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Un bâtiment virtuel pour économiser

Pour son projet de tour à énergie positive, la société Elithis a réalisé un avatar numérique du futur ouvrage, afin d’en estimer au plus juste les coûts de construction et d’exploitation.

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Les concepteurs peuvent « visiter leur chantier », grâce aux masques de réalité virtuelle Oculus Rift, développés par la société Oculus VR, filiale de Facebook. © Elithis

Spécialisé dans l’ingénierie du bâtiment et, plus particulièrement, l’efficacité énergétique, le groupe Elithis est connu pour se doter de vitrines donnant à voir son savoir-faire. Ce fut le cas en 2009, avec la livraison de la fameuse tour éponyme, sise à Dijon. Un ouvrage de dix étages, de 33 mètres de haut, dédié aux activités du secteur tertiaire, et qui a accueilli le nouveau siège de l’entreprise, présenté à l’époque comme « la première tour à énergie positive au monde ».

En 2015, le groupe Elithis devrait mettre en chantier un projet analogue : une nouvelle tour à énergie positive, mais abritant cette fois-ci des logements (uniquement en location). Appelé Tour Danube, le futur ouvrage (66  logements du T2 au T4, pour une surface habitable totale de 4 500 mètres carrés) sera établi à Strasbourg (Bas-Rhin). Mais si le projet revêt une avancée, ce ne sera pas tant pour son niveau de performance au plan énergétique que pour l’utilisation d’un outil de conception encore à l’avant-garde : l’avatar numérique. 

Le recours à l’avatar numérique est une technique appartenant au registre de la modélisation informatique des bâtiments (désignées par l’acronyme anglais BIM, pour Building Information Modeling). Principal intérêt : optimiser la phase de réalisation et limiter les aléas de chantier pour,  in fine, maîtriser les coûts de construction. « L’avatar numérique est devenu un élément essentiel du projet, explique Thierry bièvre, PDG d’Elithis. Il nous permet d’avoir l’assurance que l’hypothèse du modèle soit dans la droite ligne du projet final, quasiment à l’identique. »

Des logiciels de jeux vidéo 

Un tel outil est d’une grande utilité pour l’équipe de conception – architectes, bureaux d’études, équipes de recherche & développement – qui peut s’appuyer dessus afin de conforter ses hypothèses : « Les concepteurs peuvent ensuite soumettre cet avatar numérique à leurs propres logiciels, pour réaliser des
simulations thermiques dynamiques (indiquant l’état de confort thermique au sein du bâtiment tout au long de l’année – Ndlr), des simulations d’éclairement… ».

Si l’utilisation des maquettes numériques ne constitue pas une nouveauté en soi – les logiciels BIM existent depuis une bonne trentaine d’années –, le projet de la Tour Danube se distingue dans son recours aux outils de réalité virtuelle. Car, en plus de l’avatar numérique, l’équipe de conception (architectes, bureau d’études…) a pu utiliser des logiciels venus du monde du jeu vidéo. Objectif : permettre aux concepteurs de « visiter » le futur bâtiment et ce, avant même le début du chantier. « Les cheminements de câbles et de gaines ne sont plus figurés selon un code couleur, mais fidèlement rendus par des textures réalistes. Cela facilite la tâche des architectes de façon quasi-instantanée : l’architecte a ainsi pu se rendre compte que les dimensions très importantes des fenêtres [ainsi conçues pour bénéficier au maximum des apports thermiques du soleil et de la lumière naturelle, Ndlr] pouvaient rendre difficile l’ameublement des futurs logements. Sans cette visite virtuelle, il n’aurait pas pu en prendre conscience. » En ayant une vue globale et précise du futur bâtiment, la maîtrise d’œuvre est très facilement en mesure de prévenir les éventuels incidents de chantier, en améliorant la coordination des intervenants (architecte, ingénieur, entreprises…) et en appliquant au besoin des actions correctives. 

Pour « visiter  leur chantier », les concepteurs ont recours aux masques de réalité virtuelle Oculus Rift, développés par la société Oculus VR, filiale de Facebook. Ces masques sont reliés à une manette identique à celles qu’utilisent les joueurs de jeux vidéo. L’utilisateur peut ainsi poser le regard sur le moindre recoin du bâtiment virtuel, jusqu’à l’intérieur d’une gaine de ventilation ! Une prouesse à laquelle a contribué la société Foundation, filiale du groupe Elithis, dont la tâche a précisément consisté à développer des passerelles informatiques entre le logiciel BIM utilisé par la maîtrise d’œuvre de conception (en l’espèce le logiciel Revit) et les logiciels de réalité virtuelle issus du monde du jeu vidéo, nécessaires à l’emploi de l’Oculus Rift. Ce sont ces logiciels qui génèrent les textures des différents éléments (tôles, gaines de ventilation, etc.) en qualité « photoréaliste ». 

Si la réalisation d’un avatar numérique induit un coût supplémentaire en phase d’étude, l’objectif in fine est de réaliser des économies en coût global, sur la totalité de la durée de vie de l’ouvrage. Le surcoût est ainsi consenti en phase de conception pour mieux limiter les dépenses lors de l’exploitation du bâtiment. « Notre volonté est de réaliser des ouvrages à coût constant », rappelle Thierry Bièvre. Dans ce registre, l’avatar numérique renseigne de manière précise sur le coût total de l’ouvrage, ainsi que sur celui de chaque élément de construction. Chaque matériau entrant dans sa composition est, en effet, paramétré pour pouvoir renseigner, lors de la consultation de la maquette numérique, toutes les informations relatives aux coûts de construction et d’exploitation, voire de consommation énergétique lorsqu’il s’agit d’équipements techniques : d’un simple clic, il est désormais possible de connaître la date de péremption du moindre extincteur, afin de procéder en temps utile à son remplacement.

Des données agrégées à l’avatar 

Le tout est d’alimenter l’avatar de ces informations chiffrées. En l’occurrence, Elithis dispose d’une importante base de données, fournie par l’une de ses filiales, Odaxia. Ces données sont ainsi agrégées à l’avatar numérique pour renseigner à chaque itération les coûts de construction et d’exploitation. « Nous avons pu retirer pas mal de données de l’exploitation de la Tour Elithis de Dijon, indique Thierry Bièvre, ce qui nous a permis de faire des corrections de saisies sur un certain nombre d’hypothèses, de façon à ce que le modèle numérique ne soit pas trop éloigné du comportement réel du bâtiment. » Même si tous les paramètres ne sont pas maîtrisables : les données météorologiques trentenaires ne peuvent pas toujours rendre compte des aléas climatiques. Il en est de même du comportement des usagers, plus ou moins vertueux. En dépit de ces impondérables, l’avatar a pour vocation d’être reflet le plus proche possible du bâtiment, tout au long de sa durée de vie.

Portes ouvertes en ligne !

Sur le papier, les futurs usagers de la Tour Danube n’auront pas de facture énergétique à régler (même pour leurs équipements électroménagers), puisque le bâtiment a été conçu pour être autosuffisant en besoins thermiques et électriques. Cela grâce à une conception bioclimatique, ainsi qu’aux énergies renouvelables : le bâtiment sera raccordé au réseau de chauffage urbain de la ville de Strasbourg, lui-même alimenté à 75 % en biomasse. La tour sera également pourvue de 1 400 mètres carrés de capteurs photovoltaïques, répartis et harmonieusement intégrés sur les façades sud et ouest. Alors que le chantier doit débuter d’ici à la fin 2015, les porteurs de projet ont déjà fait des présentations de la tour à l’aide de l’Oculus Rift lors de salons professionnels et de manifestations liées aux industries du numérique. En temps utile, les futurs locataires auront la possibilité d’utiliser l’Oculus Rift pour visiter les appartements. Ils devraient également pouvoir effectuer ces visites virtuelles à partir d’un site Internet dédié.

 

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