  • il s’agit d’une logique de construction qui répond aux exigences d’efficacité énergétique actuelles ;
  • ainsi qu’aux contraintes réglementaires ;
  • les systèmes de gestions sont facilement actualisables;
  • les équipements du bâtiment sont faciles à modifier et à changer ;
  • les frais énergétiques sont réduits ;
  • tout comme l’empreinte carbone.

Le smart building offre des avantages à de nombreux niveaux mais également à différentes personnes de la chaîne d’utilisateurs.

Différents types d’utilisateurs

Avantages

Résident dans un logement de type smart building

  • gestion à distance possible
  • usage simplifié au quotidien

Employé dans un bâtiment de type smart building

Gestionnaire de réseaux de distribution

  • gestion améliorée et intelligente des différents flux d’énergie

Producteurs d’électricité

  • moduler les périodes de consommation

Fournisseurs d’électricité

L’objectif d’un smart building est d’être plus qu’une maison, c’est d’être un immeuble, voire un quartier avec un environnement mixte. Dans ce contexte-là, différentes activités sont intégrées au bâtiment intelligent, comme :

  • des logements ;
  • mais aussi des lieux de loisirs ;
  • des bureaux ;
  • des commerces, etc.

Le but étant à terme de permettre aux bâtiments d'interagir entre eux. Les avantages du smart building permettent en effet d’agrandir le réseau de partage de connectivité entre plusieurs immeubles et non plus un seul bâtiment.

Parmi les avantages du smart building, on trouve également la qualité de la connexion internet. Elle est en effet primordiale au bon fonctionnement du bâtiment, ainsi, elle doit être rendue facilement accessible à l’ensemble des objets connectés du bâtiment.

Le smart grid

Le smart grid désigne le réseau de distribution d’électricité intelligent nécessaire au fonctionnement du smart building. En effet, la technologie ainsi mise en place possède les capacités d’optimisation de la consommation.
Le principe de fonctionnement du smart grid permet la mise en relation entre les consommateurs et les producteurs d’électricité. Ces informations concernant l’offre et la demande permettent d’optimiser le rendement de l’électricité produite sans gaspillage.

A ce titre, le but du smart grid est notamment de permettre aux usagers des bâtiments de pouvoir réduire leur consommation aux moments où la demande est la plus importante, c’est-à-dire les heures de pointe.

Les avantages du smart grid sont nombreux. Le principal étant la simplicité du dépistage des anomalies et des dysfonctionnements. Ainsi, le système du smart grid apporte une grande sécurité à l'installation puisqu’une panne sur le réseau est localisée par l’appareil. Les dépanneurs sont alors informés automatiquement du besoin en maintenance, ce qui permet d’optimiser les délais et les problèmes de surconsommation liés à une panne non identifiée.

Les éléments passifs et les éléments actifs

Pour obtenir un bâtiment intelligent, qu’il s’agisse d’une maison ou d’un immeuble, les constructeurs doivent combiner deux types d’éléments afin d’optimiser les performances énergétiques de l’infrastructure. Il s’agit :

  • des éléments passifs ;
  • et des éléments actifs.

Types d’éléments

Eléments actifs

Eléments passifs

Objectif et intérêt

  • représentent les nouvelles technologies et les éléments connectés
  • permettent d’améliorer les performances du bâtiment lors de sa construction ou de sa rénovation
  • aucune interaction avec les systèmes de gestion du bâtiment intelligent, mais indispensable au confort des habitants

Description des éléments et outils

  • différents systèmes de gestion des espaces de vie
  • tout type d'équipement connecté via internet ou via le Cloud
  • automatisation des systèmes de maintenance (en cas de dysfonctionnement, une alerte est envoyée pour prévenir de la nécessité d’une intervention humaine)
  • système de contrôle à distance (application via smartphone)
  • gestion centralisée de tous les équipements connectés
  • installation de capteurs et de compteurs
  • objets connectés
  • outils open data
  • outils d’analyse des données
  • orientation du bâtiment par rapport au soleil
  • choix des matériaux de construction
  • mise en place d’une isolation thermique et phonique performante

Les obstacles du smart building

Toutefois, une telle mutation des bâtiments comporte forcément quelques inconvénients, ou plutôt quelques réticences. En effet, on s’interroge notamment sur la présence des ondes électromagnétiques accrue par l'afflux d’équipements connectés. Il est également possible d’aborder la thématique de la cybercriminalité.

Le smart building et les ondes électromagnétiques

Que ce soit au travail ou à son domicile, le smart building implique la massification de la présence des ondes électromagnétiques. Toutefois, pour le moment, aucune étude ne démontre le potentiel danger lié à ces ondes électromagnétiques. Depuis le 1er janvier 2017, le Décret n° 2016-1074 du 3 août 2016 impose cependant une limitation des champs d’ondes électromagnétiques sur le lieu de travail des employés, notamment dans les bureaux. En effet, suite au développement du trouble d’électro-hypersensibilité (EHS), des mesures ont été prises pour protéger les travailleurs contre les éventuels risques pour la santé pouvant être infligés par des champs électromagnétiques.

Ainsi, pour construire un smart building à destination professionnelle, une étude d’évaluation des risques dans le bâtiment devra être menée. Les résultats de l’étude seront indiqués dans un document unique d’évaluation des risques (DUER).

La cybersécurité des maisons connectées

Le deuxième inconvénient, ou la deuxième piste de réflexion concernant les obstacles du smart building est la thématique de la cybercriminalité. En effet, les cyberattaques sont un sujet dont on entend parler concernant les paiements en ligne, notamment, ou pour le piratage de données. Mais qu’en est-il pour une maison intelligente ? En effet, le principe du smart building fonctionne sur les capacités de connexion en réseau d’un bâtiment. Il fonctionne via le Cloud ou via internet. Cela rend donc possible la cybercriminalité.

Les données personnelles des personnes sont en effet utilisées pour le fonctionnement du smart building. Ainsi, la cybersécurité doit être à même d’éviter les vols de données mais aussi l’accès à la maison, et aux cambriolages. Raison pour laquelle, le domaine de la cybersécurité se développe à la même vitesse que la technologie propre au smart building.

Quant à la protection des données personnelles, c’est là le domaine juridique qui entre en jeu. Des mesures ont déjà été prises en ce sens par des organismes comme :

  • l’Agence Nationale de la Sécurité des Systèmes d’Information (ANSSI) ;
  • la Commission Nationale de l’Informatique et des Libertés (CNIL), etc.

Smart building : pour aller plus loin

L'interconnexion des objets (IdO) et des espaces de vie va d’ores-et-déjà plus loin que le smart building. On parle également d’Internet of Things (IoT). Ces appellations correspondent en effet aux réseaux virtuels au travers desquels sont interconnectés des objets virtuels et physiques. L’Ido ou l’IoT est en mesure de fournir des informations aux bâtiments intelligents. Il s’agit en effet d’objets connectés à part entière.

Dans la démarche de mise en place d’un smart building, les systèmes automatisés des bâtiments, ou Building Automation Systems (BAS) majoritairement présents actuellement, vont avoir tendance à être remplacés par des systèmes connectés pouvant échanger avec les systèmes des bâtiments intelligents.

La mise en place de ce type d’appareils nouveaux est déjà en cours dans nos environnements du quotidien, en particulier dans les entreprises. En effet, de nombreux appareils sont d’ores-et-déjà connectés en réseau, comme les écrans, les machines à café, etc. Ces réseaux récupèrent des données à des réseaux. Ces derniers analysent ensuite ces données et servent notamment en termes de marketing.

Le principe des smart cities

Smart building, smart grid, smart city sont des concepts qui sont amenés à fonctionner en un seul et même réseau. En effet, le principe des smart cities, également appelé ville intelligente en français, consiste à créer de véritables lieux urbains connectés afin de réduire les coûts d’optimiser la qualité des services proposés dans une ville. Dans ce contexte-là, le smart building trouverait sa place au sein d’un smart grid qui fonctionnerait au sein d’une smart city.

Dans une logique de développement économique durable, la smart city fournirait aux habitants une qualité de vie élevée avec de hautes performances en termes de :

  • mobilité ;
  • économie ;
  • mode de vie ;
  • environnement, etc.

Pour créer une ville connectée, l’utilisation des technologies de l'information et de la communication (TIC) l'Internet des objets ou IoT sont deux démarches indispensables à la réalisation d’un tel concept. En effet, une ville intelligente fonctionne grâce à une collecte et une analyse de données électroniques de masse afin de pouvoir répondre efficacement aux besoins des habitants. Pour cela, les informations sont collectées aussi bien aux niveaux des habitants que des équipements de la ville. Les réseaux d'approvisionnement en eau, les bibliothèques, les systèmes d’informations, les hôpitaux, les centrales électriques, les écoles, les systèmes de transport, la gestion de la circulation, dans une ville intelligente, tout est connecté en un seul réseau pour mieux s’harmoniser.

Si le développement des stratégies à mettre en place pour créer de réelles villes connectées est encore en cours de réflexion, de nombreuses expérimentations sont déjà en cours depuis plusieurs années, notamment en Europe.

Le principe du Thinking Building

Pour aller plus loin que le smart building, on entend également déjà parler du thinking building. Si le premier fait référence à l’immeuble intelligent, le second émet d’ores-et-déjà l’hypothèse d’un immeuble pensant. Il s’agirait d’une nouvelle évolution technologique qui permettrait au bâtiment d’anticiper les besoins des habitants.
Le principe de fonctionnement du thinking building lui permettrait d’analyser les données ainsi requises afin d’émettre des hypothèses et des prédictions sur les besoins de chacun en se fiant, notamment, à ses habitudes. L’anticipation des besoins est au coeur des enjeux de demain dans le domaine de la construction.

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