Le BIM pour une conception durable

L’utilisation du BIM (Business Information Model) pour la conception durable et l’évaluation des performances du projet

Pour le projet de centre de recherche consacré au  changement climatique, situé à l’Université Grenoble Alpes, le client avait des attentes élevées en matière de conception durable du bâtiment. Le plan du bâtiment étant en forme de T, les bureaux et les laboratoires de recherche ont des orientations par rapport au soleil toutes différentes : Sud, Nord, Est et Ouest.

La conception du bâtiment  aborde 3 aspects différents pour répondre à cette attente :

• Notre maquette BIM collaborative a servi à créer un jumeau numérique du futur bâtiment. Cela signifie que toutes les informations géométriques, les caractéristiques et le comportement des matériaux ainsi que les systèmes électriques, de ventilation et de chauffage ont été définis dans le modèle numérique du bâtiment. On peut ainsi tester et évaluer les performances et les ambiances intérieures du bâtiment dans des scénarios simulés.

• Nous avons étudié la ventilation interne du bâtiment lors de l’ouverture des fenêtres, des portes, à différents points du bâtiment, afin de simuler une expérience en direct du bâtiment et d’ajuster la conception architecturale.

• Avant le début de la construction, un chantier de construction virtuel a été testé avec le modèle BIM architectural  par chaque entreprise de travaux en vérifiant ses propres composants et leur intégration. Le procédé a permis d’intégrer précisément tous les composants techniques du bâtiment : gaines de ventilation, supports électriques, tous les luminaires suspendus et bornes électriques.

Optimisation de l’utilisation du béton et analyse de chantier virtuel

Le premier aspect de la conception du projet était d’améliorer la conception structurelle du bâtiment et de réduire l’utilisation du béton tout au long du projet. L’emplacement du site est à la fois une zone inondable et sismique. En améliorant l’ingénierie de la structure en béton, on peut réduire l’empreinte environnementale du projet. On peut, par le même procédé, améliorer la résistance de la structure et sa réponse sismique. Ceci a été réalisé par l’utilisation de profils de poutres en béton coniques et de nervures en béton de façade pour renforcer la structure en minimisant la quantité de béton utilisée.

Augmentation de la ventilation naturelle par analyse du flux de vent

Nous avons utilisé une analyse avancée des flux de vent sur le modèle BIM 3D du centre de recherche. Les outils informatiques d’analyse des fluides (CFD) résolvent des équations complexes de simulation de flux d’air autour du bâtiment et peuvent localiser avec précision la vitesse de l’air et la turbulence. En ajustant l’emplacement des fenêtres, des portes intérieures et des fenêtres de circulation, on peut optimiser la ventilation naturelle et diminuer la vitesse du vent pour éviter les désagréments aux utilisateurs.

Éclairage naturel, lumières artificielles et ombrages

À l’aide d’outils de simulation d’éclairement, nous avons analysé le niveau d’éclairement naturel atteignant chaque bureau du centre de recherche tout au long de l’année. Nous avons étudié l’éclairement naturel à différentes heures de la journée et différents jours de l’année. Nous avons travaillé sur un système d “étagère à lumière”, une lame horizontale extérieure à mi-hauteur entre les planchers, qui a 2 fonctions : Protection solaire de la façade vitrée (Brise-soleil) et réflexion du soleil à l’intérieur du bureau par une étagère à lumière qui réfléchit la lumière au fond du plafond du bureau. La hauteur, la largeur et l’angle de l’étagère ainsi que la conception et les dimensions de toutes les fenêtres ont été ajustées en fonction de cette analyse pour augmenter les heures d’éclairement naturel dans chaque bureau tout au long de l’année.

Par ces simulations technologiques réalisées sur le jumeau numérique du bâtiment, nous avons finalisé la conception climatique du projet pour améliorer le facteur de transmission de la lumière naturelle dans les bureaux, la ventilation naturelle du bâtiment et une utilisation intelligente des matériaux de construction. Ce processus de conception a permis de développer un système de contrôle intelligent qui gère l’ouverture de la fenêtre pour une ventilation naturelle et le contrôle des pare-soleil pour des conditions d’éclairement de travail optimisées.