Aujourd’hui, malgré les progrès technologiques, de nombreux bâtiments continuent de s’appuyer sur des programmateurs simples pour gérer leurs systèmes de Chauffage, Ventilation et Climatisation (CVC). Ces dispositifs, conçus pour garantir un confort optimal des occupants avec un minimum d’interventions techniques, sont souvent réglés pour prioriser le bien-être au détriment de l’efficacité énergétique. Si cette approche a permis de limiter les plaintes des occupants, elle révèle désormais ses limites face aux enjeux croissants en matière de durabilité et d’économie d’énergie.

Cette situation impose aux gestionnaires de bâtiments de repenser la régulation thermique pour optimiser les consommations d’énergie.

Les exigences réglementaires, comme le Dispositif Éco Énergie Tertiaire en France, requièrent des efforts importants pour réduire la consommation d’énergie. Le décret BACS (Building Automation and Control Systems) impose l’installation de systèmes de Gestion Technique du Bâtiment (GTB) dans tous les bâtiments tertiaires d’une puissance de production supérieure à 290 kW à partir de 2025, et de 70 kW à compter de 2027.

Ces systèmes permettent de mieux piloter le poste CVC en fonction du fonctionnement du bâtiment mais omettent leur dynamique et autres facteurs météorologiques influençant leurs besoins en chauffage et climatisation (humidité, ensoleillement…). Pourtant, ils pourraient intégrer des systèmes de régulation prédictifs, basés sur les prévisions météorologiques et des modèles de consommation adaptatifs, tenant compte des spécificités du bâtiment.

En 2023, 44 % de la consommation d’énergie en France provient des bâtiments résidentiels et tertiaires¹. Dans le secteur résidentiel, le chauffage représente 69 % de la consommation², et, dans le tertiaire, le chauffage et la climatisation représentent 52 % de la consommation d’énergie³. Cette situation impose aux gestionnaires de bâtiments de repenser la régulation thermique pour optimiser les consommations d’énergie.

1. Source Datalab 2024

2. Source SDES – Consommation d’énergie par usage du résidentiel 22/05/2023

3. Source SDES – Consommation d’énergie par usage du tertiaire 24/12/2021

Les systèmes de régulation traditionnels reposent sur des programmateurs standard qui ajustent la puissance de chauffage ou de climatisation en fonction de la température extérieure mesurée à un instant donné. Cependant, cette approche néglige l’inertie thermique des bâtiments – leur capacité à absorber et à stocker la chaleur ou le froid, créant ainsi un décalage entre les variations de température extérieure et intérieure. Par exemple, des murs lourds en béton retiennent la chaleur plus longtemps que des murs en bois, retardant ainsi les fluctuations intérieures de plusieurs heures (de 2 à 12 heures selon les matériaux).

Ce déphasage, combiné à d’autres facteurs météorologiques comme l’humidité et l’ensoleillement, rend les systèmes basés uniquement sur la température extérieure inefficaces, entraînant une surconsommation d’énergie et un inconfort pour les occupants. Il devient donc crucial d’adopter des méthodes de régulation avancées, adaptées aux exigences actuelles en matière d’efficacité énergétique.

Depuis les années 1990, des systèmes de régulation CVC basés sur l’apprentissage, comme les optimiseurs de relance et le Model Predictive Control (MPC) et d’autres techniques d’optimisation, ont émergé pour améliorer la gestion de l’énergie. Ces méthodes permettaient déjà d’anticiper les besoins en chauffage et en climatisation en prenant en compte non seulement la température extérieure, mais également les caractéristiques spécifiques des bâtiments.

Aujourd’hui, les avancées technologiques ont permis l’émergence de modèles comme : 

En conséquence, le système de régulation centrale est capable de simuler divers scénarios énergétiques, en prenant en compte les interconnexions entre divers sous-systèmes. Cela permet une planification plus efficiente de la demande de chauffage et de climatisation.

Face aux limites des méthodes de régulation conventionnelles, la régulation prédictive émerge comme une approche novatrice et essentielle pour gérer l’énergie dans les bâtiments. En intégrant des prévisions météorologiques, ces systèmes modernes de régulation peuvent prédire les impacts des fluctuations climatiques et ajuster les besoins de chauffage ou de climatisation en conséquence.

Par exemple, en tenant compte des prévisions d’ensoleillement, un système peut anticiper une augmentation de la température intérieure et ajuster le chauffage en amont. Cela permet non seulement de déterminer l’heure de déclenchement du chauffage ou de la climatisation, mais aussi d’ajuster l’intensité de ces systèmes pour maintenir un niveau de confort constant tout au long de la journée.

De plus, l’interaction entre la régulation prédictive et les Systèmes Multi-Agents (SMA) renforce cette adaptabilité. Le système central peut analyser les données en temps réel fournies par les agents et prendre des décisions éclairées basées sur des modèles de consommation.

Les bénéfices de la régulation prédictive sont particulièrement marqués dans les bâtiments à forte inertie thermique, qui peuvent conserver la chaleur plus longtemps. En intégrant les prévisions météorologiques, ces systèmes optimisent leur gestion énergétique.

Par exemple, lors de journées ensoleillées, le système peut ajuster la climatisation pour compenser l’augmentation de la température intérieure causée par l’ensoleillement direct. Cela permet de maintenir un confort intérieur optimal tout en évitant les pics de consommation d’énergie.

En anticipant les apports solaires, ces systèmes peuvent également recommander des stratégies complémentaires, comme l’utilisation de volets ou de stores pour réduire le gain de chaleur, augmentant ainsi l’efficacité énergétique globale.

En conclusion, l’intégration des prévisions météorologiques dans les systèmes de régulation CVC s’impose comme une solution clé pour améliorer à la fois le confort des occupants et l’efficacité énergétique des bâtiments. En réduisant la consommation d’énergie de manière substantielle, ces systèmes participent activement à la transition vers une gestion énergétique plus intelligente et durable. À l’heure où le secteur du bâtiment se tourne vers des solutions plus respectueuses de l’environnement, les systèmes de régulation adaptative, capables de s’ajuster en temps réel aux conditions extérieures, deviennent un véritable atout pour répondre aux défis de demain.