Smart building et développement durable

De TP INTD.

Sommaire

Présentation

Vous trouverez sur cette page la partie veille concernant le sujet: Smart building et développement durable.

Pour consulter notre travail sur l'analyse sectorielle cliquez ici: Analyse sectorielle secteur 41.20B Construction autres bâtiments

Composition de l'équipe du groupe 4:

  • Clémence Blazy
  • Emilie Confort
  • Ghalia Kessaci
  • Pierre Louis Marchal


1- Définition des termes

Pour déterminer les contours de la veille à effectuer sur smart building et développement durable, les termes définis ci-après permettent de fixer les principaux concepts, la surveillance portera en majorité sur la jonction des notions "d'immeubles intelligents" et "immeubles verts" pour dresser un état des lieux et les problématiques de la construction d'immeubles à l'économie d'énergie durable au 21e siècle.

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[Source : http://www.smart-buildings.com/]

1.1- Smart Cities

Smart City traduit par « ville intelligente » est un concept qui inscrit la ville dans un développement économique durable, une gestion éclairée des ressources, une exigence quant à la qualité de vie. Tout ceci rendu possible par la gouvernance participative, c’est-à-dire une gestion publique collaborative et ouverte. Ce concept répond aux nouveaux besoins des institutions, des entreprises et des citoyens, à la fois sur le plan économique, social et environnemental. Face aux défis de l’avenir, la ville compétitive se pense, non plus seulement comme un espace physique investi d’infrastructures mais un espace dans lequel l’impact environnemental doit être minimisé, l’accès aux ressources facilité, les transports, la gestion des déchets, la climatisation des édifices et surtout la gestion de l’énergie (production, acheminement, etc.) adaptables et ré-ajustables en temps réel.[1]

La smart city : une réponse au réchauffement climatique

“A ce jour, les villes occupent 2% du territoire mondial, accueillent la moitié de la population mondiale et sont responsables de 75% de l’énergie consommée et de 80% des émissions en CO2...Rendre les villes intelligentes est donc essentiel pour non seulement accueillir une population urbaine grandissante, mais aussi pour diminuer leur impact environnemental et garantir la sécurité énergétique.” [2]

Smart city : à la fois “ville du savoir”, “cyber-cité”, “éco-cité”

Les caractéristiques de la ville intelligente

  • la ville de savoir (encouragement de l’éducation, l’innovation)
  • la cyber-cité (Interconnection des habitants)
  • l’éco-cité, (positionnement dans le développement durable). [3]


L’expert en recherche analytique sur le développement urbain et régional, Rudolf Giffinger, de l’université technologique de Vienne, classe les villes intelligentes selon six critères :

Smartcities.png

[Source : http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=smartcities-caracteristiques]


La ville intelligente, appréhendée de manière systémique, dotée de nouvelles technologies de l’information et de la communication, sera plus performante en développant :

  • transport et mobilité intelligente : mobilité électrique, système de transport pensé de manière globale, multiplicité des modes de transport efficaces, sûrs, écologiques …
  • environnement durable : gestion des déchets et de l’énergie
  • urbanisation responsable et habitat intelligent : favoriser le vivre ensemble, promouvoir les bâtiments intelligents, penser gestion de l’énergie. .[1]


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[Source : http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=smartcities-caracteristiques]



La smart city : avant tout “l’intelligence des gens”

“ La smart city, bien plus que ses infrastructures techniques et ses systèmes interconnectés, ce sont – rappelons-le – ses habitants, ses entreprises et ses passants. L’intelligence des villes est, d’abord, l’intelligence des gens. Une métropole n’est pas qu’un assemblage d’intelligence artificielle, mais un territoire qui maximise les effets positifs de l’agglomération (comme la communication et l’innovation) et qui minimise les effets négatifs (comme la congestion et la pollution). Une métropole intelligente est donc une ville qui améliore ses qualités et son attractivité, en s’appuyant, notamment, sur les ressources numériques (les données et les systèmes qui les exploitent)”

1.2- Développement Durable

La notion de développement durable est apparu à la fin du XXe siècle. Elle répond concrètement aux questions suivantes: “Comment concilier progrès économique et social sans mettre en péril l’équilibre naturel de la planète ? Comment répartir les richesses entre les pays riches et ceux moins développés ? Comment donner un minimum de richesses à ces millions d’hommes, de femmes et d’enfants encore démunies à l’heure où la planète semble déjà asphyxiée par le prélèvement effréné de ses ressources naturelles ? Et surtout, comment faire en sorte de léguer une terre en bonne santé à nos enfants ?”

Un concept que l’on résume aujourd’hui d’une simple phrase : "un développement qui répond au besoin du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs".


Pour l’AFNOR en 2012, un Etat est dit « durable » si « les composantes de l'écosystème et leurs fonctions sont préservées pour les générations présentes et futures ». Dans cette définition, les « “composantes de l’écosystème” incluent, outre les êtres humains et leur environnement physique, les plantes et les animaux. Pour les êtres humains, le concept sous-entend un équilibre dans la satisfaction des besoins essentiels : conditions économiques, environnementales, sociales et culturelles d'existence au sein d'une société. [4]

Il s’agit aussi, en s’appuyant sur de nouvelles valeurs universelles (responsabilité, participation écologique et partage, principe de précaution, débat…) d’affirmer une approche double :

  • dans le temps : nous avons le droit d’utiliser les ressources de la Terre, mais le devoir d’en assurer la pérennité pour les générations futures ;
  • dans l’espace : chaque humain a le même droit aux ressources naturelles de la Terre (principe de destination universelle des biens. [4]

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[Source: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sch%C3%A9ma_du_d%C3%A9veloppement_durable.svg Wikipédia Schéma développement durable]

1.3- Gestion énergétique des bâtiments

La gestion des énergies Dans les années à venir, le développement de réseaux énergétiques intelligents, à l’instar des smart grids devra permettre une utilisation à la fois plus raisonnable et plus raisonnée des énergies en ville. Le ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie estime en effet que l’optimisation et la rénovation des réseaux de distribution d’eau, d’électricité, de gaz…, sont indispensables. Elles seront l’un des enjeux majeurs de la réorganisation intelligente des villes de demain. [5]

Unité “atomique” d’un vaste ensemble cohérent, le smart building doit à la fois réduire son empreinte énergétique (gestion des déchets pour la production de chaleur et d’électricité, consommation énergétique rationalisée) et à terme, tendre vers la production de l’énergie qu’il consomme (BEPOS) et GTB pour le tertiaire. Cela ne pourra se réaliser qu’en interaction avec les réseaux de distribution de flux (énergétiques ou de transports et mobilité) associés à des outils de conception bien en amont (maquette numérique) et de contrôle en aval (compteurs, bouquets de services avec objectifs de rentabilité). [6]

Parmi les exemples les plus significatifs figure le Green Office de Bouygues Immobilier, à Meudon, premier bâtiment à énergie positive construit en France. Un bâtiment de 23 000 m2 qui produit plus d’énergie qu’il en consomme. Un bâtiment doté d’une isolation performante, dépourvu de climatisation, rafraichi par ventilation naturelle, chauffé par une chaudière à cogénération biomasse, équipé d’une centrale photovoltaïque et d’une gestion technique centralisée Schneider Electric ultra-performante pour piloter l’ensemble des utilités… Un modèle de sobriété énergétique, économique et écologique. [7]

1.4- Smart Buildings

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[Source: http://www.smart-buildings.com/faqs.html smart-buildings.com]


L’immeuble intelligent ou “smart building” est un immeuble alliant technologie et processus de construction élaboré permettant d’améliorer la qualité de vie de ses habitants sans avoir d’impacts négatifs sur l’environnement et la société.

C’est une construction à haute efficacité énergétique intégrant la gestion intelligente du bâtiment les équipements consommateurs, producteurs et de stockage.

Il est au coeur du domaine de la construction et du logement du 21ième siècle puisqu’il allié technologie, innovation et matériaux de construction traditionnels.

“Un building intelligent produit en temps un système d’information intégrée permettant aux propriétaires de prendre des décisions intelligentes en regard de la maintenance et de l’opération. Il a sa propre logique qui évolue avec les changements des besoins des utilisateurs et des technologies assurant ainsi une continuité et une amélioration dans l’intelligence des opérations, la maintenance et l’optimisation. Il intègre des caractéristiques majeures qui sont porteuses de développement durable aux bénéfices des générations futures.” [8]

Le smart building produit un environnement productif et avantageux par la gestion réfléchie de son infrastructure, des systèmes qui la composent et des services qu’il produit. Coût, confort, services, sécurité et flexibilité sont les principaux avantages d’un tel type d’édifice. Dans l’exemple d’une maison intelligente ou “smart home” réalisée par le journal Le Monde, vous pouvez observer ci-dessous des exemples de dispositifs numériques installés de manière récurrente dans les “smart buildings”.


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Source: Le Monde, supplément Sciences et Technologie, 9/06/2012.


Les quatre éléments suivants composent la gestion technique des bâtiments (GTB) :

  • L’infrastructure ou réseau de câblage et de télécommunications: elle garantit l’interopérabilité des systèmes par sa composition formée d’éléments passifs tels des câbles en cuivre, des fibres optiques et des salles de répartition et d’équipements aménagées de façon à permettre l’établissement et le maintien des liens de communication. Cette infrastructure est normée et réglementée ce qui permet d’assurer la pérennité pour une durée minimale de 25 ans sans contrainte d’évolution logicielle et applicative.
  • Les systèmes : ils regroupent l’intégralité des éléments technologiques fournissant les services et la communication au sein du bâtiment : ordinateurs, serveurs, concentrateurs passerelles. Une partie de ces systèmes sont électromécaniques et utilisent des contrôleurs dotés de processeurs “intelligents” capables d’échanger de l’information entre eux telle que la température ou l’humidité.
  • Les services: c’est l’ensemble des tâches accomplies à l’aide des systèmes pour rencontrer les besoins des occupants. Ils concernent la sécurité, l’automatisation d’édifice, les communications et l’administration.
  • La gestion: elle est effectuée par un personnel spécialisé dont la mission principale consiste à optimiser les systèmes pour effectuer le meilleur rendement énergétique possible produit par le smart building.

1.5- Smart Meeting

Le smart metering consiste à compter les consommations d’énergie, transporter, collecter puis traiter les données, pour les restituer en bout de chaîne à l’utilisateur final et à l’inciter à optimiser sa consommation.

Mesure -> transport de données -> collecte de données -> traitement de données -> restitution des données traitées aux utilisateurs finaux.


2- Smart building et nouvelles technologies de l'information

Tandis que des pans entiers des villes deviennent congestionnés et que les citadins sont victimes de la pollution de l'air mais aussi du bruit et du stress, beaucoup imaginent une ville intelligente et interactive s'adaptant à nos besoins grâce aux nouvelles technologies. Pour ce faire, les Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC) sont à l'honneur : domotique, capteurs et compteurs intelligents, supports numériques et dispositifs d'information se multiplient dans nos cités modernes. Le développement et le déploiement des NTIC permettra une meilleure gestion urbaine grâce à l'obtention et à l'analyse d'informations clés (fonctionnement des installations distribuées de production d'énergie - notamment renouvelables, état en temps réel des réseaux électriques, surveillance du trafic routier, mesure des niveaux de pollution, etc.) au travers d'un système d'exploitation urbain et d'une nouvelle infrastructure de gestion des connaissances.

Il est évident que la technologie seule ne peut être la réponse ultime : l'Homme doit baser sa réflexion sur son savoir et son expérience pour repenser son mode de vie en profondeur. Il s'agit d'une véritable mission de planification, à la fois pour les architectes, les urbanistes et les pouvoirs publics : les nouvelles technologies devront être associées à des choix judicieux en matière de gouvernance. [9]

Les Smart buildings proposent de passer du bâtiment communiquant au bâtiment intelligent. Le terme de bâtiment intelligent recouvre à la fois la notion de maison communicante individuelle (Smart home) et de bâtiment à énergie positive (Smart building). Il s’agit de mettre de l’intelligence sur le réseau électrique des bâtiments (maison, immeuble d’habitations ou de bureaux) pour faciliter et améliorer la gestion de l’énergie et des appareils électriques sur le réseau. [10]


3- Commanditaire de la veille

Notre commanditaire est une collectivité locale, engagée depuis des années à répondre au défi du réchauffement climatique. Soucieuse de maintenir une grande qualité de vie, la ville privilégie un citoyen-acteur, consommateur et producteur d’information, dans une projet global de dynamisation et compétitivité. Préoccupée par l’urbanisation croissante, elle souhaite « une approche intégrée – ne découpant pas la ville par filières (par « silos ») …. » Son projet «  intensifier le recours aux technologies dans la gestion quotidienne et stratégique de la métropole » ; et « concevoir la ville autrement, avec une approche plus intégrée et plus participative. » La collectivité locale, dans une première démarche expérimentale, a le souhait d’une gestion intelligente de son territoire : construire durablement et intelligemment afin de répondre au défi climatique. Sa priorité : “ économiser l’énergie”. Pour ce faire, elle fait la demande d’une veille de la “smart building et environnement durable”, afin d’orienter sa politique d’urbanisme. Mieux connaître les enjeux, les acteurs, les innovations, les tendances … voilà des réponses attendues par tout décisionnaire de la collectivité locale bâtisseur de la ville de demain. » [11]


Les collectivités territoriales ont leur rôle à jouer et « ont été incitées, depuis 2004, dans le cadre du Plan climat national, à prendre en compte la lutte contre le changement climatique et la maîtrise de l’énergie dans leurs documents de planification. » [12]


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[Source: http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?p=smartcities-politiques-energetiques]


Le Plan Climat-Energie Territorial (PCET)

Projet territorial de développement durable, il inscrit la collectivité locale dans un plan d’action à 2 objectifs.

  • Réduire les émissions de Gaz à Effet de Serre
  • S’adaptater au changement climatique désormais inévitable

En France, les objectifs « 3 x 20% » sont déclinés comme suit :

  • Réduction de 17% des émissions de Gaz à effets de serre
  • Réalisation de 20% d’économie d’énergie en 2020
  • L’intégration de 23% d’Energie Renouvelable dans la consommation d’énergie finale en 2020


Les collectivités locales sont engagées dans un programme de “transition énergétique”. L’information, essentielle vu la complexité de la tâche, vient éclairer leur décision.

4- Secteurs d’activités touchés

  • Conception (bureaux d’étude, architecte, ingénieurs)
  • Gros oeuvre (BTP, matériaux)
  • Second oeuvre (électricité, chauffage, revêtement...) : comporte “le smart metering”, c’est le comptage des fluides (eau, gaz, électricité) traversant le bâtiment grâce à des compteurs intelligents, appelés aussi communiquants ou évolués. [13]
  • Equipement (Fournisseur TIC) : L’application des NTIC à un bâtiment du tertiaire s’appelle la gestion technique des bâtiments (GTB) ou “immotique” appliqué dans le domaine des maisons individuelles le terme se transforme en “domotique”
  • Services (facilities management)


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[Source: http://blog.administrationnumerique.markess.com/2013/03/mapping-des-prestataires-oeuvrant-pour-la-gestion-intelligente-des-territoires-avec-le-numerique/]


5- Axes de veille

Pour l’ensemble de l’Europe, le développement d’une économie verte est désormais perçu comme un axe essentiel dans l’élaboration des politiques publiques. Les éco-activités, selon l’OCDE, visent à mesurer , prévenir, limiter ou corriger les atteintes à l’environnement touchant l’air, l’eau, le sol et les problèmes en rapport avec les déchets, le bruit et les écosystèmes. Dans ce contexte, les politiques publiques françaises ont développé leur financement autour de ces éco-activités devenues à la fois un enjeu économique, social, écologique.

5.1- Un enjeu politique majeur au coeur des préoccupations de la population (axe politique)

La transparence : une nécessité

L’optimisation des interactions entre gouvernants et gouvernés est l’un des autres enjeux majeurs de ces ambitieux projets, l’objectif étant d’accroître la transparence des décisions politiques et d’accélérer les échanges entre les parties prenantes. Ici encore, les TIC seront au cœur des dispositifs mis en place. Pour les collectivités, cette série de profonds changements sera nécessaire afin de pouvoir dessiner la ville de demain, une ville économiquement intelligente et écologiquement responsable.

Communication : informer le citoyen

« Si les TIC peuvent contribuer à rendre les villes plus durables, leur développement n’est pas sans poser de questions tant sur le plan de l’acceptabilité sociale que sur ceux de leur mode de financement ou des transformations qu’’elles induisent dans la nature des services rendus et le rapport des citoyens/usagers à la ville. » [14]

5.2 Le “mieux vivre en ville” au coeur de la construction des smart-building (axe social)

On étudiera particulièrement l’évolution de l’emploi du secteur en distinguant l’emploi temporaire (surtout présent sur les chantiers) de l’emploi durable et son exigence de qualification (particulièrement dans le secteur de la R et D des plus grandes entreprises). La formation aux nouvelles technologie semble accuser un certain retard du fait qu’un grand nombre d’acteurs sont issus de petites entreprises.

Enfin en terme d’amélioration de la qualité de l’habitat, les constructions neuves subissent un surcoût dû à l’application des nouvelles normes et renchérissent l’accession à la propriété. Les programmes de rénovation initiés dans le cadre de l’ANRU bénéficient principalement au logement social.

5.3 La construction : facteur de dégradation de l’environnement (axe urbanisme/ construction)

Le secteur de la construction est un des principaux émetteurs de gaz à effet de serre. [15] Ce fait le place au sein des problématiques environnementales avec des nombreuses réflexions sur la manière dont il doit réduire son empreinte écologique sur l’environnement. Le Grenelle de l’environnement a entre autre amélioré et accéléré la performance énergétique des bâtiments en imposant un certain nombre de mesures réglementaires.

Dans ce contexte, le bâtiment intelligent est l’un des moyens privilégiés d’atteindre les objectifs de diminution de la consommation énergétique et de réduction de gaz à effet de serre.

Outil d’amélioration d’efficacité énergétique du bâtiment à travers la gestion technique du bâtiment, le smart metering et le smart grid, le smart building semble la solution la plus efficace pour construire les bâtiments de demain. Cependant est-il vraiment adapté à chaque typologie de ville? Devient-il vraiment un outil efficace au sein de la ville urbaine contre la pollution? La dépense financière en vaut-elle les bénéfices pour les habitants? Et surtout est-ce que chacun d’entre nous peut-il y vivre? Quelles sont véritablement les conditions d’accès à un habitat envahi par les technologies de demain?


6- Problématique générale

Le smart building permet-il une véritable économie d’énergie?

Le développement du bâtiment intelligent est soumis à de fortes contraintes en termes de coût et d’acceptabilité sociale des technologies. Il se développe principalement dans les secteurs où il y a un effet de volume permettant des économies d’énergie importantes. De plus les technologies utilisées dans le bâtiment vont générer une masse considérable de données sur les habitants; un questionnement sur l’utilisation de ces données est incontournable. L’intelligence des systèmes n’est qu’une contribution à l’optimisation de la gestion des bâtiments ou est-elle une part de notre quotidien, de notre mode de vie? Et dans ce cas précis en quoi améliore t-elle l’impact énergétique produit par chaque habitant d’un même immeuble?


7. Secteur géographique et Périmètre temporel

La veille informationnelle couvrira principalement la France dans le cadre de l’Union Européenne et démarrera à partir de janv 2013 pour une grande partie des sources informationnelles quelles soient de nature généraliste, spécialisée ou scientifique. La recherche sur les sources s’effectuera en français avec une exception pour la littérature scientifique abordant les différents axes de la veille puisque la production littéraire à ce sujet est en majorité anglophone.


8. Utilisateurs du système de veille

Services utilisateurs du dispositif de veille Intervenants du sein du dispositif Rôle et Tâches des intervenants Listing des besoins des intervenants
Service communication - Directeur de communication.
- Chargés de mission.
Information au public.
Promotion de la politique de la ville.
Informations problématiques relevant des débats suscités par la mise en place d’un smart building dans la ville. De quel manière s’inscrit-il dans l’espace urbain?
Service développement durable - Adjoint au maire en développement durable.
- Chargé de mission habitat durable.
Animateur référent filière habitat. Assiste dans la mise en œuvre de la politique des habitats.
Monte les dossiers de financement. Conseiller technique sur les projets bâtiment.
Normes réglementaires en matière d’environnement (cf. grenelle, ocde)
Service urbanisme - Adjoint au maire urbanisme.
- Chargé d’urbanisme.
Rénover, améliorer les espaces publics.
Participer à la création d’espaces urbains.
Gestion du droit des sols, de la politique urbaine et des opérations urbaines de la ville.
Informations sur les cabinets d’architecture susceptible de répondre à l’appel à projet
Service immobilier et travaux Responsable de travaux, maintenance et exploitation. Veille au bon déroulement des travaux, au bon fonctionnement des installations techniques.
Coordonne les équipes internes/externes des bâtiments. Prépare la programmation des travaux.
Veille au respect de la réglementation en vigueur.
Informations sur les sociétés de smart metering et smart grids.


9- Proposition de Mots-clés

Français Anglais Français Anglais
architectes architects économie d’énergie
optimisation énergétique
energy saving
optimize energy
architecture bioclimatique entrepreneur
constructeur
builder
architecture durable green construction
sustainable building
habitat passif
basse énergie immeuble intelligent smart Building
automation building
integrated building
intelligent building
automated building
high performance building
advanced building
bâtiment à énergie positive (BEPOS) bâtiment autonome innovation innovation
bâtiments à basse consommation (BBC) intégration des systèmes
contrôle des systèmes controllability of systèmes NTIC (N)ICTs
développement durable sustainable développent performance énergétique
domotique
gestion technique de bâtiment
GTB
immotique
automation
networked infrastructure
réseau électrique intelligent smart grid
eco-construction environmental technology sauvegarde environnementale
eco-habitat green building urbanisme durable sustainable urban planning
écologie urbaine ville durable
eco-matériau ville intelligente smart cities
digital cities
intelligent cities

Mots-clés liés aux caractéristiques du smart building:

  • Adaptabilité
  • Durabilité
  • Efficacité
  • Fiabilité
  • Flexibilité
  • Interopérabilité
  • Mobilité
  • Pénibilité
  • Sécurité
  • Technologie

Références

  1. 1,0 1,1 Site du Smart Grids CRE smartgrids-cre.fr (consulté le 10/11/13)
  2. Le blog de l’éco-maîtrise de l'énergie : [1] (consulté le 12/12/13)
  3. Le blog de l’éco-maîtrise : [2] (consulté le 12/12/13)
  4. 4,0 4,1 Wikipédia, développement durable, définition: Wikipédia Développement durable (consulté le 8/11/13)
  5. L'immobilier d'un monde qui change: limmobilierdunmondequichange.fr (consulté le 9/12/13)
  6. Smart cities, politiques énergétiques smartgrids-cre.fr
  7. Bâtiments de demain par Schneider Electric schneider-electroc.fr
  8. Société québécoise des infrastructures sqi.gouv.qc.ca
  9. Bulletins électroniques : bulletins-electroniques.com (consulté le 8/11/13)
  10. Smart Grids - CRE : smartgrids-cre.fr (consulté le 8/11/13)
  11. Rapport sur les smart cities : eclairs.fr Consulté le 19/11/2013
  12. Smart cities politiques énergétiques: smartgrids-cre.fr Consulté le 8/11/2013
  13. Etude sur le bâtiment intelligent et les TIC, 2011, OpticsValley opticsvalley.org
  14. Les villes intelligentes: developpement-durable.gouv.fr Consulté le 6/11/2013
  15. Emissions de gaz à effet de serre du secteur de la construction, comment atteindre le facteur 4 : construction-carbone.fr
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