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Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse)
Systèmes (EDSYS)
Proposition d’un processus et d’outils pour industrialiser
la rénovation énergétique des bâtiments
mardi 24 septembre 2013
Marie FALCON
Systèmes industriels
Maria DI MASCOLO - Chargée de recherches CNRS - INPG - Rapporteur
André THOMAS - Professeur des universités - ENSTIB - Rapporteur
Lionel DUPONT - Professeur - Mines Albi - Directeur de thèse
Franck FONTANILI - Maître-assistant - Mines Albi - Codirecteur de thèse
Centre de Génie Industriel - Mines Albi
Bernard BAUDOIN - Professeur - Mines Douai - Président du jury
Bruno LADEVIE - Maître-assistant - Mines Albi - Examinateur
Lionel DUPONT - Professeur - Mines Albi - Directeur de thèse
Franck FONTANILI - Maître-assistant - Mines Albi - Codirecteur de thèse
Antoine THUILLIER - Directeur de la recherche de TBC - Président de Syrthea - Invité

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Avant-propos
Cette thèse était la première sur le thème de la rénovation énergétique industrialisée à
l’École des Mines d’Albi-Carmaux (ÉMAC). Elle a associé le Centre de Génie Industriel (CGI) au
centre de recherche RAPSODEE (centre de Recherche d’Albi en génie des Procédés des Solides
Divisés, de l’Énergie et de l’Environnement). Elle avait un objectif exploratoire et visait à lancer
de nouveaux travaux de recherche, notamment des thèses, sur les sujets identifiés comme
pertinents.
Cette thèse a été effectuée au sein de l’entreprise TBC dans le cadre d’une CIFRE
(Conventions Industrielles de Formation par la REcherche). Elle était liée à deux projets de
recherche.
Le projet SIRENE (Systèmes Industriels pour la Rénovation Énergétique) s’est déroulé
d’août 2009 à octobre 2012. Il était coordonné par TBC et soutenu financièrement par l’ADEME
(Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie). Son objectif était d’évaluer la
faisabilité d’un processus industriel permettant une rénovation énergétique des logements
collectifs à moindre coût, délai minimum, haute qualité et bilan environnemental optimal.
Le projet CRIBA (Construction et Rénovation Industrialisées Bois Acier) a débuté en janvier
2013 et se poursuivra jusqu’en décembre 2015 (ADEME, 2013). Il est coordonné par Syrthea,
une filiale de TBC. Il est accompagné par l’ADEME dans le cadre de l’appel à manifestations
d’intérêt « Bâtiments et îlots à énergie positive et bilan carbone minimum » du programme
Énergies Renouvelables et Décarbonées des Investissements d’Avenir. Il comprend une partie
recherche et une partie démonstration. La recherche porte sur la conception d’un système
constructif bois/acier, préfabriqué en usine, pour l’isolation thermique des façades. Elle
comprend également le développement de méthodes et d’outils logiciels pour réaliser la
maquette numérique des bâtiments, configurer les produits de rénovation et planifier le
chantier. La démonstration a pour objectif d’expérimenter le concept à l’échelle d’un îlot de
bâtiments à rénover.

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Remerciements
« Celui qui dans la vie est parti de zéro pour n’arriver à rien dans l’existence
n’a de merci à dire à personne. » Pierre DAC (Dac, 1972)
Comme je ne suis pas partie de zéro et que je suis arrivée à terminer cette thèse, je
voudrais remercier sincèrement les personnes suivantes.
Tout d’abord, je tiens à remercier Bruno LADEVIE qui m’a fait découvrir le travail de fin
d’études chez TBC sur l’industrialisation de la rénovation énergétique des logements collectifs.
Son engagement dans ma thèse et son soutien ont été essentiels.
Je remercie vivement mon directeur de thèse, Lionel DUPONT, pour son implication et sa
compréhension.
Je remercie également mon codirecteur de thèse, Franck FONTANILI, pour sa rigueur et son
enthousiasme communicatif.
Je tiens aussi à remercier Antoine THUILLIER de m’avoir permis de réaliser cette thèse et
confié la responsabilité des projets de recherche SIRENE et CRIBA.
J’adresse ensuite mes vifs remerciements à Maria DI MASCOLO et André THOMAS d’avoir
été rapporteurs de ma thèse et à Bernard BAUDOIN d’avoir été président du jury.
Je tiens à remercier tous mes collègues de TBC, notamment ceux du service recherche,
avec qui j’ai plaisir à travailler.
Je remercie toutes les personnes à l’École des Mines d’Albi-Carmaux, des centres Génie
Industriel et RAPSODEE, qui ont suivi ma thèse de près ou de loin.
Merci également à toutes les personnes que j’ai rencontrées et qui m’ont fait part de leur
expérience.
Je remercie l’ADEME pour le financement des projets de recherche SIRENE et CRIBA qui ont
permis le déroulement de cette thèse.
Enfin, je remercie chaleureusement ma famille et mes amis de m’avoir écoutée et soutenue
tout au long de la thèse.
Un remerciement particulier à Benjamin qui a supporté mes doutes et mes découragements.
J’adresse ma profonde reconnaissance à toutes les personnes qui ont su m’encourager
quand j’en avais besoin.

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Résumé
La France s’est engagée à diviser par quatre ses émissions de gaz à effet de serre entre
1990 et 2050. Cela impose une réduction considérable de la consommation d’énergie des
bâtiments. En particulier, il faut réaliser des travaux de rénovation énergétique dans 500 000
logements par an. Actuellement, les rénovations sont réalisées de manière artisanale. La
plupart des travaux sont effectués manuellement sur chantier avec une qualité de la mise en
œuvre souvent insuffisante. Les délais sont rarement respectés et les coûts dérivent au cours
du projet. Pour résoudre ces problèmes, ce travail de recherche propose d’industrialiser la
rénovation. D’un point de vue technique, l’industrialisation consiste à concevoir et mettre en
œuvre des solutions constructives qui s’adaptent à chaque bâtiment et assurent la maîtrise de
la qualité. D’un point de vue organisationnel, elle vise à définir un processus de rénovation
complet ainsi que les acteurs, outils et méthodes associés.
Cette thèse présente à la fois le produit (système constructif) et le processus
d’industrialisation. Le système constructif est basé sur des panneaux multifonctionnels de
grandes dimensions qui sont préfabriqués en usine et fixés sur les façades extérieures des
bâtiments. Il réduit fortement le temps de mise en œuvre sur chantier, mais il impose de
connaître précisément la géométrie des façades existantes. Pour cela, une technique de relevé
tridimensionnel sans contact peut être utilisée pour créer rapidement une maquette numérique
des bâtiments existants. Celle-ci servira pour les études énergétiques, structurelles, et
architecturales et pour la configuration. Ensuite, un configurateur est proposé pour aider
l’utilisateur à choisir les options des panneaux et réaliser leur calepinage (choix de leurs
dimensions et positionnement sur les façades). Il permet d’éditer la gamme de montage des
panneaux et un devis précis. D’autre part, un outil d’estimation est proposé pour établir les
devis et planning initiaux d’après les études préliminaires. Cet outil sera alimenté par le retour
d’expérience du configurateur. Enfin, un outil d’optimisation est présenté pour planifier le
chantier en fonction du plan de charge des fabricants de panneaux et des ressources
nécessaires pour la mise en œuvre. La fonction objectif peut comporter plusieurs critères, dont
la minimisation de la durée du chantier, des stocks et de la durée de location des engins de
levage.