République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifiques
epau Ecole polytechnique d’architecture et d’urbanisme Laboratoire : ville, urbanisme et développement durable.
Rapport Master Thématique : Performance urbaine équitable par un aménagent intelligent Intitulé
Capacité du bâtiment intelligent à réduire l’impact carbone des villes Algériennes. Elaboré par : BOUCHOUKA Slimane Encadré par : -Dr Bouallag-Azoui Ouafida -Mme Abdelatif Isma
Devant le jury composé de : - Pro Messaoudene Maha
-Dr Srir Mohamed
Octobre 2021
Dédicace :
A mes très chers parents. A tous ceux que j'aime.
Remerciements : Je tiens tout d'abord à remercier dieu, le tout puissant, qui m’a donné la force, le courage et la patience pour accomplir ce modeste travail.
Un grand merci à mes parents pour leur soutien et leur amour inconditionnel.
Je tiens à exprimer toute ma reconnaissance à mes encadreurs MADAME AZOUI OUAFIDA et MADAME ABDELATIF Isma pour leurs aides, conseilles, et orientation. Je remercie également les membres de jury qui ont pris la peine d’évaluer mon travail.
Je tiens à exprimer ma gratitude à toutes les personnes qui par leurs paroles leur écrits, leurs conseils et leurs critiques ont guide mes réflexions et ont accepté de me rencontrer et répondre à mes questions durant ma recherche. Merci à mes frères et mes sœurs et mes meilleurs amis.
Plan de travail :
Liste des figures : Résumer : Introduction générale : 1.Définition des mots clés : 1.1. Bâtiment intelligent 1.2. L’efficacité énergétique 1.3. L’empreinte Carbone
2-Problématique générale : 3-Epothèses : 4-Les objectifs de recherche : 5- Méthodologie : Processus de recherche : 6-L’etat de l’art : -L'efficacité énergétique d'un bâtiment intelligent
7- Analyse de cas d’exemples de bâtiment intelligent: 7.1. TOUR CAPITAL (Tanjong Pagar, Singapour 7.2. CENTRE D'ENTREPRISE DU CONSEIL DU COMTÉ DE HINDMARSH 7.3. BURJ KHALIFA Dubaï, Émirats Arabes Unis 7.4. Bahrain World Trade Center 7.5. Charlotte, Caroline du Nord, États-Unis 7.6. LE CRYSTAL Royal Victoria Dock, Londres
8- Vérification sur un cas d’étude algérien : le bâtiment de l’AGB banque à Alger : 1.1. Présentation de projet 1.2. Ce qui le rende intelligent et plus efficace énergétiquement
Conclusion : Bibliographie :
Liste des figures :
Figure n°01 : Caractéristiques du smart building.
Figure n°02 : schéma explicatif de domaine d’intervention de smart building.
Figure n°03 : Schéma explicatif de Consommation d’énergie.
Figure n°04 : Schéma explicatif des équipements : novateurs du bâtiment intelligent.
Figure n°05 : Fiche technique de projet TOUR CAPITAL (Tanjong Pagar, Singapour). Figure n°06 : Fiche technique de projet CENTRE D'ENTREPRISE DU CONSEIL DU COMTÉ DE HINDMARSH (Nhill, Victoria, Australie).
Figure n°07 : Fiche technique de projet BURJ KHALIFA Dubaï, Émirats Arabes Unis.
Figure n°08 : Fiche technique de projet Bahrain World Trade Center.
Figure n°09 : Fiche technique de projet Charlotte, Caroline du Nord, États-Unis.
Figure n°10 : Fiche technique de projet LE CRYSTAL Royal Victoria Dock, Londres.
Résumer : Les bâtiments intelligents utilisent les technologies de l'information et de la communication (TIC) pour automatiser les opérations et le contrôle des bâtiments. Ils permettent d'améliorer le confort et la productivité des occupants tout en consommant moins d'énergie que les bâtiments traditionnels. Ces derniers ont des systèmes d'exploitation indépendants, tandis que les bâtiments intelligents utilisent les TIC pour se connecter au système du bâtiment afin d'optimiser le fonctionnement et les performances de l'ensemble du bâtiment. Les bâtiments intelligents permettent également aux opérateurs et aux occupants d'interagir avec le bâtiment pour un usage optimisé de l’espace tout en assurant une connexion avec l’extérieur (Jennifer King and Christopher Perry February, 2017) . Dans le présent rapport, nous nous intéressons en particulier à la capacité du bâtiment intelligent dans la réduction des émissions des gazes à effets de serre comparativement au bâtiment classique. L’intelligence du bâtiment lui permet une consommation rationnelle mais efficace de l’énergie grâce aux nouveaux matériaux et équipements technologique et au croisement des données relatives à l’environnement et aux habitudes d’usage. À travers ce travail nous avons identifié que les bâtiments intelligent est permet de réduire l’empreinte carbone.
Mots clés : Bâtiment intelligent, efficacité énergétique, empreinte carbone.
:ملخص فهي تحسن راحة الركاب وإنتاجيتهم بينما تستهلك.تستخدم المباني الذكية تقنيات المعلومات واالتصاالت ألتمتة عمليات البناء والتحكم فيه في حين تستخدم المباني الذكية تكنولوجيا المعلومات واالتصاالت، هذه األخيرة لديها أنظمة تشغيل مستقلة.طاقة أقل من المباني التقليدية تسمح المباني الذكية أيضا للمشغلين والركاب بالتفاعل مع المبنى لالستخدام.لالتصال بنظام البناء لتحسين تشغيل وأداء المبنى بأكمله نحن مهتمون بشكل خاص بقدرة المباني الذكية على تقليل انبعاثات غازات، في هذا التقرير.األمثل للمساحة مع ضمان االتصال بالخارج تتيح ذكاء المبنى استهالكا عقالنيا ولكنه فعال للطاقة بفضل المواد والمعدات التكنولوجية الجديدة وتقاطع.الدفيئة مقارنة بالمباني التقليدية . أن المباني الذكية يمكن أن تقلل من انبعاثات الكربون، من خالل هذا العمل حددنا.البيانات المتعلقة بالبيئة وعادات االستخدام
البصمة الكربونية، كفاءة الطاقة، البناء الذكي:الكلمات المفتاحية
Abstract: Smart buildings use information and communication technologies (ICT) to automate building operations and control. They improve occupant comfort and productivity while consuming less energy than traditional buildings. The latter have independent operating systems, while smart buildings use ICT to connect to the building system to optimize the operation and performance of the entire building. Smart buildings also allow operators and occupants to interact with the building for optimized use of space while ensuring a connection with the outside (Jennifer King and Christopher Perry February, 2017). In this report, we are particularly interested in the ability of smart buildings to reduce greenhouse gas emissions compared to conventional buildings. The intelligence of the building allows it a rational but efficient consumption of energy thanks to new materials and technological equipment and the intersection of data relating to the environment and usage habits. Through this work, we have identified that smart buildings can reduce the carbon footprin.
Key words : Smart building, energy efficiency, carbon footprint.
Introduction générale :
Le changement climatique et l’aggravation des catastrophes naturelles sont des conséquences directes de l’action humaine. Une gestion arbitraire et une consommation abusive des ressources non renouvelables et leurs conséquences en termes de pollutions et de déséquilibre des écosystèmes naturels, constituent de véritables défis pour la durabilité de développement des agglomérations humaines. L’utilisation des énergies fossiles à effet de serre engendre une augmentation considérable de la pollution atmosphérique. La consommation des énergies fossiles dont l’origine est essentiellement le pétrole et le charbon dégage des oxydes d’azote, de soufre et de carbone ainsi que des hydrocarbures mal brûlés, du plomb, des suies, des minéraux lourds…de véritables poisons pour tous les êtres vivants. « L’énergie joue un rôle essentiel dans le développement économique et social et dons l’amélioration de la qualité de vie. Une grande partie de l’énergie mondiale est toutefois produite et consommée d’une manière qui ne serait pas viable à long terme si la technologie n’évoluait pas et si les quantités totales devaient augmenter considérablement » (Conférence de rio, 1992). Au niveau mondial, le secteur du bâtiment est actuellement l’un des secteurs les plus consommateurs d’énergie. En effet, les bâtiments sont responsables de 40% de la consommation annuelle d’énergie, et jusqu’à 50% si l’on inclut la consommation énergétique lors de la construction. (Energie renouvelable, 2015). Le smart building par ces caractéristiques, nous offre une alternative à cette situation, il utilise les nouvelles technologies et les télécommunications pour améliorer ses performances en termes de confort pour l’habitant en générale et surtout pour une meilleure efficacité énergétique. L’objectif étant la réduction de la pollution et de l’impact carbone du secteur du bâtiment. C’est la raison qui ma motiver pour le choix de mon sujet de master. Les bâtiments intelligents combinent plusieurs types de solutions pour améliorer ces performances énergétiques avec l’objectif de se hisser au rang de bâtiments verts. Ils disposent de technologies qui leur permettent de traiter différentes informations instantanément pour une meilleure efficacité d’utilisation des énergies, ils disposent de nouveaux matériaux qui offrent plus de confort thermique ainsi que de dispositifs techniques qui les disposent à produire leur propre énergie. La combinaison de ces solutions contribue à réduire la consommation des énergies polluantes sur les territoires urbains et à minimiser leur impact carbone pour une meilleure qualité du cadre de vie.
1. Définition des mots clés : 1.1. Bâtiment intelligent : Un bâtiment intelligent désigne un bâtiment flexible qui peut répondre et s'adapter aux besoins changeants de ses utilisateurs grâce d’une part à sa conception physique et d’autres part à ses installations technologiques. Le bâtiment dispose d’une certaine autonomie dans ses principales fonctions à savoir : la gestion, l'exploitation et l'entretien. Les bâtiments intelligents sont censés avoir des comportements "intelligent" et transparent qui sont à l’origine de leur efficacité et leur efficience. Ils favorisent également l’adaptation des utilisateurs à l’usage des nouvelles technologies, tout en offrant plus de moyens de communication entre les individus et gestionnaires. (Market Research Store, 2016) Le « smart building » ou bâtiment intelligent se distingue par sa capacité à transmettre des données aux applications afin que ces dernières puissent surveiller, contrôler et modifier le comportement des équipements techniques du bâtiment, tels que le chauffage, la ventilation, la climatisation, l'éclairage, la sécurité et d'autres systèmes. Les bâtiments intelligents sont chargés de maximaliser les ressources, de réduire la pollution et d'améliorer la sécurité et la qualité de vie des occupants. (Romain Philippon, 2020)
Le bâtiment intelligent se distingue en particulier par à sa haute efficacité énergétique qui diminue considérablement ses effets polluants sur l’environnement notamment l’émission de gaz à effet de serre. Réfléchir à la construction de ce type de bâtiment, qu'il soit résidentiel ou non, permet d'utiliser les nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) pour obtenir la meilleure maîtrise énergétique du bâtiment et cela à travers la connexion de réseau divers et le croisement des données, la gestion intelligente des bâtiments est ainsi rendue possible. (Jean-Louis RASMUS, 2019)
Figure n°1/ Caractéristiques du smart building
Source : http://decoplus35.over-blog.com/
1.2. L’efficacité énergétique : Il existe plusieurs définitions de l’efficacité énergétique, nous faisons référence à celles qui nous semble les plus pertinentes pour notre sujet de recherche : L’efficacité énergétique représente l’atténuation du rapport entre l’énergie produite celle utilisée pour divers services. Il s’agit de réduire à la source, la quantité d’énergie nécessaire pour un même service. Mieux utilisé l’énergie sans altérée la qualité de vie et le fonctionnement des différents secteurs des agglomérations humaines. (Salomon, et al, 2004). La notion d’efficacité énergétique est à distinguer de celle de l’intensité énergétique, qui représente la quantité d’énergie consommée pour produire une quantité de PIB (Produit intérieur brut) elle ne se confond pas non plus avec celle de sobriété énergétique. Cette dernière est consensuelle et vise à éviter les gaspillages. (De Béthencourt, et al., 2013). Nous retiendrons que l’efficacité énergétique consiste à produire les mêmes biens ou les mêmes services, mais en utilisant le moins d’énergie possible. (CE, 2005).
1.3. L’empreinte carbone : L'empreinte carbone représente la quantité de carbone émise par un individu, un bâtiment, une organisation ou un processus qui consomme de l'énergie et des matières premières. Elle est mesurée par la quantité de dioxyde de carbone émise par l'utilisateur de l’énergie. Mais pour être précis, cette mesure inclut en fait les émissions de trois gaz à effet de serre : le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d'azote (N2O). Les trois gaz ne représentent que 97 % des six gaz à effet de serre pris en compte dans le protocole de Kyoto. (Les horizons, 2020)
• •
L'impact carbone d'un bâtiment est constitué de deux pôles d'émissions importants : la construction de ce bâtiment (toutes les émissions induites par le chantier de construction) l’exploitation future de ce bâtiment (ses consommations énergétiques, l’énergie nécessaire à son entretien, etc)
Il est donc intéressant de voir comment cet impact carbone peut-être réduit. L’impact carbone d’un bâtiment couvre donc un périmètre d’émissions très large qui nous offre de nombreuses marges de manœuvre qu’il s’agit d’exploiter au maximum pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles et infléchir le phénomène du changement climatique. (Jean Marc JANCOVICI, 2011)
2. Problématique : L’Algérie s’inscrit dans la transition énergétique comme en témoigne les nombreux organismes et associations mises en place pour concrétiser cela, à l’exemple du CDER (Centre de Recherche dans le domaine des Energies Renouvelables) et l’APRUE (Agence Nationale pour la Promotion et la Rationalisation de l’Utilisation de l’Energie). Ces dernières œuvrent pour faciliter l’insertion des énergies renouvelables dans les villes algériennes en générales et dans le bâtiment en particulier. Le bâtiment intelligent répond à cette attente. Inspiré de la révolution numérique, il constitue aujourd'hui une des clés incontournables pour réussir la transition énergétique des villes en perspective d’un développement durable des territoires et une meilleure qualité de vie. L’efficacité énergétique d'un bâtiment se base à la fois sur les technologies et les pratiques permettant de réduire la consommation d'énergie pour un niveau de performance et de confort optimal. Son amélioration dans le secteur du bâtiment représente un enjeu crucial dans la prise en charge des enjeux du réchauffement climatique pour la réduction de l’empreinte carbone du secteur du bâtiment. Dans ce contexte, la question fondamentale qui à fédérer notre recherche est la suivante : si le bâtiment intelligent offre de nombreux avantages et de nouveaux services à son usager, parmi ces caractéristiques quelles sont celles qui participe à la réduction de la consommation énergétique des énergies fossiles ? Par quels moyens le bâtiment intelligent peut contribuer à diminuer l’impact Carbone de la ville algérienne ?
3. Hypothèse : Pour pouvoir dérouler notre logique de recherche nous posons le postulat suivant :
•
La technologie à elle seul ne suffit pas à réduire l’impact Carbone de bâtiment, l’intelligence numérique du bâtiment permet d’optimiser l’utilisation de ces technologies par la collecte des flux de données et leur croisement.
4. Objectifs : - Identifier les avantages et les potentialités du bâtiment intelligent qui contribuent à améliorer l’efficacité énergétique du bâtiment considéré comme un grand pollueur de la ville. -De prendre conscience de la nécessité d'une démarche écologique conduisant à l'adaptation du modèle des bâtiments intelligents pour confirmer les volontés politiques visant la réduction de l’impact carbone et l’efficacité énergétique dans les villes algériennes.
5.Méthodologie : Processus de recherche :
1E étape
2E étape
Analyse d’exemples de bâtiment intelligent et de leur efficacité énergétique
Une recherche thématique à travers les déférents supports documentaires : livres, internet, mémoires…
-Apprehension du sujet de recherche et identification des fondamentaux (problématique, hypothèse, …)
-Identifier les aspects qui sont à l’origine de l’efficacité énergétique du smart building.
-Etat de l’art sur le sujet
3E étape
Etude d’un cas algérienne immeuble Agb
-Vérification de l’hypothèse et consclusion
6. L'efficacité énergétique d'un bâtiment intelligent : Parler d’'efficacité énergétique d'un bâtiment reviens à aborder les technologies et les pratiques qui participent à réduire la consommation d'énergie en préservant un niveau de performance et de confort optimal. Un enjeu crucial pour le secteur du bâtiment qui est l’un des secteurs les plus polluants dans nos sociétés urbaines. Le bâtiment intelligent, produit de la révolution technologique et numérique, constitue aujourd'hui une des clés incontournables pour réussir la transition énergétique. (Karim et Lemale, 2016). Les bâtiments intelligents sont similaires aux bâtiments à énergie positive dans la conception. Ils associent des solutions conceptuelles, constructives et technologiques pour atteindre des niveaux élevés d'efficacité énergétique. Une conception adaptée aux spécificités du site notamment en termes de climat peut optimiser le degré de confort thermique et d’éclairage, elle diminue ainsi la consommation des énergies ; la localisation et l’orientation réfléchies des constructions permet de tirer le meilleur parti de la géographie et des conditions météorologiques, ce sont est un facteur clé. Une isolation thermique efficace peut réduire les pertes d'énergie et l'utilisation du chauffage et de la climatisation ; la généralisation des systèmes de ventilation participe à améliorer la qualité de l'air tout en conservant les avantages de l'isolation ; des équipements de chauffage et de climatisation écologiques associés à des systèmes de régulation performants : utiliser du bois de chauffage naturel, appareils électriques , pompes à chaleur, équipements solaires… l’ensemble de ces pratiques œuvrent conjointement pour améliorer l’efficacité et l’efficience de l’utilisation des énergies (Frédéric Utzmann, 2008).
Figure n°02 : schéma explicatif domaine d’intervention de bâtiment intelligent. Source : Le Monde, supplément Sciences et Technologie,2012.
Au-delà de ces pratiques, le bâtiment intelligent profite du développement technologique et numérique pour une meilleure performance des dispositions citées précédemment. La production d'énergie à partir de sources d'énergie renouvelables à l’exemple des panneaux et capteurs solaires thermiques, produisent une partie ou la totalité de l'énergie nécessaire avec parfois un surplus qui peut être vendue à des fournisseurs d'énergie, on parle alors de bâtiments positifs. Il existe aussi d’autres dispositifs tel que l’Automatisation à travers un système qui optimise l'utilisation des équipements électriques et électroniques de la maison en fonction des besoins réelles et en favorisant l’utilisation des énergies dites propres. (Ottmar Edenhofer, 2011).
Grace au technologie numérique qui permet de collecter des données et de les croisés pour optimiser l’utilisation des appareils et la quantité d’énergie produite, les bâtiments intelligents répondent à l'objectif d'une plus grande efficacité énergétique et opérationnelle. Dans la majorité des cas, les différents aspects d'un bâtiment tels que le CVC, la sécurité incendie, l'éclairage et la surveillance de la sécurité fonctionnent séparément. Dans un bâtiment intelligent, ces systèmes alimentent un réseau central basé sur le cloud et fonctionnent en synchronisation les uns avec les autres via la technologie de l'Internet des objets (IoT) (Cyril Pouet, 2015). La connectivité des bâtiments favorise une interaction en temps réel qui va participer à créer les équilibres de de fluctuations entre l’offre et la demande énergétique globale. En d’autres termes, un bâtiment intelligent peut limiter sa consommation d'énergie durant les périodes de saturation du réseau électrique global de la ville qui envoie une alerte indiquant qu'il est proche de sa capacité limite... Ils économisent ainsi de l’énergie et de l'argent, mais ils fonctionnent également mieux. Ces avantages attirent également des locataires potentiels qui désirent économiser sur leur consommation énergétique. (Rim MISSAOUI BADREDDINE, 2006)
En amont, les bâtiments intelligents génèrent beaucoup de données, un véritable atout pour le bâtiment et pour ses usagers. Les données indiquent comment le bâtiment a fonctionné et où les améliorations doivent être apportées. Elles servent aussi de base à une performance et une efficacité dans l’usage et l'expérience des occupants grâce à des services basés sur la localisation. (Cyril Pouet, 2015). Cependant cela pose le problème du respect de la vie privée des usagers qui n’est pas encore réglée au niveau international. Pour pouvoir identifier clairement les dispositifs propres aux bâtiments intelligents qui permettent de réduire leur impact carbone par une utilisation efficace des énergies fossiles et une optimisation de l’utilisation des énergies propres, nous proposons dans ce qui suit l’étude d’exemples bibliographique de projets de bâtiments intelligents énergétiquement positifs.
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Figure n°03 : schéma explicatif de Consommation d’énergie dans les bâtiments. Source : Siemens France 2012
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GTB Gestion Technique du Bâtiment
Figure n°04 : schéma explicatif des équipements novateurs du bâtiment intelligent. source : https://www.hellowatt.fr/blog/batiment-intelligent/
7.Analyse de cas d’exemples de bâtiment intelligent : La technologie du bâtiment intelligent transforme l'environnement bâti. Il offre d'énormes économies, une meilleure efficacité et aide le secteur du bâtiment à réduire leur empreinte carbone et leurs factures d'énergie. Les bâtiments équipés d'une technologie intelligente peuvent également créer une expérience usuelle plus confortable pour les occupants, avec la possibilité de contrôler l'éclairage, la température et la qualité de l'air pour offrir les conditions optimales. Dans notre recherche et sur la base d’une recherche documentaire approfondie nous avons pu détecter les cinq bâtiments intelligents les plus innovants et les plus dynamiques au monde, qui se situe de par le monde et concernent principalement les sièges sociaux, des centres de conférence et gratte-ciel que nous avons décidé d’examiner de plus prés. Il s’agit de : • Tour Capital (Tanjong Pagar, Singapour). • Centre d'entreprise du conseil du comté du HindMarch (Nhill, Victoria, Australie). • Burj Khalifa (Dubaï, Émirats Arabes Unis). • Bahrain World Trade Center (Manama, Bahreïn). • Charlotte (Caroline du Nord, États-Unis). • Le Crystal Royal (Victoria Dock, Londres). La présentation de ces cas d’exemple respecte le modèle suivant : -
Une présentation succincte du cas d’exemple. Une identification des caractéristiques qui font l’intelligence du bâtiment.
7.1. TOUR CAPITAL (Tanjong Pagar, Singapour) : Capital Tower est le quatrième plus grand bâtiment de Singapour. Il est devenu un emblème distinctif dans l'horizon du quartier financier de la cité Singapour. Il a été conçu avec une foule de fonctionnalités intelligentes introduites pour améliorer l'expérience des occupants, et le rendre plus économe en énergie, durable et écologique.
Figure n°05 : Fiche technique du projet.
Source : https://www.capitaland.com/
Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement :
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Les détecteurs de mouvement dans le hall d'ascenseur et les toilettes mesurent l'occupation de pièce pour s'assurer que l'énergie est seulement employée quand les gens sont dans la pièce. Les fenêtres à double vitrage à faible émissivité réduisent la pénétration de la chaleur et minimisent la consommation d'énergie. Le bâtiment utilise la condensation de l'unité de traitement d'air pour réduire la consommation d'eau. Des dispositifs de surveillance du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone sont installés dans le parking et les bureaux pour assurer une qualité de l'air optimale dans tout le bâtiment. Le système de guidage de parking surveille les places de stationnement en temps réel et affiche la disponibilité aux conducteurs et, les diriger vers les espaces vides. Ascenseurs intelligents avec deux panneaux de glace placés pour afficher les nouvelles en direct et les mises à jour boursières ce qu’évite des connections individuelles inutiles consommatrices d’énergie. (An Intelligent Building Europe, 2020).
7.2. CENTRE D'ENTREPRISE DU CONSEIL DU COMTÉ DE HINDMARSH (Nhill, Victoria, Australie) : Ce centre d’entreprise de haute technologie a été construit pour afficher les références technologiques et écologiques de l'État de Victoria. Nhill l'une des premières villes d'Australie à recevoir ce genre de bâtiment, réalisé pour améliorer l'environnement de bureau pour ses employés et promouvoir le développement d'une manière moderne et écologiquement durable. Figure n°06: Fiche technique du projet:
source: https://architizer.com/
Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement :
▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
Une série de chambres thermiques sous le plancher, un système de ventilation et un système d'échange de chaleur, des tuyaux sous terre aspirent l'air frais de l'extérieur pour le refouler dans le bâtiment. Les systèmes d'éclairage LED (diode électroluminescente) réduisent la consommation d'énergie et nécessitent moins d'entretien que les solutions de rechange. Les panneaux solaires sur le toit récoltent l’énergie solaire fournissant une énergie propre et verte au bâtiment. La ventilation à flux transversal et l'éclairage à détection de mouvement améliorent l'efficacité énergétique en veillant à ce que l'utilisation corresponde à l'occupation de l’espace. Les murs verts verticaux améliorent la qualité de l'air intérieur en éliminant le dioxyde de carbone de l'air et en le remplaçant par de l'oxygène frais. Un système de contrôle et de surveillance électronique mesure l'efficacité de la conception pour minimiser la consommation d'énergie, contrôler la maintenance et la consommation d'énergie. (An Intelligent Building Europe, 2020).
7.3. BURJ KHALIFA (Dubaï, Émirats Arabes Unis) : L'un des bâtiments les plus célèbres au monde, le Burj Khalifa est non seulement une icône imposante de la richesse croissante des États du Golfe, mais aussi un leader mondial de la technologie de construction intelligente. Occupé par des hôtels, des suites corporatives et des appartements de luxe, la taille même du bâtiment nécessite des systèmes de nettoyage, de plomberie et de climatisation élaborés qui exploitent des technologies intelligentes innovantes. Figure n°07 : Fiche technique du projet :
source : https://www.partir.com/Emirats-
arabes-unis/dubai/visite-a-voir.html
Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement :
▪ Le système d'automatisation des bâtiments (BMS) transmet des informations en temps réel
▪ ▪ ▪ ▪
à une plate-forme IoT, qui utilise des algorithmes intelligents pour identifier les anomalies et les problèmes de maintenance ; cela permet aux installations d'améliorer la maintenance des bâtiments et la fiabilité des actifs en réduisant le nombre total d'heures de maintenance de 40% depuis le lancement du système. Le système offre une vue unifiée des systèmes de construction et augmente la connectivité des appareils intelligents, permettant à FMs2 d'améliorer l'efficacité, d'augmenter réactivité et optimisation du contrôle opérationnel. Les systèmes de recyclage utilisent la gravité pour évacuer l'eau des appareils de plomberie, des drains de plancher, de l'équipement mécanique et des eaux pluviales dans le réseau d'égouts de la ville. Le système de climatisation aspire de l'air plus frais des étages supérieurs aux rez-dechaussée et la condensation est collectée via un système de collecte d’eau pour irriguer le parc à proximité. Les machines de nettoyage sans pilote nettoient les 27 étages supérieurs des fenêtres et de la flèche en verre réduisant le travail des équipes d’entretiens mais également toute l’énergie consommée pour assurer leur sécurité lorsqu’ils doivent grimper dans les étages supérieurs. (An Intelligent Building Europe, 2020).
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FMs Functional Movement Screen
7.4. Bahrain World Trade Center (Manama, Bahreïn) : Il s'agit de la première grande construction qui a introduit l’utilisation de l'énergie éolienne pour alimenter les besoins du bâtiment. Le bâtiment est conçu pour recevoir un hôtel et un centre commercial, il se localise dans un quartier prestigieux à proximité du Golfe Persique. Figure n°08 : Fiche technique du projet : Source : https://issuu.com/imperioproperties/docs/exclusive_17_-_imperio/s/7376
Architecte WS Atkins Hauteur 240 m Étages 53 Surface Construite 88.617 m2 Emplacement Bahreïn
Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement :
▪
▪ ▪ ▪
La forme des deux bâtiments qui composent le complexe est inspiré par la forme des voiles des navires qui utilisent l'énergie du vent pour naviguer. Le World Trade Center utilise l'énergie éolienne pour répondre aux besoins des activités qui se déroulent à l'intérieur. Les deux tours sont reliées entre elles par trois ponts qui supportent chacune des éoliennes. Les 3 hélices fonctionnant à pleine capacité, ils peuvent fournir au bâtiment entre 11 et 15% de la demande d'énergie qui équivaut à 1100-1300 mégawatts par an. Les concepteurs ont eu besoin de trouver un moyen de satisfaire l’objectif mandaté de 10 % d’énergie renouvelable requise sur le site. En conséquence, les éoliennes, les cellules photovoltaïques (PV), les pompes à chaleur géothermiques et les systèmes de chauffage thermique solaires ont tous été testés pour leur adéquation et leur efficacité. Les éoliennes ont été retenues, car elles offrent le meilleur potentiel pour atteindre des résultats compte tenu de la hauteur et la forme du bâtiment proposé. La possibilité de les intégrer à l’architecture et d’offrir un engagement très visible à l’égard de la conception durable a ajouté une validation supplémentaire. (BIM&CO News, 2018)
7.5. Charlotte (Caroline du Nord, États-Unis) : Conçu à l'origine pour remplacer le siège du One Wachovia Center de Wachovia à Charlotte, en Caroline du Nord, il constitue un projet pilote de sièges d’entreprise à la pointe de la technologie, durable et efficace énergétiquement. En finalité, le bâtiment a été occupé par une société d’énergie Duke Energie, il est devenu un élément emblématique du centre de Charlotte.
Figure n°09 : Fiche technique du projet : Source :
https://fr.depositphotos.com/58885269/stock-photo-modern-buildings-architecture-in-
a.html.
Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement :
▪ 16 systèmes du bâtiment distincts sont intégrés sur un seul réseau, y compris le CVC, la ▪ ▪
▪ ▪
sécurité, le comptage, l'éclairage, la gestion de l'eau et la préparation aux situations d’urgence ; cela réduit les dépenses opérationnelles et la consommation d'énergie de 22%. Des capteurs numériques sont utilisés pour gérer la consommation d'énergie, permettant d'ajuster les températures du bâtiment dans une plage prédéterminée. Un système de contrôle de l'éclairage réduit la consommation d'énergie en atténuant les lumières périmétriques en réponse à la lumière naturelle disponible et en éteignant les lumières lorsque la pièce est vacante ; le système de contrôle de l'éclairage mémorise le comportement des occupants au fil du temps et s'ajuste automatiquement en fonction de la durée d'occupation du bureau. Les commandes d'ascenseur” Destination Dispatch " attribuent des ascenseurs aux passagers ayant des destinations communes, qui les transporteront ensuite tout en effectuant le moins d'arrêts possibles. Le bâtiment réutilise environ 10 millions de gallons d'eau récoltée chaque année, y compris les eaux souterraines, les eaux de pluie et la condensation CVC, répondant à environ 80% des besoins en eau de la tour de refroidissement et à 100% des besoins en irrigation du bâtiment. (An Intelligent Building Europe, 2020)
7.6. LE CRYSTAL Royal (Victoria Dock, Londres) : Exploité par Siemens, le Crystal est un centre de conférences et un lieu d'événements durables situé au Royal Victoria Dock de Londres. Il a été conçu pour faire partie d'un paysage urbain durable, intégrant de la verdure et un design élégant ainsi qu'une technologie économe en énergie. Son engagement en faveur du développement durable lui a valu les éloges de certains des principaux organismes d'accréditation de la durabilité au monde et il est considéré comme un haut standard dans le développement vert. Figure n°10 : Fiche technique technique du projet:
Source :
https://londonsroyaldocks.com/bavarian-
market-comes-to-the-crystal-3/
Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement :
▪ Les panneaux solaires sur son toit génèrent environ 20% de l'énergie du bâtiment. ▪ Plus de 3 500 points de données sont utilisés pour surveiller et gérer la consommation d'eau et d'énergie, ce qui signifie que ses émissions de carbone sont inférieures de 70% à celles d'immeubles de bureaux comparables au Royaume-Uni. ▪ Une grande partie de son eau est recyclée et l'eau est chauffée par une combinaison de chauffage solaire et thermique de l'eau du toit et des pompes à chaleur au sol. ▪ Un système de gestion de l'énergie du bâtiment (BMS) contrôle efficacement tous les systèmes électriques et mécaniques du bâtiment, y compris ses systèmes de chauffage, de refroidissement et de ventilation, son éclairage et son système d'eau chaude solaire thermique. ▪ L'éclairage est 65% fluorescent et 35% LED, gérer par un système de contrôle avancé qui ajuste automatiquement chaque lampe individuellement pour fournir des niveaux de luminosité confortables sans gaspiller d'électricité. (An Intelligent Building Europe, 2020)
Synthèse : lecture comparative des exemples :
Traitement des données
Utilisation de la Technologique
Efficacité énergétique
Cas01 : TOUR CAPITAL (Tanjong Pagar, Singapour)
Cas02 : Centre d’entreprise du conseil du comté de hindmarch (Nhill, Victoria, Australie) :
Cas03 : BURJ KHALIFA Dubaï, Émirats Arabes Unis
Cas04 : Bahrain World Trade Center (Bahreïn)
Cas05 : Charlotte (Caroline du Nord, États-Unis)
Cas06 : LE CRYSTAL Royal (Victoria Dock, Londres)
-Les détecteurs de mouvement de dans le hall d'ascenseur et les toilettes mesurent l'occupation de pièce pour s'assurer que l'énergie est seulement employée quand les gens sont dans la pièce. -la condensation de l'unité de traitement d'air pour réduire la consommation d'eau. -Ascenseurs intelligents avec deux panneaux de glace placés pour afficher les nouvelles en direct et les mises à jour boursières. -Le système de guidage de parking surveille les places de stationnement en temps réel et affiche la disponibilité des conducteurs, ainsi que les diriger vers les espaces vides.
-Les systèmes d'éclairage LED réduisent la consommation d'énergie et nécessitent moins d'entretien que les solutions de rechange. -Les panneaux solaires sur le toit récoltent l'énergie du soleil, fournissant une énergie propre et verte au bâtiment. -Une série de chambres thermiques sous le plancher, un système de ventilation et un système d'échange de chaleur de tuyau de terre aspirent l'air frais de l'extérieur, fournissant une alimentation en air frais au bâtiment. -Un système de contrôle et de surveillance électronique mesure l'efficacité de la conception pour minimiser la consommation d'énergie, contrôler la maintenance et la consommation d'énergie.
-Le système d'automatisation des bâtiments (BMS) transmet des informations en temps réel à une plateforme IoT, qui utilise des algorithmes intelligents pour identifier les anomalies et les problèmes de maintenance. -Le système offre une vue unifiée des systèmes de construction et augmente la connectivité des appareils intelligents, permettant à FMs d'améliorer l'efficacité, d'augmenter réactivité et optimisation du contrôle opérationnel. -Les systèmes de recyclage utilisent la gravité pour évacuer l'eau des appareils de plomberie, des drains de plancher, de l'équipement mécanique et des eaux pluviales dans le réseau d'égouts de la ville. -Le système de climatisation aspire de l'air plus frais et plus frais des étages supérieurs aux rez-de-chaussée ; la condensation est collectée via un système de collecte et utilisée pour irriguer le parc à proximité.
-Les deux bâtiments qui composent le complexe est inspiré par la forme des voiles des navires qui utilisent l'énergie du vent pour naviguer, comme le World Trade Center utilise l'énergie éolienne pour répondre aux besoins des activités qui se déroulent à l'intérieur. -Les deux tours sont reliées entre elles par trois ponts qui supportent chacune des 3 éoliennes qui a le projet.
-16 systèmes de bâtiments distincts sont intégrés sur un seul réseau, y compris le CVC, la sécurité, le comptage, l'éclairage, la gestion de l'eau et la préparation aux situations d’urgence ; cela réduit les dépenses opérationnelles et la consommation d'énergie de 22%. -Des capteurs numériques sont utilisés pour gérer la consommation d'énergie, permettant d'ajuster les températures du bâtiment dans une plage prédéterminée. -Un système de contrôle de l'éclairage réduit la consommation d'énergie en atténuant les lumières périmétriques en réponse à la lumière naturelle disponible et en éteignant les lumières lorsque la pièce est vacante. -Les commandes d'ascenseur” Destination Dispatch " attribuent des ascenseurs aux passagers ayant des destinations communes, qui les transporteront ensuite tout en effectuant le moins d'arrêts possibles.
-Les panneaux solaires sur son toit génèrent environ 20% de l'énergie du bâtiment. -Un système de gestion de l'énergie du bâtiment (BMS) contrôle efficacement tous les -systèmes électriques et mécaniques du bâtiment, y compris ses systèmes de chauffage, de refroidissement et de ventilation, son éclairage et son système d'eau chaude solaire thermique. -Une grande partie de son eau est recyclée et l'eau est chauffée par une combinaison de chauffage solaire thermique de l'eau du toit et des pompes à chaleur au sol. -L'éclairage est 65% fluorescent et 35% LED, géré par un système de contrôle avancé qui ajuste automatiquement chaque lampe individuelle pour fournir des niveaux de luminosité confortables sans gaspiller d'électricité.
-Des dispositifs de surveillance du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone sont installés dans le parking et les bureaux pour assurer une qualité de l'air optimale dans tout le bâtiment. -Les fenêtres à double vitrage réduisent la pénétration de la chaleur et minimisent la consommation d'énergie.
-La ventilation à flux transversal et l'éclairage à détection de mouvement zoné améliorent l'efficacité énergétique en veillant à ce que l'utilisation corresponde à l'occupation. -Les murs verts verticaux améliorent la qualité de l'air intérieur.
-Les machines de nettoyage sans pilote nettoient les 27 étages supérieurs des fenêtres et de la flèche en verre.
-Tout le survécu à sa juste est conçu pour optimiser le vent de passer à travers la zone où se trouvent les turbines naturellement augmenter la vitesse de jusqu’à 30%. -les 3 hélices fonctionnant à pleine capacité, ils peuvent fournir à l'équipe entre 11 et 15% de la demande d'énergie qui équivaut à entre 1100-1300 mégawatts par an.
-Le bâtiment réutilise environ 10 millions de gallons d'eau récoltée chaque année, y compris les eaux souterraines, les eaux de pluie et la condensation CVC, répondant à environ 80% des besoins en eau de la tour de refroidissement et à 100% des besoins en irrigation du bâtiment.
-Plus de 3 500 points de données sont utilisés pour surveiller et gérer la consommation d'eau et d'énergie, ce qui signifie que ses émissions de carbone sont inférieures de 70% à celles d'immeubles de bureaux comparables au Royaume-Uni.
✓ Synthèse de l’étude d’exemples : Nous remarquons ainsi que les solutions appliquées concernent des dispositifs technologiques qui optimisent l’utilisation de l’énergie et favorise l’introduction de l’énergie propre dans les réseaux énergétiques. Mais, pas seulement, l’utilisation de chaque dispositif à part ne suffit pas, l’intelligence qui distingue ces bâtiments permet le croisement des données et des informations des différents dispositifs technologiques pour plus d’efficacité énergétiques en améliorant et en rationalisant l’usage de l’énergie. On constate d’après nos lectures bibliographiques et les exemples étudiés qu’il y a une relation complémentaire entres les dispositifs technologiques et le traitement des données dans les bâtiments intelligents, cela confirme l’hypothèse que j’ai proposé au début de ma recherche.
8. Vérification sur un cas d’étude algérien : le bâtiment de l’AGB banque à Alger : 8.1. Présentation de projet :
Source : https://www.agb.dz/rapports/rapportannuel/rapportannuel2017.pdf
Le premier Smart building que nous assimilons à un bâtiment intelligent en Algérie, se localise au niveau de la commune d’« EL BIAR » au cœur d’Alger, il abrite le siège social de la banque. AGB qui aspire ainsi plus que jamais à marquer sa place en Algérie parmi les meilleures banques privées. Ce nouveau siège créer un repère de signature fort dans la capitale. Un bâtiment grandiose au design connecté à la pointe de la technologie, premier du genre en Algérie.
Construit sur un site de 3 800 mètres carrés, le bâtiment se développe sur deux tours semiséparées de R+24 et 05 niveaux de sous-sol. Les tours jumelles partageant toutes les deux la même base formant un caractère remarquable et unique les identifiants ainsi comme un repère iconique urbain au niveau de toute la ville. Ces 2 tours qui sont des éléments structurants pour la zone d'EL BIAR s'ouvrent sur un rond-point et se referment sur le côté opposé créant ainsi un antagonisme entre les volumes et reflétant le caractère de la Banque AGB. L’immeuble abrite des centaines de bureaux ainsi qu’une agence bancaire destinée aux clients VIP de la banque, une cantine d’entreprise pour le personnel, des espaces publics contenants des halls d'expositions et de réception, une salle de sécurité et service de guichets automatiques, une salle de conférence et d’exposition, bibliothèque, salle de sport, penthouse, cafétéria à ciel ouvert en terrasse. Les sous-sols du siège sont réservés essentiellement à des parkings et des locaux techniques (Service de maintenance incluant les réservoirs d'eaux et les équipements, …Etc.) Ce nouveau siège de la Direction Générale est un immeuble vert conçu selon des technologies hautement écologiques et conservatrices d’énergie : isolation, boucliers thermiques, photovoltaïques, contrôle automatique de l’éclairage, collection des eaux pluviales, ventilation naturelle… Selon les responsables d’AGB, les deux tours de ce siège sont des bâtiments à énergie positive. Cette performance est le résultat d'un savant dosage de matériaux isolants, d'orientation du bâtiment, de technologies et, bien sûr, d'énergie renouvelable. (Feriel Saidi, 2021).
8.2. Ce qui le rend intelligent et plus efficace énergétiquement : ▪ Ce Smart Building a un design connecté à la pointe de la technologie. Un bâtiment moderne ▪ ▪ ▪
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et intelligent qui offre un environnement de travail optimal pour les collaborateurs. Une caractéristique architecturale distinctive servira la qualité ambiante à l’intérieur du bâtiment un jeu de lumière et d’'ombre, contrastant entre les bâtiments de façade transparente et opaque. Un système de faux plafonds, faux planchers et cloisons amovibles qui a l’avantage d’une intégration parfaite de la lumière, grille HVAC et stores ainsi qu’une flexibilité remarquable en modifiant rapidement les dispositions sans interruption des travaux quotidiens. Cet immeuble a une gestion intelligente de flux des personnes « 1ere technologie en Algérie », avec un contrôle d'accès pour optimiser le trafic et la sécurité, une gestion de destination pour une meilleure performance et une commande à distance, de configuration et de gestion des ascenseurs à partir d'un point central. Les systèmes de sécurité intégrés pour le projet comprennent IP (Internet Protocol), vidéosurveillance, système d'analyse vidéo, système d'alarme de panique, système d’aide public IP, système de gestion du parking, système de gestion des éléments clés et physiques, système de gestion d'actifs. Tous les systèmes électroniques de sécurité énumérés ci-dessus sont configurés, gérés et surveillés centralement à travers un système intégré de gestion de la sécurité conformément à la conception. Le SGS (système de gestion de la sécurité) sera également intégré au système IBMS (gestion de la sécurité du bâtiment) pour la surveillance et les contrôles sélectifs.
▪ Protection contre les effractions, sécurité incendie, contrôle solaire… Pour répondre à ces exigences dans la construction, la banque Algeria Gulf Bank (AGB) a investi dans un véritable mur-rideau de haute sécurité, entremêlant métal et verre. ▪ Ce nouveau siège est un immeuble vert conçu selon des technologies hautement écologiques et conservatrices d’énergie : isolation, boucliers thermiques, photovoltaïques, contrôle automatique de l’éclairage, collection des eaux pluviales, ventilation naturelle… (Rapport d’Activité, 2017)
Efficacité énergétique
AGB banque à Alger
Utilisation de la Technologique
- Ce Smart Building a un design connecté à la pointe de la technologie. Un bâtiment moderne et intelligent qui offre un environnement de travail optimal pour les collaborateurs en se basant au maximum sur un éclairage naturel. -Un système intégré dans les faux plafonds, faux planchers et cloisons amovibles qui a l’avantage d’une intégration parfaite de la lumière, grille HVAC et stores ainsi qu’une flexibilité remarquable en modifiant rapidement les dispositions sans interruption des travaux quotidiens. -Les systèmes de sécurité intégrés pour le projet comprennent IP, vidéosurveillance, système d'analyse vidéo, système d'alarme de panique, système d’aide public IP, système de gestion du parking, système de gestion des éléments clés et physiques, système de gestion actifs. L’ensemble œuvre à renforcer les performances du bâtiment et sa sécurité tout en réduisant les coûts et l’utilisation des énergies.
Traitement des données
-Le SGS (système de gestion de la sécurité) sera également intégré au système IBMS (gestion de la sécurité du bâtiment) pour la surveillance et les contrôles sélectifs selon les moments de la journée et les besoins.
-Cet immeuble a une gestion intelligente de flux des personnes « 1ere technologie en Algérie », avec un contrôle d'accès pour optimiser le trafic et la sécurité, une gestion de destination pour une meilleure performance et une commande à distance, de configuration et de gestion des ascenseurs à partir d'un point central.
✓ Synthèse de cas d’étude : Il apparait ainsi que malgré la grande compagne publicitaire engagée par la Bank Golf qui met en avant le fait que son nouveau siège est le premier grand bâtiment intelligent réalisé à Alger, concrètement il ne l’est que partiellement, il est plutôt un bâtiment à la pointe de la technologie, son intelligence réside dans l’utilisation des solutions passives comme une architecture qui joue avec l’ombre et la lumière pour assurer son éclairage et son confort thermique sans pour autant minimiser le recours aux sources artificielles. Le volet intelligence du bâtiment qui se base sur le croissement des données d’usages et de l’environnement du bâtiment tel que définie dans le présent rapport, est négligé en dépit d’une gestion centralisée iP. Ce dernier est vraiment important, il est à la base de l’efficacité énergétique qui réduit les quantités utilisées des énergies fossiles réduisant du coût les émissions de carbone. Selon les informations que nous avons pu
avoir, aucun dispositif n’a été prévu dans les deux tours jumelles pour utiliser l’énergie propre hormis les chauffes eaux installés sur le toit et qui sont équipés de panneau photovoltaïque. L’énergie fossile est la seule source d’alimentation énergétique et ce malgré l’importance de la surface des façades totalement vitrées dans lesquels nous pouvons insérer des capteurs solaires. Nous retiendrons de cette brève analyse du siège AGB, que c’est un bâtiment doté de technologies avancés qui assurent sa sécurité et son confort mais dont l’impact Carbone demeure presque aussi important que le bâtiment traditionnel.
Conclusion : Les bâtiments doivent être sûrs, faciles à utiliser et assure un confort d’usage tout en consommant le moins d’énergie possible. Ces attentes peuvent être comblées avec l’automatisation et la mise en réseau intelligente des équipements techniques. À travers cette modeste recherche, nous avons pu percevoir qu’il ne suffit pas de mettre beaucoup d’électronique ou du numérique pour rendre un bâtiment intelligent. Un bâtiment ne devient vraiment intelligent que lorsque tous ses composants fonctionnent ensemble de manière coordonnée, centralisée et simple permettant ainsi d’améliorer le confort et l’usage des espaces en diminuant l’utilisation des énergies fossiles au profit des énergies propres. En réalité, cela s’applique à toutes les fonctionnalités: éclairage, chauffage, climatisation, ombrage, ventilation, technique de sécurité ainsi que les technologies de portes et de fenêtres. Pour être défini comme intelligent, un immeuble doit délivrer d’excellentes performances dans ces deux catégories : Systèmes du bâtiment (Utilisation de la Technologique), comprennent les infrastructures physiques et numériques qui permettent sa gestion (contrôle du chauffage, de la climatisation et de l’éclairage, par exemple) et soutiennent une grande partie de ses fonctionnalités intelligentes, et aussi le traitement des données, l’analyse des exemples par l’application d’une méthode comparative suivie de la vérification sur le cas d’étude mon permit de validé mon hypothèse « la technologie à elle seul ne suffit pas à réduire l’impact Carbone de bâtiment, l’intelligence numérique du bâtiment permet d’optimiser l’utilisation de ces technologies par la collecte des flux de données et leurs croisements ». Grâce à la technologie, aux réseaux automatisés et à l’intelligence artificielle, les bâtiments intelligents s’adaptent de façon dynamique à l’environnement et au comportement des utilisateurs. Ils sont alors plus sûrs, plus commodes et plus efficaces sur le plan énergétique. La technologie n’est pas une fin en soi, mais le fruit d’une concertation entre locataires, propriétaires et expertes, destinée à optimiser l’expérience des utilisateurs d’un immeuble. L’édification de bâtiments intelligents dans les villes algériennes pourrait contribuer à réduire l’impact carbone du secteur du bâtiment qu’à la condition d’associer à fois la technologie, l’intelligence artificielle ainsi que l’utilisation partielle ou totale de l’énergie propre dans la construction et l’exploitation des nouvelles réalisations.
Bibliographie : • • • • • • • • • • • • • •
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