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BIM : le numérique au service de la transition énergétique du bâtiment

La révolution numérique du bâtiment s'accélère en France, via la maquette BIM appelée à se généraliser dans les marchés publics à l'horizon 2017. Un outil qui présente des atouts pour une transition écologique et énergétique du secteur. Retours d'expériences.

Décryptage  |  Aménagement  |    |  Rachida BoughrietActu-Environnement.com
BIM : le numérique au service de la transition énergétique du bâtiment
Environnement & Technique N°358 Cet article a été publié dans Environnement & Technique n°358
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Le ministère du Logement a lancé en décembre 2014 un plan, doté de 20 millions d'euros sur trois ans, visant à accélérer l'utilisation par les acteurs du bâtiment de la maquette numérique, intégrée dans un processus BIM (Bâtiments et informations modélisés). Objectif : "construire plus de logements, de meilleure qualité notamment environnementale et à moindre coût", a souligné Bertrand Delcambre, président du plan pour la transition numérique dans le bâtiment (PTNB).

Ce processus, répandu aux Etats-Unis et dans les pays anglo-saxons et scandinaves, se développe en France. Au lancement du plan, quelques dizaines de projets étaient recensés.

Un rapport "gagnant-gagnant"

Le BIM est un processus de travail collaboratif sur une maquette numérique, entre tous les intervenants d'un projet de bâtiment, de la conception à l'exploitation : architecte, maître d'ouvrage, ingénieur, bureau d'étude, thermicien, économiste de la construction... La maquette numérique BIM préfigure le bâtiment et la gestion de la totalité de son cycle de vie. Elle contient une base de données et une représentation graphique en 3D de l'ouvrage. Elle permet ainsi de décrire les objets composant le bâtiment et sur lesquels sont attachées des données partageables entre les acteurs du projet. A chaque objet (murs, portes, gaines, ….) peut être associé des caractéristiques techniques : taille, marque, modèle, données énergétiques, thermiques, résistance au feu, acoustique… Avec à la clef un meilleur partage de l'information.

"Avec la maquette numérique, la durée moyenne des chantiers est écourtée de 7%... Les dépassements budgétaires sont diminués de 40% ! La marge d'erreur ? Réduite à moins de 3%. In fine, la maquette numérique permet d'économiser jusqu'à 10% de la valeur des contrats", fait valoir le ministère sur le site dédié au PTNB.

Des gains confirmés par les acteurs de la filière. A l'instar de Citae, société de conseils et services innovants en bâtiment, qui accompagne les maîtrises d'ouvrage dans leur démarche du BIM. "La maquette numérique nous permet aujourd'hui de diviser par deux ou trois, à moyen terme, le temps de développement d'un programme immobilier. Elle permet de réduire de 10 à 15% les coûts du montant des travaux, en cas d'erreurs de chantier. La visualisation du projet en temps réel est plus concrète que sur plans", témoigne Pascal Loisel, président de Citae. Et de poursuivre : "La vraie valeur ajoutée du BIM, ce n'est pas tant dans l'acte de construire, mais plus dans l'acte d'exploiter, dans une optique de démarche d'amélioration continue des bâtiments".

Un outil pour une transition écologique et énergétique

Les gains, attendus par les acteurs, sont principalement d'ordre économique. Mais les gains environnementaux vont de pair. "Le BIM constitue un outil important pour la transition énergétique et écologique du bâtiment", soulignaient Franck Hovorka et Pierre Mit, auteurs d'un rapport paru en mars 2014, dans le cadre du Plan bâtiment durable. "Les enjeux de la transition énergétique et écologique vont potentiellement obliger tous les acteurs à revoir leur façon de concevoir, de réaliser et d'entretenir les bâtiments, mais aussi d'interagir entre eux. Ce que permet justement la maquette numérique", indiquaient les auteurs.

L'utilisation du BIM modélise en effet le projet dans sa globalité, à l'aide de logiciels permettant de calculer l'impact environnemental du projet et d'améliorer ses performances énergétiques, tout au long de son cycle de vie.

A titre d'exemple, "ELODIE", outils d'analyse du cycle de vie, développé par le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB), est pourvu d'un module BIM. Le CSTB assiste la maîtrise d'ouvrage dans les différentes étapes du déploiement du BIM.

"Ce module, eveBIM-ELODIE, permet d'analyser la maquette numérique (navigation 3D et manipulation), de l'enrichir et d'exporter les données dans l'outil métier ELODIE", précise Elisa Rolland, ingénieure études et recherche à la direction des technologies de l'information au CSTB. Le projet BIM sera ainsi enrichi avec les fiches de déclaration environnementales et sanitaires (FDES) de la base INIES. "La qualité environnementale des matériaux et produits de construction peut être analysée extrêmement rapidement grâce à la quantité d'informations contenue dans le BIM", explique-t-elle. L'échange et le partage des informations entre eveBIM-ELODIE et d'autres logiciels, utilisés par les acteurs du projet, sont interopérables grâce au format de fichier unique ISO IFC (Industry Foundation Classes).

Dès la conception du bâtiment, la maquette BIM, via des logiciels de simulation thermique dynamique, va également permettre d'évaluer les performances thermiques du bâtiment (test d'ensoleillement). "Grâce au format IFC, les échanges avec le thermicien sont plus rapides. Le thermicien fera des propositions de rénovation et calculera le gain énergétique occasionné. Tandis que l'économiste va chiffrer le nombre de fenêtres ou de brise-soleil nécessaires. La maquette numérique permettra de dire si la performance énergétique est atteinte, sans dépasser le budget", explique Olivier Celnik, architecte-expert du BIM. Par la suite, l'exploitant, ayant accès aux données de conception, pourra prendre en compte les spécificités du bâtiment dans sa gestion et optimiser le pilotage des énergies et du confort.

"Les calculs et les simulations énergétiques se font à partir de la maquette architecturale sans ressaisies et sans perte d'information. Ces phases sont donc accélérées et beaucoup plus fiables. C'est effectivement une opportunité pour la réalisation d'audits énergétiques de grande ampleur sur des patrimoines déjà modélisés", souligne Marie Testud, ingénieure énergéticien chez Citae.

Optimiser la gestion du patrimoine immobilier

Citae accompagne une vingtaine d'entreprises dans leurs projets pilotes en BIM. Parmi elles, figure Poste Immo, filiale du groupe La Poste, qui teste, depuis près de deux ans, le BIM comme un outil de gestion de son patrimoine immobilier (entretien, maintenance, budgets, affectations de locaux, etc.)

Ces expérimentations sont menées dans le cadre d'un projet de construction d'une plateforme industrielle de 24.000 m2 à Roye (80) et d'un projet en rénovation du Musée de la Poste à Paris. "D'autres projets, en cours de réflexion, pourraient se développer à Marseille ou à Strasbourg", précise Didier Damasio, directeur régional Nord-Ouest chez Poste Immo. "Nous avons engagé une réflexion, avec les responsables qui assurent l'exploitation de notre parc, afin de définir un cahier des charges permettant de préciser nos besoins en BIM pour les futures opérations de construction ou de rénovation. Jusqu'où va-t-on dans la description des ouvrages ? Comment coupler le BIM avec les systèmes d'information déjà en place ? Ce cahier des charges est en cours d'élaboration".

Poste Immo cherche également, via le BIM, à établir un carnet numérique de suivi et d'entretien pour ses bâtiments. "Un atout pour toute la filière d'exploitation et de gestion d'actifs", souligne M. Damasio. Prévu par la loi de transition énergétique, ce carnet vise à aider les propriétaires et occupants à réaliser de futurs travaux d'amélioration de la performance énergétique. Il sera obligatoire pour toute construction neuve dont le permis de construire est déposé à compter du 1er janvier 2017, puis pour tous les logements faisant l'objet d'une mutation (achat/vente) à compter du 1er janvier 2025. Pour Bertrand Delcambre, président du PTNB, "la maquette numérique et le processus BIM associé pourront alimenter automatiquement ce «carnet numérique». Ils constitueront la source de données naturelle pour fournir l'ensemble des éléments au candidat à l'achat ou à la location", indiquait-il dans son rapport sur la "mission numérique du bâtiment" fin 2014.

Le PTNB mène d'ailleurs des réflexions sur la connexion entre les systèmes de gestion du patrimoine immobilier, la maquette numérique et le carnet de vie du bâtiment. Il a lancé, fin octobre 2015, un appel à contributions.

Le BIM boosté par la réglementation

La nouvelle directive européenne sur la passation des marchés publics (2014/24), votée par le parlement européen en 2014, encourage les Etats membres à recourir aux outils numériques comme le BIM dans la commande publique. Le gouvernement a publié le 27 mars 2016 au Journal Officiel le décret transposant ce texte dans la législation française. "La France mise plutôt sur de l'incitation que sur une obligation à passer au BIM. A partir de 2017, pour les appels d'offres des marchés publics, les ordonnateurs publics pourront exiger du BIM dans leurs marchés mais ils devront aussi offrir d'autres moyens d'accès aux marchés en attendant que le BIM soit communément utilisé et ce afin d'éviter que ce dispositif soit discriminatoire", précise Elisa Rolland du CSTB.

S'il n'y a pas d'obligation prévue en France, contrairement à ses voisins européens (Norvège, Danemark, Grande-Bretagne,…), la dynamique gagne néanmoins du terrain. "De plus en plus de maîtres d'ouvrage demandent à faire du BIM. Les produits BIM ont triplé entre 2013 et 2015", témoigne Mme Rolland. Même son de cloche de la part de Citae qui double son chiffre d'affaires sur le BIM tous les trois mois, selon son président Pascal Loisel. "De nombreux acteurs ont compris que le BIM était une opportunité. Le nombre de projets pilotes qui veulent tester le BIM grandeur nature est en croissance exponentielle, avec l'impulsion réglementaire, la prise en compte par les entreprises d'adopter de nouvelles méthodes de travail". Et d'affirmer : "Si les entreprises de conseil comme la nôtre, les bureaux d'architectes et d'études ne vont pas vers le BIM, ces sociétés n'existeront plus dans les 10 à 15 prochaines années".

Les certifications environnementales et qualité seraient également intéressées par le BIM, y voyant un nouveau relais pour évaluer la performance des bâtiments. "Pour l'instant, les labels n'ont pas encore dévoilé comment obtenir des crédits avec le BIM mais ils y travaillent. Par exemple, l'association HQE s'est rapprochée de Médiaconstruct, l'association réunissant les spécialistes du BIM en France", précise Fabrice Kerlogot, référent technique BIM chez Citae.

Engagé depuis le début des années 2000 dans cette démarche, le géant du BTP Bouygues Construction vient également d'annoncer la signature d'une convention de partenariat d'une durée de trois ans avec datBIM, spécialiste des solutions BIM pour la construction. Ce partenariat "témoigne d'une nouvelle étape dans le déploiement du BIM dans le secteur de la construction en associant la chaîne des fournisseurs", soulignent les entreprises. Il vise à faciliter l'accès des utilisateurs du BIM aux catalogues de données produits des fournisseurs et PME de la construction.

Equipements, formations, propriété intellectuelle : des freins à lever

Le PTNB soutient également les nouveaux projets "innovants". En décembre 2015, il a retenu huit projets d'opérations de construction neuves en maquette numérique, portés par des maîtres d'ouvrage publics et privés, suite à l'appel à projets lancé en juin 2015. Ces projets bénéficient d'une aide globale de 610.000 euros.

Ce soutien aux acteurs doit permettre de limiter le coût supplémentaire lié à l'achat d'équipements adaptés pour manipuler les maquettes numériques 3D (ordinateurs et logiciels). Ce surinvestissement nécessaire figure parmi les freins à lever pour généraliser le BIM. Il est évalué jusqu'à plusieurs milliers d'euros par poste de travail : de 8.000 à 15.000 €, selon la fédération de syndicats de l'ingénierie, du conseil et du numérique CINOV.

Autre frein : la formation des professionnels du bâtiment en activité à l'utilisation de ces outils. "Peu d'expérimentations ont été menées jusqu'ici dans la gestion de patrimoine, hormis quelques bailleurs sociaux ou le conseil général de Bourgogne. Il y a encore un manque de maturité des acteurs. Nous faisons appel à un panel d'entreprises et de maîtres d'œuvre locaux mais la plupart d'entre eux ne sont pas forcément outillés, et en même temps, ils n'ont pas l'habitude de travailler en mode collaboratif", pointe Didier Damasio, directeur régional Nord-Ouest chez Poste Immo.

Autre interrogation : A qui revient la maquette dont l'usage bénéficie à tous les acteurs ? Le travail collaboratif peut également générer des problèmes de responsabilité du projet, en termes d'assurance mais aussi de propriété intellectuelle chez les architectes en tant qu'initiateurs de la maquette.

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