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ORENI
Optimisation de stratégies de Rénovation ENergétique de bâtiments sous Incertitudes
Coordination du projet :
A FAIRE
Partenaires :
TIPEE : Kevin Taurines, Boris Brangeon et Cécile Jolas; LaSIE : Emmanuel Bozonnet et un post-doctorant à recruter; LIMOS : Rodolphe Le Riche, William Guyot-Lenat et un post-doctorant à recruter; ECL : Victor Trappler;
Autres organismes associés :
Cabinet G. Vernay : Guy Vernay; Néma Lové : Carole Timstit; Ecole des Mines St-Etienne : Jonathan Villot.
Résumé
La rénovation énergétique de bâtiments est un levier important de la transition énergétique. Approché
comme un problème de décision optimale, le choix de la stratégie de rénovation est particulièrement
difficile car un grand nombre de décisions doivent être réalisées et leurs conséquences peuvent être
évaluées suivant différentes logiques (énergétique, économique, confort, CO2). Mais surtout,
d’importantes incertitudes pèsent sur les conditions économiques, climatiques et d’occupation des
bâtiments, ce qui impacte le choix de la meilleure rénovation.
Le projet ORENI (Optimisation de stratégies de Rénovation ÉNergétique de bâtiments sous
Incertitudes) propose le développement d’une méthode d’aide au choix de la rénovation en présence
d’incertitudes. Le projet s’appuie sur des algorithmes d’optimisation multiobjectifs couplés à des
modèles d’incertitudes (météorologie, climat, coûts et occupation). L’optimisation porte sur les quantiles
de i) la consommation d’énergie du bâtiment rénové, estimée grâce à une simulation thermique du
bâtiment, ii) le coût de la rénovation et iii) le confort thermique in fine.
L’espace des variables décrivant les rénovations possibles est complexe car il est fait de variables
décrivant des choix technologiques. Ces variables sont discrètes et continues et s’activent les unes et
les autres par sous-groupes. Dans cet espace, on cherche des solutions robustes aux incertitudes sur
un plan énergétique, économique et de confort. Pour résoudre des tels problèmes, il n’existe pas
aujourd’hui d’algorithmes d’optimisation disponible, ceux-ci doivent être développés. Une seconde
difficulté porte sur la modélisation des incertitudes économiques, météorologiques, et micro-climatiques.
Grâce à la mise en commun d’expertises en modélisation thermique des bâtiments (entreprise TIPEE),
en modélisation micro-climatique (laboratoire LaSIE), et en optimisation sous incertitudes (laboratoire
LIMOS) un premier outil d’aide à la décision adapté à la problématique de la rénovation énergétique
robuste est possible. Il s’agira d’un programme open source écrit en python et interfacé avec le logiciel
EnergyPlus.
Son utilité sera jugée à l’aune de chantiers réels. Le premier dans un cadre de logement social, en
partenariat avec la coopérative Néma Lové, requerra des solutions d’usage et de maintenance simples,
des caractéristiques qui guideront le post-traitement de l’ensemble des meilleurs compromis calculés.
Le second cas d’application sera un bâtiment du tertiaire, le bâtiment du laboratoire universitaire LIMOS,
et pourra servir de projet à des étudiants de 3ème cycle. Un cabinet d’économistes de la construction
avec une longue expérience, l’entreprise G. Vernay, apportera ses conseils dans l’élaboration du
modèle de coûts.
Préambule
Répertoire de collaboration TIPEE LIMOS LASIE autour d'EnergyPlus, ses interfaçages eppy, pour l'optimisation et la propagation d'incertitudes.
Structure potentielle (car pour le moment le code n'est pas structuré comme cela) du dépot:
- source : contient le code, les
.py - tests : tests validés et fondamentaux (vide pour le moment)
- examples : des exemples de calcul, chaque exemple dans son répertoire
- doc : la doc.
Base de données de produits du bâtiment
EDIBATEC
Cliquez ici pour accéder à la documentation EDIBATEC
BATICHIFFRAGE
Cliquez ici pour accéder à la documentation BATICHIFFRAGE
Bibliographie
Outils autour des incertitudes
- OpenTURNS : An Open source initiative for the Treatment of Uncertainties, Risks'N Statistics Multivariate probabilistic modeling including dependence Numerical tools dedicated to the treatment of uncertainties Generic coupling to any type of physical model Open source, LGPL licensed, C++/Python library
Outils autour de l'optimisation
- BoTorch is a library for Bayesian Optimization built on PyTorch. It provides a modular and easily extensible interface for composing Bayesian optimization primitives, including probabilistic models, acquisition functions, and optimizers.
Outils autour de la simulation énergétique des bâtiment
Building energy simulation
- EnergyPlus is a whole building energy simulation program that engineers, architects, and researchers use to model both energy consumption—for heating, cooling, ventilation, lighting and plug and process loads—and water use in buildings.
Interfaces
- eppy scripting language for E+, Energyplus Eppy is a scripting language for EnergyPlus idf files, and EnergyPlus output files. Eppy is written in the programming language Python. As a result it takes full advantage of the rich data structure and idioms that are available in Python. You can programmatically navigate, search, and modify EnergyPlus idf files using eppy.