[Dossier RE2020] # 18 COCON-BIM : réaliser des ACV de bâtiments à partir de leur maquette numérique (BIM)
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COCON-BIM est un logiciel dédié à l’étude de la qualité environnementale des matériaux et bâtiments et de l’analyse en cycle de vie (ACV) au travers des facilités offertes par la maquette numérique (BIM). C’est un outil d’aide à l’optimisation de solutions constructives sur un plan thermique et environnemental. Il facilite par exemple la comparaison de variantes constructives afin de guider maitres d’ouvrages et concepteur dès la phase esquisse puis tout au long de la vie du projet.
COCON-BIM s’appuie sur le format IFC (standard ouvert du BIM). Il utilise donc des maquettes numériques produites par les logiciels de dessins et de conception architecturale (Archicad , ArchLine, FreeCad , Revit, VectorWorks, Cadworks , Sketchup , etc).
Le logiciel et ses données sont disponibles en français, en espagnol et en anglais.
Analyser les impacts environnementaux de bâtiments à partir de leur maquette numérique (BIM)
Le logiciel COCON-BIM permet de réaliser des études environnementales d’un ou plusieurs bâtiments simultanément. Il utilise indifféremment :
- des maquettes numériques au format IFC (format standard exporté par tous les logiciels de dessin)
- des métrés au format Excel.
Les variantes constructives d’un projet peuvent être facilement créées et comparées. Un simple glissé-déposé suffit par exemple pour affecter un élément constructif à une ou plusieurs parois et se propager automatiquement à tous les étages du bâtiment.
Les impacts environnementaux sont calculés à la volée et affichés en temps réel sous forme graphique, alphanumérique ou en 3D. Un simple clic permet de visualiser ces informations à une échelle globale (parcelle, bâtiment, étage, etc.) ou détaillée (mur, dalle, poteau, etc.). Le poids des éléments constructifs, leur contenu en matériaux biosourcés ou en bois sont eux aussi calculés automatiquement et peuvent faire l’objet d’affichages dédiés.
Ainsi, en un clic il est possible de connaitre le degré de conformité de chaque variante d’une opération avec le label « bâtiment biosourcé ».
Type de ressources mobilisées (bois, matériaux biosourcés, autres) selon les variantes constructives du bâtiment (en m3).
Vue générale du logiciel cocon-bim
Analyser des bâtiments selon le label E+C-
Le logiciel COCON-BIM est agréé par le ministère de la Transition Écologique et Solidaire dans le cadre de label « E+C-« qui préfigure la future réglementation environnementale RE2020.
Une étude « E+C-« est réalisée en quelques opérations largement automatisées :
- Description succincte de l’opération et du chantier.
- Description des parois et éléments constructifs qui sont affectés par « glissé-déposé » dans la maquette.
- Application éventuelle des méthodes de calcul simplifiées via des « lots forfaitaires ».
- Définition et calcul automatique des impacts environnementaux des services associés à l’opération (eau potable, traitement des eaux usées, etc.)
- Importation et gestion des études thermiques réglementaires.
- Calcul automatique et présentation des résultats des études E+C- variante par variante, lot par lot, contributeur par contributeur, etc.
- Production automatique du fichier officiel « RSEE (Récapitulatif Standardisé Énergie – Environnement) destiné aux organismes de labellisation ou à l’Etat.
Pour chaque variante étudiée, des graphiques sont affichés automatiquement afin de mettre en évidence les performances atteintes, le détail des impacts environnementaux par lots constructifs et/ou par étapes du cycle de vie. Il est ainsi aisé de comparer les variantes entre-elles et de voir quel niveau « E » Energie et « C » Carbone elles atteignent.
Niveaux E+C- selon les variantes (A, B, C, D) d’une opération. Ici la variante A ne satisfait pas les seuils carbones, alors que la dernière permet d’atteindre le niveau « E3 C2 ».
Matériaux, équipements, services, éléments constructifs
Le logiciel s’appuie prioritairement sur des données françaises (FDES, PEP et DED de INIES) mais aussi étrangères (Allemagne, Angleterre, Suisse, Espagne, Italie, Canada, USA, etc.). La base de données de matériaux contient plus de 3000 références avec leurs caractéristiques thermiques (conductivité, chaleur spécifique, masse volumique), leurs dimensions, leurs impacts environnementaux ainsi que des liens vers les sources de données (site fabricant, Avis techniques, certificat Acermi, etc.). La base de données contient aussi des équipements techniques (pompe à chaleur, panneaux photovoltaïques, ventilation simple ou double flux, réseaux électriques, etc.) ainsi que des données de services (fourniture d’eau potable, traitement des eaux usées, mise à disposition d’électricité, etc.).
Comparer aisément des matériaux par objectif : résistance thermique, épaisseur, poids…
Le logiciel permet de comparer facilement (via un simple « glissé-déposé » ) des matériaux en prenant en compte leurs performances techniques. Ainsi la comparaison de matériaux concurrents peut notamment être réalisée à résistance thermique équivalente, à épaisseur identique, à poids comparable, par unité de surface (m²), ou de longueur (m).
La visualisation des comparatifs est à la fois numériques (tables de données), graphique (nuages de points), statistique (diagrammes de Sankey). Des groupes peuvent être librement créés afin de mettre en évidence certains traits caractéristiques à une famille de produits.
Les informations disponibles pour réaliser des comparaisons portent à la fois sur les performances thermiques (résistance thermique, chaleur spécifique, déphasage thermique, atténuation des ondes de chaleur, inertie, etc.) que environnementales (émissions de gaz à effet, de serre, énergie grise, pollution de l’air et de l’eau, appauvrissement des ressources, etc.) ou techniques (épaisseur, poids, contenu en bois, contenu en matériaux biosourcés, etc.). Un simple clic permet de classer les matériaux comparés selon n’importe quel critère. Une case à cocher permet de sélectionner uniquement les produits compatibles avec le label E+C-.
La provenance (pays symbolisé par son drapeau) et la nature (FDES[1], DEP[2], PEP[3], DED[4], DEC[5], EPD[6]) des sources de données sont visibles et accessibles via des liens Internet. Un code de couleur permet de mettre facilement en relation des données avec les exigences du label E+C-.
Comparaison de matériaux à épaisseur identique (200 mm) – Les matériaux sont comparés via un simple glissé-déposé depuis la bibliothèque.
Composer des éléments constructifs en évaluant leurs performances thermiques et environnementales
La bibliothèque des éléments constructifs du logiciel COCON-BIM contient de nombreuses parois, d’éléments structurels, etc. L’utilisateur peut y créer de nouveaux éléments constructifs, les organiser par familles, projets, etc. Il est possible par exemple de créer de manière automatique des éléments constructifs à partir des compositions de parois décrites dans une maquette numérique. L’ordre des couches, l’épaisseur et le nom des matériaux qui composent une paroi sont alors utilisés pour composer les éléments constructifs d’un projet.
Composer une paroi complexe en quelques clics
La fenêtre de description d’une paroi présente les matériaux qui la composent. Un simple glissé-déposé permet d’ajouter un matériau ou de changer sa position. Le logiciel permet de différencier les matériaux qui forment des couches (maçonnerie, enduit, isolation, etc.) des éléments ponctuels (montant d’ossatures, etc.). Les lames d’air sont gérées.
Les calculs thermiques et environnementaux sont réalisés à la volée et permettent de visualiser les:
- performances thermiques (résistance et déperditions thermique, inertie, déphasage, amortissement thermique),
- impacts environnementaux conformes à la norme EN 15804 (gaz à effet de serre, énergie grise, consommation d’eau, pollution de l’air et de l’eau, déchets éliminés, etc.).
- caractéristiques techniques (poids, contenu en bois, contenu en matériaux biosourcés, etc.).
- conditions de fabrication et de mise en œuvre (distance de transport, conditionnement, dimensions, etc.)
- sources de données employées (lien vers les déclarations environnementales, plaquettes fabricants, certificat Acermi, Avis techniques, etc.).
Le logiciel modélise et évalue en outre les gains environnementaux de la réhabilitation ou du réemploi de matériaux.
Vis-à-vis du label E+C-, chaque matériau est automatiquement et/ou manuellement rattaché à un lot constructif. Son pays d’origine est affiché (drapeau et nom du pays) ainsi qu’un code de couleur en fonction de la conformité avec les exigences du label E+C-.
De nombreuses informations numériques ou graphiques peuvent être manipulées :
- Impacts environnementaux d’un élément constructif visibles aussi bien pour l’ensemble de son cycle de vie que phase par phase.
- Courbes de transferts thermiques au travers d’une paroi avec visualisation couche par couche du temps de déphasage (heures) et d’amortissement de la chaleur(%).
- Liste exhaustive des sources de données employées et lien vers les sites de référence associés à chaque matériau.
- Illustrations, photos, croquis ingérés lors de la production de rapports automatiques.
COCON-BIM future souche du projet « open source » BIMoteur
Les concepteurs de cocon-bim ont lancé le projet « BIMoteur » dont l’objectif est de développer en « open-source » des outils dédiés à la maîtrise de l’énergie, la conception, la construction de bâtiments et de quartiers au travers de la maquette numérique (BIM). Le code source de cocon-bim servira de souche au projet BIMoteur qui sera géré par un consortium en cours de constitution qui rassemble acteurs économiques, techniques, institutionnels et universitaires.
Les développements informatiques de ce projet devraient démarrer à l’automne 2020 et porter principalement sur les aspects suivants :
→ Module calculs thermiques réglementaires RE 2020
- Développement d’un module de calcul thermique interfacé avec le moteur réglementaire.
- Couplage thermique réglementaire / ACV réglementaire (RE 2020)
→ Module énergétique et environnemental dynamique
- ACV et cycle temporel du carbone
a) Calcul du stockage temporel de carbone.
b) Calcul du forçage radiatif par horizons temporels.
- ACV dynamique
a) Développement de nouvelles techniques d’ACV dynamiques (Analyse de Cycle de Vie) couplées avec des STD
(Simulations Thermiques Dynamiques).
- Thermique dynamique
a) Développement d’un module de calcul thermique basé sur les techniques de Simulation Thermique dynamique.
b) Production énergétique dynamique
- Développement de modules de modélisation de production d’énergies alternatives / renouvelables
(photovoltaïque, éolien, micro hydraulique, etc.…)
- Interfaçage / modélisation du fonctionnement dynamique du réseau électrique à partir de données de RTE
(Réseau de transport d’électricité).
→ Module de calcul dédié au calcul d’éclairage et ensoleillement.
→ Développement d’un outil de métré (Economie du Projet)
→ Module dédié à la gestion collaborative :
[1] FDES : Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire
[2] DEP – Déclaration Environnementale de Produit
[3] PEP – Profil Environnemental de Produit
[4] DED – Donnée Environnementale par Défaut
[5] DEC – Donnée Environnementale Conventionnelle
[6] EPD - Environmental Product Declaration
Consulter l'article précédent : #17 BIM et analyse en cycle de vie
Dossier soutenu par
Ce dossier est composé de contributions des membres de la Fédération CINOV, des adhérents Construction21 et de leurs partenaires. En animant ce dossier, la Fédération CINOV concoure ainsi aux échanges et à la réflexion sur la future réglementation environnementale. Le contenu des articles sont néanmoins publiés sous la seule responsabilité de leurs auteurs.