Thomas Dissaux
Titre de la thèse
L'optimisation comme outil d'exploration et d'aide à la décision en phase de conception pour une architecture écosensible à l'échelle de l'habitat
Optimization as an exploration tool and help for decision making at the conceptual stage for an economical and ecological architecture at the residential scale
Promotrice et promoteur : JANCART Sylvie, Faculté d’architecture ULiège, LIOTTA Salvator John ULB
Résumé
D’après les directives européennes sur les performances énergétiques du bâtiment, l’objectif serait, que d’ici le 31 décembre 2020, tous les nouveaux bâtiments soient à consommation d’énergie quasi nulle ou NZEB (Near Zero Energy Building) [Parlement Européen, 2010]. Cet apport de complexité en architecture sert de tremplin de réflexion quant aux méthodes de conception actuelles. Dans une méthode de travail linéaire traditionnelle, l’archtecte dessine, retranscrit et se soucie ensuite desperformances. Plusieurs problèmes se posent : tout d’abord, l’exploration se fait de manière intuitive et permet difficilement d’appréhender les exigences de plus en plus strictes du bâtiment [Shi et Yang 2013]. Ensuite, les logiciels de CAD parleurs nombres de fonctions restreints tendent à limiter fortement la retranscription de l’esquisse et même la pervertissent, de plus le temps perdu est considérable [Terzidis, 2006]. Pour finir, l’évaluation à posteriori a eu pour conséquence de rendre ces éléments simplistes plus efficaces au lieu de s’étendre sur leurs bases géométriques [Aish et al, 2006], hors c’est à ce moment-là qu’ont lieu les décisions ayant le plus d’impact. [Shi et Yang, 2013].
L’optimisation des performances arrive donc en phase finale de projet. Cette tâche est pour l’instant,propre au travail de l’ingénieur et n’a jamais que très peu concerné l’architecte. Cette pratique au stade conceptuel est courante dans les grands bureaux hors la réalité en Europe et en particulier en Wallonie est que plus de la moitié des bureaux est constituée de moins de cinq architectes intervenantla plupart du temps sur des projets à petit budget [Stals et al., 2016]. Longtemps ces techniques développées en interne, sont restées coûteuses et difficiles à prendre en main mais ces dernières années, le développement d’alternatives open-source à travers le design paramétrique [Rutten, 2012, Vierlinger, 2013, Cichocka, 2016, Wortmann, 2017], les a rendues accessibles à tous. Sur base d’une définition paramétrique des principes conceptuels imposés par l’architecte, il est possible d’explorerun grand nombre de candidats. Cette exploration reste cependant sujette à la subjectivité de l’architecte. Hors, associée à un processus d’optimisation adapté, elle permet au stade conceptuel, l’exploration, l’évaluation et la détermination, parmi ces candidats, des plus prometteurs, réduisant ainsi l’investissement dans les projets moins performants [Turrin, 2011].
La littérature s’y réfère sous le nom d’architecture générative axée sur les performances mais s’adresse le plus souvent à un public d’ingénieurs et d’enthousiastes. L’étude se concentre ici sur l’appréhension et la transposition de ces outils dans le but de les rendre plus accessibles aux petits bureaux d’architecture comme instruments d’aide à la conception. Jusqu’à maintenant le processus d’optimisation s’adressait à la conception de bâtiments d’envergure, mais il y a également fort à penser que celui-ci puisse facilement venir s’adapter à des échelles plus réduites.
Proposer une solution cohérente et en continuité avec les méthodes de conception actuelles nécessite néanmoins de clairement identifier les difficultés rencontrées par les architectes face aux contraintes actuelles de la construction. L’objectif de cette recherche est l’intégration des outils d’optimisation comme aide à la décision de l’architecte en phase de conception. Elle se concentre alors sur la mise en place d’une définition paramétrique, le choix des algorithmes d’exploration et de méthodes d’évaluation adaptées, et sur la représentation des données. L’étude cible les petits bureaux d’architecture tels qu’ils sont définis par Stals [2016], entrainant ainsi le débat sur la pertinence de ces techniques pour les projets d’échelle réduite. L’intégration se veut en adéquation avec les méthodes traditionnelles ne prônant ainsi pas une rupture mais bien une évolution cohérente afin d’aborder la complexité grandissante liée au bâtiment. L’étude se veut donc informative et est en adéquation avec les objectifs européens sur l’économie d’énergie et de matière et indirectement de budget et de moyens dans la pratique.
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