La climatisation représente 10 % de la demande totale d’électricité dans le monde. Ce chiffre devrait tripler d’ici à 2050. Les nouveaux matériaux de construction, les capteurs et l’intelligence artificielle peuvent aider les bâtiments neufs et existants à optimiser leur efficacité énergétique.
Nous avons besoin d’une nouvelle approche pour créer des bâtiments résilients au climat (matériaux, conception de la construction et technologies) afin de relever les différents défis liés au climat, tels que les températures extrêmement élevées et basses, les inondations et les pannes de courant.
Les outils de conception numérique et une conception optimisée et efficace basée sur plusieurs paramètres de durabilité, notamment les matériaux, l’ensoleillement, le microclimat, l’énergie et l’impact climatique, contribuent à une meilleure conception et à des bâtiments plus durables.
En outre, le secteur de la construction est responsable d’une grande partie des émissions de gaz à effet de serre et a une grande responsabilité (ainsi qu’une grande opportunité) de les limiter.
Une bonne isolation est un excellent moyen de réduire la consommation d’énergie
Depuis 2011, les inspections de bâtiments dans l’Union européenne (directive 2010/31/UE) doivent calculer la consommation électrique annuelle pour maintenir une température confortable dans les maisons, appartements et autres bâtiments. Sur la base de la surface utile, de l’emplacement et de l’isolation, les bâtiments et les unités reçoivent un label de durabilité, allant de A à F, et une estimation de la consommation électrique annuelle.
Selon la loi, le classement doit figurer dans toutes les annonces et documents relatifs à la vente ou à la location d’une maison, d’un appartement, d’un magasin, etc.
Par conséquent, étant donné que les prix de l’énergie ont augmenté bien plus que l’inflation et que, en raison du changement climatique, l’utilisation du chauffage et de la climatisation augmente chaque année, il est judicieux d’investir dans une meilleure isolation des infrastructures non seulement pour réduire l’impact du changement climatique, mais aussi pour augmenter la valeur de la maison ou de l’appartement.
Les fenêtres intelligentes offrent une meilleure isolation et une meilleure production d’énergie
Selon le ministère américain de l’énergie, les fenêtres anciennes et inefficaces peuvent être responsables de plus de 25 % des coûts énergétiques liés au chauffage et à la climatisation d’une maison. Pour ces raisons et bien d’autres encore, de nombreux propriétaires optent pour des fenêtres intelligentes.
Pour tirer le meilleur parti des nouvelles fenêtres, le National Fenestration Rating Council (NFRC) délivre des étiquettes de performance énergétique pour les produits certifiés tels que les fenêtres, les portes et les puits de lumière.
Les étiquettes indiquent le coefficient U, c’est-à-dire la capacité d’un produit à empêcher la chaleur de s’échapper de l’intérieur d’une pièce ; le coefficient de gain de chaleur solaire, c’est-à-dire la capacité d’un produit à résister à un gain de chaleur indésirable ; le facteur de transmission de la lumière visible, c’est-à-dire la capacité d’un produit à éclairer efficacement une maison à la lumière du jour ; et les fuites d’air, c’est-à-dire la quantité d’air qui pénètre dans une pièce à travers le produit.
Le verre à faible émissivité (low-E) est une technologie qui gagne du terrain. Il comporte une couche microscopique de particules métalliques adhérant au verre. Ces particules réfléchissent le rayonnement infrarouge, de sorte que l’énergie solaire est renvoyée, ce qui permet de garder une maison plus fraîche en été. Le revêtement reflète également le rayonnement infrarouge à l’intérieur d’une maison, ce qui contribue à la garder plus chaude en hiver.
En outre, les technologies du bâtiment intelligent comprennent des fenêtres et des puits de lumière en verre électrochrome qui s’assombrissent automatiquement. Ces panneaux changent dynamiquement de teinte en fonction de la lumière extérieure, augmentant ainsi le confort des occupants sans avoir besoin de stores ou d’ombres. Si les panneaux peuvent fonctionner sans interaction humaine, il est possible de les contrôler à l’aide de boutons d’alimentation ou d’une application pour smartphone.
Fenêtres photovoltaïques
Les surfaces vitrées massives sont désormais la norme dans de nombreux nouveaux bâtiments, en particulier ceux destinés aux bureaux. Les avantages de laisser entrer la lumière naturelle, notamment dans les environnements de travail, ont été largement démontrés, et c’est désormais une obligation dans plusieurs pays et régions.
Puisque les nouveaux bâtiments, et de nombreux bâtiments existants, ont cette quantité de verre sur leur surface, pourquoi ne pas l’utiliser pour capter l’énergie solaire ?
La transparence, associée à la simplicité de la méthode d’obtention de l’électricité, rend les applications du verre photovoltaïque (verre PV) très intéressantes, lequel peut remplacer n’importe quel objet en verre ou en cristal. Ces verres offrent également une excellente protection contre les rayons ultraviolets et infrarouges du soleil et, par conséquent, une grande isolation acoustique et thermique. La variation de l’efficacité photovoltaïque et de la pénétration de la lumière parmi ces produits offre de nombreuses options pour la conception architecturale.
Des bâtiments qui « respirent »
L’Institut d’architecture avancée de Catalogne (IAAC) travaille actuellement sur un projet qui examine les avantages des façades hydrocéramiques pour rafraîchir les bâtiments dans les climats chauds. Connue sous le nom de bâtiments « respirants », cette technologie utilise un polymère insoluble appelé « hydrogel », du tissu comme canal d’eau et des céramiques.
L’hydrogel peut augmenter son volume jusqu’à 400 fois lorsqu’il absorbe de l’eau. Cela permet aux panneaux d’absorber l’humidité et de l’évaporer, d’où la similitude avec la respiration.
« Grâce à l’analyse énergétique et thermique précise de la technologie actuelle, le système passif de l’hydrocéramique peut maintenir efficacement l’équilibre de l’humidité et de la température à l’intérieur de la zone de confort humain », peut-on lire sur le site web de l’IAAC.
Capteurs et IA pour minimiser les conditions météorologiques extrêmes
De nos jours, il n’est pas rare de voir de nombreux bâtiments équipés d’une batterie de capteurs et de passerelles collectant différents ensembles de données liées aux conditions et au fonctionnement de divers espaces et équipements du bâtiment.
En utilisant des analyses et des technologies avancées telles que l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle, il est possible de prédire l’impact de la météo et d’autres événements sur le bâtiment et les infrastructures supplémentaires.
Aujourd’hui, des entreprises telles que Google, IBM et Microsoft, entre autres, ont mis au point des modèles de prévision sophistiqués qui permettent de prévoir en temps réel des conditions météorologiques potentiellement dommageables.
La collecte d’informations provenant de différents services d’information météorologique, y compris les prévisions, permet aux bâtiments intelligents de se préparer aux événements météorologiques à venir et d’ajuster les systèmes de ventilation, de drainage et autres, en minimisant la consommation d’énergie et les dommages potentiels pour l’infrastructure et ses occupants.
La combinaison d’analyses puissantes, de meilleurs matériaux de construction et d’une conception durable peut contribuer à réduire l’impact du changement climatique sur les bâtiments et les villes, en réduisant la consommation d’énergie et les émissions supplémentaires de gaz à effet de serre.
