Le réchauffement climatique est actuellement une des préoccupations mondiales majeures. En 2015, durant la 21ème Conférence des Nations Unies (COP21), près de 200 pays ont décidé de s’allier afin de contenir l’élévation de la température moyenne de la planète au-dessous des 2 ̊C jusqu’en 2100. Les principaux facteurs mondiaux liés à l’émission de gaz à effet de serre conduisant à ce réchauffement sont : la production industrielle (21%), le transport (32%), le bâtiment (44%).
En tant que plus gros consommateur d’énergie et émetteur de gaz à effet de serre, le secteur du bâtiment doit donc très rapidement évoluer. Les matériaux utilisés, les techniques de construction, les méthodes même de conception, doivent pouvoir être reconsidérés, afin d’aboutir à de nouvelles solutions d’habitat qui, tout en restant satisfaisantes sur le plan du confort hygro-thermique, soient peu consommatrices d’énergie.
Les réglementations thermiques sont, elles-aussi, amenées à évoluer. Si elles ont toujours pour but d’assurer le confort, la santé et la sécurité des habitants, elles doivent avoir pour objectif d’augmenter l’efficacité et le rendement énergétique des bâtiments.
Actuellement, c’est la RT 2012 qui est appliquée. Elle se fixe comme plafond une consommation de 50 kWhep.m-2.an-1, valeur moyenne du label « bâtiment basse consommation » (BBC).
La RT 2020, à venir, ira plus loin et cherchera à mettre en œuvre le concept de « bâtiment à énergie positive » (BEPOS). Ces nouvelles réglementations seront « des réglementations d’objectifs, laissant une liberté totale de conception, limitant simplement la consommation d’énergie ».
Pour tendre vers ces nouveaux types d’habitat, le dialogue étroit entre les résultats issus de simulations numériques et ceux obtenus via des bancs d’essais instrumentés doit pouvoir apporter des réponses efficaces. Cette approche reposant sur l’expérimentation, la modélisation physique fine et la simulation numérique est désormais classique dans de nombreux secteurs de l’ingénierie. Avec la montée en puissance depuis une trentaine d’années, des moyens de calcul et d’acquisition de données, les outils d’aide à la conception ont fait leur apparition. Dans le domaine de l’optimisation énergétique des bâtiments, on peut citer des logiciels comme Energy +, Pleiade-Comfie, Cometh, etc.
La démocratisation des calculateurs parallèles (calcul « hautes performances »), les moyens collectifs de stockage ( Cloud ) et de mise en réseau de moyens logiciels ( SaaS ) avec de hauts débits de transfert, permettent désormais d’envisager la mise en place de nouvelles générations de logiciels plus conviviaux, rapides et interactifs, accessibles non seulement aux architectes, bureaux d’études thermiques et bureaux de contrôles, mais encore à tout constructeur ou tout producteur d’éléments de construction. Le développement de l’internet permet désormais de pouvoir utiliser simplement, à distance, des outils de calcul extrêmement puissants offrant des temps de réponse souvent plus faibles que ne l’offrent les solutions logicielles installées à demeure sur des stations de travail.
Les nouvelles puissances de calcul disponibles permettent aussi d’envisager une numérisation plus fine de l’habitat et un traitement plus complet des équations physiques, constitutives des modèles. Par exemple, dans la plupart des codes actuels, la gestion de la diffusion de la chaleur n’est traitée qu’en unidimensionnel sur des matériaux, au mieux, supposés multicouches. L’intérêt de structures alvéolées, composites, n’est en général pas considéré afin de limiter le nombre des variables gérées par le calcul ainsi que la taille des fichiers résultats.
Avec les progrès des outils graphiques et des techniques d’interfaçage entre logiciels, on peut désormais envisager la conception d’un habitat en faisant appel à des bibliothèques d’éléments référencés comme ceux issus du BIM (Building Information Modeling). La maquette numérique de l’habitat une fois prête est utilisée pour structurer le modèle physique à traiter, sans l’intervention de l’utilisateur. Il reste alors à sélectionner un chargement climatique sur une période donnée pour avoir en retour la réponse hygrothermique et énergétique globale et locale de l’habitat conçu. Une analyse de ces réponses doit guider le concepteur dans le choix des modifications (virtuelles) à réaliser pour améliorer l’efficacité de l’habitat. Certains constructeurs disposent déjà de maisons instrumentées, « normalement » habitées, qui peuvent fournir de précieuses informations pour contrôler la validité des modèles physiques développés et identifier une partie des paramètres phénoménologiques. La construction d’habitats, dits exemplaires, s’appuyant sur ce nouvel outil d’aide à la conception, représente alors un test ultime permettant de prouver son efficacité.
Les principales actions du projet OEHM se répartissent suivant 4 axes (workpackages, WP) intitulés :
– WP1 : Expérimentation matériaux
– WP3 : Essais sur structures et habitats instrumentés
– WP4 : Typologie et morphologie adaptées au climat méditerranéen