Le smart building est-il le bâtiment de demain ?

Le BTP (Bâtiment et Travaux Publics) est un secteur de poids dans l’économie française. Il est également en pleine mutation. Attirer de jeunes talents, répondre aux nouveaux besoins des usagers avec plus d’efficacité, de flexibilité et de durabilité font partie des défis auxquels il est aujourd’hui confronté. Le smart building (ou bâtiment intelligent) se présente comme une solution pour l’urbanisation de demain : la smart city. En pleine expansion avant la pandémie de Covid-19, il poursuit son développement, bâtiments tertiaires, unités résidentielles, aéroports, universités, commerces ou encore hôpitaux. 

Quelques chiffres

• Marché des smart buildings en 2024 selon MarketsandMarkets : 105,8 Mds €
• Marché des smart cities en 2025 selon PwC : 2 500 Mds €  
• Le secteur de la construction est le 2e secteur émetteur de CO2 derrière celui des transports routiers
• Le secteur de la construction émet 7 fois plus de déchets que les ménages
• L’immobilier tertiaire et résidentiel constitue environ 46 % de la consommation d’énergie finale en France en 2019

• 790 millions d’euros : c’est le chiffre d’affaires du secteur de la domotique en France en 2019, selon l’institut d’études de marché GfK.

En France, la filière “Industries” pour la construction représente :

• 602 000 entreprises (dont 95 % de moins de 10 salariés)
•  1 040 100 d’emplois directs et indirects
• 171 milliards d’euros de chiffre d’affaires

^{(Sources : Conseil national de l’industrie - CSF « Industries pour la Construction »)}

Les défis du BTP

• Pénurie de main d’œuvre

• Rentabilité

• Respect des délais et des budgets

• Industrialisation et hors site (pré-assemblage en usine)

• Digitalisation

• Développement durable

Le nombre de fournisseurs de solutions digitales pour la smart home et le bâtiment est en forte augmentation. L’écosystème se compose de nombreuses entreprises de construction, de matériaux mais aussi de fournisseurs d’énergie et de fabricants de solutions. Ces derniers, géants de la tech ou startups accompagnées ou non par des accélérateurs de croissance, proposent des outils pour faire bénéficier les bâtiments, les exploitants et les occupants de la transformation numérique.

Cinq questions autour du smart building et de l’industrie de la construction

1. La construction peut-elle être durable étant donné son impact environnemental ? 

2. Quel futur pour ce marché en pleine transformation, qui plus est en période de post-pandémie ?

3. Le bureau du futur sera-t-il intelligent et jusqu’à quel point ? 

4. La valorisation du digital doit-elle passer par la labellisation ?

5. Dans quelle mesure la flexibilité et le serviciel peuvent-ils s’intégrer dans le bâtiment ?

Qu’est-ce que le smart building ? 

Le smart building consiste à rendre un bâtiment “intelligent” en le dotant de systèmes de contrôle, d’analyse et d’automatisation, d’immotique, de l’IA à la data en passant par le BIM, les télécom, l’IoT ou encore la technologie des réseaux et les outils de mobilité. Longtemps cantonné à une gestion technique centralisée (GTC) permettant la supervision indépendante de chaque installation technique via un réseau de communication propre, le bâtiment intelligent a évolué vers la gestion technique des bâtiments (GTB), seule ou avec l’IoT, pour une supervision de l’ensemble des équipements puis vers une gestion bien plus active. 

La tendance actuelle vise à l’intégration de services et de fonctionnalités dans le but d’améliorer le bien-être des occupants, de réduire la consommation énergétique et l’impact environnemental mais aussi d’assurer davantage de sécurité et même de faciliter la vie des personnes dépendantes. Cependant, transformer un bâtiment en smart building a bien évidemment un coût.

Deux bénéfices pour les acteurs du bâtiment et des villes :

• gain de performance, gestion prévisionnelle des usages et lutte contre l’obsolescence des systèmes

• réduction des coûts d’investissement et d’exploitation (CAPEX et OPEX).

Malgré les atouts indéniables du smart building et les nouvelles incitations réglementaires, l’investissement dans ces solutions et leur adoption restent encore assez faibles au sein de la filière. Dans son rapport d’octobre 2020 sur la rénovation, la Commission européenne indique : « Actuellement, 70 % des entreprises de construction consacrent moins de 1 % de leurs recettes à des projets numériques innovants et le recours à la modélisation des informations de la construction (BIM) reste particulièrement faible. Les technologies comme l’IDO, l’IA, les robots et les jumeaux numériques réduisent le temps nécessaire aux travaux physiques.​​ »

S’il est désormais possible d’obtenir un fonctionnement coordonné et automatisé pour contrôler l’électroménager, l’éclairage, l’air conditionné/chauffage ou même l’arrosage du jardin via son smartphone, le smart building est loin d’être juste un gadget pour les amateurs de tech. Le smart building peut s’imposer comme une véritable solution d'optimisation de l’énergie et devenir un facteur clé de la transition écologique. 

Le décret de la loi Élan prévoit une obligation de réduction d’au moins 40 % de la consommation d’énergie d’ici 2030 (vs 2010), puis de 50 % en 2040 et 60 % en 2050 pour les bâtiments tertiaires de plus de 1000 m2.

Le bâtiment de demain devra être intelligent afin de répondre aux défis actuels, que ce soit au niveau environnemental, économique, de la gestion des ressources, de la densification des zones urbaines ou de la transformation digitale. Le smart building peut-il nous faire entrer dans l’ère des bâtiments zéro émission ?

Quatre défis globaux auxquels le smart building peut répondre :

1. Qualité de l’air intérieur (QAI) : C’est l’un des défis majeurs du bâtiment mais pas le plus connu du grand public. Avec la crise du Covid-19, l’intérêt pour ce segment s’est nettement accentué avec, selon Wavestone, 32 millions d’euros levés ces dix dernières années, dont 13 millions en 2020. À noter : l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur relève que les Français perdent en moyenne neuf mois d’espérance de vie à cause de la pollution de l’air intérieur, chiffre pouvant atteindre 13 mois dans les pays les plus pollués, selon l’OMS.

2. Décarbonisation : Les bâtiments représentent près de 40 % de la consommation d’énergie globale à l’échelle européenne et produisent 36 % des gaz à effet de serre, selon la Commission européenne. L’UE appelle à réduire les émissions des bâtiments de 90 % d’ici 2050, précise que l’efficacité énergétique est un volet essentiel de l’action et que les efforts dans le secteur du bâtiment doivent être intensifiés.

3. Énergie renouvelable : La question de l’énergie est centrale et ne passe pas seulement par la décarbonisation. Automatiser la consommation à la source, dans le cas du bâtiment, permet de l’optimiser. Le smart building peut également devenir producteur d’énergies renouvelables. 

4. Renouveler le parc immobilier : Face à des immeubles vieillissants, dangereux et inefficaces énergétiquement, le smart building permet d’intégrer des outils optimisés allant vers le développement durable et une réduction des coûts pour le consommateur.

La rénovation, pourquoi c’est important ?

En France, le parc immobilier tertiaire représente près d’un milliard de mètres carrés, dont 30 % appartenant à l’État ou aux organismes publics. Le plan France Relance, voté en octobre 2020, dispose d’une enveloppe de 4 milliards d’euros pour la réduction de la facture énergétique et de l’empreinte carbone de l’État, au travers de la rénovation subventionnée de 15 millions de mètres carrés de surface. 

« Plus de 220 millions d’unités de bâtiment, soit 85 % du parc immobilier de l’UE, ont été construites avant 2001. Parmi les bâtiments qui existent aujourd’hui, 85 à 95 % existeront toujours en 2050. »

Le smart building est considéré comme un levier d’économie également dans la stratégie  “Renovation wave” de la Commission européenne présentée à l’automne 2020. Elle vise notamment l’amélioration de la performance énergétique, avec pour objectif de doubler le nombre de rénovations d’immeubles d’ici 2030 et de rénover 35 millions de bâtiments. À la clé : la réduction des émissions de gaz à effet de serre, le développement de la digitalisation et la création de 160 000 emplois selon la CE.

Un marché qui se remet de la crise du Covid-19

Le chiffre d’affaires cumulé des spécialistes du smart building a doublé entre 2014 et 2019 selon l’étude Xerfi. La crise du Covid-19 a eu un retentissement important sur le secteur mais l’essor du marché à moyen terme reste certain avec une offre qui s’améliore, des réglementations favorables, des besoins de bureaux flexibles ou encore un intérêt pour la valeur verte des bâtiments allant croissant chez les investisseurs. Dans son radar sorti fin 2020, Wavestone indique que les investissements dans les startups de l’écosystème sont en moyenne depuis 2018 de près de 41 millions d’euros par an et qu’entre 2018 et 2020 le montant par levée de fonds a doublé. 

L’efficacité énergétique est un segment qui attire les investisseurs car la tendance répond à la volonté de réduire les factures énergétiques mais aussi à la prise de conscience écologique actuelle. Les entreprises du secteur comptent également sur la législation et les évolutions réglementaires qui favorisent les investissements.

La matrice « Construire le bâtiment de demain »  de Bpi France

« Construire le bâtiment de demain » a été lancée dans le cadre du projet interne « Demain » portant sur les grandes tendances de l’innovation. Elle s’intéresse aux nouvelles manières de vivre qui vont transformer le bâtiment : co-living, co-working, nouvelles mobilités, contraintes d’urbanisation. Selon Bpi France, le secteur du bâtiment doit se réinventer pour faire face aux enjeux de développement durable, de croissance de la population ou encore de densification urbaine. Nous allons vers des bâtiments modulables et réversibles, avec des infrastructures interopérables, interconnectées et évolutives, alimentés par la smart home et intégrés dans la smart city, pensés en collaboration avec l’usager. 

BIM, BOS et jumeau numérique

Dès la conception, une approche globale du bâtiment doit être envisagée : c’est l’objectif des modèles numériques dont le Building Information Modeling (BIM). Cette maquette numérique intelligente permet une convergence des différentes modélisations requises sur le chantier et favorise une approche collaborative. Les projets sous BIM s’imposent progressivement accompagnés des outils du Building Operating System (BOS) ainsi que du jumeau numérique, maquette digitale et interactive, pouvant s’appuyer sur le BIM et le BOS, permettant de simuler en temps réel le fonctionnement ainsi que les incidents structurels d’une construction. Grâce à la synchronisation permanente des données physiques et numériques fournies par les objets connectés et analysées par l’IA, le digital twin permet d’agir de manière préventive. 

L’IA au service du bâtiment 

Le bâtiment intelligent ne peut être totalement smart sans IA. Si l’industrie et la construction n’étaient pas identifiées parmi les cinq secteurs que l’IA allait révolutionner dans le rapport Villani, la transformation est amorcée et tous les acteurs de la filière devraient être concernés. Que ce soit pour les bâtiments résidentiels ou tertiaires, l’IA permet de traiter un grand nombre de données et de fournir des informations à forte valeur ajoutée avec des applications tout au long du cycle de vie d’un bâtiment, pour tous les acteurs, du propriétaire à l’exploitant en passant bien évidemment par les occupants.

Les objets connectés et les assistants vocaux sont la partie émergée de l’iceberg en ce qui concerne l’utilisation de l’IA dans le smart home et le bâtiment intelligent. Saviez-vous par exemple que l’IA peut intervenir dans l’architecture 4.0. ? En se fondant sur un système de modélisation et de prédiction des phénomènes météorologiques, îlots de chaleur ou pics de pollution, les professionnels peuvent optimiser l’emplacement d’une nouvelle infrastructure et même l’espace intérieur pour une meilleure auto-ventilation. 

À quel niveau intervient l’IA dans le smart building ? 

• Conception : modélisation, simulation des performances grâce au jumeau numérique du bâtiment

• Chantier : optimisation de la sécurité, gestion des délais, des risques pendant la construction

• Exploitation : amélioration des performances d’usage, services sur mesure, confort utilisateur, gestion optimisée, maintenance prédictive et préventive, efficacité énergétique, sécurité, continuité d’exploitation

• Interconnexion : au quartier et à la ville.

Cas d’usage :

• Gestion des risques : les solutions numériques permettent une meilleure prévention des risques. Incendies, fumées ou encore pollution de l’air intérieur, les données de tous les capteurs et systèmes sont analysées pour fournir des indications en temps réel. Le monitoring est facilité, automatisé et permet de prévenir d’éventuels dangers plus rapidement.

• Analyse des usages : avec des capteurs connectés et un outil d’analyse vidéo, il est désormais possible d’optimiser les systèmes de gestion des données dans la gestion des espaces. En comprenant mieux les usages des individus, les espaces peuvent être optimisés, repensés (tant au niveau architectural qu’en termes de design) pour favoriser le bien-être, la productivité ou encore l’attractivité et la rentabilité. Une gestion fine et mesurée du taux d’occupation réel permet de mettre en place des solutions de mutualisation, comme pour le smart parking (places de parking mutualisées).

• Gestion des ressources : grâce à un modèle prédictif de comportement énergétique d’un bâtiment, intégrant notamment les prévisions météorologiques, et à un système de contrôle à distance des systèmes centralisés pour l’éclairage, la gestion de la température, la ventilation, le chauffage ou encore la climatisation et la qualité de l’air, il est possible de mieux gérer la consommation énergétique, le gaspillage, donc de réduire les coûts et l’impact environnemental. 

• Monitoring 24/7 de la production d’énergie : la production et le stockage d’énergie renouvelable sont également l’une des voies privilégiées par le smart building. Grâce au monitoring continu et à des capteurs intelligents, il est possible d’adapter la gestion de l’énergie aux habitudes des usagers, en fonction des heures d’affluence pour réaliser des économies substantielles d’énergie et améliorer le confort de tous.

• Sécurité : depuis la pandémie, le contrôle des jauges d’occupation a une importance accrue. Les outils à disposition permettent de détecter les entrées et sorties, d’assurer un contrôle des accès et une communication optimisés en temps réel. Le smart building permet de garantir la sécurité des usagers et d’accroître leur confiance et leur bien-être, à travers par exemple le traitement plus rapide des dysfonctionnements.

• Maintenance prédictive et augmentée : capteurs connectés, drones, robots, la gamme de solutions pour une maintenance optimisée est large. Il est désormais possible de connaître la santé d’une infrastructure, d’établir des scénarios et d'effectuer des inspections et vérifications plus facilement et de façon plus sûre tout en réduisant les coûts et les risques. Les outils digitaux fournissent des données en temps réel permettant d’augmenter la productivité des équipes opérationnelles et de renforcer leur sécurité. Ex : le personnel de nettoyage d’un hôpital sait quel bloc Covid nettoyer, avec une liste spécifique d’instructions. 

Comment mettre en œuvre l’IA dans le smart building ?

Il existe des solutions prêtes à l’emploi, qu’on voit notamment dans les smart homes, pour des tâches spécifiques (gestion du chauffage, éclairage intelligent, etc.) mais la question phare est celle de l’interconnexion des outils et de la gestion des données collectées, notamment par les nombreux capteurs IoT (consommation, utilisation des espaces, etc.).

Ces données alimentent les outils d’aide à la décision et participent à l’amélioration de la Gestion technique du bâtiment (GTB) de façon constante, par le monitoring continu, permettant notamment la mise en place d’une maintenance prédictive. Car le bâtiment intelligent ne passe pas seulement par le branchement d’applications indépendantes les unes des autres mais aussi par la mise en place d’un système centralisé, unifiant les fonctionnalités utilisées et à venir. Cela permet, dès la conception si possible, de garantir la flexibilité, l’efficacité, une transformation rapide, ou encore l’adaptabilité à des usages futurs. 

L’interopérabilité et la gestion des données, dans le respect des règlementations en vigueur, sont fondamentales pour un bâtiment intelligent optimisé et durable.

1. Intégration de l’enjeu de la digitalisation dans le bâtiment dès la conception via par exemple le BIM et un jumeau numérique

2. Mise en place d’une cyberstructure sécurisée avec un système d’information du bâtiment (Building Information System ou BIS)

3. Fournir des données propres, traitées, structurées, qualifiées, fiables et encadrées selon les besoins et garantir leur accessibilité et leur gouvernance

4. Travailler à la connectivité des équipements, des infrastructures au sein du bâtiment et en dehors, voire à leur mutualisation

5. Favoriser des outils numériques avec des interfaces standardisées, interopérables et sobres en énergie et en ressources

6. Choisir un opérateur de service fiable et garantissant la continuité de service

7. Garantir la gouvernance des données et leur sécurité

La cybersécurité des bâtiments : Dans une étude effectuée sur plus de 40 000 bâtiments connectés de 2019, l’entreprise de cybersécurité Kaspersky a révélé qu’en un semestre, 37,8 % avaient été ciblés par des cyberattaques, dont 11 % par des spywares. Les attaques provenaient pour plus des deux tiers du web, d’autres de lecteurs amovibles ou logiciels de messagerie. En 2020, une étude de Palo Alto Networks, entreprise spécialisée en cyber sécurité, expliquait que 57 % des objets connectés utilisés par les entreprises étaient vulnérables à des attaques de gravité moyenne à élevée. Le secteur appelle à une plus grande ségrégation des réseaux, à l’utilisation de produits sécurisés respectant les  bonnes pratiques sécuritaires mais aussi à un pilotage cyber sécuritaire pour le bâtiment intégré dans sa chaîne de valeur et à une véritable législation sur le sujet, comme c’est le cas en Californie qui a adopté en 2018 une loi relative aux objets connectés.

La question de la standardisation et de la certification

La demande de structuration des approches en termes de gestion des données bâtimentaires s’est accélérée depuis la crise du Covid-19. En France, le label R2S-Ready2Services fait figure de référence. Il a été mis en place par Certivéa et la Smart Buildings Alliance for Smart Cities (SBA) pour répondre aux enjeux de la transition numérique (connectivité, sécurité numérique…) et accompagner le déploiement de services numériques, dédiés notamment à la performance énergétique, au sein des bâtiments tertiaires.

La mise à jour des systèmes de certification pour intégrer l’intelligence des bâtiments, l’interconnectivité ainsi que la mesure et l’optimisation de la performance énergétique lors de l'exploitation des bâtiments sont au programme de la Commission européenne. Les grandes quantités de données générées par les infrastructures numériques des bâtiments intelligents permettant une meilleure gestion tout au long du cycle de vie du bâtiment sont également au centre des réflexions. La Commission européenne a notamment mis en avant l’utilité du Smart Readiness Indicator (SRI), récemment introduit par la directive 2018/844 permettant de mesurer l’intelligence des bâtiments tout en sensibilisant les utilisateurs finaux, d’inclure les énergies renouvelables dans les immeubles et d’être capables de mesurer la consommation d’énergie réelle pour sensibiliser les utilisateurs finaux. 

IA et automatisation de la conception du bâtiment

La conception assistée par ordinateur d’un bâtiment a permis une évolution des pratiques à travers les solutions numériques traditionnelles existantes. L’automatisation ne passe pas forcément par des technologies d’IA, et surtout le tout-automatisé n’est pas un objectif en soi, tant l’expertise métier reste incontournable dans l’organisation d’un projet via un outil basé sur l’IA. Intégrée dans une réflexion opérationnelle, l’IA est cependant très intéressante dans plusieurs domaines (conception générative, intégration de sources de données diverses, optimisation de projets complexes…) et ouvre de nouveaux champs de logiques de conception et d’applications. Citons par exemple des solutions de gestion des espaces par l’aménagement en temps réel dans un cahier des charges, ou la conception de réseaux de sprinklers ou encore l’aide à la conception répondant à des objectifs “énergie” spécifiques.

La gestion des espaces de travail

La pandémie de Covid-19 a redéfini les usages de l’immobilier d’entreprise qui connaissait déjà une mutation. Le smart building et ses services pour les entreprises s'inscrit dans la stratégie de Responsabilité sociétale des entreprises (RSE) et de leur Plan de Mobilité, obligatoire depuis le 1er janvier 2018 pour les entreprises de plus de 100 salariés et depuis 2019 pour celles de plus de 50 salariés.

Du bureau au flex office, les besoins ont changé depuis mars 2020 et les technologies smart building permettent de créer des espaces de travail plus agiles et plus intuitifs. Les besoins d’accompagnement de la transformation des environnements de travail expliquent la croissance de ce segment :

• En 2020, les startups du secteur ont levé plus de 11 millions d’euros, selon Wavestone. Cela représente une croissance de 50 % sur les trois dernières années. 

Qu’est-ce que le flex office ?

Le flex office répond à l’augmentation du télétravail au sein des entreprises et leur permet de réaliser des économies. Les salariés ont accès à un espace de travail plus petit mais adapté au nombre de personnes présentes. Les bureaux sont aménagés pour améliorer la productivité, fluidifier les échanges et offrent des espaces selon les missions et humeurs : box fermé, espace collaboratif, etc. Le flex office est souvent associé à des solutions de flex parking comme Zenpark, Copark for work ou Parkki.

Le flex office et les espaces collaboratifs ont pris de l’ampleur et les entreprises s’intéressent de plus en plus aux services digitaux (réservation de bureaux, de places de parking, de salles de réunion, conciergeries digitales, offres de restauration, gestion intelligente des services de nettoyage) permettant également d’assurer une traçabilité des usagers et un respect des règles sanitaires. Ces outils aident également à simplifier la mobilité des collaborateurs, favoriser l’échange, le bien-être mais aussi l’émulation collective et ainsi renforcer l’attractivité des bureaux et faciliter l’exploitation du bâtiment. 

Pour une entreprise, le smart building présente plusieurs avantages :

• pour le propriétaire

• valorisation de l’actif immobilier maintenu 

• compréhension et optimisation des usages 

• optimisation des espaces grâce notamment aux données liées à l’occupation réelle des locaux

• anticipation des besoins et meilleure satisfaction des occupants.

• pour l’occupant

• confort, bien-être et sécurité garantis

• satisfaction accrue de l’usager (réservation d’espaces, meilleur traitement des incidents et dysfonctionnements par ex.) via des services géolocalisés

• cadre de travail plus agréable et meilleure rétention des talents.

• pour l’exploitant

• optimisation énergétique

• efficacité de l’exploitation et de la gestion

• optimisation de la maintenance et augmentation de la productivité des techniciens et équipes opérationnelles.

L’IA permet d’intégrer des outils d’optimisation des flux et de sécurité prisés par les entreprises. La transformation passe notamment par l’assistance vocale comme assistant de bureau, capable de contrôler la fréquentation des salles, mais aussi par les objets connectés contrôlés par smartphones ou assistance vocale pour gérer la température ou l’éclairage et ainsi éviter les contacts. L’IA s’intègre dans la transformation des lieux de travail sous différentes formes et notamment dans les solutions de visioconférence favorisant la collaboration en réduisant les bruits parasites, détectant la prise de parole, les mauvaises connexions ou interférences variées. 

Exemple : Avec le smart building, une équipe de nettoyage sait où et quand nettoyer. En hôpital, le personnel peut identifier les blocs à nettoyer, les mesures spécifiques à suivre. Un employé en flex office peut réserver une place de flex parking dans l’immeuble avant même de quitter son domicile.

L’avenir du secteur

En France et dans le monde, la filière du bâtiment est en pleine mutation, laquelle passe par la digitalisation. En effet, la valorisation des bâtiments passe de plus en plus par sa qualité digitale et ses capacités d’adaptabilité et d’évolutivité, et non plus exclusivement par la localisation du bien. Les business models existants doivent se transformer pour intégrer le contexte du marché actuel. Le développement durable et le défi du numérique passent par des bâtiments plus écologiques, plus numérisés, plus résilients et plus flexibles. Pour favoriser cette évolution des pratiques, des besoins et du secteur, le développement de la culture digitale et la formation sont indispensables pour que tous les acteurs, privés et publics, à tous les échelons du territoire, puissent y participer et anticiper les questions d’interopérabilité, de cybersécurité, de standardisation, de certification et de respect des règlementations et normes. 

De nouveaux segments naissent notamment en ce qui concerne la sélection, le filtrage et la combinaison des données remontées par les solutions et qui commencent à se démocratiser. La recherche de la valeur et des bons services à proposer se trouvent autour de ces données (intégration, data management ou encore BIM), ce qui fait forcément naître des opportunités, comme on peut le constater avec les compteurs intelligents. Structuration des offres, lisibilité, amélioration et interopérabilité des solutions vont être décisives pour que le marché du smart building connaisse un véritable essor. Cela nécessitera également une main d’œuvre qualifiée et l’émergence de bonnes pratiques et compétences.