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Les études environnementales via la Maquette Numérique Urbaine

Le BIM se développe à l’échelle de la construction : bâtiment et infrastructure – mais où en est-on aujourd’hui sur les questions de la fabrication de la ville de demain avec les méthodes et outils BIM ?

Les systèmes complexes comme l’environnement peuvent être abordés et étudiés grâce à l’approche systémique et collaborative que permet une démarche BIM.

 L’enjeu de modélisation des phénomènes physiques 

En 1910, la région parisienne connaissait sa plus grande inondation qui sert toujours de référence pour une occurrence centennale. Aujourd’hui, les entreprises, les assurances, l’État français, l’Europe s’inquiètent des répercussions d’une telle catastrophe naturelle. Le projet de recherche «EU Sequana 2016» s’est achevé le 7 mars dernier et les conclusions sur la montée des eaux de la ville capitale et ses conséquences humaines et économiques sont lourdes.

La simulation numérique des débordements de la Seine et de ces affluents intégrant la montée des nappes phréatiques, l’imperméabilisation des sols, les capacités de stockage en zone urbaine, les bassins versants, les obstacles à l’écoulement comme les véhicules, le nombre d’habitants et des activités économiques susceptibles d’être impactés sont autant de données qui ont été intégrées et modélisées dans une maquette numérique urbaine pour visualiser et comprendre les impacts d’une grande crue à Paris.

 L’écosystème urbain en BIM/SIG

L’analyse de l’écosystème urbain et de ses interactions est rendue possible grâce à la démarche et les outils BIM, qui au travers de la prise en compte de données intelligentes très variées comme les interactions entre les données géographiques et les renseignements liés à l’occupation du sol,  offre l’opportunité d’une connaissance riche des territoires.

A ce titre, la maquette numérique urbaine en France est aujourd’hui un sujet d’innovation et est portée très fortement par les pouvoirs publics.

La première expérience française lancée par la Ministre du commerce extérieur en 2013 prévoit la réalisation de simulateur de la ville durable intégrant les technicités Made In France. Des expérimentations sont menées à Santiago du Chili ‘Santiago Des3aDo’ et à Astana ‘Astainable®’  pour proposer une lecture nouvelle des plans de la ville et des opportunités de développement possible.

Plus récemment, le Ministère de l’écologie a retenu 11 projets pour le développement d’un « démonstrateur industriel de la ville durable » en décembre 2015. Les 11 groupements retenus devront travailler sur des sites en France sur la performance environnementale, économique et sociale.

 Vers un Urbain Lifecycle Management du territoire ?

La maquette numérique urbaine devient alors un support aisément communicable qui permet de perdre en compte une grande quantité de facteurs environnants qui interagissent dans un milieu vivant. Le support de la visualisation 3D pourra être communiqué et interrogé  – demain – par un plus grand nombre d’acteurs (élus, habitants, technicien, concepteur,…) offrant sans doute une lecture plus partagée de la ville et de sa fabrication.

 


Bibliographie

- « Les villes intelligentes, enjeux et stratégies pour de nouveaux marchés » – Etude réalisée par Claude Rochet – Professeur des universités, Professeur affilié ESCP Europe

- « le bâtiment producteur d’énergie et bas carbone » – Alain Maugard, président de Qualitel

- « 11 lauréat pour l’appel à projet « démonstrateurs industriels de la ville durable » - Ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer

- « Rennes, ville durable, aura son jumeau virtuel » – Le Mag Numérique – Article de Roland Le Bouëdec


 

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Quel outil constitue la technologie BIM pour la maitrise des enjeux environnementaux dans le domaine du bâtiment ?

La maquette numérique, une fois intégrée par l’ensemble des acteurs de la filière du bâtiment, aura de nombreux avantages : meilleure collaboration entre les intervenants grâce à l’élaboration d’un unique modèle 3D, diminution des coûts de construction grâce une meilleure gestion des ressources, meilleure coordination en phase travaux, etc. Mais, à l’heure où les questions environnementales et énergétiques sont l’un des enjeux majeurs du domaine du bâtiment, on peut se demander comment la technologie de la maquette numérique va constituer un outil pertinent pour atteindre ces nouveaux objectifs.

Du BIM 3D au BIM 6D

Bien qu’il existe plusieurs manières de définir cet outil, lorsque l’on parle de BIM, on parle généralement d’un outil de représentation 3D du bâtiment auquel est greffé une base de donnée : une sorte de carte d’identité du bâtiment qui met en commun l’ensemble des composants techniques. Ces composants sont traités comme des objets : à chaque objet peuvent être associées un certain nombre de caractéristiques comme la marque, le modèle, la taille. On parle de BIM 3D. Mais certaines informations supplémentaires peuvent se greffer à l’outil : ainsi a été créé la notion de BIM 4D dans laquelle est intégrée la notion de temps et de planning, puis la notion de BIM 5D renseignant, elle, sur les questions de coûts. Est ensuite venu le BIM 6D, outil relatif aux questions environnementales.

Le modèle BIM 6D

L’objectif est donc de renseigner sur les questions environnementales. Aujourd’hui en France, l’étude de l’impact environnemental se résume souvent à étudier et prévoir la consommation énergétique d’un projet en œuvre, pendant la vie du bâtiment. Certaines études sont cependant faites par des bureaux spécialisés pour faire une Analyse de Cycle de Vie (ACV) complète du bâtiment. Ces études sont faites sur des logiciels spécialisés dans lesquels l’ingénieur rentre l’ensemble des informations nécessaires pour effectuer son ACV. Cette étape n’est donc pas intégrée au processus global de conception, ni partagé avec tous les intervenants. Ce que propose le BIM 6D est d’intégrer cette étude dans l’outil commun qu’est la maquette numérique. Le principe est de se servir du système objet créé lors de la conception du modèle, pour greffer sur chacun d’eux des informations relatives à leur impact environnemental. Mais où trouver ces informations? Les fabricants de produits de construction mettent à disposition des données dans des Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire – FDES. Elles fournissent le bilan environnemental des matériaux de construction selon 10 catégories d’impact : la consommation d’énergie, l’épuisement des ressources, les déchets solides, l’utilisation de l’eau, l’acidification atmosphérique, etc. Ces FDES vont, avec les nouvelles normes Européennes, être remplacées par les EPD, Environnemental Product Declaration, et donc permettre également un meilleur échange d’informations au sein de l’Europe. Ces fiches sont mises en commun dans des bases de donnée, comme INIES en France, gérée à la fois par les ministères en charge du Développement durable, de l’Industrie, de la Santé et de la Culture ainsi que par l’ADEME, le CSTB, l’association HQE et un certain nombre d’autres organisations. Ces informations, consultables par tout le monde sur internet, sont donc un outil précieux à intégrer à la nouvelle technologie que constitue le BIM 6D.

Dans un rapport sur la technologie BIM réalisé en 2012 par un groupe de travail dirigé par Frank Hovorka et Pierre Mit, Président de l’Union nationale des économistes de la construction, ils écrivent : « Les enjeux de la transition énergétique et écologique nécessitent d’interroger, potentiellement de modifier en profondeur, les modes de conception et de réalisation […]. Ceci nécessite par conséquent une interaction plus étroite des acteurs de l’ensemble de la filière lors de la création, de la transmission et de la gestion des données. » La technologie BIM semble être une réponse pertinente à ces enjeux : la mise en commun des informations relatives aux questions environnementales mènera à une sensibilisation générale à ces questions pour le moment assez peu maîtrisées. Elle pourra mener à une meilleure considération de l’énergie grise du bâtiment, Mais elle pourra également aider les concepteurs à réaliser, en amont, des bâtiments architecturalement écologiques en y intégrant des outils d’optimisation de l’ensoleillement, de l’isolation, du choix de vitrage, etc.

La technologie BIM et les enjeux de la transition énergétique sont donc compatibles. Mais pour bénéficier de ces atouts, il va falloir que l’ensemble des acteurs très diversifiés d’une filière réunissant plus de 350 000 entreprises se fixe un même objectif : adapter ses méthodes de travail à cette nouvelle technologie.

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LE GREEN BIM

Qu’est-ce que le BIM ?

Le BIM est un processus impliquant la création et l’usage d’un modèle 3D intelligent qui permet de distinguer les meilleures options à prendre sur un projet et d’en assurer la communication. Ce processus permet de concevoir, visualiser, faire des simulations et de faciliter la collaboration tout au long des étapes du projet. Cette technologie BIM est un outil d’optimisation pour les entreprises et représente un gain de temps mais aussi d’énergie.

Concevoir Durable : Une nécessité

Le développement durable dans la construction des bâtiments est devenu une préoccupation majeure pour tous les constructeurs. Le respect des normes Environnementales est lié à la gestion des surfaces, à la maîtrise des dépenses énergétiques. Pour cela les ingénieurs doivent calculer les apports solaires et lumineux, selon la localisation, et bien d’autres paramètres qui rendent les logiciels thermiques très complexes.

Le Green BIM : Une solution liant productivité et environnement

Le nouveau rapport SmartMarket, « How Building Information Modeling is Contributing to Green Design and Construction» donne un aperçu de la convergence de deux tendances, la construction écologique et le BIM. Utiliser le BIM sur des projets verts est encore une nouvelle pratique pour l’industrie.
Ce rapport comprend des données recueillies auprès d’experts de la construction écologiques, des idées de leaders de l’industrie, des études de cas de projets vert démontrant que l’utilisation du BIM a contribué à obtenir de meilleurs bâtiments, plus durables, et plus performant. Un exemple de logiciel : ArchiCAD 18 est une technologie d’estimation énergétique en temps-réel : il réalise une évaluation énergétique interactive des bâtiments depuis leurs données géométriques et de leurs différentes caractéristiques (orientation, matériaux, situation géographique, climat).

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Le BIM : Quel impact sur l’environnement ?

L’objectif de cette recherche est d’établir si le BIM a un impact direct sur l’environnement, et si il se préoccupe de l’empreinte écologique lors du cycle de vie d’un bâtiment. Avant d’étudier plus en profondeur l’impact du BIM sur l’environnement, nous devons répondre à la question : qu’est-ce que le BIM ? Il existe de nombreuses définitions, cependant, la plupart d’entre elles complexifient le sujet alors qu’il est en réalité très simple. Polantis, leader mondial de la création de contenu pour CAO et BIM appliqués aux fabricants de matériaux, nous définit le BIM comme étant un verre d’eau : avec un contenu et un contenant. Le verre serait la modélisation en 3D de l’objet, et l’eau toutes les informations rattachées à cet objet ; dimension, nom de la société, normes auxquelles la société est soumise etc. Chaque acteur d’un projet BIM a son propre verre d’eau qui représente la géométrie du produit qu’il propose, et toutes les informations nécessaires à ce produit seront dans l’eau. Ainsi, chaque acteur peut connaître et visualiser en temps réel un produit du projet.

Ainsi, le BIM permet de manière significative un gain de temps (pas de ressaisie, contre 7 en moyenne sur un projet non BIM, information disponible 24h/24 et 7j/7) et de qualité (pas de perte d’information, traçabilité des produits…) et enfin de cout : un chantier utilisant le BIM peut connaître en temps réel son besoin précis en matériaux : On estime à 10% l’économie de matériau sur un projet BIM, il y a donc un impact direct sur l’environnement lors de la construction.

De plus, l’utilisation du BIM dans un projet permet de modéliser rapidement le projet dans sa globalité grâce à l’intervention de tout les acteurs de la construction, et ainsi de connaître l’impact écologique du projet, pour pouvoir réajuster sa conception. Le BIM a donc également un impact direct sur l’environnement lors de la phase de conception.

Enfin, une des problématiques du BIM était d’intégrer l’impact global sur l’environnement d’un projet de construction. Cela est désormais possible avec l’évolution de l’IFC en 2010 (format de fichier utilisé dans le BIM) qui vise a optimiser le calcul de l’impact environnemental d’un bâtiment. Jusqu’à présent, les professionnels utilisaient les métrés du BIM pour évaluer la qualité environnementale à l’aide d’un autre logiciel. Il sera désormais possible d’inclure l’aspect écologique du bâtiment directement dans le BIM à l’aide des nouvelles propriétés qui calculent par exemple :

– Consommation d’énergie primaire utilisée
– Quantité d’eau utilisée
– Consommation d’énergie renouvelable
– Quantité de déchets dangereux générés…

Ainsi, l’évolution de la norme IFC en 2010 permet à tout les utilisateurs du BIM une prise en charge plus efficace de l’impact environnemental d’un projet de construction, de la conception jusqu’au cycle de vie du projet.

En conclusion, le BIM a un impact positif sur l’environnement, de par la rapidité et la précision de sa conception qui permettent un réajustement du projet pour améliorer ses performances énergétiques, de par l’économie de matériaux qu’il permet sur chantier avec la connaissance en temps réel des besoins précis en quantité, et enfin grâce aux dernières version IFC qui incluent directement dans le BIM des propriétés en lien direct avec la consommation et les dépenses énergétiques d’un bâtiment. Le BIM a donc une influence sur l’environnement lors de la phase de conception, de construction et lors du cycle de vie du projet.

Source : http://www.projet-expert.com , Newsletter nº23 « Expertise », www.Polantis.info.com

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