Smart building ou bâtiment intelligent : de quoi s’agit il, les avantages et un exemple de bâtiment intelligent

Les nouvelles technologies et l’automatisation des bâtiments permettent l’évolution vers des Smart Building. Découvrons ce que signifie le terme « smart building », quels sont ses avantages et comment il est possible de rendre les bâtiments intelligents grâce à une gestion automatisée des installations à distance via des plateformes BIM IoT.

Gestion des systèmes technologiques d’un bâtiment intelligent

Qu’est-ce qu’un bâtiment intelligent ?

Un smart building également appelé bâtiment intelligent, est une structure qui utilise des technologies avancées, des capteurs et des systèmes de contrôle pour améliorer l’efficacité énergétique, le confort et la sécurité des occupants. Ces bâtiments sont conçus pour être connectés, intégrés et interactifs, permettant une gestion optimisée des ressources et une meilleure qualité de vie pour les utilisateurs.

Visualisation des données des capteurs sur le modèle 3D d’un bâtiment intelligent

Exemples de bâtiments intelligents

Quelques exemples de bâtiments intelligents comprennent des gratte-ciel avec des façades intelligentes ajustant automatiquement la lumière et la chaleur en fonction des conditions météorologiques extérieures, des bâtiments avec des systèmes de chauffage et de refroidissement s’adaptant aux besoins des occupants et des structures dotées de systèmes d’éclairage autoréglables en fonction de la présence et de l’activité des personnes.

Caractéristiques des bâtiments intelligents

Les bâtiments intelligents peuvent englober un large éventail de technologies et de solutions, dont : 

• des capteurs et des dispositifs IdO (Internet des Objets) pour la surveillance et le contrôle en temps réel des conditions environnementales ;
• des systèmes de gestion de l’énergie pour réduire la consommation et les émissions de CO2 ;
• l’automatisation des fonctions de sécurité, telles que les caméras de surveillance et les systèmes d’accès ;
• l’intégration aux réseaux intelligents pour une gestion distribuée de l’énergie et la participation à des programmes de réponse à la demande ;
• des solutions de mobilité durable, comme les stations de recharge pour les véhicules électriques et les infrastructures de partage de vélos.

 5 avantages de bâtiment intelligent :

Les bâtiments intelligents offrent de nombreux avantages par rapport aux constructions traditionnelles : 

• meilleure efficacité énergétique : grâce à l’utilisation de capteurs, de dispositifs IdO et de systèmes de contrôle avancés, les bâtiments intelligents peuvent considérablement réduire la consommation d’énergie et les émissions de CO2 ;
• confort et bien-être des occupants : un environnement bien contrôlé et personnalisé peut améliorer la qualité de l’air, la température et l’éclairage, contribuant au bien-être physique et psychologique des utilisateurs ;
• réduction des coûts opérationnels : l’automatisation et l’optimisation des fonctions de gestion du bâtiment peuvent réduire les coûts de maintenance, d’énergie et de ressources humaines ;
• sécurité et protection : des systèmes de sécurité intégrés et automatisés peuvent améliorer la protection des occupants et des biens ;
• durabilité environnementale : grâce à l’utilisation de matériaux et de technologies écologiques, les bâtiments intelligents peuvent contribuer à réduire l’impact environnemental et promouvoir la durabilité à long terme.

Un bâtiment intelligent peut être entièrement géré à distance grâce à l’utilisation de plateformes BIM IoT qui permettent, par exemple, de : 

• gérer la vidéosurveillance et les systèmes d’intrusion ;
• ajuster les systèmes d’occultation (stores, volets, etc.) en fonction des conditions de lumière naturelle ;
• contrôler la climatisation intérieure (chauffage, refroidissement, humidité, etc.) en fonction de la température extérieure ;
• contrôler l’allumage des lumières et des appareils électroménagers en fonction des besoins des utilisateurs ;
• détecter les incendies et les alarmes ;
• surveiller la qualité de l’air intérieur ;
• etc.

Qu’est-ce que l’automatisation des bâtiments BMS (Building Management System) ?

Les systèmes d’automatisation des bâtiments regroupent un ensemble de technologies et de dispositifs permettant le contrôle centralisé et automatisé des installations et des fonctions d’un bâtiment. Ces systèmes sont souvent intégrés dans un BMS (Building Management System), une plateforme logicielle qui permet aux opérateurs et aux responsables de surveiller, gérer et optimiser le fonctionnement du bâtiment.
Le BMS peut englober des fonctions telles que le contrôle de l’éclairage, du chauffage, de la climatisation, de la ventilation, de l’électricité, des systèmes de sécurité et des réseaux de communication. Grâce à l’intégration de ces fonctions, le BMS permet d’améliorer l’efficacité énergétique, de réduire les coûts opérationnels et d’assurer un environnement confortable et sécurisé pour les occupants.

Actuellement, avec une plateforme de contrôle des dispositifs IoT, il est possible de gérer l’ensemble des capteurs et des systèmes d’automatisation des bâtiments directement depuis le jumeau numérique de l’édifice. En pratique, le modèle 3D devient le jumeau numérique de l’édifice réel et agit comme un système dynamique réagissant en temps réel aux événements générés par les dispositifs IdO.

Les données enregistrées par les capteurs sont envoyées en temps réel à l’application qui les acquiert, les analyse et les affiche directement sur le modèle 3D BIM.

De cette manière, le modèle BIM se configure en tant que modèle dynamique qui se met à jour en changeant ses caractéristiques en fonction des données transmises par chaque capteur.

Les modifications en temps réel facilitent le contrôle et la surveillance même des bâtiments de grande envergure et complexes.

Gérer le modèle réel grâce à son jumeau virtuel avec usBIM.IoT

Smart Building et BMS : un exemple concret

Un exemple d’implémentation d’un bâtiment intelligent est l’intégration entre le système de gestion du bâtiment (BMS) EcoStruxure de Schneider Electric et la plateforme usBIM de ACCA software. Cette solution permet aux opérateurs de surveiller et de contrôler en temps réel le fonctionnement du bâtiment, optimisant l’utilisation des ressources et améliorant le confort des occupants. De plus, grâce à l’interface conviviale de usBIM, il est possible d’accéder à toutes les informations relatives au bâtiment de manière simple et intuitive.

L’intégration entre la plateforme usBIM et le BMS de Schneider Electric crée le véritable jumeau numérique de l’ouvrage et permet le contrôle de tous ses systèmes technologiques (climatisation, distribution électrique, tableaux de plancher, éclairage, etc.). Toutes les installations sont intégrées dans une plateforme commune qui maximise le confort et l’efficacité du bâtiment, le transformant en un véritable bâtiment intelligent.

L’intégration entre les deux plateformes offre aux gestionnaires, aux propriétaires et aux occupants de l’édifice tous les outils dont ils ont besoin pour surveiller et gérer leurs bâtiments. Grâce à une interface visuelle, il est possible de contrôler facilement tous les systèmes technologiques. Par exemple, les espaces du modèle 3D du bâtiment se colorent pour indiquer si la température de l’environnement est trop chaude ou froide, ou si les niveaux de luminosité sont adaptés à l’activité en cours. L’interaction avec le système est extrêmement simple, un smartphone ou une tablette suffisant pour ajuster les paramètres souhaités et vérifier le confort ambiant.

L’interaction avec le bâtiment peut également inclure la possibilité de réserver une salle de réunion dans la structure pour une date donnée et avoir un contrôle complet sur les paramètres régissant le confort de cet espace spécifique.

L’avenir des Smart Building

L’avenir des bâtiments intelligents est extrêmement prometteur. Avec l’évolution des technologies et une prise de conscience croissante de l’importance de la durabilité et de l’efficacité énergétique, il est probable que nous verrons une croissance significative du nombre de bâtiments intelligents construits et rénovés. De plus, l’intégration de l’intelligence artificielle, de l’apprentissage automatique (machine learning) et de la blockchain pourrait conduire à de nouveaux niveaux d’automatisation, de personnalisation et de sécurité dans la construction du futur.

Certaines tendances émergentes dans le domaine des bâtiments intelligents incluent : 

• bâtiments à impact environnemental presque nul (nZEB) : des structures conçues pour minimiser la consommation d’énergie et les émissions de CO2 en utilisant des sources d’énergie renouvelable et des techniques de construction durables ;
• constructions adaptatives et résilientes : des bâtiments conçus pour s’adapter aux conditions climatiques, sociales et économiques changeantes, tout en garantissant la sécurité et le bien-être des occupants ;
• intégration entre bâtiments intelligents et villes intelligentes : la connexion et l’interaction entre les bâtiments intelligents et les infrastructures urbaines pourraient permettre une gestion plus efficace des ressources et une meilleure qualité de vie pour les citoyens.

L’intégration entre BIM et IoT pour la gestion avancée des bâtiments : le cas d’étude usBIM.IoT et Schneider Electric

L’évolution technologique dans le secteur de la construction trouve sa plus grande expression lorsque la recherche académique et l’innovation industrielle se fondent pour redéfinir les frontières de la gestion immobilière.

Ce cas d’étude naît précisément de la synergie stratégique entre trois acteurs de premier plan : 

• ACCA software, entreprise pionnière dans le développement de la plateforme openBIM usBIM.IoT, capable de faire dialoguer en temps réel les modèles géométriques tridimensionnels et les capteurs intelligents ;
• Schneider Electric, multinationale leader dans la transformation digitale de l’énergie et de l’automatisation, qui a intégré dans le système les potentialités de supervision de son BMS EcoStruxure Building Operation ;
• Université des Études de Rome « La Sapienza », l’institution d’excellence qui a accueilli l’expérimentation sur le terrain au sein de son propre département et laboratoire.

Ensemble, ces réalités démontrent comment l’union entre logiciel avancé, automatisation de dernière génération et recherche scientifique peut traduire le concept théorique de Digital Twin en une réalité opérationnelle et révolutionnaire pour la construction moderne.

La signification du smart building et la révolution des plateformes openBIM

La digitalisation du secteur de la construction a rendu le smart building une réalité tangible et essentielle pour l’avenir de l’architecture. Si nous voulons analyser la signification plus profonde du smart building, nous parlons d’une structure qui utilise des capteurs avancés, de l’automatisation et des systèmes de contrôle intégrés pour maximiser l’efficacité énergétique, la sécurité et le bien-être des occupants. Aujourd’hui, cette vision fait un saut qualitatif décisif grâce aux systèmes de smart buildings IoT, où les données provenant du monde physique se fondent en temps réel avec les modèles numériques tridimensionnels. Un exemple parfait est représenté par la solution openBIM usBIM.IoT d’ACCA software, qui permet de connecter directement le modèle IFC avec les dispositifs IoT présents sur le terrain. Grâce à une interface intuitive, l’utilisateur visualise à gauche le modèle 3D de l’œuvre et à droite une série de widgets graphiques liés de manière biunivoque à des entités IFC spécifiques (comme IFCSensor, IFCProxy ou IFCSpace), surveillant les flux de données en temps réel.

Le contrôle bidirectionnel et l’évolution du design des smart buildings.

L’intégration de cette plateforme avec un Building Management System (BMS) d’excellence, comme EcoStruxure Building Operation de Schneider Electric, élève l’approche du design des smart buildings à un niveau supérieur. Il ne s’agit pas, en effet, d’une simple visualisation passive des métriques : le système permet une interaction bidirectionnelle et dynamique entre le modèle et les dispositifs physiques. Agissant directement sur les widgets du tableau de bord (même depuis un smartphone ou une tablette grâce à des interfaces réactives), l’opérateur peut envoyer des commandes réelles, comme l’allumage ou l’extinction d’un point lumineux ou le réglage d’un thermostat. Cette action se reflète immédiatement dans le modèle virtuel à travers une variation chromatique des éléments (par exemple, les lumières qui passent de blanches à jaunes). De la même manière, si un utilisateur intervient sur l’interrupteur physique dans le monde réel, l’information se répercute instantanément sur le modèle 3D, concrétisant le concept de véritable Digital Twin de l’œuvre.

Cas d’utilisation réels et exemples de succès de smart buildings

L’efficacité et la polyvalence de cet écosystème émergent clairement en analysant des scénarios d’application concrets comme le cas de la surveillance résidentielle à trois unités et du projet de recherche de l’université La Sapienza.

Surveillance résidentielle à trois unités – dans cette application, l’attention s’est concentrée sur la température, l’humidité et les consommations électriques. La couleur des espaces (IFCSpace) varie automatiquement selon une échelle chromatique prédéfinie (du jaune pour les températures les plus basses jusqu’au rouge vif pour celles les plus élevées), permettant une surveillance visuelle immédiate et l’envoi de commandes directes aux thermostats physiques via le BMS ; 

Projet de recherche de l’Université La Sapienza – primé aux BuildingSmart Awards, ce travail de thèse a vu la modélisation et l’interface IoT de l’ensemble du département et des laboratoires dans lesquels opère le Prof. Martirano. Dans le jumeau numérique, les interrupteurs du tableau électrique changent de couleur en temps réel selon l’état réel (vert s’ils sont ouverts, rouge s’ils sont fermés), permettant également la gestion à distance des prises commandées et le contrôle instantané de la puissance absorbée.

Scalabilité, analyse des données et l’avenir des smart buildings

La force de cette architecture réside dans sa totale ouverture et flexibilité, supportant les principaux protocoles standards du marché (comme ModBus, MQTT, KNX, BACnet et ZigBee). Cela permet au système de s’étendre facilement des habitations privées individuelles jusqu’aux grands centres commerciaux, gérant de manière impeccable de quelques capteurs à des milliers de dispositifs IoT. En plus de la gestion en temps réel des systèmes HVAC, de la vidéosurveillance, de l’éclairage ou des consommations des systèmes photovoltaïques et éoliens, la plateforme permet l’archivage historique des données. Grâce à l’application d’algorithmes de Machine Learning et d’Intelligence Artificielle, il devient possible de réaliser des analyses prédictives avancées pour optimiser les consommations et améliorer les activités de Facility Management, traçant la voie pour les smart buildings du futur.

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FAQ Smart building

Qu’est-ce que le smart building ?

C’est une structure qui utilise des technologies avancées, des capteurs et des systèmes de contrôle pour améliorer l’efficacité énergétique, le confort et la sécurité des occupants. Elle permet une gestion optimisée des ressources en visualisant les données en temps réel sur le modèle 3D du bâtiment.

Quels sont quelques exemples de smart building ?

Des exemples typiques incluent des gratte-ciels avec des façades intelligentes qui régulent la lumière et la chaleur en fonction de la météo, des systèmes de chauffage/refroidissement adaptatifs et des installations d’éclairage qui s’auto-régulent en fonction de la présence des personnes.

Quelles sont les caractéristiques des bâtiments intelligents ?

Ils incluent des capteurs et des dispositifs IoT pour le suivi environnemental, des systèmes de gestion énergétique pour réduire les consommations, l’automatisation de la sécurité (caméras et accès), l’intégration avec des réseaux électriques intelligents et des solutions de mobilité durable.

Quels sont les 5 avantages des smart building ?

Les principaux avantages sont : 1) une plus grande efficacité énergétique, 2) un confort et un bien-être personnalisés, 3) une réduction des coûts opérationnels et de maintenance, 4) une sécurité intégrée, 5) une durabilité environnementale. Ils permettent également le contrôle à distance complet des installations, des lumières et de la qualité de l’air via des plateformes BIM IoT.

Qu’est-ce que les systèmes de building automation et les BMS (Building Management System) ?

La building automation est l’ensemble des technologies pour le contrôle automatisé des installations, centralisé dans un BMS (une plateforme logicielle de supervision). Aujourd’hui, l’intégration IoT permet de gérer ces systèmes directement depuis le Digital Twin (jumeau numérique 3D), qui réagit en temps réel aux événements physiques.

Quel est un cas pratique d’implémentation de smart building et BMS ?

L’intégration entre le BMS EcoStruxure de Schneider Electric et la plateforme usBIM d’ACCA software. Cette synergie crée un véritable jumeau numérique visuel : les utilisateurs et les gestionnaires peuvent surveiller les installations (comme la température via la coloration des espaces 3D), envoyer des commandes depuis un smartphone ou réserver des salles de réunion.

Quel sera l’avenir des smart building et quelles sont les tendances émergentes ?

Le secteur croîtra grâce à l’IA, l’apprentissage automatique et la blockchain pour obtenir une plus grande automatisation. Les tendances émergentes incluent les bâtiments à impact quasi nul (nZEB), les constructions résilientes et adaptatives, et l’intégration totale des bâtiments au sein des smart cities.

En quoi consiste le cas d’étude usBIM.IoT et Schneider Electric concernant l’intégration entre BIM et IoT ?

C’est un projet né de la collaboration entre ACCA software, Schneider Electric et l’Université ‘La Sapienza’ de Rome. Il démontre comment la plateforme usBIM.IoT et le BMS EcoStruxure créent un Digital Twin bidirectionnel. Parmi les cas réels analysés, il y a le suivi énergétique/thermique d’un immeuble à trois unités et la numérisation du laboratoire du Prof. Martirano, mettant en évidence les avantages de la scalabilité des capteurs et de l’analyse prédictive des données.