Exemples illustrés d'échanges normalisés IFC

Ce chapitre a pour objet de clore les exemples d'utilisation du BIM^[3][2][1] par une exploitation avancée, récente au sein du laboratoire de SOPHIA Antipolis du CSTB, orientée vers la maitrise du développement durable. Ce genre de prestation constitue déjà un service offert par le CSTB.

Nous montrons, logiciels à l'appui, comment on peut exploiter une maquette numérique BIM-IFC pour effectuer des ACV^[4] et d'impact environnemental des projets de bâtiment. Nous utilisons le logiciel eveBIM^[5] du CSTB qui permet d'analyser un fichier IFC et d'effectuer l'analyse ACV par couplage avec la base de données INIES^[6] des FDES^[7] et le logiciel ELODIE^[8] (un des logiciels d'analyse de cycle de vie des bâtiments, disponible sur le marché).

Jusqu'à présent, les efforts d'économies d'énergie dans le bâtiment se sont portés, massivement, sur la baisse des consommations liés aux postes réglementaires comme le chauffage, la ventilation, le refroidissement ou la production de l'eau chaude sanitaire (ECS). Grâce à ces efforts, les consommations énergétiques moyennes, sur ces postes, sont passés en quelques années d'environ 250 kWh/m².an à 50 kWh/m².an, pour les bâtiments les plus performants BBC, cibles de la RT2012.

Pour faire progresser le bilan environnemental de ces bâtiments, il convient donc de prendre en compte d'autres contributions et par exemple d'analyser les autres consommations d'énergie sur le cycle de vie. L'énergie grise est ainsi relative à l'énergie nécessaire à la fabrication, l'ouvrage, des matériaux et produits de construction qui le compose.

Répartition des consommations d'énergies dans les bâtiments

Pour effectuer une analyse de cycle de vie complète d'un ouvrage, intégrant les consommations d'énergie primaire (ECS, chauffage, éclairage) pendant l'exploitation de l'ouvrage, il faut donc s'intéresser à l'ensemble des flux entrants et sortants nécessaires aux cycles de vies des matériaux et produits de construction (dont les consommations d'énergie et d'eau). En effet, chaque matériau utilisé nécessite en production de l'énergie, des matières premières, conduit à une production de déchets, est responsable d'un certain nombre d'émissions dans l'air, l'eau ou les sols, sur son cycle de vie. Par exemple, sa production peut contribuer à l'émission de gaz à effet de serre.

L'outil ELODIE (développé par le CSTB^[9]) est un outil d'analyse de cycle de vie, dédié au bâtiment, et permettant de faire la synthèse des différents impacts environnementaux des matériaux et produits de construction, sur l'ensemble de l'ouvrage et son cycle de vie.

Le logiciel Elodie es ses flux de données

La base INIES est une base de données d'analyse de cycle de vie, dédiée aux matériaux et produits de construction. C'est la base française de référence des Fiches de Déclaration Environnementales et Sanitaires (FDES) qui recensent pour un ensemble de matériaux et produits de construction donné l'inventaire, sur le cycle de vie, des matières, énergie, eaux consommées et des émissions dans l'eau, l'air ou les sols. Les résultats sont présentés sont forme d'indicateurs environnementaux.

La base de données INIES est renseignée sur la base de déclarations volontaires par les industriels qui disposent de WEB Services leur permettant d'accéder à cette base en écriture.

Présentation des indicateurs environnementaux d'un produit de construction, dans la base INIES

En 2010, avec l'action coordonnée du CSTB et de l'association IAI BuildingSmart, les indicateurs environnementaux des FDES ont été ajoutés dans la nouvelle version de la norme internationale IFC 2X4 et le nouveau PropertySet Pset_EnvironmentalImpactIndicators :

Ci-après, l'extrait de la norme IFC 2X4 avec la définition des propriétés de Pset_EnvironmentalImpactIndicators :

• Reference

P_SINGLEVALUE / IfcIdentifier

• FunctionalUnitReference

P_SINGLEVALUE / IfcLabel

• Unit

P_SINGLEVALUE / IfcText

• LifeCyclePhase

P_ENUMERATEDVALUE / IfcLabel / PEnum_LifeCyclePhase: Production, Transportation, Installation, Usage, Disposal, WholeLifeCycle, UserDefined, NotDefined

• ExpectedServiceLife

P_SINGLEVALUE / IfcTimeMeasure

• TotalPrimaryEnergyConsumptionPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcEnergyMeasure

• WaterConsumptionPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcVolumeMeasure

• HazardousWastePerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• NonHazardousWastePerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• ClimateChangePerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• AtmosphericAcidificationPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• RenewableEnergyConsumptionPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcEnergyMeasure

• NonRenewableEnergyConsumptionPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcEnergyMeasure

• ResourceDepletionPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• InertWastePerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• RadioactiveWastePerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• StratosphericOzoneLayerDestructionPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• PhotochemicalOzoneFormationPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

• EutrophicationPerUnit

P_SINGLEVALUE / IfcMassMeasure

Le couplage des logiciels eveBIM et ELODIE avec la base de données INIES, permet d'exploiter pleinement l'interopérabilité pour mener une analyse de cycle sur un bâtiment pour lequel on dispose de la maquette numérique en format IFC.

La chaîne est la suivante :

La chaîne logicielle pour l'intégration BIM et analyse de l'impact environnemental d'un bâtiment

Avec le logiciel eveBIM du CSTB, il est possible :

• de charger et visualiser un fichier IFC, généré à partir d'un logiciel de CAO comme Autodesk Revit ou ArchiCAD ;

• se connecter à la base de données INIES pour consulter les FDES disponibles ;

• d'associer des FDES à un ou plusieurs éléments de construction.

Associations des FDES aux objets BIM, dans eveBIM

Pour faciliter et accélérer les associations, dans eveBIM, l'utilisateur a la possibilité de trier les informations sous forme de filtre (par type, structuration spatiale, fdes, matériaux), et de les combiner dans n'importe quel sens.

Dans l'exemple ci-dessous les données sont triées par structuration spatiale puis par type :

Organiser la présentation des données, dans eveBIM

Navigation dans les FDES, depuis eveBIM :

Navigation dans la base INIES, intégrée à eveBIM

Visualisation d'une FDES, dans eveBIM

Ensuite, depuis eveBIM, on exporte un fichier XML^[10] contenant les quantitatifs de produits de construction, automatiquement calculés par eveBIM, classés par type et éventuellement par étages.

Le CSTB a développé le logiciel ELODIE pour mesurer l'impact environnemental des constructions sur leur cycle de vie. Véritable moteur de l'innovation environnementale, ELODIE s'inscrit ainsi dans la future réglementation du Grenelle de l'environnement.

La nouvelle version de l'outil ELODIE permet de prendre en compte les impacts environnementaux :

• des consommations d'énergie de fonctionnement du bâtiment,

• des consommations d'eau des bâtiments (résidentiels et tertiaires)

• la contribution des produits de construction aux impacts environnementaux de l'ouvrage,

• et celle spécifique de la phase de chantier de construction du bâtiment.

Ainsi, ELODIE permet de calculer les impacts environnementaux de l'ouvrage sur l'ensemble de son cycle de vie.

Avec le logiciel ELODIE, il est possible de récupérer les quantitatifs générés par eveBIM et de comparer les différents contributeurs aux consommations d'énergies d'un ouvrage, et suivant différents critères :

Les principaux ratios de consommations d'énergies analysables avec Elodie

Le fichier XML, exporté depuis eveBIM, peut maintenant être importé dans ELODIE :

Importation d'un fichier de métrés calculés automatiquement, en provenance de eveBIM

On peut ensuite, par exemple, consulter la répartition des consommations d'énergie qui sont nécessaires aux différents types d'éléments de construction de l'ouvrage

Présentation des résultats dans Elodie

Il est possible d'effectuer 2 configurations pour un même bâtiment et les comparer dans ELODIE. Exemple, pour l'un une performance énergétique visée RT2005 et pour l'autre BBC.

En fusionnant les deux projets, nous pouvons par exemple analyser et comparer l'impact environnemental d'un des systèmes du bâtiment : les murs extérieurs. Nous nous apercevons alors que la production des matériaux pour les murs extérieurs de la solution BBC impacte plus fortement l'environnement que celle d'une solution moins performante énergétiquement. Ces impacts environnementaux additionnels sur la phase de production sont ensuite largement compensés sur la poursuite du cycle de vie du bâtiment, en particulier sur la phase d'usage.

Comparaisons de variantes dans Elodie

Cette chaîne intégrée va donc considérablement réduire le temps passé dans Elodie à préparer les données et décrire le bâtiment, puisse que cette description structurée sera automatiquement importée, à partir du BIM créé par l'architecte ou l'ingénieur avec son logiciel de CAO, compatible IFC.

Par contre, il pourra consacrer son temps à évaluer et comparer plusieurs options constructives.