Proposition d’un processus et d’outils pour industrialiser la rénovation énergétique des bâtiments

Proposal of a process and tools to industrialize the energetic renovation of buildings

• Auteur / Autrice : Marie Falcon
• Direction : Lionel Dupont, Franck Fontanili
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes industriels
• Date : Soutenance le 24/09/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (1993-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Habitations -- Réfection

Chantiers de construction

Mots clés libres

Bâtiment

Rénovation énergétique

Industrialisation

Processus

Modélisation

Planification

Building

Energetic renovation

Industrialization

Process

Modelling

Planning

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.

Divide by four its greenhouse gas emissions between 1990 and 2050 is one of the France’s commitments. A significant reduction in the energy consumption of buildings is therefore required. In particular, 500,000 dwellings per year must be energetically renovated. Currently, renovations are carried out with traditional methods. Most of the work is done manually on-site, often with a poor implementation quality. The deadlines are rarely met and the costs deviate during the project. To solve these problems, this research work puts forward to industrialize the renovation. From a technical point of view, industrialization consists in designing and implementing constructive solutions, which suit each building and ensure quality control. From an organizational point of view, it consists in defining a complete renovation process as well as the associated actors, tools and methods. This thesis presents both the product (construction system) and the industrialisation process. The construction system is based on large multifunctional panels that are prefabricated and fixed outside the buildings’ façades. It greatly reduces the on-site implementation time. However, a precise geometry of the existing façades is needed. To do so, a three-dimensional remote survey can be used to create quickly the building information modelling of the existing buildings. This one will be used for the energetic, structural and architectural studies and for the configuration. Then, a configurator is proposed to assist the user to choose the panel options and to make their layout plan (determination of their dimensions and position on the façades). It edits the panels’ assembly plan and an accurate quotation. Besides, an estimation tool is proposed to provide the initial estimate and work schedule based on the preliminary studies. This tool will be supplied with the configurator’s feedback. Finally, an optimization tool is presented to plan the renovation works according to the workload schedule of the panel’s manufacturers and the implementation resources. The objective function can have several criteria, including the minimization of the works duration, the stock and the duration of the lifting equipments rental.