L’apport de l’IA aux installations climatiques et électriques

L’Intelligence Artificielle (IA) révolutionne les équipements de chauffage, ventilation, climatisation (CVC) et les installations électriques de nos bâtiments. Faisons le point.

Emploi
December 5, 2023

Les technologies de l’information et des télécommunications (TIC) sont omniprésentes dans les bâtiments modernes. Quel que soit son usage – logement, équipement collectif, industriel ou tertiaire – le bâtiment est un ouvrage de haute technicité. L’essor des objets connectés et le développement de l’Intelligence Artificielle ont bouleversé l’utilisation des bâtiments et transforment progressivement les équipements de génie électrique et climatique. Quel est l’apport de l’IA aux installations de CVC et d’électricité ? Quel est l’impact du bâtiment intelligent sur les usagers et occupants ? L’IA bénéficie-t-elle à la transition écologique ? Eléments de réponse dans cet article.

Adapter les équipements aux conditions réelles d’utilisation

La Gestion Technique du Bâtiment (GTB) repose sur un système informatisé permettant de superviser et de contrôler à distance des équipements techniques sur la base de critères prédéterminés. Appelée BMS en anglais (Building Management System),elle facilite le contrôle des installations multi techniques du bâtiment comme l’éclairage, le chauffage, la ventilation, la climatisation, la production d'eau chaude sanitaire ou encore la production d’électricité sur site.

Dans le secteur tertiaire, la mise en place de systèmes d’automatisation et de contrôle des bâtiments est aujourd’hui obligatoire. Les décrets BACS, pour Building Automation and Control System, encadrent cette obligation. L’objectif est, à travers la mise en œuvre d’outils de supervision et de suivi, de prendre en compte les conditions réelles d'utilisation des équipements pour mieux maîtriser leurs consommations d’énergie et tendre vers des bâtiments plus sobres.

L’Intelligence Artificielle va plus loin que ces systèmes de supervision et de suivi, en y ajoutant la prédiction. Par l’instantanéité de ses analyses, elle permet de tenir compte des évolutions environnementales et d’usage qui affectent un bâtiment en temps réel. Par sa programmation et ses algorithmes puissants, elle permet d’anticiper des dérives grâce à des prédictions adaptées aux situations réelles de fonctionnement.

En pratique, des capteurs enregistrent des données internes à l’appareil, mais aussi externes, sur une multitude de points de collecte. Le tout est connecté au réseau Internet pour en permettre l’exploitation. C’est ce que l’on appelle l’Internet des objets.

Qu’est-ce que l’Internet des objets en 2 mots ?
L’internet des Objets ou IoT(Internet of Things) est le système par lequel les objets physiques (appareils du quotidien comme les climatiseurs, systèmes de chauffage, ampoules, etc.) sont connectés à Internet par un réseau.

Grâce à l’apprentissage profond et aux algorithmes, les données monitorées sont combinées et analysées en continu pour prédire les besoins du bâtiment à tout instant. Le fonctionnement des appareils de CVC et des installations électriques est alors ajusté de manière autonome et automatisée en fonction de la réalité du contexte de fonctionnement. Ce processus d’analyse, de prédiction et de réaction est appelé Intelligence Artificielle. L’optimisation des systèmes est constante et permet un fonctionnement adapté aux conditions et besoins réels.

Qu’est-ce que l’Intelligence Artificielle en 2 mots ?
L’Intelligence Artificielle ou IA est un processus de simulation de l’intelligence humaine. Elle permet l’analyse de données (débit, vitesse, pression, température, etc.) et la réaction (action de maintenance) suite à leur interprétation.

Par sa vitesse d’analyse, sa capacité de traitement de données en masse et son adaptation à des situations imprévisibles, l’IA est un soutien précieux des métiers complexes de la gestion des installations électriques et de CVC dans le bâtiment.

Réduire les consommations énergétiques

En réponse aux enjeux climatiques, l’innovation suscite aujourd’hui un intérêt croissant dans les domaines du génie climatique et électrique. Qu’il s’agisse de construction neuve ou de rénovation, la recherche d’équipements durables et économes en énergie est un fil directeur de la réflexion des concepteurs et une attente forte de la maîtrise d’ouvrage.

Les équipements de CVC représentent jusqu’à 40% des consommations liées à l’usage d’un bâtiment. Adapter leur fonctionnement à leur environnement dynamique est un véritable enjeu de sobriété énergétique.

Dans le cadre du Plan Bâtiment Durable, le groupe de travail Réflexion Bâtiment Responsable 2020-2050 (RBR 2020-2050) s’est emparé de la question de l’IA dans les bâtiments modernes. La note Bâtiment responsable et Intelligence Artificielle fait état de ses réflexions. Elle considère l’Internet des objets (IoT) adossé à l’Intelligence Artificielle (IA) comme une réponse technologique aux enjeux actuels de sobriété énergétique.

Par l’adaptation du fonctionnement des équipements électriques et de CVC à leurs conditions réelles d’utilisation, l’IA permet un ajustement de leurs consommations d’énergie au plus près du besoin réel, en minimisant les pertes. Elle participe ainsi à l’optimisation du rendement des équipements et à la réduction de leurs consommations. Elle permet également une meilleure gestion des pics de demande, par ses capacités prédictives, avec un impact non négligeable sur les consommations d’énergie et les coûts d’exploitation d’un bâtiment.

Au fur et à mesure du cycle de vie du bâtiment, l’IA alimente et exploite un historique de données permettant à ses modèles auto-apprenants d’affiner les algorithmes du système et de préciser les prédictions de consommations d’énergie au fil du temps. On parle alors de marchine learning.

Qu’est-ce que le machine learning en 2 mots ?
Le machine learning, ou apprentissage automatique, est une application de l’Intelligence Artificielle. Il donne aux systèmes la capacité d’apprendre et d’améliorer leurs performances à partir des données traitées.

Les systèmes climatiques et électriques intelligents, basés sur les applications de l’IA et de l’Internet des objets, sont aujourd’hui un outil efficace de la transition énergétique du bâtiment.

Illustration d'un logement connecté par l'Internet des objets IoT et Intelligence Artificielle IA
Illustration d'un logement connecté par l'Internet des objets IoT et Intelligence Artificielle IA

Optimiser la durée de vie des équipements

Un des principaux apports de l’IA aux équipements de génie climatique et électrique réside dans les services qu’elle rend aux métiers de la maintenance des installations. Par ses capacités prédictives, l’Intelligence Artificielle s’avère un outil essentiel de la maintenance moderne. Elle permet :

  • D’optimiser les actions de maintenance en les adaptant à une situation avérée et au contexte réel d’usure d’un équipement ;
  • D’anticiper les pannes par l’analyse prédictive des données collectées ;
  • De réduire le nombre d’interventions sur site en évitant les déplacements inutiles ;
  • De limiter les stocks de pièces détachées en les adaptant à un besoin plus finement appréhendé.

Le développement de l’Internet des objets et de l’IA est ainsi à l’origine de ce que l’on appelle aujourd’hui la maintenance prédictive ou maintenance prévisionnelle. Elle se différencie de la maintenance systématique qui programme des interventions régulières selon les caractéristiques d’un équipement et des scénarii théoriques d’utilisation, et de la maintenance corrective qui consiste à intervenir lorsqu’une panne est observée.

La disponibilité des équipements est un enjeu de sécurité, de productivité et de confort des usagers, auquel l’IA apporte son support. Leur durabilité est quant à elle non seulement un enjeu de productivité, mais aussi un enjeu de développement durable. Par sa capacité à anticiper des baisses de performance, l’IA permet d’améliorer le maintien en bon état de fonctionnement des équipements et d’en augmenter ainsi la durée de vie et d’utilisation.

Améliorer le confort des usagers

Les bénéfices de l’IA dans le secteur du CVC et du génie électrique sont donc nombreux :

  • Ils profitent aux investisseurs, propriétaires et maîtres d’ouvrages
  • Ils facilitent le travail des techniciens de maintenance
  • Ils sont un élément de réponse aux enjeux climatiques dans le secteur du génie climatique et électrique

In fine, le recours à l’Internet des objets et à l’Intelligence Artificielle au sein des bâtiments profite également à leurs usagers et occupants. A titre d’exemple :

  • L’adaptation du fonctionnement des équipements aux conditions climatiques et hygrométriques réelles permet une amélioration du confort d’été et du confort d’hiver à l’intérieur des constructions
  • Le monitorage précis et prédictif des installations, par l’optimisation de variables comme les débits d’air par exemple, permet de garantir des conditions sanitaires optimales pour les utilisateurs
  • La généralisation de la maintenance prédictive permet de limiter les pannes d’équipements et d’améliorer la continuité de service attendue par les usagers

En conclusion…

Le développement de l’Internet des objets et de l’Intelligence Artificiel dans le secteur du bâtiment est d’un apport indiscutable.

  1. L’IA est un levier de performance économique pour les maîtres d’ouvrages bâtimentaires et propriétaires de sites industriels ou commerciaux, emportant leur adhésion malgré un surcoût à l’investissement
  2. Elle contribue à la transition écologique du secteur du bâtiment en améliorant la maîtrise des consommations énergétiques des systèmes électriques et climatiques
  3. Elle est un facteur de satisfaction des usagers des bâtiments et d’amélioration de leur confort, augmentant la fiabilité des équipements et participant à garantir leur continuité de service

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