fiche de lecture - Bienvenue sur Catalogue des mémoires de projets

GÉNIE CLIMATIQUE ET ÉNERGÉTIQUE
FICHE DE LECTURE
Efficience énergétique :
Quels outils pour la conception intégrée des projets ferroviaires ?
Projet de Fin d’Études réalisé à AREP
par François COUSSENS
Tuteurs :
Mme MH. HUZE
M. F. DHUMES
Août 2014
(COSTIC)
(AREP)
Figure 1 : Diagramme Efficience Energétique
1
Contexte d’étude : la conception des projets
ferroviaires à AREP
AREP, bureau d’études pluridisciplinaire intervient essentiellement sur les projets
ferroviaires, allant des gares aux ateliers de maintenance, en passant par les immeubles de
bureaux. Ils abritent des programmes divers et sont des espaces complexes : mélange
d’infrastructures et de bâtiments, d’espaces ouverts et fermés. Ils requièrent une approche
énergétique particulière.
La réglementation thermique 2012, ainsi que les nouveaux enjeux de réduction des gaz à
effet de serre apportent de nouvelles exigences, notamment sur la conception
bioclimatique. Elles orientent le concepteur vers des projets efficients énergétiquement, qui
visent à limiter les consommations énergétiques tout en faisant une économie de moyens
mis en œuvre.
Un travail itératif fort entre l’ensemble des membres de l’équipe projet, dès les premières
phases de conception, devient alors indispensable (processus de conception intégré).
Ainsi, renforcer l’efficience énergétique dans les projets ferroviaires passe par l’optimisation
du processus de conception intégré.
L’équipe projet d’AREP regroupe de nombreux acteurs : maître d’ouvrage, programmistes,
ingénieurs, économistes et architectes. Optimiser la collaboration au sein de l’équipe projet
passe par une réflexion sur des outils communs, ceci, dans le but de faciliter les échanges,
pour enrichir les projets et aller vers plus d’efficience énergétique.
Outre les outils habituels de conception comme la littérature, les logiciels de CAO ou de
calcul réglementaire, AREP réfléchit à la mise en place d’outils complémentaires.
Le but de ce projet est d’élaborer et de tester de nouveaux outils :
- réaliser l’ébauche d’un guide donnant les bases de l’approche énergétique des projets
ferroviaires.
- tester la pertinence de l’utilisation d’ArchiWIZARD à AREP. Ce logiciel permet
notamment de réaliser des calculs réglementaires et d’éclairement, des simulations
thermiques dynamiques, depuis un modèle CAO 3D. Il facilite les échanges au sein de
l’équipe projet.
Après cette brève présentation du contexte d’étude, vient l’exposé sur la méthode utilisée
pour développer et évaluer ces deux outils.
2
Evaluation et développement
conception intégrée
d’outils
de
Démarche de projet
La méthodologie de projet s’appuie essentiellement sur l’application du principe de la
gestion de la qualité PDCA (Plan-Do-Check-Act : Planifier- Développer et Tester – Vérifier Agir), illustrée par la Roue de Deming.
Définition du projet
La mission consiste à évaluer ou développer des outils. Le but est de renforcer le
processus de conception intégrée au sein de l’équipe projet, pour tendre vers plus
d’efficience énergétique dans la conception des bâtiments ferroviaires. Ce projet fait donc
intervenir de nombreux acteurs: les architectes, les économistes, les ingénieurs : CVC et
Étudiant : F. Coussens
Tuteur : F. Dhumes
Efficience énergétique : des outils pour la C.I. à AREP
Août 2014
2/5
fluide, structure, électriciens, acousticiens, développement durable. Parmi ces personnes,
sont identifiées les futurs utilisateurs de ces outils, mais aussi les testeurs qui interviennent
au cours de la Vérification (suivant la méthode PDCA).
Enfin, une analyse des risques permet de prendre conscience des points critiques du projet
et de les diminuer, voire de les éliminer.
Développement : de l’analyse de la conception intégrée à l’élaboration
et l’évaluation d’outils
Collecte d’informations sur la démarche de conception d’AREP
Une première étape consiste à étudier la conception intégrée à AREP. Pour cela une
bonne connaissance des différents acteurs de l’équipe projet est essentielle. Une
méthodologie pour recueillir des informations est mise en place, deux solutions sont
possibles :
- Participer activement à des projets, en intégrant, moi-même, une équipe de conception.
Ceci permet également de commencer à prendre en main le logiciel ArchiWIZARD.
Ainsi, le travail dans trois projets a pu alimenter la démarche.
- Réaliser des entretiens pour rencontrer les acteurs ne collaborant pas directement sur
ces projets.
Ces rencontres ont pour but de comprendre le rôle de l’acteur dans la conception intégrée
sous l’angle de l’efficience énergétique. Mais il s’agit aussi d’évaluer le niveau de
connaissances sur les thèmes de conception bioclimatique, RT 2012, et HQE.
Synthèse de la démarche de conception d’AREP : le ‘Diagramme Efficience énergétique’
La seconde étape consiste à synthétiser les informations recueillies, sous la forme d’un
digramme : le ‘Diagramme Efficience énergétique’ (figure 1).
Il présente les sujets d’études liés à l’efficience énergétique et abordés au cours des
différentes phases d’un projet.
A chaque sujet d’étude sont associés les acteurs concernés et le marqueur pris en compte
A titre d’exemple (Figure 2) :
- Sujet : Choix des équipements
- Acteurs : ingénieurs CVC et électriciens
- Marqueur: Cep
Figure 2 – Extrait du diagramme Efficience énergétique
Ensuite sont repérées sur le diagramme les grandes familles d’outils : Réglementaire,
Puissances, Eclairement, etc.
Étudiant : F. Coussens
Tuteur : F. Dhumes
Efficience énergétique : des outils pour la C.I. à AREP
Août 2014
3/5
‘Diagramme Efficience énergétique’et la pertinence d’évaluer ArchiWIZARD pour AREP
Parallèlement, une comparaison entre les fonctionnalités des logiciels et les familles d’outils
identifiées sur le diagramme (Réglementaire, Eclairement, etc.) peut être établie.
Ainsi il est vérifié l’intérêt de tester précisément ArchiWIZARD pour AREP. En effet, ce
logiciel, par ses fonctionnalités diverses, permet, en théorie, d’assurer différentes familles
de calculs (notamment Eclairement, Réglementaire, Besoins). Il convient alors de l’étudier
plus en détail pour l’évaluer.
‘Diagramme Efficience énergétique’et l’élaboration du guide
Le but de ce guide est que chaque acteur agissant sur un projet à AREP, ait une vision
globale de la conception vue sous l’angle de l’efficience énergétique. Mais l’objectif est
également que le concepteur se pose les questions et sache où trouver les réponses, au
sein de l’équipe projet d’AREP.
La trame du guide repose complètement sur le diagramme Efficience énergétique (figure 1)
Dès la première page, le guide affiche ce diagramme, offrant une vision globale de la
conception, vue sous l’angle de l’efficience énergétique. A chaque outil identifié sur le
diagramme (Réglementaire, Eclairement, etc.) est associée une page du guide dans
laquelle sont apportées des précisions sur la phase, les acteurs concernés, les moyens
mis en œuvre, etc.
‘Evaluation d’ArchiWIZARD par la matrice de comparaison des logiciels
Le diagramme a permis de montrer la pertinence de recourir au logiciel ArchiWIZARD à
AREP. Il convient donc de poursuivre l’étude de ses possibilités en le comparant à d’autres
logiciels utilisés dans l’entreprise. La comparaison est faite selon les familles d’outils
identifiées sur le diagramme : évaluation du Bbio, réglementaire, éclairement, mouvement
d’air, Simulation Thermique Dynamique (STD), calculs de besoins et calculs de puissances.
Comparer ArchiWIZARD aux autres logiciels se fait sous la forme d’une matrice. La
comparaison repose sur l’évaluation des logiciels selon différentes familles d’entrées et de
sorties, c’est-à-dire les données saisies et les résultats extraits. Sont par exemple étudiées
en entrées les données météorologiques, la saisie de la géométrie, en sortie se trouvent
notamment les calculs d’éclairement, de puissances de chauffage et de refroidissement,
etc. Pour chaque entrée ou sortie est attribuée une note à chacun des logiciels.
Le cumul des notes obtenues en entrée et en sortie, pour chaque outil (réglementaire,
éclairement, etc.) permet d’identifier le logiciel le plus pertinent pour l’outil concerné.
De l’analyse de ces résultats ressortent les points forts de chacun des logiciels et plus
précisément d’ArchiWIZARD.
Ainsi, ArchiWIZARD semble performant pour la saisie de la géométrie, le calcul
d’éclairement, l’évaluation rapide du Bbio, le calcul réglementaire RT 2012 (en neuf). Il
paraît moins pertinent pour les simulations thermiques dynamiques, car il ne permet pas de
prendre en compte la ventilation naturelle, essentielle pour l’études des espaces semiouverts comme les halls de gares. Il ne permet pas non plus de réaliser des calculs
réglementaires en RT Existant, critère non négligeable sachant qu’un certain nombre de
projets ferroviaires sont des réhabilitations.
Avant de tirer toute conclusion sur l’intérêt de ce logiciel pour AREP, il convient de passer
par une phase de vérification s’appuyant sur l’utilisation du logiciel par différents acteurs.
De même, l’ébauche du guide est soumise aux futurs utilisateurs, dans le but d’enrichir son
contenu.
Étudiant : F. Coussens
Tuteur : F. Dhumes
Efficience énergétique : des outils pour la C.I. à AREP
Août 2014
4/5
Vérification : tests auprès des futurs utilisateurs dans la démarche de
conception d’AREP
Guide
L’ébauche est soumise aux futurs utilisateurs lors d’entretiens. Ces entrevues permettent
de réorienter certains choix et d’en confirmer d’autres.
Dans un second temps, le guide sera soumis à la direction d’AREP.
Logiciel ArchiWIZARD
Avant de valider la pertinence d’ArchiWIZARD pour AREP, il convient de le soumettre à
des tests in situ. Pour cela, certains acteurs utilisent le logiciel ArchiWIZARD directement
dans leurs projets. Le logiciel a donc été placé très tôt au cœur du processus de conception
d’AREP.
Ces différentes utilisations du logiciels permettent de tirer un certain nombre de
conclusions, par exemple :
- un modèle CAO Revit décomposé en différents lots (architecture, structure, etc.) est
difficile à importer dans ArchiWIZARD,
- pour réaliser un calcul réglementaire avec ArchiWIZARD, un modèle CAO SketchUp
avec des parois sans épaisseurs est préférable
- Un calcul d’éclairement rapide peut être réalisé avec le modèle SketchUp élaboré par
l’équipe d’architectes (avec des épaisseurs de parois)
3
Validation : ‘Scénario Efficience énergétique’
pour l’utilisation des outils
Les étapes précédentes de développement et de vérification (méthode PDCA), ont permis
de valider l’intérêt de l’utilisation du guide et du logiciel ArchiWIZARD pour AREP.
Il convient donc d’intégrer ArchiWIZARD et le guide dans un scénario d’utilisation d’outils
pour l’efficience énergétique. C’est une façon de les inclure dans le processus de
conception d’AREP. Le scénario Efficience énergétique se présente sous deux formes :
- Un système de questions-réponses guidant le concepteur dans le choix des outils
- Le Diagramme Efficience énergétique sur lequel sont intégrés les outils (le guide et les
différents logiciels) en fonction des divers sujets d’études
Ce diagramme démontre que le logiciel ArchiWIZARD, par la richesse de ses
fonctionnalités peut agir à l’échelle d’une phase de projet, en traitant plusieurs sujets de
front. Faisant ainsi converger l’étude de différents sujets, il facilite les interactions entre
acteurs.
Le guide a, quant à lui, pour ambition d’améliorer les connaissances en conception
bioclimatique et énergétique des différents acteurs, connaissances nécessaires dès les
premières phases de conception.
Enfin, mettre en place un processus de conception intégré implique la collaboration intense
des différents membres de l’équipe projet dès les premières phases. Ainsi, l’alliance
d’ArchiWIZARD et du guide favorise bien le développement d’un processus de conception
intégré à AREP.
Étudiant : F. Coussens
Tuteur : F. Dhumes
Efficience énergétique : des outils pour la C.I. à AREP
Août 2014
5/5