E-CONSULTANT PERSUASIF POUR LA GESTION ENERGETIQUE DES BATIMENTS – INVOLVED

ELITHIS a conçu et construit actuellement la Tour Elithis Danube, première Tour de Logements à Energie Positive. L’objectif est de construire d’autres Tours de logements à énergie positive. L’engagement énergétique envers les investisseurs et les usagers est très fort et stratégique pour l’entreprise. Dans un bâtiment de logements, ce sont les usagers et les exploitants les principaux acteurs de la réduction des consommations énergétiques. L’e-consultant développé par INVOLVED est donc pour ELITHIS le moyen permettant d’atteindre les objectifs énergétiques ambitieux de ses constructions. Il s’insère dans le cadre du développement d’une série de Tours de Logements à énergie positive pour lesquelles les consommations énergétiques doivent être maitrisées. ELITHIS a préparé l'intégration du e-consultant et a effectué des simulations thermiques dynamiques pour les partenaires travaillant sur la modélisation pour la gestion énergétique (CEA/INES, G-SCOP, LIG/PRIMA). Vesta-System et ELITHIS travaillent à l'intégration des résultats précédents avec le souci de ce que le contexte Tour Danube permette, notamment avec une instrumentation moins conséquente que les plateformes expérimentales utilisées aujourd'hui. Une analyse de l'IHM Vesta-System a été menée par l'équipe IIHM du LIG et Vesta-System a proposé des évolutions de son IHM. Le moteur de calcul de Vesta-Energy, logiciel dédié à la gestion énergétique des bâtiments, a été revisité pour préparer l'intégration des nouvelles fonctionnalités favorisant l'engagement : les indicateurs miroirs et les outils de replay. Vesta-System travaille aussi sur la génération automatique des modèles à partir de données architecturales ainsi que sur les outils permettant le déploiement effectif dans un bâtiment de cette ampleur (16 étages, 65 logements, 3 à 4000 points de contrôle…).

Le laboratoire PACTE, focalisé sur les sciences humaines et sociales, a effectué une revue de littérature sur les pratiques de consommation de l’énergie dans l’habitat et une analyse des enjeux relatés dans les documents de prescription du projet Tour Elithis Danube (TED) complété par un des entretiens avec les principaux concepteurs de la tour. Ces connaissances génériques (la littérature) et spécifiques au site (TED) ont ensuite été mobilisées selon une méthodologie originale afin d'élaborer, avec Elithis, une gamme d’indicateurs d’enjeux collectifs à différentes échelles susceptibles d'être pris en compte par l’e-consultant pour susciter l'engagement. Le CEA/INES et le laboratoire G-SCOP ont travaillé sur un système de modélisation modulaire et facilement configurable. Pour être facilement configurables, les paramètres du modèle de comportement pour la gestion énergétique résultant doivent pouvoir être facilement appris par estimation paramétrique. Deux approches sont testées : l'exploitation du modèle physique directement avec des techniques d'optimisation non-linéaire avec des approches SQP et des méta-heuristiques, mais aussi des méthodes de linéarisation automatique conduisant à des régressions linéaires où la convergence est rapide et garantie. La première approche est plus riche par la connaissance qu'elle intègre tandis que la seconde est plus rapide et offre une garantie de convergence. En collaboration avec les autres partenaires, le laboratoire G-SCOP a mis au point différents systèmes d'apprentissage pour l'estimation de l'occupation et des usages et pratiques : une approche interactive à base d'arbres de décision où des questions sur l'occupation et l'activité réelle sont, lorsque le gain informationnel est significatif, posées aux occupants, et une approche à base de connaissances issues de questionnaires formalisées par des réseaux Bayésiens. Cette dernière approche ne requière pas de retours occupants mais reste moins précise.

Après un important travail bibliographique, un premier système d'explications différentielles a été développé. Il repose sur la comparaison entre une situation réalisée et une situation optimisée sur la base d'un modèle. Les différences constatées sont rendues qualitatives et une explication causale contextuelle est générée dynamiquement pour faciliter la compréhension des effets des actions par les occupants. La représentation des explications est étudiée conjointement avec l'équipe Ingénierie de l’Interaction Homme-Machine du LIG. Parallèlement, de nouveaux indicateurs d'usage ont été développés et sont en cours de test. L’équipe IIHM du LIG étudie le caractère persuasif de l’artefact en support à l’interaction homme-machine. L’objectif est de progresser dans la maîtrise des leviers permettant aux utilisateurs de comprendre les phénomènes physiques pour mieux agir, c’est-à-dire changer vertueusement et durablement leur comportement.

La partie miroir de l'interface s'appuie sur des outils d'estimation de l'occupation et des pratiques dans un logement. Une approche à base d'apprentissage supervisé a été publiée dans la revue Energy and buildings d'octobre 2016. La modélisation modulaire est parue dans l'International Journal of Advanced Computer Science and Applications en 2016. Concernant le caractère persuasif de l'IHM, un espace problème identifiant les propriétés à considérer dans la conception de systèmes persuasifs a été présenté dans la conférence ACM EICS’16 en Belgique. D’autre part, MOST4P, une approche décompositionnelle permettant d’augmenter la probabilité que l’utilisateur parvienne à changer, a été conçue et présentée à la conférence HCI 2016, UK, 2016.

Le projet vise à apporter des solutions aux prochains défis de la gestion énergétique dans les bâtiments. De nombreuses solutions ont été proposées sans véritablement tenir compte des pratiques des acteurs. Les 3 leviers proposés par l'approche Negawatt (renouvelable, efficacité et sobriété) ne peuvent être actionnés sans impliquer les acteurs dans le phénomène Energie. Le projet est une suite à des projets plus techniques comme Multisol (gestion globale optimisée de bâtiments) ou Reactivhome (gestionnaire plug&play). Mettre les acteurs dans la boucle! est la dernière étape avant la diffusion de telles solutions. On propose de développer un e-consultant qui est un gestionnaire énergétique embarquant des modèles et des solutions d'optimisation, capable d'interagir avec différents types d'acteurs (propriétaires, gestionnaires et occupants) pour les aider dans leurs prises de décisions. Des fonctionnalités WHAT-IF, SUGGEST-AND-ADJUST, MIRROR, RECOMMEND et EXPLAIN seront développées.