Smart city

La Smart City de demain sera-t-elle en bois ?

  • 14 Sep
    2017
  • 10 min

Fini la gabegie. Depuis quelques années, le secteur du bâtiment est soumis à des objectifs ambitieux de réduction de la consommation énergétique. Une nouvelle ère débutée dans la foulée des lois Grenelle I et II sur l‘environnement. Le secteur du bâtiment représentant un enjeu majeur dans le cadre de la transition énergétique et écologique. En effet, il concentre à lui seul 42,5% de la consommation énergétique française. La réglementation thermique actuellement en vigueur, la RT 2012, a d’ores et déjà permis de diviser par trois les besoins dans les constructions neuves par rapport à la réglementation précédente. Et de généraliser ainsi l’impératif de basse consommation. Dans la lignée de l’accord de Paris sur le climat, la prochaine réglementation (RT2020) ira encore plus loin. Elle devrait imposer comme « standard », du moins dans le neuf, les bâtiments à énergie positive, dits « Bepos », c’est-à-dire qui produisent plus d’énergie qu’ils n’en consomment, à l’horizon 2020.

Bouygues Immobilier et Elithis, pionniers du bâtiment tertiaire écolo 

La tour Elithis Danube à Strasbourg

Les acteurs du bâtiment disposent déjà de plusieurs années de recul en la matière. Quelques sociétés pionnières ont tracé la voie, levant ainsi les doutes quant à la possibilité de réaliser ces immeubles économes. Inaugurée à Dijon en avril 2009, la tour Elithis, du nom de la société d'ingénierie qui l'a construite et l'occupe, a marqué l'entrée du secteur tertiaire dans l'ère du Bepos. La société s’apprête d’ailleurs à faire à nouveau parler d’elle en inaugurant, d’ici la fin de l’année, la première tour résidentielle de ce type, d’une hauteur de dix-sept étages, à Strasbourg. Bouygues Immobilier a également fait figure de précurseur. L'immeuble Green Office livré par le groupe à Meudon en 2011 est souvent cité comme un cas d'école : d’une surface de 23 000 m2, il est à l’époque le plus grand bâtiment tertiaire dans cette catégorie. Il intègre 4 200 m2 de panneaux photovoltaïques, une chaudière cogénération à huile végétale, une ventilation et des matériaux « naturels ». Dans les grandes lignes, la maison ou l’immeuble à énergie positive reprend les principes de l’habitat dit « passif », c’est-à-dire conçu dans l’optique d’une consommation minimale, en les poussant à l'extrême : il exploite au maximum les apports solaires et caloriques internes reléguant ainsi le chauffage à un rôle d'appoint pour les jours d'hiver les plus froids et les plus sombres.

On cherche désormais à récupérer la chaleur gratuite offerte par le soleil, grâce à l’orientation, par des vitrages orientés au sud et à limiter l’exposition au vent.

Thierry Bièvre

Une prouesse devenue tangible grâce à l’effet conjugué de différents dispositifs. Qui dit maison ou bâtiment à énergie positive implique ainsi une architecture bioclimatique. « Ce qui n’était pas forcément le cas de la première génération de bâtiments plus axée sur l’exploitation de la technologie. On s’est aperçu depuis que la technologie pouvait parfois coûter cher en maintenance » relève Thierry Bièvre président du groupe d’ingénierie Elithis, spécialiste de l’efficacité énergétique. On cherche désormais à récupérer la chaleur gratuite offerte par le soleil, grâce à l’orientation, par des vitrages orientés au sud et à limiter l’exposition au vent. La tour de logements Elithis Danube, à Strasbourg, qui devrait être inaugurée en fin d‘année est un modèle du genre. Elle affichera une façade sud très généreuse, support d’amples baies vitrées, en contraste avec une façade nord en forme de «proue» très étroite, comme élancée. Cette forme aérodynamique induit une exposition au vent et au froid réduite au minimum. L’isolation doit, elle aussi, être parfaite, de façon à réduire les déperditions de chaleur et les flux d’air. Des progrès ont été réalisés ces dernières années au niveau des matériaux qui offrent une meilleure résistance thermique mais aussi un impact environnemental réduit. Une couche d’isolation extérieure et la suppression du passage de la chaleur par des points faibles de la structure appelés « ponts thermiques » réduisent considérablement le besoin de chauffage, principal foyer énergivore. 

L'isolation extérieure doit agir comme une peau c’est à dire répondre aux différentes amplitudes de température tout au long de l’année.
Si le travail a été bien fait, un bâtiment dit passif ne dépassera pas une consommation de chauffage de 15 kWh/m2/an. « L’isolation extérieure doit agir comme une peau c’est à dire répondre aux différentes amplitudes de température tout au long de l’année » résume Thierry Bièvre. Un équilibre subtil à trouver selon le dirigeant d’Elithis. Paradoxalement, l’isolation extérieure ne doit pas forcément être trop performante au risque de se retrouver avec des calories en trop à certaines périodes de l’année et un effet « thermos ».

Le coût de l’électricité solaire photovoltaïque désormais compétitif

Regard d'expert

Emmanuel François

Président 

Smart Building Alliance

Le prix des modules photovoltaïques a été pratiquement divisé par 8 en 10 ans 
En complément, les bâtiments Bepos font appel de façon significative aux énergies renouvelables. Ils disposent généralement d’une ventilation double flux qui récupère la chaleur de l'air vicié extrait de l’habitat et l'utilise pour réchauffer l'air neuf filtré venant de l'extérieur. Un ventilateur diffuse ensuite cet air renouvelé préchauffé dans les pièces principales. Les gains internes tels que l’apport de chaleur via l’électroménager ou les équipements électroniques sont exploités. Afin d’afficher ce bilan énergétique positif, ces immeubles disposent surtout de leurs propres moyens de production, le plus souvent grâce à l’apport photovoltaïque. Une technologie fiable et éprouvée qui, ces dernières années, a vu son prix de revient considérablement chuter notamment grâce à la baisse continue du coût des installations. « Le prix des modules a été pratiquement divisé par 8 en 10 ans » rappelle Emmanuel François président de l’association Smart Building Alliance. Résultat : le coût de l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques s’avère désormais largement compétitif par rapport à celui de l’électricité fournie par le réseau. Dès lors, il est devenu intéressant pour les immeubles d’auto-consommer leur production.

Le Green Office Spring de Bouygues Immobilier

Bouygues Immobilier

D’autres sources d’énergie renouvelable moins conventionnelles sont parfois utilisées. Deuxième Green Office conçu par Bouygues Immobilier, l’immeuble Spring  est par exemple équipé, en plus de ses 6500 m2 de panneaux photovoltaïques, d’un système de géothermie sur nappe, pour la production de chaud / froid, et d’un dispositif de récupération des eaux de pluie qui assure l’écoulement des WC.  « Last but not least », le bâtiment à énergie positive exploite les technologies numériques. Le réglage de la température dans ce genre de structure s’avérant délicat, il nécessite un pilotage énergétique qui colle au plus près des besoins et des habitudes de vie des locataires. De fait, la domotique a très tôt joué un rôle primordial dans le développement de ce style de construction. Pour éviter le gaspillage de l’énergie évidemment mais pas seulement. «La domotique nous a permis de démontrer l’efficacité de ce style de bâtiment et de faire évoluer notre connaissance en matière de régulation de la température » argumente Thierry Bièvre.

 «La domotique nous a permis de démontrer l’efficacité de ce style de bâtiment et de faire évoluer notre connaissance en matière de régulation de la température »

Des systèmes domotiques adossés à de l’intelligence artificielle

L’apport du numérique dans la gestion énergétique du bâtiment n’en est d’ailleurs qu’à ses débuts. Le bâtiment à basse consommation est appelé à devenir de plus en plus « intelligent ». Dans les prochaines années, on devrait assister un saut qualitatif avec le développement de dispositifs domotiques intégrés adossés à des systèmes d’intelligence artificielle. Arrêter la climatisation si la centrale domotique détecte l’ouverture d’une fenêtre, prendre en compte la présence de l’habitant sans qu’une intervention manuelle ne soit nécessaire … Ce genre d’automatisme est déjà à la portée du premier système domotique venu. « Mais la réaction de ces systèmes n’est pas toujours adaptée à la situation relève Emmanuel François Les installations basées sur l’intelligence artificielle ont la capacité de prendre en compte des paramètres beaucoup plus sophistiqués ». Truffé de capteurs, l’immeuble intelligent sera capable de se réguler grâce aux systèmes auto-apprenant au plus proche des besoins de l’habitant. Et non plus simplement selon des scénarios préétablis. Des solutions éclosent sur le marché. A titre d’exemple, Ethilis vient de lancer son propre système, baptisé Alad’hun, sorte de conseiller énergétique numérique pour l’habitant. Bouygues Immobilier exploite la technologie de la start-up Ubiant dans ses logements Flexom. Hemis, plateforme cloud de la start-up, régule de façon autonome la température et garantit un objectif de consommation fixé à l’avance.

bio facade a base de culture de micro-algues

cabinet XTU

Les attentes des acteurs de l’immobilier sont également grandes concernant l’émergence de systèmes de stockage des énergies renouvelables, par essence intermittentes. Des systèmes innovants émergent, sous forme de pile à hydrogène ou, plus classiquement, de batterie air-zinc. La start-up Sylfen  a par exemple mis au point une solution de stockage de l’énergie renouvelable qui transforme en hydrogène le surplus d’électricité créée localement et, inversement, en mode pile à combustible, restitue cet hydrogène sous forme d’électricité quand nécessaire. « Les réseaux de chaleur, ces microcentrales de production d’eau chaude à l’échelle d’un quartier, conservent néanmoins une certaine légitimité »  souligne Emmanuel François pour qui le stockage de l’énergie renouvelable se fera vraisemblablement en exploitant un mix de différentes solutions. De même, de nouveaux systèmes de production d’énergie renouvelables apparaissent. Certains très originaux à l’instar des bio-façades qui intègrent des systèmes de culture de micro algues ou encore les vitrages photovoltaïques. En matière d’isolation, la végétalisation des toits progresse rapidement. Elle apporte toute une palette d’avantages au bâtiment au niveau acoustique et thermique, en diminuant notamment la déperdition de la chaleur au niveau de la toiture durant les mois froids et en minimisant l’utilisation de la climatisation l’été.

La maquette numérique, un outil décisif pour une conception à moindre coût

Le rôle le plus décisif dans la démocratisation de ces bâtiments écologiques revient sûrement à la maquette numérique. En renseignant des données sur la structure, ses matériaux, elle permet de simuler différentes hypothèses avant la construction. La modélisation permet d’une part l’évaluation des performances énergétiques du bâtiment à l’aide de la simulation thermique en intégrant les variables historiques d’hygrométrie, de température et d’ensoleillement. Elle amène d’autre part une analyse rapide de la qualité environnementale du bâtiment grâce aux fiches enregistrées dans le logiciel. Des fonctions qui ont l’énorme avantage de faire baisser la facture et d’éviter les erreurs de conception.


Smart city

Le BIM fait (enfin) entrer le BTP dans l’ère numérique

Archive Avril 2017
Selon Thierry Bièvre, plus rien n’empêche désormais les professionnels du bâtiment de construire des bâtiments à énergie positive au prix du marché. Reste à casser certains préjugés dans la perspective de leur généralisation à l’horizon 2020. « Certains grands groupes maîtrisent le sujet, d’autres sont plus en retrait analyse-t-il Ces positions attentistes cachent souvent des aprioris qui ont la vie dure : coût qui serait plus élevé, complexité de ce type de projet, énergie carbonée importante supposée de ce type de bâtiment … ». Huit ans après l’émergence des premiers projets, l’observatoire des bâtiments basse consommation recense 437 ouvrages (maisons individuelles, immeubles collectifs et bureaux confondus) construits ou en cours de construction en Bepos conventionnel. C'est peu. Preuve qu’il reste encore à mobiliser l’ensemble des acteurs du secteur en vue des échéances à venir.
Rédigé par Olivier Discazeaux