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Les avancées créatives dans la conception et la construction de nouveaux bâtiments sont le fruit d'un mélange complexe de vision architecturale et de progrès technologiques. La nouvelle ère des bâtiments intelligents exige une compréhension de l'architecture intelligente et de la manière dont les nouvelles technologies informent et améliorent le processus de conception. L'utilisation de processus intelligents peut également permettre d'améliorer les systèmes d'entretien des bâtiments et de les rendre plus efficaces après la phase de construction et tout au long de son cycle de vie.

Un bâtiment intelligent utilise un ensemble de capteurs, de matériaux, de commandes et d'outils de collecte de données pour être durable, sûr, confortable et efficace. L'architecture intelligente consiste à utiliser la technologie pour construire de telles structures, en s'appuyant sur elle pour itérer et améliorer le processus.

Les bâtiments intelligents peuvent être comparés à des ordinateurs, voire à des systèmes vivants. Des projets tels que la Capital Tower à Singapour, par exemple, suivent l'occupation des lieux grâce à des détecteurs de mouvement et la qualité de l'air grâce à des systèmes CVC sophistiqués. L'architecture intelligente correspond à l'application de systèmes avancés pour comprendre et concevoir des bâtiments, mais également pour construire afin de recueillir davantage d'informations, d'évoluer et d'améliorer les futurs projets de conception.

La planification de structures intelligentes fait appel à toute une série de technologies nouvelles et en évolution. Les outils existants, tels que la modélisation numérique (BIM), permettent aux architectes et aux ingénieurs de capturer des images, de créer des modèles 3D pour prototyper et tester rapidement les conceptions de bâtiments, et d'utiliser efficacement l'espace en fonction des limitations géographiques ou financières. L'utilisation de jumeaux numériques, des simulations complexes, généralement basées sur des modèles dans le cloud, d'une structure prévue ou existante, aide l'équipe de conception à simuler différents scénarios pour déterminer la forme, les structures, les caractéristiques et l'esthétique d'un bâtiment avant qu'il ne soit construit.

L'architecture et la conception intelligentes utilisent de plus en plus une boucle de rétroaction à partir des bâtiments intelligents précédents. Les récents développements technologiques permettent l'intégration d'un réseau de plus en plus sophistiqué de capteurs qui peuvent mesurer l'efficacité énergétique d'un bâtiment ou la façon dont certains espaces ou certaines pièces sont utilisés. Cela peut aider les architectes à prendre des décisions de conception plus intelligentes et plus efficaces. Même la conception générative, qui utilise un algorithme et des paramètres définis pour faire défiler rapidement des concepts de conception, permettant à un processus de conception numérique d'itérer et d'évoluer vers un plan plus efficace, peut créer de nouveaux bâtiments.

Ces outils, et l'analyse des données d'occupation et d'exploitation qu'ils fournissent, peuvent également informer sur la manière dont les bâtiments sont construits. Les techniques de préfabrication et de construction modulaire, utilisant des matériaux fabriqués en usine et des pièces reproductibles assemblées sur place, peuvent être façonnées à l'aide de ces outils de planification afin de réduire les coûts et les délais de construction.

Le résultat souhaité est une conception de bâtiment ayant évolué à partir d'un grand nombre de données sur des projets antérieurs, ce qui peut considérablement réduire les coûts du projet et le gaspillage de matériaux. La combinaison d'une conception plus intelligente avec des techniques modulaires et préfabriquées peut éliminer de nombreuses sources de déchets de construction et accélérer rapidement le calendrier des projets, ce qui permet d'économiser sur les coûts de main-d'œuvre.

Apprendre des erreurs du passé et optimiser les performances grâce à la collecte de données simplifie également la maintenance à long terme. De plus en plus, des capteurs peuvent collecter des données sur une chaîne d'hôtels ou une série d'immeubles de bureaux afin de mieux informer les architectes sur l'aspect et le fonctionnement des nouveaux bâtiments. Des conceptions plus intelligentes rendent les structures plus résistantes et peuvent faciliter la réparation et le remplacement des pièces usées ou des vieux systèmes mécaniques. Selon l'American Council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE), des décisions de conception riches en données peuvent éliminer les besoins excessifs en chauffage et en climatisation, réduisant ainsi les émissions des bâtiments et permettant de réaliser des économies de 30 à 50 %.

Des techniques telles que la conception générative, peut aider à concevoir de nouvelles façons d'utiliser moins de matériaux et à éliminer les déchets inutiles. Les techniques, formes et processus de construction traditionnels dominent encore le secteur du bâtiment. La conception générative permet aux concepteurs de s'appuyer sur de nouvelles approches telles que le biomimétisme, qui copie la forme et la fonction de la nature pour obtenir une plus grande efficacité énergétique et de meilleures performances. Le projet Frontier, un bâtiment de démonstration écologique construit à Rancho Cucamonga, en Californie, présente une série de solutions axées sur la nature, telles que le refroidissement par évaporation et une masse thermique élevée.

Les outils technologiques de l'architecture intelligente ont permis une incroyable diversité dans la conception architecturale. Ils peuvent même créer des types d'espaces offrant un environnement plus réactif et plus fluide pour le divertissement ou le travail créatif.

Dans un quartier historique de Pékin dominé par les traditionnels hutong et siheyuan, des ruelles étroites qui s'ouvrent sur des cours intérieures, la Baitasi House of the Future présente une réutilisation adaptative élégante qui donne à une maison historique de multiples visages. Commandée par Dot Architects, la maison Baitasi utilise un système d'automatisation astucieux qui permet de transformer l'habitation en bureau grâce à une série de modules mobiles. Une grande partie de la conception peut être réalisée à partir de plans en ligne trouvés sur WikiHouse. Ce dernier est un système d'accès partagé à la conception et à l'inspiration, où chaque nouvelle construction affine la version la plus récente de la maison.

À Amsterdam, l'immeuble de bureaux The Edge est équipé d'un réseau de plus de 28 000 capteurs qui contrôlent tous les aspects du fonctionnement de l'immeuble, de la réservation des salles de conférence au réglage de la lumière et de la température des postes de travail. Abritant les bureaux néerlandais de la multinationale de conseil Deloitte, ce bâtiment de pointe a été conçu pour être un environnement ultra-efficace et réactif qui apprend, s'auto-diagnostique et s'auto-corrige en permanence en fonction de l'utilisation et des performances des employés et de l'application personnelle qui contrôle leurs espaces de travail.

La réutilisation adaptative, par opposition aux nouvelles constructions, gagne en popularité depuis quelques années. Les rénovations sont devenues plus courantes et constituent un moyen rentable de réduire les émissions. Xicato, une entreprise de San Jose (Californie) spécialisée dans la fabrication de systèmes d'éclairage et de contrôle, a récemment rénové l'abbaye de Westminster à Londres. Les commandes sans fil et l'éclairage LED ont permis à ce célèbre ancien monastère d'économiser de l'énergie et de mieux contrôler les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. La modernisation des structures anciennes présente des difficultés inhérentes. Mais, une application réfléchie, associée à l'évolution de la science des matériaux et à l'amélioration des façades, permet de réduire l'inefficacité de bâtiments vieux de plusieurs siècles.

Il n'y a aucune raison de s'arrêter aux bâtiments individuels. Les quartiers et les villes intelligentes dans leur ensemble ont la possibilité d'utiliser des outils et des efforts de collecte de données pour améliorer la praticabilité, la durabilité, la résilience et la consommation de ressources au fur et à mesure de leur croissance et de leur évolution. De nombreux efforts récents de planification urbaine ont utilisé des simulations numériques et des outils de conception pour créer des développements à usage mixte plus orientés vers les transports en commun, plus favorables aux piétons et plus efficaces d'un point de vue énergétique.

Cet article a été mis à jour. Il a été publié initialement en janvier 2020.