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GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE
SYNTHESE
MAQUETTE NUMERIQUE DUN BATIMENT
A ENERGIE POSITIVE ET DE SES EQUIPEMENTS
Projet de Fin dtudes ralis chez GDF SUEZ
par Clmence CHARLIGNY
Tuteur institutionnel : Marie-Hlne HUZE
Tuteur en entreprise : Pierre PICARD
Institut National des Sciences
Appliques de Strasbourg
Aot 2012
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Fiche dobjectifs
Maquette numrique dun btiment nergie positive et de ses
quipements
Contexte : Le groupe GDF SUEZ est un fournisseur dnergies et de
services. Le Centre de Recherche et Innovation Gaz et Energies
Nouvelles (CRIGEN) est lun des huit centres de recherche de sa
Direction de la Recherche et de lInnovation ; ses travaux sont ddis
aux dveloppements technologiques qui permettront de prenniser la
comptitivit du gaz naturel et ltude des nergies renouvelables
couples aux systmes nergtiques existants. Le CRIGEN a engag le
projet de rnovation de sa plate-forme dessais Pavillon P1 afin den
faire un btiment nergie positive . Ce pavillon est reprsentatif
dune maison individuelle des annes 80 construite sur le site du
centre de recherche Saint-Denis. Par ce chantier, GDF SUEZ
proposera une mthodologie de rnovation permettant datteindre un
bilan lquilibre et testera les systmes de confort attendus pour
lhorizon 2020.
Objectifs : Lobjectif du projet de fin dtudes est de dvelopper
une reprsentation numrique de ce btiment exprimental selon trois
approches complmentaires (architecte, bureaux dtudes et R&D).
Cette maquette numrique a pour objectif dtre une plateforme dchange
avec les partenaires. La ralit de linteroprabilit entre diffrents
logiciels (CAO, tudes rglementaires et tudes techniques) grce au
format numrique *.ifc sera analyse. La conception architecturale
ainsi que lintgration des lments techniques seront faites sous
ArchiCAD. Une modlisation des diffrents rseaux (chauffage, ECS,
gaz, EU) dans lespace validera les travaux effectuer et permettra
une meilleure exploitation lors des essais de matriels futurs. Le
logiciel ArchiWIZARD sera utilis afin de valider la conception
bioclimatique et de confronter ce btiment la rglementation
thermique 2012 (rgles Th-BCE). Le logiciel Clima-Win de BBS Slama
permettra de le confronter la rglementation thermique 2012 (rgles
Th-CEex). Divers systmes de production seront analyss : chaudire,
cognrateur, chaudire hybride, pompe chaleur. Enfin, une tude en
modlisation avec un outil de type R&D permettra de comprendre
les facteurs dinfluence des diffrents choix et solutions envisages,
notamment sur le confort dt et les bilans nergtiques et
environnementaux. Cette approche sappuiera sur des modles
dynamiques dquipements dont la validation fera lobjet de tches
spcifiques. Ce projet de fin dtudes sera men en parallle au
chantier de la rnovation. Il contribuera documenter cette
ralisation dans un objectif de reproductibilit, de reprsentation
commerciale et de mise en uvre dune maquette numrique. Il prendra
en compte les volutions rglementaires prvisibles, telles que la
dfinition du BEPOS .
Remerciements
Je remercie Pierre PICARD, tuteur entreprise, pour son
encadrement et sa pdagogie de qualit tout au long de ce projet de
fin dtudes. Ses conseils et sa disponibilit mont permis de raliser
les missions qui mtaient confies, denrichir mes connaissances et de
dvelopper mes comptences sur les problmatiques lies aux maquettes
numriques et lnergie dans le btiment.
Je tiens remercier lensemble de lquipe du ple Solutions
Energtiques pour le Rsidentiel et Tertiaire, et en particulier
Florian MASSARD, pour leur accueil.
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 1 Aot
2012
RSUME
Avec lvolution des exigences thermiques rglementaires, le
secteur du btiment pressent une modification des mthodes de travail
avec des changes et interactions plus nombreuses entre les acteurs.
Les diteurs de logiciels profitent de cette dynamique pour mettre
en avant lintrt de travailler autour dune reprsentation en 3
Dimensions et couple avec des logiciels interoprables : la maquette
numrique.
Lobjectif principal du projet de fin dtudes est de dvelopper la
maquette numrique du pavillon exprimental GDF SUEZ et de ses
quipements. Une chaine doutils informatiques est mise en place afin
de raliser les tudes techniques de ce projet de rnovation. Cette
reprsentation pourra tre utilise par la suite par GDF SUEZ dans le
cadre de la communication autour de ce projet ou lors dtudes
complmentaires. Le second objectif est dvaluer les outils numriques
de collaboration mis en uvre dans ce projet de rnovation.
Un retour dexprience de lutilisation des outils numriques
collaboratifs slectionns pour ce chantier est dress selon les
diffrentes phases davancement (avant-projet, conception, excution
et exploitation). Ltude a vrifi que le bilan nergtique global du
btiment est positif .
Mots cls : RT 2012, BEPOS, Rnovation, Maquette Numrique de
Btiment (MNB).
ABSTRACT
With the evolution of thermal requirements applicable, the
building sector anticipates a modification of work methods with
more exchanges and more interactions between the actors. Software
publishers take advantage of this dynamics to highlight the
interest to work around a representation in 3 Dimensions and
coupled with interoperable software: Building Information Modelling
(BIM).
My graduation work comes in support of the project, conducted by
the CRIGEN : renovate an existing building to catch a nearly Zero
energy Building performance using a BIM. This house will be a
technological showcase to show technologies implemented on
buildings in 2020. The main objective of this project is to develop
a building information modeling of the house and its equipments.
Digital tools are used to realize the technical studies of this
project of this renovation project. This representation could be
used by GDF SUEZ to communicate around this project or during
follow-up studies.
A feedback is done in order to evaluate the performance of
digital tools used during the project and their maturity during a
renovation project. Moreover, the study verified that this project
is a near Zero energy Building.
Key Words: RT 2012, nZeB, Renovation, Building Information
Modelling (BIM).
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 2 Aot
2012
Sommaire
1. Contexte et objectif du projet de fin dtudes
..................................................................
4 1.1 Secteur en mutation
................................................................................................
4 1.2. GDF SUEZ : la recherche au service de la performance
nergtique...................... 5 1.3. Projet rhabilitation du
pavillon dessais CRIGEN
................................................... 5 1.4. Projet
de fin dtudes : vers une maquette numrique
............................................. 7
2. Mthodologie du projet de fin dtudes
...........................................................................
8 3. Panorama franais des btiments nergie positive
...................................................... 9
3.1. Dfinitions du BEPOS : besoins, consommations, productions
............................... 9 3.2. Veille contextuelle : les
btiments dmonstrateurs
.................................................11
4. Maquette numrique
.....................................................................................................13
4.1. Dfinition de la maquette numrique dun btiment
................................................13 4.2. Utilisation
de la maquette numrique dans un projet de construction
.....................15 4.3. Acteurs franais
.....................................................................................................16
4.4. Veille contextuelle BIM : projets franais
................................................................18
5. Approche retenue pour ltude du projet CRIGEN
.........................................................21 5.1.
Modle de ltude
...................................................................................................21
5.2. Approche rglementaire thermique
........................................................................22
5.3. Labellisation du projet
............................................................................................23
5.4. Besoins dans un projet de rnovation et maquette numrique
...............................24 5.5. Environnement informatique
...................................................................................25
6. Phase Avant-projet
........................................................................................................26
6.1. Relev de lexistant
................................................................................................26
6.2. Audits
.....................................................................................................................27
6.3. Dfinition du programme
........................................................................................28
6.4. Pr-Etudes thermiques
...........................................................................................28
6.5. Pr-Etudes conomiques
.......................................................................................31
6.6. Validation du matre douvrage
...............................................................................31
7. Phase Conception
.........................................................................................................32
7.1. tude thermique rglementaire
..............................................................................32
7.2. Dimensionnement des quipements techniques
....................................................36 7.3.
Intgration des quipements techniques
................................................................38
7.4. Optimisation nergtique par simulations thermiques dynamiques
........................41 7.5. Optimisation de lclairage
.....................................................................................44
7.6. Optimisation environnementale : Analyse du cycle de vie
......................................45 7.7. tablissement du
Document de Consultation des Entreprises
................................47
8. Phase Excution
...........................................................................................................48
8.1. Management de la scurit sur le chantier et logistique
.........................................48 8.2. Synthse des
collisions et plans dexcution
..........................................................49 8.3.
DOE et gestion de patrimoine
................................................................................49
8.4. Labellisation
...........................................................................................................49
9. Enseignements sur la maquette numrique
...................................................................50
9.1. Enseignements qualitatifs par phase dtude
.........................................................50 9.2.
Enseignements sur les outils logiciels utiliss
.........................................................50 9.3.
Les volutions du secteur
.......................................................................................54
9.4. Synthse gnrale
.................................................................................................55
10. Conclusion
.................................................................................................................56
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 3 Aot
2012
Lexique : ACV : Analyse du cycle de vie ADEME : Agence de
l'Environnement et de la Matrise de l'Energie. ASHRAE : American
Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning.
(Agence Amricaine pour le chauffage, le froid et le
conditionnement dair). BBC : Btiment Basse Consommation. Bbio :
Coefficient de la RT 2012 caractrisant le Besoin bioclimatique.
BEPAS : Btiment PASsif. BEPOS : Btiment Energie POSitive. BIM :
Building Information Modelling. (maquette numrique). CAO :
Conception Assiste par Ordinateur. Cep : Coefficient de la RT,
Consommation en nergie primaire. CESI : Chauffe Eau Solaire
Individuel. CEE : Certificats dconomie dnergie CMI : Constructeur
de Maisons Individuelles. COS : Coefficient dOccupation des Sols.
CRIGEN : Centre de Recherche et de lInnovation Gaz et Energies
Nouvelles. CSTB : Centre Scientifique et Technique du Btiment. DAO
: Dessin Assist par Ordinateur. CVC : Chauffage Ventilation
Climatisation. DCE : Document de Consultation des Entreprises. DHUP
: Direction de lHabitat, de lUrbanisme et des Paysages. DOE :
Dossier des Ouvrages Excuts. DPE : Diagnostic de Performance
Energtique. DRI : Direction de la Recherche et de lInnovation de
GDF SUEZ. ECS : Eau Chaude Sanitaire. ENR : ENergies Renouvelables.
FFB : Fdration Franaise du Btiment. FLJ : Facteur Lumire Jour. GO :
Gros uvre. HPE : Haute Performance Energtique. HQE : Haute Qualit
Environnementale. IDM : Information Delivery Manual (mthodes
dorganisation de linformation). IFC : Information Foundation Class
(fichier maquettes numriques). IFD : International Framework for
Dictionaries (proprits des objets de bibliothques). MEP : Mcanique,
Electrique et Plomberie. MI : Maison Individuelle. MNB : Maquette
Numrique du Btiment. NREL : National Renewable Energy
Laboratory.
(Unit de recherche pour les nergies renouvelables aux
tats-Unis). nZEB : nearly Zero energy Building.
(btiment nergie positive). PAC : Pompe Chaleur. Passivhaus :
Btiment passif (label allemand). PREBAT : Plateforme de Recherche
et dExprimentation sur lnergie dans le BATiment. PUCA : Plan
Urbanisme Construction Architecte. PV : Photovoltaque. REHVA :
Federation of European Heating, Ventilation and Air conditioning
associations.
(association europenne du chauffage, de la ventilation et du
conditionnement dair). RT : Rglementation Thermique. STD :
Simulations Thermiques Dynamiques Tic : Coefficient de la RT 2012,
Temprature intrieure conventionnelle. VMC : Ventilation Mcanique
Contrle.
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 4 Aot
2012
1. Contexte et objectif du projet de fin dtudes
retenir
Le btiment nergie positive constituera le btiment de rfrence
lhorizon 2020.
De nouvelles formes de collaboration se dveloppent autour dune
reprsentation numrique du btiment et de ses quipements. Ces mthodes
pourraient tre le standard de travail dici 2020.
Anticipant les contraintes rglementaires, la Direction de la
Recherche et de lInnovation de GDF SUEZ a entrepris de rnover un
pavillon exprimental pour en faire un dmonstrateur BEPOS .
En accompagnement du projet de rnovation du pavillon exprimental
CRIGEN, le projet de fin dtudes va analyser la ralit pratique
actuelle de la maquette numrique tout au long dun chantier.
1.1 Secteur en mutation Les lois promulgues lissue du Grenelle
de lenvironnement ont, entre autres, renforc les exigences
rglementaires applicables au secteur du btiment. La notion de
btiment nergie positive (BEPOS) a t introduite par lArticle 4 de la
loi du 3 aot 2009 : toutes les constructions neuves faisant l'objet
d'une demande de permis de construire dpose compter de la fin 2020
prsentent, sauf exception, une consommation d'nergie primaire
infrieure la quantit d'nergie renouvelable produite dans ces
constructions, et notamment le bois nergie .
Dans un contexte de crise conomique, les grands constructeurs,
les CMIstes et les industriels, avaient rapidement adapt leurs
gammes aprs la promulgation de la Rglementation Thermique (RT) 2005
pour proposer des constructions rpondant au label Btiment Basse
Consommation (BBC). Le nouvel objectif de performance que constitue
le BEPOS offre une opportunit pour les industriels du secteur du
btiment de poursuivre la promotion de leurs innovations : aussi des
projets exemplaires ou vitrines fleurissent la fin 2011 et au dbut
2012. Lensemble des intervenants reste mobilis puisque lADEME a
recens 118 btiments nergie positive en France. Lobjectif national
est de construire 6 millions de btiments nergie positive entre 2020
et 2050, ce qui correspond 200 000 constructions ou rnovations par
an.
La nouvelle mthode de calcul induite par la RT2012 met laccent
sur une conception bioclimatique ds la phase esquisse du projet.
Ainsi, le matre douvrage doit remettre une attestation de calcul du
coefficient Bbio. Les acteurs de la construction pressentent une
volution des rapports au sein de lquipement de matrise duvre : des
changes et des interactions plus nombreuses entre architectes et
bureaux dtudes techniques, tant sur la conception du bti et de la
structure, que sur lnergie et les systmes. Cependant, le
comportement hygrothermiques de ces nouveaux btiments nest pas
encore matris par manque de recul : le recours la modlisation et la
simulation dynamique pourrait apporter un clairage ds la
conception.
Les diteurs de logiciels profitent de cette dynamique pour
mettre en avant lintrt de travailler autour dune reprsentation
numrique du btiment et de ses quipements : il sagit daller plus
loin que la seule reprsentation usage de communication commerciale
de limage de synthse. Linformatisation des diffrentes tches de
conception progresse rgulirement : ainsi les cabinets darchitectes
passent progressivement dune conception en imagerie 2D une
conception en 3D. Aujourdhui, larrive de nouveaux formats
normaliss
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 5 Aot
2012
objets fluidifient les changes. Cette base de donnes partage
permet de procder aux diffrentes tudes ncessaires : rglementaires,
dimensionnement, simulation, ACV, etc. Dici 2020, il est
vraisemblable que cette conception dmatrialise soit devenue le
standard. Les pouvoirs publics soutiennent cet essor par plusieurs
initiatives envers les PME.
1.2. GDF SUEZ : la recherche au service de la performance
nergtique
Le groupe GDF Suez a t constitu en 2008 par la fusion entre Gaz
de France et Suez. Il est fournisseur dnergie et de services ainsi
quun des leaders mondiaux dans ce domaine. Face lvolution du
contexte nergtique, le groupe GDF Suez volue (entre autres) :
vers les nergies nouvelles (biomasse, olien, solaire, gothermie,
etc.) et les services nergtiques (diagnostics, suivis, etc.) tout
en continuant dassurer une place importante au gaz naturel afin de
rester comptitif sur les marchs de lnergie ;
vers la vente de services lis la performance nergtique, pour
rpondre ses obligations (mise en place des CEE) et aux projets de
ses clients concerns par les rglementations lies la sobrit
nergtique.
Au sein de la Direction Recherche et Innovation (DRI), le Centre
de Recherche et dInnovation Gaz et nergies Nouvelles (CRIGEN) a
pour mission dclairer le groupe sur diffrents thmes techniques lis
la performance nergtique. Un effort particulier est mis sur la
rhabilitation des btiments. La France comporte 33 millions de
logements, dont 18,6 millions de maisons individuelles [1]. Leur
rnovation sera une source dconomies dnergies importantes, et
ouvrira de nouvelles opportunits de services.
Le CRIGEN dispose, Saint-Denis, de deux pavillons exprimentaux
fonctionnement matris (sans habitants) permettant de tester les
solutions individuelles de chauffage de demain. Ltude de faisabilit
de la rnovation dun des pavillons a t dcide en 2009 afin de mieux
apprhender les conditions dune rnovation. Elle a fait lobjet dun
projet de fin dtudes INSA [2] en 2010. Il a notamment permis
didentifier les postes traiter en priorit pour rduire drastiquement
son empreinte nergtique et environnementale. Le dossier programme
labor avec un matre duvre sur la base de cette pr-tude a fait
lobjet fin 2010, dune dcision favorable de passage en phase de
conception dtaille.
1.3. Projet rhabilitation du pavillon dessais CRIGEN
La plate-forme dessais est une maison individuelle, de type F3,
sur sous-sol sol non chauff. La rnovation de ce btiment sappuie sur
plusieurs axes :
une requalification architecturale : surlvation en bois qui
augmente la surface habitable (type F5) et intgre une production
par nergies renouvelables sur le toit, une vranda bioclimatique
;
des travaux sur le bti : isolation extrieure, changement des
menuiseries, traitement des ponts thermiques, traitement de
ltanchit lair afin de diminuer les besoins nergtiques ;
des quipements techniques performants : production de chaleur
par des technologies innovantes (chaudire individuelle, co
gnrateur, pompe chaleur absorption, chaudire hybride et chauffe-eau
thermodynamique), panneaux solaires photovoltaques et thermiques,
ventilation double flux, rcupration des eaux de
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 6 Aot
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pluie, stockage dnergie et rechargement pour vhicule lectrique
afin de minimiser les consommations en nergie ;
des quipements intelligents : un pilotage pour une utilisation
dynamique du btiment afin de rduire les consommations lectriques
(clairage, appareils lectromnagers, etc.) ;
loptimisation du bti afin de garantir le confort dt et limiter
lnergie grise ;
lvaluation de la mobilit afin de limiter ltalement urbain et des
consommations lies aux dplacements des occupants.
Figure 1 : Pavillon d'essais avant et aprs les travaux vue
sud-est.
Le CRIGEN a confi la mission de conception-ralisation un matre
duvre. Celui-ci a tabli le CCTP des diffrents lots sur la base du
programme. Puis, le CRIGEN a propos des partenaires industriels
dintgrer des innovations afin de traiter la rnovation du bti et la
mise en uvre dquipements techniques varis et performants.
Le projet sinscrit dans un environnement rglementaire volutif :
entre en vigueur partielle de la RT2012, arrive du nouveau moteur
de calcul RT, proposition de nouvelles dfinitions de labels, groupe
de travail en cours sur la dfinition du BEPOS, lancement du groupe
de rflexion sur la Rglementation Btiment responsable 2020,
largissement de loffre de certification, etc.
Aussi a-t-il t dcid dbut 2012 de figer lobjectif du projet de
rnovation : il sagit datteindre la labellisation BBC Rnovation
dEffinergie et la certification Ma maison rnove de Cquami. La
dmarche de conception-ralisation doit respecter la procdure tablie
pour une rnovation BBC Rnovation dEffinergie :
elle respecte les recommandations du guide Effinergie [3] ;
le bilan nergtique est tabli avec la mthode Th-CEex ;
le niveau de performance cibl pour les 5 usages rglements (hors
production photovoltaque) est celui applicable en Ile-de-France,
soit 104 kWhep/m2 au maximum ;
le niveau de performance nergtique global , cest--dire pour les
5 usages, les quipements lectriques et la production locale sera
proche de lquilibre lchelle annuelle, c'est--dire proche de lnergie
positive .
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 7 Aot
2012
1.4. Projet de fin dtudes : vers une maquette numrique
Le projet de fin dtudes sinscrit en accompagnement de la mission
du matre duvre. Il doit notamment complter lanalyse des systmes en
place et ceux prvoir lintrieur du laboratoire. Lobjectif principal
est de dvelopper une maquette numrique sur cet exemple de
rnovation. Il sagira notamment de mettre en place lenvironnement
informatique au sein du CRIGEN, sur la base de celui retenu par le
matre duvre pour la conception architecturale. Des reprsentations
numriques de ce btiment exprimental selon trois approches
complmentaires (architecte, bureau dtudes et R&D) seront
explores. Ces modles pourront servir pour des tudes paramtriques
ultrieures par le CRIGEN en fonction des systmes qui seront tests
dans le pavillon exprimental.
Le projet de rnovation a t gel en mai 2012 par le CRIGEN au
moment de son passage en phase dexcution (compte tenu de
lincertitude sur lavenir de la parcelle apparue avec le nouveau
projet de refonte immobilire du site). Aussi certains aspects tels
que la labellisation du dossier ou le contrle en cours de chantier
nont pas t engags. De plus, les changes numriss attendus entre les
intervenants sont rests limits (en labsence de chantier rel).
L interoprabilit est linnovation introduite par la maquette
numrique : elle est dfinie comme la capacit de deux outils
communiquer et changer des informations au travers dune interface
commune. Lanalyse pratique a montr que linteroprabilit attendue
entre diffrents logiciels (CAO, tudes rglementaires et tudes
techniques) ntait pas toujours complte. De plus, la segmentation
entre architectes, bureaux dtudes et R&D devient moins marque
par une conception plus intgre. Dans ce contexte, il a t dcid pour
le projet de fin dtudes de renforcer lanalyse de la ralit actuelle
des outils numriques mis en uvre dans ce projet.
Ce rapport transcrit ltat des lieux constat mi-2012 sur
lenvironnement retenu au travers dune segmentation respectant les
phases dun chantier (avant-projet, conception et excution). Sa
seconde entre de lecture porte sur les principaux rsultats obtenus
avec les diffrents outils mis en uvre : calcul rglementaire,
simulation dynamique, clairage, ACV.
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
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2. Mthodologie du projet de fin dtudes
retenir
Objectif de ltude : maquette numrique dun btiment nergie
positive .
Moyens : suivi de lactualit du BEPOS, analyse des dveloppements
autour de la maquette numrique, mise en place et test au CRIGEN
dune architecture interoprable, dialogue avec les intervenants de
la conception de la rnovation du pavillon exprimental.
La mthodologie retenue pour ce projet de fin dtudes est la
suivante :
Panorama franais des BEPOS (chapitre 3) Les diffrentes
dfinitions europennes et franaises du BEPOS ont t identifies. Dans
la perspective dune labellisation franaise, les dfinitions proposes
par dautres instituts nont pas t analyses en dtail. Puis, un tat de
lart des projets de btiments dmonstrateurs, a t dress afin de
connaitre les tendances, les solutions techniques et les
partenaires impliqus en France. Il sest notamment appuy sur le
suivi de la presse professionnelle (Annexe 01). Des fiches de
synthses ont t rdiges, qui ont permis de souligner loriginalit du
projet de rnovation-extension engag par le CRIGEN.
tat de lart des maquettes numriques (chapitre 4) : Un tat de
lart des projets franais de construction, rnovation et de gestion
patrimoniale utilisant une maquette numrique a t dress. Il sest
notamment appuy sur le suivi de la presse professionnelle (Annexe
05). Une participation aux confrences mensuelles tenues par
lassociation Mediaconstruct sur le sujet a favoris la rencontre des
acteurs et fourni un retour dexprience qualitatif sur les projets
dj raliss. Des comptes-rendus des confrences ont t rdigs (Annexe
20), ainsi que des fiches de synthse dcrivant les projets utilisant
des maquettes numriques. La capitalisation de ces informations a
permis danalyser les tendances, les outils et les mthodes
utilises.
Mthodologie applique au projet de la maquette numrique (chapitre
5) : Aprs lanalyse des projets franais utilisant les maquettes
numriques, une stratgie a t adopte pour la rnovation du pavillon
dessais de GDF SUEZ. Ltat des besoins et des outils coupls la
maquette numrique ont t analyss selon les phases de rnovation dun
btiment, au travers du dialogue avec les intervenants :
avant-projet (chapitre 6),
conception (chapitre 7),
excution (chapitre 8). Les liens entre les logiciels et les
formats utiliss ont t documents. Cette prsentation a t prfre la
segmentation entre mtiers (architecte, ingnieur, etc.) initialement
envisage. En phase de conception, une vrification a t faite que le
niveau btiment nergie positive est atteint.
Conclusion gnrale sur les maquettes numriques (chapitre 9) : Ces
outils BIM navaient jamais t utiliss auparavant au CRIGEN. Ils sont
rcents sur le march franais. Leur bon fonctionnement a ncessit de
faire appel l'assistance technique des diteurs, de consulter des
sites internet ou participer aux confrences animes par les
utilisateurs ou diteurs. Les enseignements lis ltude du pavillon
exprimental CRIGEN ont t synthtiss : les forces et les difficults
rencontres sont commentes.
Des comptes-rendus davancement du travail de PFE ont t adresss
la tutrice institutionnelle Marie Hlne HUZE toutes les trois
semaines. LAnnexe 21 regroupe lensemble de ces documents.
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 9 Aot
2012
3. Panorama franais des btiments nergie positive
retenir
La dfinition dun btiment nergie positive nest pas encore
formellement tablie pour un btiment neuf, et nest pas encore
envisage pour un btiment existant en France.
Dans le cas de rnovation dune maison individuelle, sa surlvation
permet dintgrer la production par ENR, et donc daugmenter la
production locale et fortiori de baisser le bilan nergtique annuel
pour tendre vers le zro nergie .
Des matres douvrage et des industriels majeurs du secteur du
btiment ont inaugur, dans lanne coule, une quinzaine de btiment
dmonstrateur de leur savoir-faire et solutions, dans une
perspective de performances environnementales leves.
3.1. Dfinitions du BEPOS : besoins, consommations,
productions
Contexte europen Plusieurs dfinitions sont proposes au niveau
europen et national pour un btiment nergie positive. Ce type de
btiment prfigure comme tant la rfrence rglementaire europenne
lhorizon 2020.
Le concept de nZEB (nearly Zero Energy Building) a t dfini par
la REHVA en mai 2011 [4], en marge de la refonte de la directive
europenne sur la performance nergtique des btiments [5]. Le
document publi par REHVA a pour objectif daccompagner les pays
europens dans la transcription de la directive europenne. Ce
document dfinit un btiment dont :
les besoins en nergie primaire sont faibles (chauffage,
rafraichissement, eau chaude sanitaire, ventilation, clairage et
auxiliaires) ;
les besoins en nergie primaire sont compenss par une production
locale par nergie renouvelable afin datteindre un bilan global en
nergie primaire proche de lquilibre.
La REHVA propose un schma de prsentation des flux nergtiques,
bas sur la norme EN 15 603, qui est didactique ; il sera comment
avec les rsultats spcifiques au pavillon exprimental (chapitre
7.1). Des facteurs de conversion seront pris en compte entre
lnergie primaire et secondaire. Des limites sont poses cette
dfinition : le cot raisonnable de la performance, la limitation de
la production locale permettant de compenser les consommations et
la dfinition de plusieurs niveaux de performance. Des travaux sont
en cours au sein de la REHVA pour dfinir plus prcisment cette
optimisation technico-conomique [6]. Au niveau europen, des labels
encadrent les dfinitions des btiments performants : Breeam
(anglais), Passivhaus (allemand) et Minergie (suisse), etc. Les
instituts Passivhaus et Minergie proposent des labels pour les
btiments passifs et nergie positive dans le neuf et la rnovation.
Dans le neuf, les dfinitions restent similaires celle propose par
la REHVA. Dans la rnovation les institutions recommandent que : les
travaux soient raliss afin datteindre un niveau de performance tout
en limitant les investissements afin datteindre une solution
conomique raisonnable .
Contexte franais En France, la notion de btiment nergie positive
a t introduite par la loi de 2009, comme mentionn en introduction
paragraphe 1.1. Elle a t formalise avec le
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 10 Aot
2012
lancement dbut 2012 du label Effinergie+ [7]. Celui-ci vise les
amliorations suivantes, par rapport au label BBC dEffinergie :
conception performante du btiment (Bbio < Bbiomax - 20 %,
tanchit lair, tanchit des rseaux de ventilation) ;
dfinition dune consommation maximale pour le chauffage,
rafraichissement, eau chaude sanitaire, clairage et ventilation par
limitation de la consommation conventionnelle dnergie primaire
;
sensibilisation de loccupant sur lensemble des consommations
(valuation et suivi par comptage) ;
compensation des consommations par une production locale.
Figure 2 : Progrs introduits par le label Effinergie + [7].
Un bilan est effectu sur lnergie achete (hors ENR et bois
nergie) et sur lnergie produite localement, Figure 3. Rappelons sur
ce point qu ce jour, la quantit dnergie produite prendre en compte
est limite dans la mthode RT2012 12 kWhep/m, alors quun toit
solaire peut produire beaucoup plus dnergie que ce seuil. Le bilan
devra tre lquilibre avec un cart admissible maximum, ECARTMAX entre
lnergie achete et lnergie produite localement. Cet cart dpendra de
la localisation du btiment, de lusage du btiment, de lutilisation
des nergies telles que les rseaux de chaleur par productions ENR,
ainsi que dautres facteurs en cours de dfinition.
Figure 3 : Dfinition dun BEPOS selon
l'exprimentation Effinergie [7].
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Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 11 Aot
2012
Enfin, des pistes sont envisages sur lvaluation des
consommations lectrodomestiques, lanalyse du cycle de vie du
btiment et la prise en compte des dplacements des habitants.
Le label Effinergie+ entrera en vigueur partir du 1er janvier
2013 pour les btiments neufs, date de lapplication de la RT 2012.
De plus, lexprimentation Effinergie vers les btiments nergie
positive a t lance mi-2012. Elle vise faire bnficier le groupe de
travail ministriel en place sur le sujet, des retours dexpriences
pratiques sur des chantiers BEPOS.
Concernant les btiments rnovs, il convient de rappeler qu la
mi-2012, la rglementation appliquer est celle parue en 2007 pour
lexistant. Les pistes de renforcement envisages par les pouvoirs
publics (non arrts ce jour) sont de :
dfinir une consommation maximale dnergie pour le chauffage, la
ventilation, le refroidissement, lECS, lclairage et les auxiliaires
;
moduler les exigences selon les mmes critres quun btiment neuf,
la zone climatique, la densit, la connexion un rseau de chaleur,
etc ;
limiter linvestissement financier ncessaire pour atteindre un
bilan nergtique annuel rduit afin que la rnovation reste comptitive
par rapport une dconstruction et reconstruction neuve qui aurait un
fort impact environnemental.
Cas de la surlvation La surlvation en bois dune habitation
permet dintgrer les ENR plus largement. Cette approche constitue
galement une forme de densification urbaine raisonne. Elle est
envisage dans le cadre du Grenelle de lEnvironnement sous la forme
dune bonification de COS. Elle permet un mnage de bnficier dune
surface plus importante, sans dmnager. Cette approche permettrait
daugmenter, en France, la surface habitable de 104 millions de m
sans augmenter lemprise au sol [8]. Elle pourrait galement tre
valorise dans le cadre de la dfinition dun BEPOS. Le recours au
matriau bois pour la surlvation permet de rsoudre le problme du
poids de la structure additionnelle, et facilite la ralisation du
chantier par la prfabrication et facilite lintgration de la
production solaire.
Dans le cas du projet CRIGEN, la surlvation permet daugmenter de
40 % la surface au sol en passant dun btiment type F3 type F5. Une
surface de 40 m de panneaux solaires peut tre intgre sur le toit,
alors qu'une surface de 5 m tait possible sur le toit dorigine. La
structure en bois rduit la dure du chantier de pose trois jours.
Quant la production solaire accrue, elle contrebalance globalement
la consommation lie aux pertes thermiques du bti : un bilan
nergtique annuel proche de zro est pressenti.
3.2. Veille contextuelle : les btiments dmonstrateurs
Les dmonstrateurs sont des btiments vitrines proposant des
projets pdagogiques de btiments performants. Les principaux
btiments dmonstrateurs recenss en France sont :
Maison Saint-Gobain Multiconfort, dmarche dun groupement
dindustriels (juillet 2011) ;
Maison Air et Lumire Velux, dmarche mene par des industriels
(janvier 2012) ;
Maison Lafarge, dmarche industriels et grands constructeurs
(2012) ;
Ma maison de demain, dmarche des industriels (fvrier 2012) ;
Maison MFC 2020, dmarche de grands constructeurs (juin 2012)
;
Maison Arteco, dmarche CMIste (septembre 2011) ;
Maison AA Natura, dmarche d'un groupement d'industriels
(septembre 2011) ;
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Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 12 Aot
2012
Projets Villavenir, dmarche d'acteurs locaux et industriels
(2012-2013).
Les projets prsentent des similitudes et des particularits :
projets de construction de maisons individuelles neuves ;
des partenaires industriels rcurrents (Aldes, Legrand,
Saint-Gobain et Velux) ;
des dmarches originales, prise en compte du dplacement
travail-domicile, accessibilits handicapes ;
des comparaisons difficiles (pas de transparence sur les cots,
bilans nergtiques ne prenant pas en compte les mmes consommations,
localisations varies).
Les Annexes 02, 03 et 04 dressent le panorama complet des
btiments dmonstrateurs identifis en France. Nous constatons quil ny
a pas de projet de rnovation, ce qui conforte lunicit du projet de
rnovation du CRIGEN.
Un zoom est maintenant propos sur la Maison AA Natura
Strasbourg. Outre de nombreux partenariats rgionaux, ce projet sert
galement dexemple dans la pdagogie des maquettes numriques en
Alsace. Le concept AA Natura, est un btiment nergie positive
(dfinition nZEB et certification Passivhaus) muni dune structure en
ossature bois, modulable (50 150 m, Figure 4), volutif et
industrialisable. Ce btiment itinrant a pour vocation de proposer
des solutions conomiques et cologiques pour le march des
primo-accdants. Les besoins en chauffage sont faibles (12 kWh/m/an)
par le recours une isolation naturelle en ouate de cellulose. La
production lectrique par panneaux photovoltaques lui permet
datteindre le niveau de btiment nergie positive. Les consommations
dclairage sont limites par lutilisation de LEDS. Des tudes
particulires ont t menes sur : le confort dt (installation dune
membrane rflchissante et refroidissante), le confort sanitaire et
olfactif (choix des produits et matriaux) et la rcupration des eaux
de pluie. Les quipements techniques installs sont : une VMC double
flux, un systme de domotique et une production dECS solaire.
Figure 4 : Diffrentes configurations du projet AA Natura.
Les partenaires de ce projet, Figure 5, sont des institutions
(rgion Alsace, Europe, etc.), des acteurs locaux (INSA Strasbourg,
etc.) et des industriels (Saint-Gobain, etc.).
Figure 5 : Partenaires du concept AA Natura.
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4. Maquette numrique
retenir
Une maquette numrique est une reprsentation dun btiment et de
ses quipements, standardise, normalise, en 3Dimensions et laide
dobjets caractriss par des proprits.
La maquette numrique est une solution aux enjeux de la gestion
de linformation dans un projet de construction. Idalement, cette
reprsentation est utilise pour la conception, le dimensionnement,
etc. grce des outils informatiques mtiers interoprables.
Le domaine de la construction est en mutation vers de nouveaux
outils et mthodes utilisant des ressources numriques de
collaboration. La dmarche est impulse par les maitres douvrages
(marchs publics, bailleurs sociaux, etc.) et favorise par les
rglementations (RT2012, Grenelle de lEnvironnement, etc.). Son
dveloppement sera acclr par une modification du code des marchs
publics en ce sens.
Une quinzaine de projets pilotes utilisent les outils de la
maquette numrique et runissent les acteurs du Btiment en France en
faveur de leur dveloppement.
4.1. Dfinition de la maquette numrique dun btiment
Schmatiquement, une maquette numrique est une reprsentation en
trois dimensions (3-D) dun btiment et de ses quipements techniques.
Les constituants de base (Figure 6, portes, murs, etc.) sont
modliss sous forme dobjets possdant des proprits et des
coordonnes.
Ifcmur = Murs Ifcdalle = Dalle IfcEscalier = Escalier IfcPieu =
Pieu
Ifcporte = Porte IfcEspace = Zone IfcAnnotation = Texte
IfcFenetre = Fentre
Figure 6 : Exemples d'objets au format IFC.
Les objets possdent une centaine de proprits propres dfinies par
un standard normalis (dans sa 3me version). Les proprits modlent et
caractrisent les objets (dimensions, conductivit thermique,
matriaux, etc.). Cette norme sera mise jour au dernier trimestre
2012, afin de proposer une bibliothque internationale dobjets plus
importante. Lobjectif de cette 4me version est de caractriser tous
les objets pouvant tre mis en uvre dans un btiment, dont ses
quipements.
Les informations sont capitalises dans la maquette numrique sous
un format de fichier *.ifc (Industry Fondation Classes) standard et
international. Ce format est dfini par un panel de normes
internationales, Figure 7.
Normes Description
ISO 16 739 La norme STEP (ISO 16 739) dfinit le format des
fichiers *.ifc.
ISO 12 006 Description des donnes du fichier *.ifc.
ISO 10 303
La norme dcrit de manire standardise les donnes dun produit afin
de faciliter les changes entre les acteurs concerns par la
fabrication, la distribution, la mise en uvre ou la rparation du
produit.
ISO 29 481 La norme dcrit les mthodes de dfinitions des
processus de gestion et dorganisation des donnes.
Figure 7 : Normes rgissant les maquettes numriques.
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2012
Dans le cas dun objet mur, les proprits Pset_ElementShading ,
sur la forme du mur renseignent : les transmissions solaires
moyennes, lazimut, la couleur, linclinaison, les rflexions
solaires, la rugosit et le type de forme du mur.
Figure 8 : Proprits IFC d'un mur, logiciel ArchiCAD.
Dans le cas dun objet plnum de ventilation, les proprits
Pset_PipeConnectionFlanged , sur les connexions brides renseignent
: les dimensions circulaires, la taille, le diamtre, le type de
connexion du plnum de ventilation.
Figure 9 : Proprits IFC d'un plnum de ventilation, logiciel
ArchiCAD.
Le format de fichiers *.ifc est donc un langage commun qui,
potentiellement, interopre avec des outils informatiques :
graphisme, analyses quantitatives, calculs techniques, etc. Les
diteurs de logiciels mtiers cherchent donc rendre compatibles leurs
applications, afin de pouvoir importer facilement les donnes
ncessaires.
La maquette numrique devient exploitable par tous les
intervenants du btiment. Elle doit pouvoir acclrer la conception,
par exemple en rduisant les temps rsultants de saisies multiples
ralises par les diffrents corps dtat. terme, elle devrait se
traduire par des gains de productivit dans le secteur de la
construction. Toutefois, les modes dinteractions entre les corps
dtats et les responsabilits sont encore formaliser.
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4.2. Utilisation de la maquette numrique dans un projet de
construction
La maquette numrique sinscrit dans le processus de production et
de gestion des informations dun btiment tout au long de son cycle
de vie. Une premire illustration de son intrt est propose sur la
base dun projet simple : une maison individuelle. La Figure 10
identifie les diffrentes tches techniques lies aux phases dun
projet : avant-projet, conception, excution et exploitation.
chaque tape, lintervenant, qui peut-tre larchitecte, lconomiste,
le bureau dtudes de structures ou fluides, les entreprises ou le
gestionnaire de patrimoine, peut avoir raliser des calculs sur la
base des caractristiques du bti ou des quipements, dont certaines
ont t choisies par lintervenant prcdent. Les flux dchanges
dinformation sont reprsents ; nous constatons que certains
transferts ne sont pas encore automatiss. La maquette numrique a
pour finalit de documenter la modlisation de larchitecture, du
btiment et des systmes.
Figure 10 : Processus de construction neuve.
partir du 1er janvier 2013, toutes les maisons individuelles
neuves devront respecter les exigences de la RT2012. Les nouvelles
exigences administratives consistent notamment pour le matre
douvrage indiquer la valeur du coefficient Bbio lors du dpt du
permis de construire, puis attester de la prise en compte de la RT
lors de la dclaration de fin de travaux.
Le coefficient Bbio devra donc tre calcul ds lesquisse et avant
le dpt du permis de construire. Dans cette phase, le bureau dtude
thermique nintervient gnralement pas encore dans la conception ; en
consquence, les architectes doivent donc monter en comptences sur
le calcul du coefficient Bbio. Des logiciels, tels quArchiWIZARD,
procurent
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une aide la conception bioclimatique : larchitecte peut
sinvestir dans lvaluation des choix impactants sur la thermique du
btiment et la rglementation thermique. Le gain de temps est
apprciable lorsque les caractristiques saisies informatiquement
pour lesquisse peuvent tre directement utilises : la maquette
numrique prend corps. De mme en fin de projet, ltiquette nergie
(DPE) aprs les travaux avec les donnes actualises, ncessaires dans
le cadre dune labellisation, pourra tre ralise laide dun logiciel
connectable la base.
Plusieurs approches sont possibles quant lintgration des donnes
dans la maquette numrique. Lenrichissement peut tre fait par tous
les acteurs en respectant une charte sur la gestion de la maquette
numrique. Les donnes peuvent tre envoyes un gestionnaire qui se
chargera de les modrer et de les intgrer. Un nouveau mtier de
coordination est cr : les BIM Managers. Leur rle est dorchestrer
lintgration des donnes inscrites dans la maquette numrique. Par
ailleurs, ces outils numriques peuvent mieux sensibiliser les
architectes aux contraintes nergtiques, ce qui terme aura un impact
dans les relations et missions au sein de lquipe de matrise
duvre.
4.3. Acteurs franais
Un des enjeux dans un projet de construction est lharmonisation
entre les corps de mtiers. Lhtrognit de mthodes de travail entre
les acteurs pose des problmes de communication lors de la
conception et lexcution des travaux du btiment. Idalement, une
meilleure interaction entre les acteurs conduira une qualit de
btiment suprieure. Ltude amricaine du NIST en 2004 [9] complte par
une tude franaise de la FFB en 2009 [10] estime un cot de 2 2.5 /
(m.an) pour la maintenance et 35 50 / m lors de lopration de
construction due aux dfauts dinteroprabilit. Les cots sont pondrer
par la mise en place des outils numriques et lexploitation de la
maquette numrique, mais linvestissement reste rentable du point de
vue financier et qualitatif.
Les acteurs franais se runissent mensuellement lors de
confrences organises par lassociation Mediaconstruct et
annuellement pour une journe dchange sur les projets et travaux en
cours. Les reprsentants de Mediaconstruct participent la confrence
annuelle internationale organise par lassociation Building Smart.
Des lettres lectroniques mensuelles permettent de faire ltat de
lavance des projets en cours.
Des plateformes dchanges prives sur internet sont mises en place
pour les industriels, les matres douvrage ainsi que pour les
diteurs de logiciels. Ces plateformes permettent aux acteurs de
trouver des solutions aux problmes rencontrs dans lutilisation
quotidienne des maquettes numriques. Les acteurs recenss et uvrant
en faveur du dveloppement des maquettes numriques sont prsents en
Figure 11. Un guide est en cours de rdaction afin de sensibiliser
les professionnels du btiment lutilisation de maquettes numriques
et les accompagner dans leurs projets en proposant des processus et
des conseils de mise en uvre de maquettes numriques.
Une dmarche auprs du ministre du Dveloppement durable est en
cours afin de proposer lintgration des maquettes numriques dans le
code des marchs publics. Un accompagnement juridique devrait
favoriser lessor de ces outils.
Associations pour la promotion des maquettes numriques
Acteurs :
Mediaconstruct (France), Building Smart (international),
etc.
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Buts :
Informer les acteurs et mener des projets de dveloppement des
maquettes numriques.
Les institutions franaises
Acteurs :
Projet eXpert du Ministre de l'Economie des Finances et de
l'Emploi, institutions europennes, OSEO.
Buts :
Financer des projets pilotes et des entreprises innovantes en
faveur des technologies lies aux maquettes numriques.
Dveloppeurs de solutions logicielles CAO
Acteurs :
Abvent, ALL SYSTEMS, Autodesk, Bentley, EliteCAD, NEMETSCHEK,
Rhinoforyou.
Buts :
Intgrer les fichiers *.ifc et les coupler avec les logiciels
mtiers .
Dveloppeurs de solutions logicielles mtiers
Acteurs :
Archimen (gestionnaires de patrimoine), BBS Slama (thermiciens),
CYPE (thermicien, structure et acousticien), GRAITEC (Structure),
Tekla (structure), WinQUANT (conomistes), etc.
Buts :
Mettre en place dans leurs outils limportation et de
lexportation de fichiers *.ifc.
Reprsentants du btiment et groupes de recherche
Acteurs :
CSTB, AFNOR, AIMCC, CAPEB, CICF, CTAI, OGE, UNAPOC, UNSFA,
UNTEC, ENSAM, EIVP, etc.
Buts :
Informer les acteurs et dvelopper lutilisation des maquettes
numriques.
Formation
Acteurs :
Formation continue CSTB Les outils de travail collaboratif : les
maquettes numriques . Formations initiales : baccalaurat STI2D,
E-Master Construction durable et projets collaboratifs en
architecture et ingnierie, Option ENSA Maquettes numriques et
nouvelles pratiques de collaboration .
Buts :
Former les professionnels du btiment.
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Utilisateurs
Acteurs :
Cabinets darchitecture, entreprises de construction, GDF SUEZ,
etc.
Buts :
Conduire des projets pilotes et capitaliser sur les mthodes
dveloppes.
Industriels
Acteurs :
AIMCC, Saint-Gobain, etc.
Buts :
Accompagner le dveloppement des catalogues de produits *.ifc,
proposer de nouvelles mthodes de prescriptions des produits.
Figure 11 : Acteurs franais de la maquette numrique.
4.4. Veille contextuelle BIM : projets franais
Les retours dexpriences exposs lors des confrences de
lassociation Mediaconstruct, ont permis didentifier les projets
franais de construction, rnovation ou gestion de patrimoine mettant
en uvre les maquettes numriques. Des fiches descriptives des
projets identifis se trouvent en Annexe 06 (une quinzaine de
projets franais et quelques-uns linternational).
Tertiaire
Collge Bord haut de Vigny
(septembre 2005) Fondation Louis Vuitton
(fin 2013) Canope des halls
(2014)
Projet pilote pour la mise en place dun DOE numrique.
Soutien du PUCA.
Industrialisation de la forme du bti.
Synthse 3D des quipements pour anticiper les collisions.
Industrialisation de la forme du bti.
Diminution du temps de rponse appel doffre par mise en place
maquette numrique en phase DCE.
Philharmonie de Paris
(octobre 2014) Faade F4, Saint-Gobain
(2012) Internat du lyce de Chevigny
(septembre 2013)
http://www.saint-gobain.fr/frhttp://www.google.fr/imgres?q=fondation+louis+vuitton&um=1&hl=fr&sa=N&rls=com.microsoft:fr:IE-SearchBox&rlz=1I7GGIE_frFR476&biw=1024&bih=571&tbm=isch&tbnid=p919xzRBBIHr2M:&imgrefurl=http://www.linternaute.com/actualite/grand-projet/fondation-louis-vuitton-frank-gehry.shtml&docid=Y4ciCQnZUr0b6M&imgurl=http://www.linternaute.com/savoir/grands-chantiers/06/actualites/images/fondation-louis-vuitton/fondation-louis-vuitton.jpg&w=420&h=194&ei=kYp9T9vXN-nD0QWms6y9DQ&zoom=1&iact=hc&vpx=73&vpy=216&dur=845&hovh=152&hovw=331&tx=215&ty=81&sig=113720333125282682810&page=1&tbnh=93&tbnw=201&start=0&ndsp=8&ved=1t:429,r:0,s:0,i:93http://www.parisleshalles.fr/sites/default/files/imagecache/cloudzoom_zoom/4
- 2010 - C - Persp Lescot-resize.jpg
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Industrialisation de la forme du bti.
Synthse 3D entre les quipements pour anticiper les
collisions.
Outils numriques pour lvaluation, la conception, la logistique
et lexcution de travaux disolation.
Industrialisation des faades.
Projet pilote Expert .
Projet pilote pour la mise en place dun DOE numrique.
Rsidentiel
Maison AA Natura (septembre 2011)
Immeuble Nantes Habitat (2012-2013)
Maison Rodolphe (2010)
Industrialisation de la structure bois.
Conception en amont pour un montage rapide.
Projet candidat REHA 2.
Rnovation en tiroir , conception en amont.
Industrialisation et reproductivit du projet.
Conception et construction du projet en moins dun an.
Gestion de patrimoine
Restaurant dentreprise Airbus Entits territoriales : Lyces de la
rgion
Bourgogne, ville de Blagnac et universit de Nice
Sophia-Antipolis
Projet pilote chez Airbus pour la gestion du patrimoine.
Limitation des dplacements pour la dfinition de travaux.
Attribution des budgets.
Supports pdagogiques pour les options de STI 2D.
Rgion Alsace
(2010)
Inventaires des quipements.
Attribution des subventions.
Base documentaire.
Assistance la maitrise douvrage par un professeur de STI 2D.
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2012
Constats Les logiciels de CAO et de DAO ayant la plus importante
part de march en France chez les architectes utilisant les
maquettes numriques sont : ArchiCAD dAbvent et Revit dAutodesk. La
maquette numrique est ce jour une rponse aux projets neufs
prsentant des contraintes telles : quune architecture atypique,
quune industrialisation du bti, que des travaux en site occup, que
des travaux de grande envergure, que des projets o il nest pas
possible de se dplacer sur le site lors de la conception. Les
gestionnaires de patrimoine sont intresss par la maquette numrique
pour documenter leurs parcs (gomtrie et les surfaces de leurs
btiments, quantitatifs descriptif). Elle doit permettre de modliser
les travaux de maintenance et doptimiser les investissements par la
commande de quantitatifs exacts de matriaux.
Les entreprises du gnie climatique commencent sy intresser
(AXIMA, HERVE Thermique). Elles cherchent anticiper une obligation
dutilisation dans le cadre de marchs publics, tel que cela commence
tre le cas en Grande-Bretagne (en 2016 lensemble des marchs publics
se feront dans une dmarche de maquette numrique). La formation
continue sur les maquettes numriques est essentiellement assure par
des confrences ou des journes dinformations. En 2012, ces
manifestations se sont droules Paris, Strasbourg et
Clermont-Ferrand, donc sur un territoire limit. Le manque de retour
dexprience sur les projets pilotes limite le dveloppement des
maquettes numriques en France. Un module de formation initiale pour
les tudiants en cole darchitecture et en cole dingnieur partenaire
est en dveloppement en collaboration avec lassociation
Mediaconstruct. Cette formation proposera des cours sur une
plateforme virtuelle et seront accompagns de TD et projets encadrs
par des professeurs sensibiliss aux maquettes numriques dans les
tablissements partenaires. Ce diplme sera valid par lobtention dun
master maquettes numriques des btiments .
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5. Approche retenue pour ltude du projet CRIGEN
retenir
Le projet de rnovation du pavillon du CRIGEN prsente des
contraintes de rnovation qui pourraient tre facilites par le
recours une maquette numrique : haute performance,
industrialisation du bti, travaux en site occup, conception
innovante, etc.
La conformit la rglementation thermique dans lexistant, la
labellisation BBC Rnovation dEffinergie et la certification Ma
Maison Rnove de Cquami sont envisages afin de garantir les
performances thermiques attendues.
Un projet en rnovation et extension ncessite une adaptation du
mode dtude en maquette numrique par rapport un projet neuf.
Le cur de lenvironnement informatique retenu pour ce projet est
celui adopt par larchitecte, il est toff par les logiciels mtiers
annoncs interoprables afin de rpondre lensemble des besoins
dtudes.
5.1. Modle de ltude
La rnovation du pavillon exprimental CRIGEN constitue un support
pour prouver la mise en uvre dune maquette numrique. Rappelons-en
les caractristiques et les points singuliers qui doivent tre pris
en compte dans la dmarche :
la cible de performance est un btiment nergie positive ;
la ralisation doit tre labellise ;
cest une rnovation, de tels travaux dans une maison individuelle
sexcutent en site occup, ce qui ncessite une dfinition fine des
travaux avant la ralisation afin de minimiser la dure dintervention
sur le site ;
lindustrialisation de la surlvation en bois est ralise partir
dune reprsentation dtaille en 3Dimensions ;
a priori, il ny a pas de plans historiques trs dtaills ;
lobjectif est dimplanter des matriels CVC innovants ;
la surlvation induit un changement de surface de rfrence ;
lenvironnement informatique utilis par larchitecte permet de
mettre en uvre une dmarche de maquettes numriques (ArchiCAD
15).
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2012
5.2. Approche rglementaire thermique
Conformit la rglementation thermique dans le btiment
existant
Le pavillon exprimental CRIGEN a une Surface Hors uvre Nette
(SHON) infrieure 1000 m. Le btiment est donc soumis la
rglementation thermique dans lexistant par lments selon les critres
de la Figure 12.
Figure 12 : Critres d'application de la RT dans l'existant.
La rglementation thermique par lment est respecte lorsque les
exigences minimales rglementaires sont atteintes pour une srie de
composants : ventilation mcanique, parois opaques, eau chaude
sanitaire, parois vitres, refroidissement, clairage, chauffage et
nergies renouvelables.
Cas particulier dune surlvation Dans les cas mixtes
neuf/rnovation, selon la configuration du projet, Figure 13, la
rglementation thermique, le label associ et la dmarche appliquer
sont ceux pour le neuf ou pour lexistant. Ce type dopration
concerne : les surlvations, les agrandissements, etc., et les
quipements techniques peuvent tre communs ou non. La DHUP a publi
une lettre indiquant les configurations pour ce type doprations
[11]. Le pavillon exprimental CRIGEN se situe dans une de ces
configurations et suit la procdure dun btiment rnov. Ce point a t
confirm en cours dtude par la DHUP et les organismes Effinergie et
Cquami.
Figure 13 : Configurations d'oprations mixtes neuf/rnovation
[11].
http://www.rt-batiment.fr/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/pics/diagramme_02.png&md5=403e41b622db77e60f92fd4542ac7bb8a657e353¶meters[0]=YTo0OntzOjU6IndpZHRoIjtzOjQ6IjgwMG0iO3M6NjoiaGVpZ2h0IjtzOjQ6IjYw¶meters[1]=MG0iO3M6NzoiYm9keVRhZyI7czozNDoiPGJvZHkgc3R5bGU9Im1hcmdpbjowO3Bh¶meters[2]=ZGRpbmc6MDsiPiI7czo0OiJ3cmFwIjtzOjM1OiI8YSBocmVmPSJqYXZhc2NyaXB0¶meters[3]=OmNsb3NlKCk7Ij58PC9hPiI7fQ==
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Etudiant : CHARLIGNY Clmence Maquette numrique dun btiment
Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 23 Aot
2012
5.3. Labellisation du projet
Critres et objectifs : Lobjectif de la labellisation est de
garantir au matre douvrage que le btiment respecte des performances
thermiques. Lobtention du label permet au propritaire de valoriser
son bien immobilier puisque la conformit au label obtenu est vrifie
par un organisme certificateur indpendant. LAnnexe 12 prsente
lanalyse dtaille des exigences rglementaires et de labellisation
dans le neuf et en rnovation (RT 2012, BBC, Effinergie+,
PassivHaus, Minergie).
Lobjectif dobtention dun label BBC Rnovation dEffinergie a t fix
pour le projet de rnovation du pavillon CRIGEN. Les objectifs
atteindre sont pour ce label dans le secteur rsidentiel :
un objectif de consommation maximale pour le chauffage,
rafraichissement, ECS, clairage et ventilation en nergie primaire
fix 80 kWhep/m.an, modul selon la zone climatique et l'altitude
pour les constructions rsidentielles (mthode de calcul Th-CEex)
;
une dduction maximale de la production locale dlectricit la
hauteur de 35 kWhep/m.an et UbtmaxRT2005 - 30 % si production d'eau
chaude sanitaire totalement ou partiellement par lectricit ;
une dduction maximale de la production locale dlectricit la
hauteur de 12 kWhep/m.an et UbtmaxRT2005 - 30 % si production d'eau
chaude sanitaire autre que totalement ou partiellement par
lectricit ;
une mesure de la permabilit lair par un oprateur certifi et le
rsultat doit tre infrieur la valeur prise dans le calcul
rglementaire thermique ;
un affichage des consommations sous la forme dun DPE et un
affichage de la part des besoins couverts par les ENR.
La dmarche de certification Cquami Le label BBC Rnovation
dEffinergie nest obtenu que si le btiment obtient une
certification. Selon les finalits du btiment, la certification peut
tre ralise par lun des quatre organismes : Cquami, CERQUAL, CertiVa
et PROMOTELEC Services. Dans le cas o la dmarche est conduite avec
lorganisme Cquami, le btiment devra rpondre au rfrentiel de la
certification NF-Maison rnove . Ce rfrentiel impose des exigences
techniques, administratives et organisationnelles lors des
chantiers de rnovation de maisons individuelles. Lorganisme
certificateur aprs rception du dossier effectue une visite de
vrification sur chantier (70 points de contrle) afin dattester du
respect du rfrentiel. Cette visite permettra de dlivrer la
certification NF Maison Rnove , qui justifie ensuite lattribution
du label BBC Rnovation dEffinergie.
Des documents justifiant le respect du rfrentiel Cquami sont
produire : le DPE avant et aprs les travaux, les calculs
rglementaires thermiques, les comptes rendus de runions de
chantiers, les caractristiques des quipements installs, etc. Un
document en Annexe 13 prsente lanalyse effectue des contraintes
lies la certification Cquami de ce projet.
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5.4. Besoins dans un projet de rnovation et maquette
numrique
Une adaptation de la prsentation gnrale par phase du chantier,
chapitre 4.2, est propose pour ce cas dune rnovation, avec
labellisation. La premire tape est de cerner ltat initial du
btiment (gomtrie, DPE, audit) et de le numriser afin de crer la
premire version de la maquette numrique.
Les tches techniques ont t identifies en Figure 14. Cette trame
de prsentation par phase sera utilise dans la suite de ce rapport
pour analyse de lapport de la maquette numrique et ses conditions
dutilisation.
Figure 14 : Processus de rnovation identifi pour la rnovation du
pavillon exprimental CRIGEN.
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5.5. Environnement informatique
Le secteur informatique autour de la maquette numrique prsente
de forts dveloppements. Un recensement des outils a t ralis, dans
lAnnexe 07, selon des thmes : CAO, DAO, calculs thermiques
rglementaires, simulation thermique dynamique, visualisation de
fichiers IFC, etc.
Le matre duvre utilise le logiciel ArchiCAD V15 ainsi
quArchiWIZARD pour le projet de rnovation. Aussi, a-t-il t dcid de
choisir les logiciels mtiers a priori compatibles notamment ceux de
lditeur BBS Slama. Les liens identifis avec la maquette numrique au
dbut de ltude sont indiqus en Figure 15. Les diffrents tests raliss
aux diffrentes phases du chantier sont prsents dans les chapitres
suivants. Les enseignements lis aux travaux sur la maquette sont
comments au chapitre 9 ; y sont prsents les modes de transfert
effectifs de donnes (chapitre 9.2).
Figure 15 : Outils coupls une maquette numrique identifis pour
le projet de rnovation.
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2012
6. Phase Avant-projet
retenir
Dans la phase davant-projet, lenjeu est dtablir le programme de
rnovation et dobtenir les informations ncessaires la production de
plans, coupes et estimatifs financiers.
Des audits permettent de caractriser le btiment avant travaux
afin de crer la maquette numrique.
6.1. Relev de lexistant
Lors de travaux de rnovation, un relev de lexistant permet de
connatre les caractristiques du bti rnover et les quipements
techniques existants.
Relev du bti existant Le relev de btiment se fait,
habituellement par dessin du btiment partir de mesures sur site ou
de plans existants. Les relevs constituent la premire version de la
maquette numrique, qui sera enrichie dans la suite du projet.
Sil nest pas possible dutiliser des plans ou sil est souhait que
le relev soit plus prcis dautres mthodes dacquissions sont
possibles. Le relev peut tre ralis par le gomtre, qui ralise des
mesures topographiques. Les dimensions des faades ainsi que
lenvironnement du btiment sont caractriss. Le relev peut tre
galement fait par acquisition laide dun laser (500 000 points par
seconde). Un traitement informatique reconstitue ensuite le btiment
en 3Dimensions, Figure 16.
Figure 16 : Relev dun btiment existant par laser et
reconstruction informatique (source internet).
Enfin, un relev peut tre ralis par photogrammtrie. partir de
photos, selon plusieurs points de vue, un traitement informatique
reconstitue le btiment en 3Dimensions.
Figure 17, le plug-in Pixdim du logiciel SketchUp a permis de
relever le pavillon [2].
Figure 17 : Reconstitution du pavillon mthode de photogrammtrie,
par les logiciels Pixdim et SketchUp.
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Relev des quipements techniques La seconde problmatique est de
connatre le cheminement des rseaux existants de gaz, chauffage,
ECS, ventilation, eau froide, eau use, etc. Une visite dans le
btiment et un relev visuel caractrise les rseaux ainsi que leurs
dimensions. La visite sur le site enrichi la maquette numrique par
lintgration des rseaux existants, Figure 18, en 3Dimensions et met
jour les plans de cheminements des rseaux. Une camra thermique peut
tre utilise afin de reprer le cheminement des rseaux inaccessibles
physiquement ou visuellement. Les quipements de production
(chaudires, etc.) et dmissions (radiateurs, etc.) sont
localiss.
Figure 18 : Relevs de rseaux fluides, logiciel ArchiCAD.
Dans le cadre des travaux du pavillon exprimental, des relevs
topographiques et par photogrammtrie ont t raliss afin de
construire le bti de la maquette numrique. Un test dinfiltromtrie a
mis en valeur les dfauts dtanchit qui devront tre traits lors des
travaux. Des relevs visuels et laide dune camra thermique ont
permis de dessiner le cheminement des rseaux et les quipements du
btiment avant les travaux.
6.2. Audits
Des mthodes visuelles ou destructives sont utilises par les
diagnostiqueurs afin dvaluer ltat du bti : huisseries, isolation.
Les dsordres rencontrs peuvent tre : des dfauts dhumidit, une
dtrioration de lisolation, une usure des menuiseries, etc. Les
moyens mettre en uvre pour caractriser ltat du bti sont : des
carottages dans les murs, des tests de permabilit, un contrle
visuel, etc.
Ltat des quipements techniques de production, de distribution et
dmission est valu. Des essais de fonctionnement sont raliss afin de
caractriser ltat avant travaux. Les dsordres rencontrs sont que :
les quipements initiaux ont t modifis, appareils ne sont plus
utiliss, une usure est apparue, du matriel ne respectant plus les
normes en vigueur est utilis, etc. Les moyens mettre en uvre pour
effectuer cette tche daudit sont : une inspection visuelle, la
vrification du respect des consignes, lutilisation de capteurs
(pressions, temprature, etc.) ou dappareils de mesure (dbits de
ventilation, camra thermique, etc.). la suite des essais, une
stratgie de rnovation des quipements sera tablie en fonction des
exigences atteindre et de ltat des lments relevs. Une synthse des
essais effectus dans le pavillon exprimental est donne dans les
Annexes 10 et 11.
Ces relevs permettent la fois de complter la maquette (paisseurs
disolants, caractristiques des quipements, etc.), et de caractriser
ltat avant les travaux afin de dfinir la stratgie de rnovation du
bti.
Des contrles destructifs dans le pavillon exprimental ont t
raliss afin de caractriser les paisseurs disolant et ltat de
dtrioration. Des essais du systme de distribution de chauffage ont
t mens afin de caractriser ltat des rseaux de distribution et des
radiateurs ainsi que les pertes de temprature du rseau de chauffage
central. Enfin, les rseaux ont t maintenus en pression afin de
dtecter les fuites deau. LAnnexe 10 prsente les rsultats de ces
essais.
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6.3. Dfinition du programme
En fonction de la prservation des lments relevs, des normes et
rglementations applicables, de la performance nergtique envisage,
des exigences en matire durbanisme, du budget et des besoins du
matre douvrage, un programme et une stratgie de rnovation seront
adopts. Dans le cadre du projet, SketchUp de Google est utilis afin
de raliser des esquisses dans la phase avant-projet, car
lutilisation est simple et les btiments sont rapidement
modlisables. Lors de la prparation du permis de construire, lorsque
les principaux choix constructifs ont t fixs, le logiciel
darchitecture est utilis pour finaliser la prsentation du projet.
Larchitecte du projet signale sur la base de son exprience une
difficult induite par loutil numrique : il convient de ne pas trop
dtailler lesquisse, car elle sera reprise ultrieurement.
La Figure 19 prsente les projets tablis par larchitecte lors de
la dfinition du programme [2].
Figure 19 : Dfinition du programme de rnovation, logiciel de
traitement dimages (source Architecte).
6.4. Pr-Etudes thermiques
ce stade, lquipe de la maitrise douvrage doit procder une
pr-tude thermique afin de fixer les niveaux disolation thermique,
les surfaces vitres et intgrer les quipements solaires de
production.
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Dans le cas dun projet neuf, le coefficient rglementaire Bbio
doit tre calcul. Dans une approche classique, le coefficient est
calcul laide dun logiciel de calculs thermiques rglementaires.
Le logiciel ArchiWIZARD permet la suite dun export de la gomtrie
du btiment depuis le logiciel ArchiCAD une tude plus visuelle et
interactive. La Version 2 du logiciel parue fin 2011 propose un
calcul du coefficient Bbio. La version 3 du logiciel pourra
importer directement un fichier au format IFC. Les caractristiques
des parois, le site et des scnarios dusages sont renseigns afin
dvaluer les performances thermiques du btiment. Larchitecte peut
ainsi apprcier plus rapidement limpact nergtique de ses choix. Cet
outil fournit des indicateurs permettant :
loptimisation de larchitecture du btiment par le calcul de la
compacit ;
loptimisation de lorientation du btiment par le calcul des
besoins ;
la conception de lisolation, et la recherche de loptimum
technico-conomique par le calcul du coefficient Ubat.
lintgration des menuiseries par le calcul des ratios de surfaces
vitres par orientation ;
la qualification de lclairement naturel par le calcul du taux
dautonomie lumineuse ;
lestimation de la production solaire ;
la dtection des surfaces dperditives ne respectant pas les
valeurs prconises par Effinergie pour son label BBC dans le neuf,
Figure 20 ;
lintgration de protections solaires.
Figure 20 : Identification des surfaces ne rpondant pas aux
prconisations, logiciel ArchiWIZARD.
Ces indicateurs sont compars aux prconisations dEffinergie afin
datteindre le niveau BBC dans le neuf. Cet outil permet larchitecte
dvaluer linfluence de ses choix. Aprs chaque modification les
indicateurs sont calculs instantanment afin de concevoir des
solutions performantes et optimales.
Dans le cadre dun projet existant, il nest pas ncessaire
(rglementairement) de calculer le Bbio. Toutefois, ArchiWIZARD a t
mis en uvre lors de cette tude afin de dterminer titre exploratoire
le coefficient Bbio du projet ; cela a permis de dfinir les
paisseurs disolation du btiment aprs les travaux. Il a t tabli
quune paisseur de 14 cm, au lieu des 20 cm envisags initialement,
permettait datteindre des performances thermiques dun btiment BBC.
De plus, cet outil a permis didentifier que les parois basses en
contact avec le sous-sol ne respectaient pas les prconisations
dEffinergie. Enfin, ArchiWIZARD a permis dtablir que les autres
indicateurs respectaient les prconisations dEffinergie, ce qui
valide la conception architecturale et constructive.
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Il a toutefois t constat qu ce jour le transfert des proprits
modifies dans ArchiWIZARD vers la maquette (format IFC) ntait pas
prvu : titre dexemple, la modification dune paisseur disolant doit
tre ressaisie dans la maquette numrique (avec le logiciel de
CAO).
Diagnostic de Performance Energtique (DPE) Un DPE avant les
travaux et aprs les travaux doit tre fourni dans le cadre dune
labellisation BBC Rnovation dEffinergie : un saut de deux classes
nergtiques est attendu. Les logiciels de DPE ne sont pas coupls aux
maquettes numriques ce stade davancement.
Pour le projet, le calcul DPE a t ralis par un outil interne GDF
SUEZ, Simul3CL, qui utilise la mthode de calcul 3CL (arrt du 15
septembre 2006). Pour les travaux de rnovation du pavillon
exprimental GDF SUEZ, la solution de base est une chaudire gaz
haute temprature avec une ventilation simple flux. La solution
envisage aprs les travaux est une chaudire gaz condensation, un
chauffe-eau solaire thermique et une ventilation double flux. La
production photovoltaque nest pas dduite de ce calcul.
Les travaux de rnovation programms permettent de gagner quatre
classes nergtiques et deux classes dmissions de CO2, Figure 21. Les
rsultats dtaills ainsi que les donnes dentre de ce calcul sont
prsents dans lAnnexe 15. Ce calcul aprs les travaux devra tre affin
avec les choix oprs et il permettra de justifier lorganisme
certificateur de latteinte des objectifs de labellisation.
Btiment initial Btiment aprs travaux
Dperditions 195 W/K 204 W/K
Besoins en chauffage 14 037 kWh/an 12 800 kWh/an
Besoins en ECS 1 719 kWh/an 2 062 kWh/an
Consommations chauffage et ECS en
nergie primaire.
23 713 kWh/an (263 kWh/(m.an))
12 403 kWh/an (89 kWh/(m.an))
Classe nergtique F B
missions de CO2 71 kg CO2/(m.an) 29 kg CO2/(m.an)
Classe dmission CO2 F D
Figure 21 : Rsultats du calcul DPE, logiciel Simul3CL.
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6.5. Pr-Etudes conomiques
Des logiciels dconomistes permettent, partir dune maquette
numrique, dimporter des mtrs et des quantitatifs afin deffectuer le
chiffrage des travaux de rnovation. Cette mthode permet un gain de
temps important puisque le relev des lments ne se fait plus par
mesures manuelles sur des plans en 2Dimensions. Lestimation
effectue sera plus prcise et plus rapide. Les modifications
apportes par larchitecte ce stade impacteront peu sur le travail de
lconomiste puisque quune mise jour des quantitatifs et mtrs se fera
automatiquement en cas de modification des plans.
Seule une identification des outils logiciels disponibles sur le
march a t effectue (Annexe 07) ; les logiciels de calculs
conomiques nont pas t tests lors du projet de rnovation du pavillon
exprimental.
6.6. Validation du matre douvrage
Larchitecte enrichira la maquette numrique afin de constituer un
dossier qui sera prsent au matre douvrage et permettra le dpt du
permis de construire. Les plans, coupes, perspectives, rendus
images et vidos proviennent de la maquette numrique du btiment et
ne ncessitent aucune ressaisie supplmentaire.
Cette visualisation du projet en 3Dimensions ds la phase
davant-projet acclre les prises de dcisions du matre douvrage
puisque celui-ci se projette dans le projet en 3Dimensions. Cette
visualisation anticipe des contraintes qui ne seraient pas dtectes
en 2Dimensions afin de les intgrer dans ltude conomique du projet.
Les outils la disposition de larchitecte afin de prsenter le projet
sont par des rendus photo ralistes du btiment, Figure 22, grce
lutilisation de modules complmentaires (tel quArtlantis) ;
Figure 22 : Rendus photo ralistes, logiciel Artlantis.
Les plans du pavillon dposs lors du permis de construire se
trouvent dans lAnnexe 08. Des rendus photo ralistes sont donns en
Annexe 14.
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7. Phase Conception
retenir
Des outils spcifiques mtiers , utilisant la reprsentation sous
forme de maquette numrique, sont dvelopps afin de rpondre aux
besoins des bureaux dtudes techniques en termes de conception et de
calculs thermiques rglementaires.
Le bilan nergtique annuel du btiment qualifie latteinte du
niveau du BEPOS. Selon la dfinition envisage, lvaluation ne se fera
pas sur les mmes postes de consommation dnergie.
vitant une ressaisie, la maquette numrique devrait favoriser le
recours des approches doptimisation nergtique, de lclairage et
environnementale, laide doutils de type STD ou ACV.
7.1. tude thermique rglementaire
Outils recenss Des outils de calculs rglementaires thermiques,
Figure 23, exploitent les maquettes numriques en important les
gomtries et les proprits des parois du btiment.
ArchiWIZARD de RayCREATIS
valuation des choix architecturaux, calculs RT 2012 (Th-BCE,
neuf), exportation vers Clima-Win de BBS Slama pour le calcul dans
lexistant (Th-CEex, rnovation) et le calcul de dperditions selon la
norme NF EN 12 831. Des modules de STD avec le moteur EnergyPlus et
de calcul des facteurs de lumire jour (FLJ) sont en cours de
dveloppement.
Clima-Win de BBS Slama
Calculs RT 2005 et RT 2012 (neuf et existant), calcul des
dperditions selon la norme NF EN 12 831, calcul des apports,
dimensionnement des rseaux fluides, exports vers TRNSYS et
PHPP.
Cypebat de CYPE Calculs RT 2012 (neuf), calcul des dperditions
selon la norme NF EN 12 831, calculs des apports et dimensionnement
des rseaux et quipements.
Figure 23 : Logiciels de calculs rglementaires coupls avec les
maquettes numriques
Les trois diteurs font actuellement lobjet dune valuation de
leurs logiciels par lassociation Mediaconstruct et la DHUP afin de
vrifier la qualit d'importation et exportation des fichiers *.ifc
lors des calculs thermiques. Lvaluation consiste effectuer les
calculs thermiques rglementaires sur dix-sept btiments proposs par
le CSTB et de valider les rsultats obtenus (rsultats des calculs
thermiques et des surfaces prises en compte dans le calcul).
Afin de valider la conformit la rglementation thermique dans
lexistant (rgles Th-CEex) du pavillon exprimental, le logiciel
Clima-Win de BBS Slama a t retenu. Il calcule les consommations
conventionnelles en nergie primaire ncessaire pour valider le
respect du label BBC-Rnovation .
Conformit la rglementation thermique par lments La conformit la
RT dans lexistant est value par la vrification de valeurs de gardes
fous . Le tableau, Figure 24, dfinit les caractristiques du btiment
aprs les travaux et les performances minimales requises au sens de
la rglementation thermique par lment.
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Exigences minimales de la RT
par lments Btiment aprs travaux
Isolation des parois opaques
Mur extrieur 2.3 m.K/W 4.3 m.K/W
Rampant < 60 4 m.K/W 9 m.K/W
Plancher bas sur LNC 2 m.K/W 1.7 m.K/W
Mur sur local non chauff 2 m.K/W 2.9 m.K/W
Isolation des parois vitres
Ug 2,0 W/(m.K) 1.1 W/(m.K)
Uw 2,3 W/(m.K) 1.5 W/(m.K)
Uc 3 W/(m.K) Conforme
quipements : Chauffage, ECS, Rafraichissement et Ventilation
Rendement minimal de la chaudire
89,0 % 90,9 % pour une puissance nominale de 20 400
kW Conforme
Rgulation Obligation de mettre en place
un appareil de rgulation / programmation du chauffage
Conforme
Caractristiques minimales PAC COP minimal = 3,2 au sens de
la norme NF EN 14-511 Conforme
Rseaux de distribution situs dans des locaux non chauffs
ou l'extrieur Classe minimale 2 Conforme
Pompes de circulation deau chaude
Dispositif d'arrt afin dviter le fonctionnement hors priode
de
chauffage Conforme
Robinet thermostatique
Sur chaque metteur Conforme
Planchers chauffants eau chaude
sauf sur lun des radiateurs de linstallation, en l'absence
Conforme
ECS
thermostat central, sur les radiateurs des locaux contenant
un thermostat central, sur les radiateurs installs en srie
(monotubes non drivs)
Conforme
Refroidissement Protections solaires
Isolation minimale de la face Conforme
Ventilation mcanique Consommation maximale des
auxiliaires de ventilation
infrieure du plancher sur un local non chauff de rsistance
thermique totale Conforme
Figure 24 : Caractristiques minimales et aprs travaux de la RT
par lments
Les choix constructifs effectus par larchitecte indiquent que le
btiment projet respecte les seuils de la rglementation thermique
dans lexistant par lments.
Consommations annuelles au sens de la rglementation thermique
Les consommations pour les cinq postes conventionnels ont t values
avec la mthode de calcul rglementaire (moteur de calcul Th-CEex),
Figure 25, selon la pratique des labels.
Les consommations dclairage de la maison individuelle sont
majores, puisque dans le moteur de calcul utilis, les consommations
sont forfaitaires (ratio surfacique) et ne prennent pas en compte
les quipements dclairage installs. Le ratio de consommation global
est de 89 kWhep/m2.an, infrieur au seuil de 104 kWhep/m2 applicable
au site pour lobtention du label BBC-Rnovation .
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Tuteur : PICARD Pierre nergie positive et de ses quipements 34 Aot
2012
Poste Chauffage ECS Ventilation clairage Auxiliai
re
Total (hors PV)
Production photovolta
que
Consommations en nergie primaire
en kWhep/(m.a
n