Comprendre la performance cognitivo-énergétique des occupants dans les bâtiments résidentiels : Une piste prometteuse pour réduire la consommation d'énergie

1. Résumé du projet

Les bâtiments sont responsables d’une grande partie de notre consommation totale d’énergie et de nos émissions de gaz à effet de serre. Il a déjà été démontré que les occupants ont un impact important sur la demande énergétique des bâtiments par leurs interactions avec les différents systèmes des bâtiments. De plus, on assiste présentement à un certain plafonnement de l’efficacité de l’enveloppe des bâtiments et de leurs systèmes électromécaniques. Par conséquent, les potentielles économies énergétiques liées au comportement des occupants sont énormes. Il est important de prendre les occupants en considération lors de la conception des environnements bâtis. Ce projet vise à mettre en évidence les facteurs cognitifs qui sous-tendent le comportement des occupants des bâtiments et de développer un cadre permettant de mieux considérer les enjeux cognitivo-énergétiques lors de la conception de l’opération des bâtiments.

Pour ce faire, le projet, qui se concentre sur les bâtiments multi-résidentiels, se divise en deux tâches, soit d’abord 1) l’élaboration d’un « jeu sérieux » pour étudier les enjeux cognitivo-énergétiques et la performance des occupants, puis 2) l’optimisation des systèmes du bâtiment à l’aide de simulations énergétiques intégrant les facteurs cognitivo-énergétiques.

Des participants (20 à 25 personnes) seront sollicités pour utiliser le jeu sérieux développé durant la première tâche. Celui-ci permettra de comprendre comment les gens font face à la complexité des systèmes du bâtiment et comment ils dégagent les compromis à faire entre plusieurs objectifs qui peuvent sembler contradictoires (consommation d’énergie, confort thermique, confort visuel…). La capacité à prédire, les biais cognitifs, l’influence de la présence de plusieurs personnes ou de situation complexe et dynamique, etc., pourront être explorées.  Les participants de l’étude proviendront d’un bâtiment multi-résidentiel monitoré. Plusieurs données d’opération (température intérieure, contrôle des fenêtres, demande en chauffage, demande en eau chaude…) sont déjà enregistrées dans les différents logements contenus dans le bâtiment monitoré. Il sera ainsi possible de croiser les résultats du jeu sérieux avec les données expérimentales actuellement monitorées.

Des modèles stochastiques du comportement des occupants sont présentement employées en recherche lors de la modélisation numérique de bâtiments. Ces modèles permettent entre autres de simuler l’impact de différents occupants. Avec les résultats du jeu sérieux, il deviendra possible de réviser ces modèles pour intégrer un volet cognitivo-énergétique. La deuxième tâche du projet serait donc d’effectuer ces révisions et de coupler le modèle révisé à un modèle de bâtiments. Des simulations Monte Carlo seront réalisées de manière à obtenir une distribution de probabilité de consommation d’énergie en fonction de différents scénarios : niveau de liberté laissé aux occupants, intégration de stratégies d’intelligence artificielle dans les contrôleurs du bâtiment, gestion des flux d’informations entre les occupants et le bâtiment, etc.

Un étudiant au doctorat ainsi qu’un étudiant à la maîtrise seront impliqués dans le projet, en plus d’étudiants stagiaires au premier cycle. Avec l’expertise des co-chercheurs derrière la demande (professeurs en génie mécanique et en psychologique), ces étudiants recevront une formation multidisciplinaire sur le comportement des occupants et l’efficacité énergétique des bâtiments.