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Guide de conception d’un bâtiment performant FASCICULE 2 L’OPTIMISATION ÉNERGÉT

Guide de conception d’un bâtiment performant FASCICULE 2 L’OPTIMISATION ÉNERGÉTIQUE d a n s u n e CONCEPTION INTÉGRÉE Photographie : Bernard Fougères AUTEURS Daniel Forgues, Ph. D, professeur, Département de génie de la construction, École de technologie supérieure (ETS) Danielle Monfet, ing., Ph. D, professeure, Département de génie de la construction, ETS Stéphan Gagnon, ing., CEM®, LEED® GA, conseiller en efficacité énergétique, Bureau de l’efficacité et de l’innovation énergétiques, ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles Dépôt légal Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2016 ISBN : 978-2-550-75338-4 (version PDF) © Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles, Gouvernement du Québec, 2016 PRÉAMBULE Ce fascicule traite de la simulation énergétique en conception intégrée et de la mise en service améliorée (MESA) basée sur la norme ASHRAE Guideline 0-20131. L’information détaillée sur le contexte, les stratégies, les méthodes et les outils est présentée dans le fascicule 1.I 1. MacLeamy, MacLeamy Curve. 2004. Introduced in the Construction Users Roundtable’s “Collaboration, Integrated Information, and the Project Lifecycle in Building Design and Construction and Operation”. III TABLE DES MATIÈRES > TABLE DES MATIÈRES INTRODUCTION......................................................................................................1 CHAPITRE 1 > LA CONCEPTION INTÉGRÉE (CI) ET LE PROCESSUS DE CONCEPTION INTÉGRÉE (PCI)..................................................5 1.1 Les acteurs et l’organisation du travail . ........................................................................................7 1.1.1 Les acteurs et les expertises requises................................................................................7 1.1.2 La participation des occupants et des opérateurs ...............................................................8 1.1.3 Les exigences de performance et la rétroaction par la simulation.......................................10 1.1.4 Les modes contractuels et la présence du constructeur en amont . ....................................11 1.2 Les processus et les méthodes...................................................................................................11 1.2.1 Un processus générique d’optimisation itérative ...............................................................13 1.2.2 La planification et l’organisation du travail .......................................................................14 1.2.3 La préconception ...........................................................................................................15 1.2.4 L’esquisse .....................................................................................................................17 1.2.5 Le dossier préliminaire ...................................................................................................18 1.2.6 Le dossier définitif . .........................................................................................................23 1.2.7 La réalisation et la livraison du projet . ..............................................................................23 CHAPITRE 2 > LA MISE EN PLACE DE LA MISE EN SERVICE AMÉLIORÉE . ...........25 2.1 L’approche LEED de mise en service et de mise en service améliorée ......................................27 2.2 Le guide ASHRAE de mise en service .........................................................................................30 CONCLUSION . ......................................................................................................35 RÉFÉRENCES.......................................................................................................36 ANNEXE A > UNE APPROCHE DE CONCEPTION COLLABORATIVE ........................37 IV L’optimisation énergétique dans une conception intégrée Guide de conception d’un bâtiment performant LISTE DES FIGURES Figure 1 Graphique comparatif du mode de réalisation traditionnel et intégré...........................................2 Figure 2 Processus traditionnel et processus collaboratif...........................................................................3 Figure 3 Description de l’équipe de conception . .........................................................................................7 Figure 4 Processus de conception intégrée d’iiSBE .................................................................................12 Figure 5 Flot de travail dans la préconception et l’esquisse . ....................................................................13 Figure 6 Bibliothèque multifonctionnelle de Varennes . .............................................................................14 Figure 7 Développement du programme en mode collaboratif 3P avec les futurs occupants..................15 Figure 8 Maison du développement durable (Courtoisie de MSDL Architectes)........................................19 Figure 9 Ventilation naturelle au 740, rue Bel-Air (Gracieuseté de Provencher Roy architectes)..............20 Figure 10 Processus d’optimisation . ...........................................................................................................22 Figure 11 Flot de travail dans la réalisation et la livraison du projet ..........................................................24 Figure 12 Modèle d’apprentissage divergent-convergent ..........................................................................37 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 Mise en service et mise en service améliorée . ...........................................................................27 Tableau 2 Sources de défaillances en fonction du cycle de vie du bâtiment . .............................................28 Tableau 3 Contrôle qualité, inspections et essais........................................................................................29 Tableau 4 Liste de contrôle des documents pour vérification du respect des objectifs énoncés dans l’EPP................................................................................................31 Tableau 5 Plan de mise en service . .............................................................................................................33 V TABLE DES MATIÈRES > LISTE DES ACRONYMES AQ Assurance qualité ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers BIM/MDB Building information modeling/modélisation des données du bâtiment CI Conception intégrée CVCA Chauffage, ventilation et conditionnement de l’air EPP Exigences du propriétaire pour le projet GPE Garantie de performance énergétique GPEI Garantie de performance énergétique intrinsèque GRE Garantie de résultats énergétiques iiSBE International Initiative for a Sustainable Built Environment LEED Leadership in Energy and Environmental Design MEP Mécanique, électrique, plomberie MES Mise en service MESA Mise en service améliorée PA-LEED Professionnel accrédité LEED PCI Processus de conception intégrée PFT Programme fonctionnel et technique 1 INTRODUCTION > INTRODUCTION Ce fascicule présente deux approches, la conception intégrée (CI) et la mise en service améliorée (MESA), qui viennent bonifier le potentiel d’optimisation dans un contexte de conception-soumission-construction traditionnel. S’il veut obtenir les résultats attendus en CI, le client doit cependant savoir qu’il devra : ■ ■ accepter d’investir des ressources spécialisées additionnelles; ■ ■ participer au processus de conception en mobilisant des ressources internes (opérateurs gestion et entretien, gestionnaires d’actifs, membres du personnel qui jouent un rôle clé dans l’exploitation de l’entreprise); ■ ■ être ouvert et à l’écoute des solutions proposées par les professionnels, même si elles remettent en cause des éléments du programme; ■ ■ désigner un représentant ayant autorité pour prendre des décisions; ■ ■ prévoir des délais et des honoraires qui correspondent à l’effort supplémentaire demandé aux professionnels, ce qui, proportionnellement, représente une infime fraction des coûts répartis sur la durée de vie de la construction, de son coût global et du coût d’exploitation du bâtiment. Examinons d’abord les principes de base qui guident l’optimisation énergétique. Le premier principe concerne le mode de réalisation. Lorsqu’il est traditionnel, il se caractérise par un processus de conception séquentiel et fragmenté dans lequel l’expertise du constructeur et celle de l’opérateur ne sont pas mises à profit. Il a été démontré dans le programme C-2000 que les projets offrant la meilleure performance en matière de coût sont ceux qui ont été conçus de façon itérative et intégrée par une équipe mobilisée au tout début du projet2. Les écrits scientifiques et professionnels sur la conception intégrée mentionnent tous certains principes communs : ■ ■ le déplacement de l’effort de conception en amont; ■ ■ la conception par itérations successives en utilisant la simulation énergétique; ■ ■ la création d’un contexte favorable à la collaboration. 2. Larsson, N. The Integrated Design Process; History and Analysis. 2009. 2 L’optimisation énergétique dans une conception intégrée Guide de conception d’un bâtiment performant La Figure 1 compare la courbe d’effort dans un mode itératif par rapport à un mode conventionnel. Le premier principe est le transfert de l’effort en amont. Comme le notait Prasad3, 85 % des décisions importantes sont prises en amont du projet. Cependant, comme l’illustre la Figure 1, dans un mode traditionnel, l’information pour la prise de décision (qualité, coût, échéancier, respect des exigences du client) n’est complète que lorsque le processus de conception est déjà avancé. Pourtant, la capacité de faire des changements, beaucoup plus grande au début d’un projet, diminue à mesure que le temps passe tandis que le coût des changements augmente de façon exponentielle. Le mode de réalisation traditionnel ne tient pas compte de cette réalité. L’effort et les ressources sont principalement investis en milieu de projet, lorsque l’étape de conception prend fin et que débute celle de la construction. Les décisions en amont se prennent alors sur des hypothèses qui s’avèrent fréquemment erronées et nécessitent une série de mesures correctives qui auront des répercussions tout au long de la conception et de la construction. Figure 1 Graphique comparatif du mode de réalisation traditionnel et intégré4 3. Prasad, B. Concurrent engineering fundamentals – Integrated product and process organization. 1996. 4. MacLeamy, MacLeamy Curve. 2004. Introduced in the Construction Users Roundtable’s “Collaboration, Integrated Information, and the Project Lifecycle in Building Design and Construction and Operation”. Préconception Dossier préliminaire Dossier définitif Documents de construction Permis/ Appel d’offre Conceptialisation Critères de design Design détaillé Documents de mise en œuvre Coordination des agences/achat final Construction Construction Traditionnel Intégré Effort/Impact Macleamy Curve 4 3 2 1 Habileté d’influer sur les coûts et les capacités fonctionnelles Coûts des changements de design Processus de conception traditionnel Processus de conception intégré (PCI) 4 3 2 1 3 INTRODUCTION > Le deuxième principe consiste à encourager l’innovation en confrontant les approches des différentes spécialités pour optimiser, par une série d’itérations, la solution globale. Dans le modèle de planification du processus traditionnel de conception, le travail est divisé en une série de tâches organisées de façon séquentielle qui sont partagées entre les différentes fonctions. Chaque fonction optimise l’utilisation de ses ressources selon les tâches qui lui sont assignées, sans se soucier de l’ensemble. Ceci entraîne une absence d’itérations dans le processus de conception, un manque de considération des contraintes liées aux phases ultérieures ou des contraintes inutiles établies pour la conception dans ces phases et un manque de leadership et de responsabilisation des membres de l’équipe de projet. Ces problèmes conduisent à des solutions sous-optimales, à une mauvaise constructibilité ou exploitabilité, à la nécessité d’apporter des mesures correctives dans la conception et la construction et au manque d’innovation5. Une approche itérative peut résoudre ces problèmes. Le troisième principe vise à créer un contexte favorable à la réalisation de ces itérations. Puisque les membres de l’équipe de projet font partie d’entités séparées, en CI on suggère que ces itérations se déroulent lors d’une session intensive, communément appelée charrette, d’une durée allant d’une journée à plusieurs jours. L’objectif est de donner suffisamment de temps à l’équipe pour qu’elle conçoive des solutions novatrices afin de construire un bâtiment de meilleure qualité et ayant un impact moindre sur l’environnement, tout en tenant compte des contraintes de coûts uploads/Ingenierie_Lourd/ guide-de-conception-batiment-performant-fascicule-2.pdf