Architecture du Système d’information :
Figure 1 : Architecture du système d’information
Moteur Morphologique :
Ec-Co-Gen-N rassemble un ensemble de fonctions intégrées au plugin Grasshopper (GH), associé au modeleur Rhinoceros (Rhino). GH permet ainsi une modélisation paramétrique d’objets 3D. Les fonctions prennent la forme d’une bibliothèque d’objets appelés clusters (ou composants), qui combinent des fonctions paramétriques. Les clusters de l’outil Ec-Co-Gen-N sont classés en 5 catégories:
Figure 2 : Composants grashopper
- BAT initial : clusters d’initialisation du modèle (site, contraintes, polylignes du bâtiment)
- Ecomodèles : génération de bâtiment reprenant différents modèles écologiquement remarquables
- GEO transformations : clusters permettant la génération de multiples morphologies
- Morphologie : visualisation du bâtiment final, ajout de masques, de patios ou atrium
- Moteur évaluation : clusters permettant l’évaluation géométrique et énergétique du bâtiment, sa jonction avec un algorithme génétique (génération automatisée de formes et de leur évaluation), le stockage dans une base de données extérieure MySQL, ainsi que la visualisation des solutions sélectionnées par l’utilisateur.
Figure 3 : Exemple de construction d’un modèle paramétrique
D’autre part, une interface développée sous Processing permet de visualiser les 27 meilleures solutions obtenues à un instant t, durant l’optimisation. Ce point sera développé dans la prochaine partie.
Le concepteur évolue donc dans un environnement de modélisation paramétrique. Il peut utiliser l’ensemble des fonctions logiciels disponibles et bénéficie d’un accès aux clusters spécifiques (Figure 1), qui s’utilisent par simple « glisser-déposer » (drag and drop). Le concepteur construit le modèle paramétrique de son hypothèse de conception, modèle qui pourra être soumis à évolution et optimisation énergétique, via un solveur évolutionnaire.
Moteur génératif :
Le moteur évolutionnaire utilisé est Galapagos, intégré par défaut dans l’environnement Grasshopper.
Moteur d’évaluation :
Nous rappelons que dans le cadre du projet EcCoGen, et particulièrement dans l’optique de l’expérimentation, les contraintes imposées à l’utilisateur étaient les suivantes :
- Respect d’une surface de plancher (fixée dans le cahier des charges)
- Limites de terrain ou volume capable (volet réglementaire du PLU)
- Unité du bâtiment (contrainte temporaire liée aux calculs thermiques, nécessitant un volume d’air unique et continu)
- Atteinte d’une grande performance énergétique
En conséquence, nous avons constitué une fitness (fonction d’évaluation) construite à partir de ces 4 composantes : 3 sont de nature géométrique, l’une liée à la performance thermique. Chacune de ces composante peut prendre une valeur entre 0 et 1 (1 étant le « score » maximal, synonyme de bon projet).
L’évaluation énergétique est réalisée à travers le plugin DIVA, qui assure le lien entre GH et le moteur de calcul EnergyPlus.