Dans ma chronique précédente, nous avons exploré les différentes manières dont les logiciels de modélisation de l'information du bâtiment (BIM) ont impacté l'architecture durable. En élargissant le thème de la durabilité, la chronique de ce mois-ci examine une nouvelle tendance dans les logiciels de durabilité appelée modélisation énergétique des bâtiments (BEM).

La BEM est un type de logiciel qui s'intègre généralement aux outils BIM pour améliorer davantage l'analyse et la gestion de l'énergie. Les programmes BEM offrent des simulations énergétiques de bâtiments entiers que les ingénieurs, architectes et chercheurs utilisent pour modéliser la consommation d'énergie—telle que le chauffage, le refroidissement, la ventilation, l'éclairage, et les charges de branchement et de processus—ainsi que l'utilisation de l'eau dans les bâtiments.

Bien que la modélisation énergétique des bâtiments soit actuellement un marché de niche pour les logiciels, chez G2, nous croyons qu'elle gagnera en popularité en raison de sa capacité à améliorer la durabilité, à offrir un retour sur investissement élevé, et à créer finalement de meilleurs environnements de travail pour le public.

Pourquoi la BEM est-elle importante ?

Selon l'Administration américaine de l'information sur l'énergie, les bâtiments résidentiels et commerciaux ont consommé environ 40 % de toute l'énergie aux États-Unis en 2018.

Pour aggraver ce problème, la population mondiale croît rapidement et devrait atteindre 10 milliards de personnes d'ici 2050. Pour suivre cette croissance démographique, nous devrons construire 13 000 bâtiments par jour et investir 3,3 trillions de dollars dans les infrastructures chaque année jusqu'en 2030. Cela aura un impact considérable sur l'utilisation de l'énergie et les émissions. Avec l'augmentation imminente de la construction à l'horizon, les architectes et les concepteurs doivent envisager des moyens de construire des infrastructures durables. L'une des solutions à ce problème est la modélisation énergétique des bâtiments.

Historiquement, la performance énergétique des bâtiments a été estimée de manière approximative. Même avec les logiciels BIM, les concepteurs se sont concentrés sur la fonctionnalité du bâtiment plutôt que sur la consommation énergétique globale.

Cependant, avec l'introduction de la modélisation énergétique des bâtiments, de nombreuses plateformes BIM peuvent facilement prendre en compte la performance énergétique d'un bâtiment dès la phase de planification. Les concepteurs peuvent entrer des paramètres tels que la géométrie du bâtiment, l'emplacement du bâtiment et les données météorologiques. Le résultat est une approche plus holistique de la modélisation énergétique des bâtiments, qui peut avoir un impact significatif sur la réduction des émissions et du temps de construction.

On dit que 80 % de la performance d'un bâtiment est décidée dans les 20 % premiers du design. Si cela est vrai, c'est une preuve supplémentaire de l'importance de réaliser plus de modélisations énergétiques des bâtiments lors des phases de planification.

Grand défi pour la BEM

Pour les architectes et les concepteurs, il est assez évident que la BEM peut ouvrir la voie à un avenir plus durable. Pourtant, les estimations des parties prenantes suggèrent que la BEM est utilisée dans seulement environ 20 % des nouveaux designs de bâtiments commerciaux, et probablement un nombre encore plus faible de nouveaux designs de bâtiments résidentiels. Pourquoi les concepteurs et les architectes ont-ils été si lents à adopter la BEM ?

Eh bien, pour diverses raisons.

Selon IBPSA Canada, « Le développement et la mise en œuvre de l'échange de données automatisé entre les outils BIM et les outils de simulation énergétique ont été entravés par la culture de l'industrie des praticiens spécialisés étant plus à l'aise avec l'entrée manuelle de données de bâtiment qu'avec l'échange de données automatisé, le manque de programmes logiciels disponibles qui soutiennent un processus de traduction robuste, et l'expertise technique requise. »

Tout d'abord, l'échange de données entre les outils de conception architecturale et les logiciels de simulation énergétique a toujours été un défi majeur. Cela a été un tel problème que les simulations de performance énergétique des bâtiments ont parfois été omises du processus entièrement.

En raison de cette difficulté, seuls deux formats de données existent qui facilitent l'échange BIM-vers-BEM. Cela inclut le Green Building XML Schema (gbXML) et les Industry Foundation Classes (IFC).

Tous les résultats ont été médiocres dans une étude de cas qui a tenté de traduire des fichiers BIM vers des plateformes logicielles BEM. Selon l'étude, le BIM était visuellement propre mais la géométrie importée avait encore de nombreux écarts et bords non appariés.

La principale raison de cela semble être le fait que les logiciels BIM sont spécifiquement conçus pour les architectes et les concepteurs ; ils sont beaucoup plus axés sur la représentation architecturale et la documentation de construction, tandis que les logiciels BEM se concentrent sur l'analyse énergétique avancée des bâtiments.

En dehors des problèmes d'intégration entre le BIM et le BEM, il y a aussi des problèmes concernant la valeur que les logiciels BEM apportent aux propriétaires de bâtiments et aux architectes. Historiquement, les propriétaires de bâtiments voulaient des designs qui pouvaient être rapidement réalisés à faible coût. En conséquence, les architectes se sentent sous pression pour concentrer leurs constructions sur la fonctionnalité et le coût plutôt que sur la production d'énergie et la durabilité.

La voie vers une plus grande mise en œuvre de la BEM

Compte tenu des problèmes abordés ci-dessus, quelques éléments doivent se produire avant que les architectes et les gestionnaires de bâtiments n'implémentent la BEM à des taux plus élevés.

Tout d'abord, les gestionnaires de bâtiments doivent être convaincus que la modélisation énergétique des bâtiments les aidera à réaliser un profit.

Historiquement, les coûts associés à la BEM étaient élevés. Cependant, jusqu'à récemment, aucune étude n'avait été menée sur le retour sur investissement de la mise en œuvre de la modélisation énergétique des bâtiments. Une étude d'Anica Landreneau, directrice du conseil en durabilité chez le cabinet d'architecture et d'ingénierie mondial HOK, a révélé que le retour sur investissement de la modélisation énergétique est généralement de seulement 1 à 2 mois.

  Source : Energy.gov

Dans l'une de ses études de cas, Anica a découvert un projet architectural qui a créé des systèmes CVC qui reposaient sur la circulation d'eau chaude et froide au lieu d'air chaud et froid. Cette différence d'infrastructure a permis aux utilisateurs qui ont mis en œuvre la BEM d'économiser une somme importante sur les coûts CVC ; l'entreprise a eu un retour sur investissement de seulement 1,3 mois.

Nous nous attendons à voir le marché de la BEM croître considérablement à l'avenir alors que la recherche continue de révéler plus de données qui mettent en évidence les avantages économiques de la modélisation énergétique des bâtiments. En dehors du retour sur investissement, le marché des logiciels BIM doit trouver des moyens d'introduire plus de produits qui intègrent la BEM dans leurs solutions. Cela éliminerait certains des principaux problèmes d'échange de données entre les logiciels BIM et BEM.

Au moment de la rédaction de cet article, l'un des principaux programmes logiciels sur le marché des logiciels de modélisation énergétique des bâtiments s'appelle OpenStudio. OpenStudio prend en charge à la fois EnergyPlus et Radiance. Cela permet aux architectes de réaliser des analyses d'éclairage et d'énergie au sein d'un seul modèle. Selon l'International Building Performance Simulation Association, plus d'intégrations entre OpenStudio et d'autres logiciels BIM majeurs sont actuellement en cours de développement.

Bien que ce soit un pas dans la bonne direction vers une intégration transparente entre le BIM et le BEM, l'objectif final est une intégration transparente entre tous les principaux logiciels BIM.

       Source : MDPI

Selon Hexa Research, le marché mondial des systèmes de gestion de l'énergie des bâtiments (BEMS) croîtra à un TCAC de 13,6 % et atteindra plus de 7 milliards de dollars d'ici 2024. Ce n'est qu'une question de temps avant que nous ne voyions une énorme augmentation de ces intégrations BIM-vers-BEM dans un avenir proche.