La montée en compétence BIM au service de l’Efficacité énergétique des bâtiments
CSTB Formations
« BIMEET » est un acronyme désignant un cadre de certification normalisé à l'échelle de l'Union Européenne basé sur le BIM pour atteindre l'efficacité énergétique par la formation.
Ce projet souhaite favoriser l'utilisation généralisée des approches collaboratives transversales et multidisciplinaires basées sur le BIM. À travers de futurs programmes de formation, mêlant BIM et efficacité énergétique, BIMEET souhaite sensibiliser à l'échelle européenne l’ensemble des acteurs des différentes phases de la construction sur les défis environnementaux, les scénarios de durabilité actuels et futurs, et les objectifs d'efficacité énergétique afin que les interventions sur l'environnement bâti et la chaîne d'approvisionnement prennent en compte les différentes étapes du cycle de vie du bâtiment.
Le livrable principal de ce projet est la mise en place d’une plateforme qui met à disposition une offre complète et structurée de formation BIM au service de l’efficacité énergétique avec une portée mondiale et soutenue par une communauté d'intérêt établie.
Sans attendre, nous invitons l’ensemble des personnes intéressées à consulter l’information disponible, et à rester au plus près des développements de ce projet, en créant un compte sur le portail mis en place par l’équipe : http://www.energy-bim.com
Par ailleurs nous vous donnons rendez-vous à Passi’bat le 21 mars à 15h pour la conférence « BIM et carte vitale du bâtiment »
A partir de quels constats et de quels enjeux est né BIMEET ?
Analyse du contexte. Le secteur de la construction dispose d’un large impact sur le développement socio-économique car il emploie un grand nombre de personnes et contribue à l’enrichissement du patrimoine architectural d'un pays. Cependant, ce secteur participe également de façon substantielle à la consommation d'énergies, aux émissions de gaz à effet de serre, à la consommation des ressources, mais aussi à la production de déchets ou de polluants provoquant des dommages environnementaux importants. Pour agir sur la réduction des gaz à effets de serre, l’Efficacité Énergétique (EE) des bâtiments est aujourd'hui identifiée comme un moyen pertinent et rentable. De plus, la transformation numérique, à travers la Modélisation des Informations du Bâtiment, appelée couramment « BIM », a entraîné des changements dans les pratiques et trouve un écho important à travers l'Europe. Cela crée un potentiel pour une meilleure gestion numérique de l'efficacité énergétique des bâtiments et en même temps un besoin très important de nouvelles compétences pour l’ensemble des professionnels de la construction.
Les interactions entre le bâti et l’environnement sont complexes, provoquant des impacts direct et indirect conséquents sur le monde qui nous entoure. Les bâtiments sont à l’origine de l’utilisation de 45 à 50% de l'énergie globale, 50% de l'eau et 80% des terres agricoles. En Europe le secteur de la construction représente la plus grande part de la consommation énergétique totale avec 40% et il produit environ 36% de l’ensemble des émissions de gaz à effet de serre. A l’échelle européenne les défis sont donc sans précédent en matière d'efficacité énergétique, avec des objectifs très ambitieux (bâtiments passifs ou à énergie positive). Par exemple, la refonte de la directive sur la performance énergétique des bâtiments (2010/31 / UE) impose des exigences rigoureuses en matière d'efficacité énergétique pour les bâtiments neufs et rénovés. Ces objectifs en matière d'économies d'énergie impulsés par l’Europe se retraduisent dans l’ensemble des réglementations de chaque politique nationale.
La baisse de la productivité est également un autre problème majeur de ce secteur d’activité. La transition numérique apporte et expérimente sur ce point des solutions pertinentes, notamment à travers le BIM pour permettre de surmonter ces difficultés. Face à un secteur très fragmenté, dont les pratiques sont souvent empiriques, le BIM ouvre la voie des collaborations multidisciplinaires efficientes avec une perspective de continuité et de prise en compte de l’ensemble du cycle de vie du bâtiment ainsi que de sa chaîne d’approvisionnement.
Comme le montre la figure 1, ci-dessous, le BIM est une approche centrée sur un système de gestion des données et des informations sur l’environnement bâti tout au long du cycle de vie du bâtiment de l’étude de sa conception à sa déconstruction.
Figure 1. BIM utilisé tout au long du cycle de vie du bâtiment
Avec l'utilisation et la mise en œuvre croissantes du BIM et des exigences en efficacité énergétique les besoins en termes de compétences professionnelles spécifiques sont accrus. Il est essentiel ici de dissocier les connaissances générales du BIM, des compétences professionnelles spécifiques au BIM dans les pratiques de construction et de mise en œuvre. Il est important de rappeler que les capacités d’application du BIM reposent toujours sur l’expertise professionnelle existante ; c’est-à-dire que l’expertise professionnelle est une condition préalable à la réussite de l’intégration de nouvelles compétences BIM. En principe la formation professionnelle fournie déjà des offres proposant une appropriation des connaissances générales sur le BIM en adéquation avec le secteur de la construction et les initiatives se démultiplient au sein des programmes de formations initiales pour utiliser les outils du BIM. Cependant, il est nécessaire de rappeler que les véritables compétences ne peuvent -être obtenues qu’en situation de travail et par la pratique.
Le projet BIMEET: Objectifs, méthodologie, 1ers résultats et à terme
Suite à ces constats et aux défis à relever, 5 pays se sont rassemblés (France, Angleterre, Luxembourg, Grèce et Finlande) autour de 9 partenaires européens (CSTB, INES, BRE, CU, LIST, HoT, CRES, VTT, METRO) composés d’organismes de formations professionnelles et de partenaires de recherche pour mettre en place le projet intitulé BIMEET (BIM-based EU-wide Standardized Qualification Framework for achieving Energy Efficiency Training). Ce projet de recherche financé par le programme H2020 a commencé en septembre 2017 et se déroulera sur 2 ans.
Objectifs de ce projet H2020
Le projet BIMEET vise à tirer parti de cette période charnière d'appropriation du BIM grâce auquel on peut espérer une amélioration significative des compétences et capacités de la main-d'œuvre du secteur de la construction européen. Ce projet d'action, de coordination et de soutien est construit autour d'un consortium s'appuyant sur une expertise en science de l’éducation, en formation professionnelle et en recherche.
Ce projet permettra d’ouvrir la voie à une nouvelle étape fondamentale des bâtiments énergétiquement performants grâce à la formation BIM en vue de traiter efficacement les objectifs européens de réduction de l'énergie et du carbone.
Il permettra également de promouvoir le BIM et l’efficacité énergétique à travers l’engagement de l’ensemble d’une génération à la dimension internationale car ce projet concerne tous les acteurs de la construction, des travailleurs sur le chantier aux dirigeants, et sur toutes les phases du cycle de vie d’un bâtiment.
Méthodologie
En principe, le BIM peut stimuler et faciliter la construction économe en énergie sur la base d'une amélioration dans les échanges de données et de flux de communication. En pratique il peut permettre, par exemple d’accélérer les réalisations des simulations énergétiques pour la recherche de solutions bénéfiques au bâtiment et aux futurs usagers, notamment en établissant des exigences spécifiques de mise en service, et en offrant une opportunité de gestion systématique de la maintenance.
BIMEET souhaite démontrer les avantages du BIM pour réaliser un bâtiment économe en énergie en recueillant et fournissant des cas d'usages concrets, recueilli à travers l’Europe. Si les exemples de projets et bâtiments dans lesquels cette approche est mise en œuvre se multiplient, plusieurs projets de recherche ont également conduits ces dernières années, financés par la Commission Européenne, à mieux définir les usages de l’approche BIM pour traiter des problématiques d’efficacité énergétique du bâtiment.
1ers résultats analysés
Les partenaires du projet ont mis au point un canevas pour identifier ces exemples et initiatives. À ce jour, une quarantaine d’entre elles ont été identifiées, trois exemples sont mentionnés ci-dessous.
Optimisation multi-objectifs de la performance énergétique par la conception paramétrique
La recherche présentée dans (Asl et al 2014)[1] démontre l’utilité d’une approche BIM couplée à un environnement de modélisation paramétrique pout permettre aux concepteurs d’optimiser plusieurs objectifs de performance dans les étapes de conception initiale du projet. L’exemple développé vise à maximiser le nombre de pièces dans un bâtiment résidentiel tout en gardant un niveau optimal d’illumination des espaces et en minimisant la consommation énergétique du bâtiment. Le modèle BIM paramétrique génère alors une série de variantes optimales pour aider le concepteur dans sa démarche.
Figure 2. Diagramme montrant les variantes générées répondant aux objectifs d’optimisation
(coût énergétique et luminosité naturelle), extrait de (Asl et al. 2014).
Centre commercial Puuvila en Finlande (2012-2014), une démarche BIM globale.
Ce projet développé dans la ville de Pori en Finlande se caractérise par son envergure (43.000 m2)[2] dans un site historique du centre de la ville. La gestion des données a eu un rôle essentiel dans l’implémentation de ce projet, visant l’utilisation d’énergies renouvelables et la géothermie. 13 entreprises étaient impliquées dans ce projet, produisant et utilisant des modèles d’information coordonnés. Il est à noter que la structure a été modélisée dans ces moindres détails[3], y compris les fondations par pieux, pour produire les détails techniques utilisés sur chantier.
BIM et optimisation énergétique en phase d’exploitation
Le projet européen KnoholEM[4] a pour objectif de réduire le différentiel entre la consommation énergétique prévue et réellement mesurée (« energy gap ») dans les phases d’utilisation de bâtiments publics. Le projet vise les bâtiments existants, considérant l’absence de données historiques exploitables de consommation énergétique. Une approche de simulation théorique est proposée prenant en compte le type de construction, les habitudes d’occupation ou encore les conditions environnementales. Un processus d’optimisation en résulte, permettant de définir des règles d’économie d’énergie, applicables aux occupants et au système de gestion énergétique du bâtiment (Yuce and Rezgui, 2017)[5]. Ce processus a été intégré dans un workflow basé sur le BIM, utilisant les interfaces « BIM to BEM » (Building Energy Model) (voir (Petri et al. 2017)[6]).
Figure 3. Schéma d’interfaces BIM vers BEM et principes d’optimisation, extrait de (Petri et al. 2017).
A terme
Le BIM a un potentiel significatif pour la réalisation d’économies d'énergie dans l'environnement bâti de la conception jusqu'à l’exploitation. Bien que souvent présenté à tort comme un simple modèle de maquette numérique 3D, le BIM est un processus de construction et d’exploitation qui permet la capitalisation des données du bâtiment de façon coordonnée et structurée.
Le Cadre Européen de Certification (CEC) couvre l'ensemble des phases de la construction à exploitation selon les besoins des différents acteurs et permettra d’établir un cadre commun pour l’Union Européenne, constituant ainsi une communauté sur le marché du travail de personnes qualifiées et des repères communs dans la façon d’opérer le BIM pour l’atteinte des objectifs de performance énergétique.
À terme, la plateforme BIMEET permettra à l’échelle de l’Union Européenne :
- D’autoévaluer ses compétences en ligne, tout en fournissant des recommandations personnalisées pour une entreprise ou pour un projet ;
- De consulter l’ensemble des formations mises à disposition dans le cadre de BIMEET pour le BIM au service de la performance énergétique, à travers notamment les organismes de formation délivrant ce type de formation ;
- Il permettra également de répertorier les personnes formées et certifiées BIMEET.
Les partenaires de BIMEET, à l’aide d’un comité d’expert consultatif, mettront au point un référentiel de compétences destiné à couvrir les besoins de l'Union Européenne. Ce référentiel proposera une offre de formation innovante centrée à la fois sur le BIM comme moyen essentiel dans le processus de conception et de construction numérique, ainsi qu'un moyen central pour améliorer la mise en œuvre et l’exploitation en particulier concernant l'optimisation énergétique. La plateforme de formation BIMEET est en cours de développement et proposera un portail de diffusion à l'échelle de l'Union Européenne.
Auteurs-experts :
- Emilie Suire, CSTB Formations, formations.cstb.fr
- Sylvain Kubicki, LIST, https://www.list.lu/fr/
Sources :
Projet réalisé avec le soutien financier de la Commission européenne (H2020), projet BIMEET, référence de subvention : 753994.
- Suivez le projet :
https://www.list.lu/en/research/itis/project/bimeet/
Sur Twitter : @bimeetEU
en cliquant ici.
[1] Asl, M. R., Bergin, M., Menter, A., and Yan, W. (2014). BIM-based Parametric Building Energy Performance Multi- Objective Optimization. In eCAADe Education and Research in Computer Aided Architectural Design in Europe. pp. 455–464.
[2] https://group.skanska.com/projects/57816/Shopping-Center-Puuvila
[3] https://www.tekla.com/global-bim-awards-2013/bim-puuvilla.html
[4] http://www.knoholem.eu/
[5] An ANN-GA Semantic Rule-Based System to Reduce the Gap Between Predicted and Actual Energy Consumption in Buildings. Yuce, B. and Rezgui, Y. (2017). IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 14(3)
[6] Optimizing Energy Efficiency in Operating Built Environment Assets through Building Information Modeling: A Case Study. Petri, I., Kubicki, S. Rezgui, Y, Guerriero, A. and Li, H. (2017). Energies 10(8). Doi : 10.3390/en10081167