Du BIM au BEM (Building Energy Model), la modélisation énergétique du système bâtiment

La méthodologie BIM appliquée à la performance énergétique représente une nouvelle révolution : voici la modélisation énergétique du système du bâtiment (BEM – Building Energy Modeling)

BIM est un terme que l’on entend de plus en plus souvent dans le secteur de la construction, mais en revanche pas tous les professionnels savent exactement qu’est-ce que le BIM.

Beaucoup de monde associe le BIM à un logiciel, mais il est important de préciser que le BIM est une méthodologie qui permet la gestion complète de l’ensemble du cycle de vie d’un actif immobilier.

Le BIM n’est pas seulement la modélisation géométrique (BIM 3D) mais est une approche plus large qui fait également référence à d’autres dimensions du BIM, en permettant une modélisation complète également du point de vue des coûts, du temps, de la capacité d’exécution, de la durabilité, etc.

Tous les professionnels impliqués dans un projet BIM peuvent collaborer et échanger des informations en temps réel, ce qui réduit considérablement les temps de conception, de développement, de gestion et d’exécution du projet. Ceci n’est qu’un des avantages du BIM appliqué au secteur de la construction.

Travailler avec la méthodologie BIM signifie créer une modélisation virtuelle du bâtiment et avoir la possibilité d’effectuer toutes les opérations souhaitées (depuis la conception, la construction jusqu’à la phase de gestion) sur cette modélisation, en gérant de manière à prédire le comportement du bâtiment réel.

En pratique, il est possible d’effectuer des simulations sur la modélisation virtuelle en fournissant les réponses à la modélisation réelle. Cela apporte un avantage énorme, à la fois en termes de temps et de coûts.

De plus, évaluer les effets des interventions possibles sur la modélisation virtuelle permet de définir de manière absolument objective quelle sera la meilleure intervention de maintenance.

De l’atome au bit : Digital Twin, Big Data et IoT

C’est ainsi qu’est né le Digital Twin (le jumeau numérique) : une copie exacte, une modélisation virtuelle, d’un objet réel sur lequel effectuer des tests et des examens afin d’éviter d’éventuels problèmes et / ou erreurs.

Maison numérique – BIM et BEM

Contrôler chaque phase de manière préventive conduit à une efficacité à l’intérieur du processus.

Le concept Digital Twin est au cœur de la révolution de l’ Industrie 4.0.

L’évolution technologique actuelle est caractérisée par le passage des atomes aux bits. Les raisons sont liées au coût moins élevé des bits, tant en termes de stockage que de traitement. En pratique, il est plus pratique d’effectuer des opérations sur des bits (modélisation virtuel) que sur des atomes (objet réel).

Par exemple, pour une entreprise qui fabrique des véhicules, plutôt que de développer des prototypes de carrosserie et de les tester en soufflerie, il est plus pratique de créer une modélisation numérique sur lequel effectuer tous les tests et simulations nécessaires pour aboutir à une conception satisfaisante.

Jumeau numérique : une turbine

Lorsque le Digital Twin (jumeau numérique) reçoit des données, il est capable de simuler la situation de fonctionnement et de détecter les éventuels dysfonctionnements. Si cela se produisait, des mécanismes de contrôle seraient déclenchés pour identifier le problème et y remédier.
Prenons un exemple : Tesla reçoit des informations de ses voitures tous les jours. Des centaines de milliers de voitures communiquent où elles se rendent, les obstacles identifiés en cours de route, le fonctionnement du moteur. Cette énorme quantité de données (Big Data) vous permet de construire une carte des routes constamment mise à jour et de vérifier la présence de dysfonctionnements structurels, c’est-à-dire dépendants de la conception et donc impliquant de nombreuses voitures.

Tesla: numérique et conduite sur route -simulation

Un jumeau numérique pour les bâtiments

Nous pouvons penser à transférer ce concept dans un bâtiment, en tirant parti de la modélisation virtuel mis à disposition par la méthodologie BIM.

Par exemple, après avoir construit le bâtiment, nous pouvons l’équiper d’une série de capteurs de différents types, qui sont maintenant de plus en plus accessibles en termes de coût.

Pensons aux capteurs suivants à positionner correctement dans les différentes pièces en fonction de leurs caractéristiques fonctionnelles : 

• capteurs de température
• capteurs d’humidité
• capteurs de pression
• capteur de qualité de l’air
• dispositif de contrôle de la consommation d’énergie
• dispositif de contrôle de la consommation électrique
• capteur de luminosité
• balises et capteurs de proximité
• capteurs de contrôle d’accès
• etc.

De tels capteurs pourraient générer une quantité considérable de données à transférer en temps réel au bâtiment virtuel.

Le bâtiment virtuel, en revanche, analysant toutes ces données, est en mesure de définir à tout moment le fonctionnement correct des systèmes et de tous les composants, en garantissant confort et bien-être.

La même technologie IoT Internet of Things (IdO : Internet des Objets) est bien adaptée à ce type d’application. En fait, l’internet des objets permet aux objets de communiquer entre eux, avec la possibilité d’interagir avec le réseau et de transférer des données et des informations.

Pour que l’Internet des Objets fonctionne correctement, il est important de traiter, de collecter et d’analyser des gros volumes de données en temps réel (par exemple, à partir de capteurs, de feux de signalisation et de tout appareil IdO connecté).

D’où la nécessité de systèmes intégrés entre le big data, les bases de données NoSQL et les données IdO (l’internet des objets).

La modélisation virtuelle du bâtiment et sa performance énergétique, l’arrivée du BEM

Infographique : phase d’importation IFC – BIM – BEM

Avec la modélisation numérique, il est possible de créer une modélisation virtuelle du bâtiment contenant non seulement les données géométriques, mais également toutes les données et informations énergétiques, telles que les systèmes d’installations, le type d’isolation, les enveloppes opaques, les structures vitrées, les sources d’énergie, les données climatiques, entrées internes, aspects et caractéristiques du chauffage, du refroidissement et de la ventilation.

Dans ce cas, nous pourrions parler d’une véritable modélisation énergétique du système bâtiment / installation, ce qui nous permettrait d’exploiter tout le potentiel du BIM.

logiciel BEM sur un laptop

Grâce à la modélisation énergétique, le concepteur pourra effectuer les analyses nécessaires dans les différentes phases de la conception, prévoir et comprendre quel sera le comportement réel du bâtiment lors de sa construction. Identifiant ainsi la solution de conception optimale.

Il semble donc très approprié de présenter l’acronyme BEM, Building Energy Model, qui identifie le modèle énergétique du bâtiment, ce qui permet, comme on le voit, de transférer les avantages de l’application au domaine de la thermo technique et de la performance énergétique.

Une telle modélisation ouvre les portes aux scénarios pour tout type de scénario, même les plus innovants, en termes de : 

• conception
• réalisation
• contrôle
• gestion
• entretien