Innovations pour optimiser l'efficacité énergétique des bâtiments

26.07.2024

7 minutes

Les bâtiments ont une influence considérable sur la consommation d'énergie et les émissions de CO₂. Au niveau mondial, le secteur du bâtiment représente environ 40 % de la consommation d'énergie et près de 10 % des émissions de CO₂. Ces chiffres illustrent parfaitement la nécessité d'optimiser la consommation d'énergie dans les bâtiments, qu'il s'agisse d'habitations, de bureaux ou de bâtiments industriels. L'efficacité énergétique des bâtiments est le mot d'ordre actuel. Les technologies modernes telles que les systèmes CVC intelligents, le photovoltaïque performant, l'éclairage LED et les systèmes de commande intelligents permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre - tout en offrant des avantages économiques grâce à des réductions de coûts significatives. Conrad est votre partenaire compétent lorsqu'il s'agit de technique pour une efficacité énergétique optimisée des bâtiments.

Innovations pour optimiser l'efficacité énergétique des bâtiments

En quoi consiste l'optimisation de l'efficacité énergétique des bâtiments ?
Technologies innovantes pour optimiser l'efficacité énergétique des bâtiments
Systèmes CVC intelligents

Photovoltaïque
Eclairage LED
Systèmes de commande

Sur le salon ISH 2023 à Francfort sur le Main, Allemagne, le PDG de la division Building Products de Siemens Smart Infrastructure, Henning Sandfort, a résumé l'urgence d'optimiser les bâtiments : "Face aux défis actuels du changement climatique, de la crise énergétique et de la pression réglementaire croissante, les acteurs de la construction doivent maintenant poser d'urgence les jalons pour exploiter leurs bâtiments de manière plus intelligente“.

Aspects écologiques de l'efficacité énergétique des bâtiments

Les bâtiments dans le monde entier contribuent pour une part importante aux émissions de CO2. Selon Statista, le secteur du bâtiment représentait en 2022 environ 9 % des émissions de gaz à effet de serre. Plus un bâtiment est conçu pour être efficace sur le plan énergétique, plus les émissions de gaz nocifs pour le climat sont faibles. Les bâtiments efficaces réduisent le besoin en combustibles fossiles et préservent ainsi les ressources naturelles. Un argument important à une époque où les ressources énergétiques se font de plus en plus rares et où l'impact environnemental de la production et de l'utilisation de l'énergie issue des combustibles fossiles ne cesse d'augmenter.

Toutefois, l'optimisation de l'efficacité énergétique des bâtiments est également une question économique. Les bâtiments efficaces sur le plan énergétique consomment tout simplement moins d'énergie, ce qui permet de réaliser de nettes économies sur les coûts énergétiques. Sur le long terme, les investissements réalisés dans les technologies d'efficacité énergétique sont amortis par une réduction durable des coûts d'exploitation. Cela rend les bâtiments attractifs sur le marché immobilier. L'optimisation de l'efficacité des bâtiments peut également conduire "accessoirement" à un meilleur climat intérieur, qui améliore la santé et les performances des personnes.

Le PDG Henning Sandfort a abordé un autre sujet : la pression réglementaire sans cesse croissante. De nombreux pays ont déjà introduit des règles et des normes strictes en matière d'efficacité énergétique des bâtiments. Les entreprises et les maîtres d'ouvrage sont contraints de construire de nouveaux bâtiments en fonction des normes fixées par la loi afin d'éviter les problèmes juridiques. D'autre part, ils peuvent bénéficier d'éventuelles aides gouvernementales.

L'optimisation de l'efficacité énergétique des bâtiments est donc une étape essentielle pour atteindre les objectifs climatiques mondiaux, réduire les coûts d'exploitation et promouvoir la santé et la productivité des utilisateurs des bâtiments. Elle constitue la base d'un développement urbain durable qui réduit l'empreinte écologique et crée des espaces de vie.

Technologies pour plus d'efficacité énergétique dans les bâtiments

Technologies innovantes pour optimiser l'efficacité énergétique des bâtiments

L'optimisation énergétique des bâtiments se concentre sur les technologies qui visent à réduire la consommation d'énergie et à diminuer l'impact sur l'environnement. L'éclairage LED basse consommation a déjà remplacé les ampoules classiques dans de nombreux bâtiments - mais ce n'est qu'un petit exemple parmi de nombreuses solutions techniques innovantes. Parmi les grandes tendances actuelles en technique du bâtiment, on trouve notamment :

Systèmes CVC intelligents

CVC est le sigle de Chauffage, Ventilation et climatisation. Ce terme désigne un système utilisé dans les bâtiments pour réguler la température, la qualité de l'air et le climat intérieur. Les systèmes CVC intelligents utilisent une combinaison d'IoT (Internet des objets), d'IA (Intelligence Artificielle) et d'automatisation pour maximiser l'efficacité et le confort dans les bâtiments. Les systèmes CVC intelligents permettent de contrôler et de surveiller très précisément les conditions climatiques intérieures et s'adaptent automatiquement aux besoins des utilisateurs ainsi qu'aux conditions ambiantes.

Les systèmes CVC intelligents ont plusieurs composants. Les données relatives à la température, à l'humidité, à la qualité de l'air, à la présence de personnes et à la consommation d'énergie sont collectées en temps réel au moyen de capteurs et transmises à une unité de contrôle centrale. Ces systèmes centralisés coordonnent les différents composants et utilisent des algorithmes pour traiter les informations reçues et effectuer les ajustements nécessaires de manière automatisée. Les modèles actuels s'appuient en outre sur l'intelligence artificielle, qui évalue les données historiques et en temps réel afin d'identifier des modèles et d'adapter en permanence les paramètres de fonctionnement en fonction de l'utilisation du bâtiment et des conditions extérieures.

Economie d'énergie : L'adaptation dynamique au besoin réel réduit le gaspillage d'énergie.
Confort accru : Commande précise de la température et de la qualité d'air ambiantes pour un climat intérieur agréable.
Maintenance préventive : La surveillance continue de l'état des composants permet de détecter les problèmes potentiels et de planifier à temps les travaux de maintenance, ce qui prolonge la durée de vie des systèmes.
Intégration dans les systèmes de gestion de bâtiments : Une intégration sans faille pour une optimisation globale de la consommation d'énergie des bâtiments.

Parmi les innovations les plus passionnantes dans le domaine des systèmes CVC, on trouve les solutions dites à débit de réfrigérant variable (DRV). Les systèmes DRV permettent de réguler la température individuellement dans différentes zones d'un bâtiment - seules les zones où cela est vraiment nécessaire sont refroidies ou chauffées.

Les solutions à DRV sont souvent complétées par des systèmes à volume d'air variable (VAV). Ceux-ci adaptent le volume d'air fourni aux différentes zones d'un bâtiment en fonction d'exigences préréglables. Cela permet d'optimiser considérablement l'efficacité énergétique dans le secteur de la climatisation - et de répartir uniformément l'air frais dans les espaces intérieurs.

Set d'outils d'électricien →

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Photovoltaïque

La photovoltaïque désigne la technologie qui convertit la lumière du soleil directement en énergie électrique, en utilisant les propriétés physiques des matériaux semi-conducteurs comme le silicium. Les cellules photovoltaïques, regroupées en modules et en réseaux, captent les photons de la lumière du soleil, ce qui libère des électrons et génère ainsi un courant électrique. Les systèmes photovoltaïques peuvent être installés sur les toits ou intégrés dans les structures des bâtiments. Par nature, les systèmes PV ne produisent de l'énergie que lorsque le soleil brille, c'est-à-dire pendant la journée. Les accumulateurs à batterie permettent de stocker l'énergie solaire produite pendant la journée pour une utilisation tout au long de la journée. Cela réduit considérablement la dépendance vis-à-vis des grands exploitants de réseau, et selon la conception de l'installation solaire d'un bâtiment, une autarcie énergétique complète est possible.

Avantages & entretien de systèmes photovoltaïques

Les installations solaires utilisent une source d'énergie inépuisable - le soleil - et n'émettent aucun gaz nocif pour le climat pendant leur fonctionnement. C'est sans doute le plus grand avantage des systèmes photovoltaïques modernes. À retenir : Une fois installés, les systèmes photovoltaïques produisent de l'électricité avec des coûts d'exploitation minimes. Cela permet de réaliser des économies considérables à long terme. De plus, les installations solaires ne nécessitent qu'un entretien minimal car elles ne comportent aucune pièce mécanique mobile.

Les cellules solaires en pérovskite comptent certainement parmi les innovations technologiques les plus intéressantes dans le domaine du photovoltaïque. Ces cellules solaires sont constituées d'un matériau hybride composé de matériaux organiques et inorganiques - le pérovskite halogéné. Les cellules solaires offrent un rendement élevé de plus de 25 %, sont très bon marché à la fabrication et peuvent être facilement combinées avec d'autres matériaux pour former des cellules solaires en tandem. La technologie est actuellement sur le point d'être commercialisée et les chercheurs s'attendent à un rendement encore plus élevé de plus de 30 % à l'avenir.

Lorsqu'il s'agit de l'esthétique des bâtiments, les cellules solaires en couches minces sont depuis peu au centre de l'attention. En effet, ces cellules solaires sont presque cent fois plus fines que les modules solaires conventionnels, se passent d'un cadre périphérique et peuvent également être pliées - selon le matériau de support. De tels panneaux solaires flexibles ouvrent la voie à des domaines d'application entièrement nouveaux et à une intégration harmonieuse, presque "invisible", dans l'architecture.

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L'éclairage par LED est un élément essentiel pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments. Les LED (Light Emitting Diodes) sont composées de matériaux semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Ce processus est appelé électroluminescence. Le composé semi-conducteur se compose de deux couches : une couche p (positive) et une couche n (négative). Lorsqu'un courant est appliqué, les électrons se déplacent de la couche n vers la couche p, libérant ainsi de l'énergie sous forme de lumière.

Les LEDs consomment jusqu'à 90 % d'énergie en moins que les ampoules à incandescence classiques et environ 50 % moins que les tubes fluorescents, rempacés eux par des tubes LED. Les LED convertissent une plus grande partie de l'énergie électrique en lumière et génèrent donc moins de chaleur, ce qui permet de réaliser d'importantes économies d'énergie, tant dans les bâtiments résidentiels que dans les immeubles commerciaux. De plus, les LED ont une durée de vie pouvant atteindre 50 000 heures voire plus, ce qui réduit la fréquence de remplacement et donc les coûts. En termes de bilan écologique, les LED ont également une longueur d'avance : les diodes ne contiennent pas de substances nocives comme le mercure, utilisé par exemple dans les tubes fluorescents, et consomment moins d'énergie en fonctionnement - ce qui signifie que chaque LED contribue un peu à la réduction des émissions de CO₂.

L'une des tendances actuelles est ce que l'on appelle l'éclairage intelligent. Il s'agit de systèmes d'éclairage LED intelligents équipés de capteurs et de technologies de contrôle qui permettent d'adapter automatiquement l'éclairage aux conditions ambiantes et aux préférences de l'utilisateur.

Le Human Centric Lighting (HCL) est également une innovation dans le domaine de la technologie LED. Ces systèmes peuvent modifier de manière dynamique la température de couleur et l'intensité lumineuse de l'éclairage utilisé au cours de la journée. La température de couleur et la luminosité sont ainsi adaptées au rythme biologique de l'être humain.

Aucune gestion de bâtiment actuelle ne peut se passer de systèmes de commande. Ce sont les systèmes qui permettent de surveiller et de contrôler différentes fonctions du bâtiment, comme par exemple le chauffage, la ventilation, la climatisation (CVC), l'éclairage, la sécurité et la gestion de l'énergie. Les systèmes de commande se composent de plusieurs éléments. Un système de gestion de bâtiment (BMS) constitue la plateforme centrale de surveillance et de contrôle, tandis que les contrôleurs d'automatisation gèrent des systèmes et des processus spécifiques au sein du bâtiment et échangent des données en temps réel avec le BMS. Les capteurs collectent des données en temps réel sur la température, la qualité de l'air, l'occupation, l'intensité lumineuse et d'autres paramètres. Les actionneurs, quant à eux, effectuent des actions physiques, notamment l'ouverture ou la fermeture des vannes, l'allumage des lumières ou l'ajustement des paramètres CVC sur la base des données des capteurs. L'IoT et les réseaux sans fil relient les capteurs, les actionneurs et les unités de contrôle entre eux, permettant ainsi la transmission en temps réel des données et des commandes. Des protocoles et des normes comme BACnet et KNX assurent l'interopérabilité de différents appareils et systèmes au sein d'un bâtiment.

Grâce à la surveillance et au contrôle en temps réel, les systèmes de contrôle peuvent optimiser la consommation d'énergie en ne faisant fonctionner les systèmes qu'au moment et à l'endroit où ils sont nécessaires. Les systèmes de contrôle peuvent réduire la consommation d'énergie pendant les heures de pointe et décaler le fonctionnement vers des périodes où les coûts énergétiques sont plus faibles.

Systèmes de commande pour une meilleure efficacité énergétique des bâtiments

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