Construire demain : et si le machine learning rendait vos lieux de vie plus confortables…

Un défi climatique et énergétique

Dans les climats tropicaux, maintenir un confort thermique est un défi de taille . À La Réunion, île emblématique de ces zones, les bâtiments représentent une part significative de la consommation énergétique. La climatisation, utilisée intensivement lors des mois les plus chauds, peut représenter jusqu’à 50 % de la consommation d’un bâtiment non résidentiel.

Les conséquences de ce modèle énergétique sont alarmantes : augmentation des coûts, pression sur les infrastructures électriques et aggravation des émissions de CO₂. Pourtant, les solutions existent, et elles s’appuient sur des approches innovantes, intégrant technologie, design bioclimatique et comportement humain.

Des solutions innovantes au cœur du bâtiment mixte

Face à ce défi, les bâtiments mixtes bioclimatiques offrent une alternative visionnaire. Contrairement aux bâtiments conventionnels, ils combinent intelligemment solutions passives, équipements à faible consommation et systèmes mécaniques d’appoint. Voici comment ces solutions fonctionnent :

1. Ventilation naturelle optimisée : Des fenêtres ajustables (persiennes) permettent une ventilation croisée, abaissant la température perçue sans consommer d'énergie.
2. Ventilateurs de plafond éco-énergétiques : Ces équipements réduisent encore la sensation de chaleur tout en consommant 50 à 75 watts en moyenne, soit bien moins qu’une climatisation.
3. Climatisation en appoint : Utilisée uniquement en cas de besoin extrême, cette solution réduit drastiquement les coûts énergétiques.

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L’étude de cas : Comprendre pour mieux concevoir

Une étude pionnière réalisée sur un bâtiment mixte à La Réunion a mis en lumière des solutions concrètes. Le bâtiment étudié est un espace de bureaux de 310 m² conçu avec des principes bioclimatiques. Ses occupants, architectes et ingénieurs eux-mêmes, utilisent des dispositifs comme :

• Persiennes ajustables, permettant une ventilation naturelle ;
• Ventilateurs de plafond à vitesse variable, réduisant la chaleur perçue avec une faible consommation d’énergie ;
• Systèmes de climatisation en appoint dans les zones les plus critiques.

Objectif de l’étude : comprendre comment les occupants interagissent avec ces équipements pour optimiser le confort thermique tout en minimisant l’utilisation de la climatisation afin de pouvoir évaluer le niveau de ventilation nécessaire dans diverses situations

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Méthodologie : la science au service de l’optimisation

1. Collecte de données : Pendant un an, des capteurs ont mesuré la température intérieure, l’humidité, l’utilisation des persiennes et des ventilateurs. Ces données ont été complétées par des informations météorologiques externes (vent, température, rayonnement solaire).
2. Modélisation du comportement humain : En l’absence de données directes sur la présence des occupants, un modèle basé sur la consommation des équipements électriques (ordinateurs, éclairage) a estimé leur nombre et leurs actions.
3. Techniques d’apprentissage machine : Des algorithmes comme les arbres de décision et les forêts aléatoires ont permis de prédire le comportement des occupants face aux variations climatiques.

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Résultats : Vers un bâtiment intelligent

Un comportement adaptatif des occupants

Les occupants ont montré une utilisation progressive et cohérente des dispositifs disponibles :

• En dessous de 25°C, seuls les persiennes sont majoritairement ouverts pour laisser entrer une ventilation naturelle.
• Au-delà de cette température, les ventilateurs de plafond entrent en action pour créer une sensation de fraîcheur, réduisant la nécessité d’une climatisation.
• Même lors des pics de chaleur (jusqu’à 32°C), la climatisation reste limitée aux espaces spécifiques.

Ces résultats démontrent une capacité d’adaptation qui peut être amplifiée par des dispositifs intelligents ajustant automatiquement les systèmes en fonction des conditions réelles.

L’importance des interactions entre les équipements

L’étude a révélé un lien fort entre l’utilisation des persiennes et des ventilateurs. Les occupants privilégient systématiquement les solutions passives avant de recourir aux systèmes mécaniques. Cela souligne la nécessité, dès la phase de conception, de penser ces dispositifs comme un écosystème intégré.

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Une vision ambitieuse pour l’avenir

Imaginez un futur où les bâtiments tropicaux ne consomment qu’une fraction de l’énergie actuelle, tout en offrant un confort optimal à leurs occupants. Grâce aux bâtiments mixtes bioclimatiques, ce rêve est à portée de main. Les données recueillies à La Réunion montrent que cette transition repose sur trois piliers essentiels :

1. L’intégration de solutions passives dès la conception (ventilation naturelle, protections solaires).
2. L’utilisation de technologies intelligentes pour modéliser et anticiper les besoins des occupants.
3. La sensibilisation et la formation des usagers à adopter des comportements énergétiquement responsables.

Pour maximiser l’efficacité des bâtiments mixtes, les chercheurs intègrent des modèles prédictifs basés sur le machine learning. Ces modèles analysent le comportement des occupants et l’impact des conditions climatiques pour ajuster automatiquement les dispositifs et rendre le bâtiment plus intelligent :

• Des capteurs mesurent la température, l’humidité et les habitudes des utilisateurs.
• Des algorithmes anticipent les besoins en ventilation ou en refroidissement.
• Les données collectées permettent aux concepteurs d’améliorer les futures constructions.

Un appel à l’action : bâtissons ensemble

Les défis posés par les changements climatiques exigent une mobilisation collective. Chercheurs, ingénieurs, décideurs et citoyens doivent travailler ensemble pour réinventer nos bâtiments et réduire leur empreinte écologique. Grâce à ces recherches, concevoir des bâtiments capables de s’adapter aux conditions d’occupations et climatiques devient de plus en plus concret grâce au machine learning.

Alvéoles s’engage à être un acteur clé de cette transformation via ses offres de conseil . Partagez cet article, découvrez nos initiatives et engagez-vous à vos côtés pour un avenir durable.

"Le progrès n’est jamais le fruit du hasard, mais celui d’une vision partagée." Prenons cette vision à bras-le-corps et construisons l’avenir dès aujourd’hui.

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Source : https://hal.univ-reunion.fr/hal-03602309v1/file/S0378778822000664.pdf