Outil de calcul du coût global - PERformance ENergétique et environnement PERENNE
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Projet PEREN
PERformance ENergétique et environnement PERENNE
Outil de calcul du coût global
partagé
Laboratoire de Recherche en
Architecture
Groupe de Recherche Environnement
Conception Architecturale et Urbaine
PEREN
(PERformance ENergétique et environnement PERENNE)
Etude réalisée avec le soutien de la Fondation Bâtiment Energie
suite au second appel à projets de juillet 2006 relatifs à la maîtrise de l'énergie,
au recours aux énergies renouvelables et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre
lors de la construction, de la réhabilitation ou de la rénovation des bâtiments de bureaux.
www.batiment-energie.org
PEREN/Livrable D5 Outil de calcul du coût global partagé 1/30
Titre Outil de calcul du coût global partagé
Projet PEREN
Diffusion du document Public
Nature du document Livrable D5
Auteur(s) Bernard FERRIES, Jean-Pierre CORDIER (Coût global)
Résumé Ce document décrit les étapes du développement de l’outil
informatique développé dans le cadre du projet Peren, puis
détaille chacun de ses composants :
- un quantitatif qui exploite un fichier au format IFC
généré par un logiciel de CAO
- une base de données pouvant contenir plusieurs variantes
de différents bâtiments
- une bibliothèque de matériaux et d’objets types
- un ensemble de macros et de requêtes pour automatiser
des traitements dont le calcul des indicateurs destinés à
comparer les configurations d’étude
- des outils de consultation et d’analyse du contenu de la
base de données avec de nombreuses illustrations en an-
nexe
Après une présentation de la procédure d’utilisation de
l’outil, le document se termine par un bilan et des pistes
d’améliorations potentielles.
Nom du fichier PEREN_D5_Outil
PEREN/Livrable D5 Outil de calcul du coût global partagé 2/30
SOMMAIRE
1 Introduction .......................................................................................................................5
1.1 Objet du document ..................................................................................................... 5
2 Démarche de développement............................................................................................5
2.1 Parti initial.................................................................................................................. 5
2.2 Déroulement............................................................................................................... 5
Première période ............................................................................................ 5
Deuxième période .......................................................................................... 6
Troisième période........................................................................................... 7
Quatrième période .......................................................................................... 7
2.3 Architecture générale ................................................................................................. 8
3 Description détaillée de l’outil ..........................................................................................9
3.1 Quantitatif .................................................................................................................. 9
3.2 Intégration des résultats de simulation..................................................................... 10
3.3 Bibliothèque des matériaux et objets types.............................................................. 11
3.4 Base de données ....................................................................................................... 11
Modèle conceptuel ....................................................................................... 11
Tables ........................................................................................................... 12
3.5 Macros...................................................................................................................... 13
Calcul des impacts des matériaux par unité de volume ............................... 13
Calcul des impacts des objets types dont la composition est connue........... 14
Calcul des indicateurs................................................................................... 15
3.6 Outils de consultation et d’analyse .......................................................................... 16
3.7 Coût global partagé .................................................................................................. 18
Formules d’actualisation .............................................................................. 18
Périmètre de l’outil et traitement des différents postes de coût ................... 21
Application à la comparaison des variantes de l’immeuble virtuel ............. 22
4 Procédure d’utilisation....................................................................................................24
5 Conclusion ........................................................................................................................25
5.1 Bilan du développement........................................................................................... 25
5.2 Améliorations potentielles ....................................................................................... 25
Extension du quantitatif à d’autres classes d’objets..................................... 25
Une meilleure prise en compte des durées de vie ........................................ 25
Une interface utilisateur convivial et sécurisé.............................................. 25
6 Annexes.............................................................................................................................26
6.1 Contrôles .................................................................................................................. 26
Objets types .................................................................................................. 26
Matériaux ..................................................................................................... 26
Compositions................................................................................................ 26
Paramètres .................................................................................................... 26
PEREN/Livrable D5 Outil de calcul du coût global partagé 3/306.2 Configurations.......................................................................................................... 27
Constituants.................................................................................................. 27
Consommations d’énergie............................................................................ 27
Coût de l’énergie .......................................................................................... 27
Emissions de GES par usage........................................................................ 27
Energie grise par constituant compte tenu des remplacements.................... 28
Emissions de GES par constituant compte tenu des remplacements ........... 28
Coût constructif ............................................................................................ 28
Hypothèses et facteurs de différentiation ..................................................... 28
6.3 Benchmark ............................................................................................................... 29
Tableaux comparatifs ................................................................................... 29
Histogrammes............................................................................................... 29
Comparaison des émissions GES (consommations vs constituants) ........... 29
Emissions GES totales vs coût ..................................................................... 30
Emissions GES par catégorie d’ouvrage...................................................... 30
Figures
FIGURE 1. DETAIL DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX........................................................................................... 6
FIGURE 2. QUANTITATIF IFC : ACCUEIL ................................................................................................................ 9
FIGURE 3. QUANTITATIF IFC : ONGLET MURS....................................................................................................... 9
FIGURE 4. QUANTITATIF IFC : ONGLET PORTES ................................................................................................... 10
FIGURE 5. QUANTITATIF IFC - CONSTITUANTS DE L'IMMEUBLE ........................................................................... 10
FIGURE 6. EXTRAIT DE LA REQUETE DE CALCUL DES CONSOMMATIONS ASSOCIEE AU PILOTE............................... 17
FIGURE 7. CONSOMMATIONS D’ENERGIE PAR USAGE POUR LA VARIANTE 1 DE L’IMMEUBLE GA ......................... 17
FIGURE 8. VARIATIONS DU FACTEUR D’ACTUALISATION POUR DES PERIODICITE DE 1 A 8 ANS ............................. 20
FIGURE 9. VARIATIONS DU FACTEUR D’ACTUALISATION POUR DES PERIODICITE DE 8 A 40 ANS ........................... 20
Abréviations
CAO Conception Assistée par Ordinateur
GES Gaz à effet de serre
IFC Industry Foundation Classes. Modèle de données (ISO/PAS 16739) et format
de fichier d’échange. (www.buildingsmart.fr)
SHON Surface Hors Œuvre Nette
STD Simulation Thermique Dynamique
PEREN/Livrable D5 Outil de calcul du coût global partagé 4/301 Introduction
1.1 OBJET DU DOCUMENT
Ce document présente l’outil développé dans le cadre du projet de recherche PEREN.
Nous décrivons successivement la démarche de développement puis les divers composants de
l’outil. Nous terminons par une évaluation de ses potentialités et de ses limites, et par la pré-
sentation de quelques perspectives d’évolutions.
2 Démarche de développement
2.1 PARTI INITIAL
Notre proposition initiale prévoyait que nous utiliserions des progiciels et applications exis-
tantes, déjà maîtrisés par les partenaires du projet dans les domaines de la simulation thermi-
que dynamique, de l’acoustique et de l’éclairage.
Elle envisageait aussi des développements spécifiques pour aboutir à un outil de coût global
partagé avec pour principales fonctionnalités :
- la gestion d’une bibliothèque d’impacts environnementaux et de coûts
- la détermination d’indicateurs permettant la comparaison de différents immeubles ou
de différentes variantes d’un même immeuble
- la fédération des informations nécessaires à cette détermination (caractéristiques de
l’immeuble, résultats des simulations)
Nous nous étions également engagés à utiliser les standards d’échange pour que notre outil
puisse évoluer ultérieurement en communiquant avec d’autres outils que ceux initialement
prévus.
2.2 DEROULEMENT
Première période
Nous avons rédigé un protocole d’évaluation décrivant :
1. Les informations nécessaires aux outils d’évaluation et les informations qu’ils pro-
duisent
2. Les indicateurs permettant d’apprécier la performance d’un immeuble selon diffé-
rents points de vue
3. L’enchaînement des différentes procédures nécessaires à l’évaluation d’un immeu-
ble de bureau.
Nous avons également analysé les solutions ECOTECT et Green Building Studio ce qui nous
a conduit à préciser le positionnement de l’outil PEREN :
ECOTECT1 est un outil intégré qui comprend un éditeur graphique, un outil de visua-
lisation des effets du rayonnement solaire et des outils de simulation et de calcul
(thermique, acoustique, coûts constructifs et d’exploitation, impacts environnemen-
taux). C’est un outil particulièrement adapté au stade de l’esquisse ou de l’avant-projet
simplifié et il a d’ailleurs été conçu « par des architectes pour des architectes ».
1
http://ecotect.com/
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 5/30L’outil PEREN mobilise des outils de simulation plus puissants que nous avons jugés
indispensables dans le cadre de ce projet de recherche pour analyser les phénomènes
et concevoir des assemblages de solutions performants.
Green Building Studio2 est un service en ligne : le projet est modélisé de façon som-
maire avec un logiciel comme Archicad ou Revit. Une extension de ces logiciels de
CAO génère un modèle complet du projet par une définition automatique des locaux et
des planchers. Une station météo ayant été choisie, le projet est évalué au prix d’un
grand nombre d’hypothèses non maîtrisées, notamment en matière de scénarios
d’occupation.
Il s’agit encore d’une aide lors des premières étapes du projet. Compte tenu de la sen-
sibilité des résultats des consommations énergétiques à l’usage de l’immeuble, il nous
a paru essentiel de pouvoir contrôler et faire varier l’ensemble des paramètres ayant
une influence. D’où l’intérêt de PEREN pour gérer et maîtriser l’ensemble des infor-
mations relatives à l’immeuble étudié et aux résultats de ses évaluations.
Nous avons d’autre part testé l’utilisation conjointe des standards IFC3 et NBDM4 pour le
transfert de données entre CAO et TRNSYS, et exploré la possibilité de produire un quantita-
tif à partir de la CAO.
Pour l’environnement de développement et d’utilisation, notre choix s’est porté sur Open Of-
fice5 et notamment pour les composants BASE et CALC qui sont fonctionnellement équiva-
lents à EXCEL et ACCESS.
Deuxième période
Nous n’avions pas prévu initialement de développer une version tableur de l’outil mais elle
s’est construite progressivement lors de l’évaluation de l’immeuble GA.
Figure 1. Détail des impacts environnementaux
2
http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/index?id=11179508&siteID=123112
3
www.buildingsmart.fr
4
http://nbdm.org/
5
Open Office est la version libre de StarOffice, disponible gratuitement sur http://fr.openoffice.org/
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 6/30Elle a permis de définir et de valider les différents postes d’analyse et leur granularité. Plusieurs partenaires se sont approprié l’outil et l’on fait évoluer de façon concertée. Nous avons donc considéré cette version tableur comme l’expression de la façon dont ils souhaitent analyser un projet d’immeuble de bureau et nous l’avons prise comme référence pour la ver- sion base de données de l’outil. Pour le quantitatif issu de la CAO, nous avons décidé de développer une solution indépen- dante du logiciel de CAO en exploitant la norme internationale IFC. Il s’agit de macros Visual Basic qui font appel au composant ActiveX IFCsvr pour la lecture et l’exploitation du contenu du fichier IFC. Troisième période Elle a été consacrée à la finalisation du module de quantitatif mais surtout au développement de modules et de requêtes dans l’environnement BASE. Nous avons en particulier programmé le calcul des indicateurs à l’aide de requêtes SQL. Exemple de requête qui, pour une configuration donnée, calcule l’indicateur TH01 (consom- mation d’énergie en kwh ep par an et par m2 SHON) : Les interfaces utilisateur réalisés dans l’environnement Base sous la forme de « formulaires intégrés » se sont avérées décevantes. Nous avons décidé de déporter la consultation de la base dans des tableurs dont le contenu est extrait automatiquement de la base de données grâce à la technologie des « pilotes de données » décrite au chapitre suivant. Quatrième période Elle a consisté à terminer le développement en fonction des besoins exprimés lors de l’étude de l’immeuble virtuel. PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 7/30
2.3 ARCHITECTURE GENERALE
Les blocs de couleur orange représentent les logiciels tiers. Les blocs de couleur jaune corres-
pondent à ce qui a été développé dans le cadre du projet et dont l’ensemble constitue « l’outil
PEREN » :
- un module de production d’un quantitatif des constituants de l’immeuble à partir d’un
fichier au format IFC produit par un logiciel de CAO
- des modules pour intégrer à la base de données le résultat de ce quantitatif et la syn-
thèse des calculs thermiques
- un module de gestion des bibliothèques
- un module de gestion des configurations
- un ensemble de macros et de requêtes pour alimenter les outils de consultation
CAO
Evaluation
Immeuble.Ifc
Hall
Acoustics
Quantitatif IFC svr
Visual Basic (contrôle
Excel ActiveX)
Eclairage
Quantitatif
(.xls)
TRNSYS Import constituants INIES
(Base)
Gestion Bibliothèques
matériaux et objets types
Synthèse Intégration (Base)
résultats STD résultats
(.xls) simulations BD Gestion configurations
(Base)
PEREN (Base)
Macros OO Basic
et requêtes SQL
(Base)
Contrôles Benchmark Configurations
(Calc) (Calc) (Calc)
Consultation
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 8/303 Description détaillée de l’outil
3.1 QUANTITATIF
Nous avons mis en œuvre une solution basée sur le composant ActiveX IFCsvr développé par
la société SECOM et disponible gratuitement6. IFCsvr contient des fonctions d’analyse et
d’extraction du contenu d’un fichier au format IFC. Ces fonctions sont appelées par une
macro Visual basic qui remplit les onglets correspondant à chaque catégorie d’objet à partir
du fichier IFC.
Nota : cette macro fonctionne uniquement lorsque le logiciel de CAO exporte les quantités
sous la forme d’instances de la classe IfcElementQuantity. Cette convention est appliquée
pour l’instant par les logiciels Archicad et Bentley Architecture.
Figure 2. Quantitatif IFC : Accueil
Figure 3. Quantitatif IFC : Onglet Murs
6
S’inscrire au groupe http://tech.groups.yahoo.com/group/ifcsvr-users/?yguid=40247048 pour télécharger
l’application et sa documentation
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 9/30Figure 4. Quantitatif IFC : Onglet Portes
Une deuxième macro rassemble l’ensemble des informations dans l’onglet « Constituants ».
Elles seront ensuite importées dans la base de données et regroupées par type.
Figure 5. Quantitatif IFC - Constituants de l'immeuble
3.2 INTEGRATION DES RESULTATS DE SIMULATION
Les seules valeurs produites par TRNSYS que nous intégrons à la base de données PEREN
sont les consommations, les dépenses d’énergie par usage (chauffage, rafraîchissement, ECS,
éclairage, auxiliaires et équipements techniques dont la bureautique) et le coût de l’abonne-
ment annuel.
Le nombre de valeurs par configuration est donc faible et elles sont saisies manuellement.
Tout logiciel de thermique capable de les produire peut être utilisé.
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 10/303.3 BIBLIOTHEQUE DES MATERIAUX ET OBJETS TYPES
Tout constituant d’un immeuble est associé à un objet type auquel sont associés des valeurs
unitaires des coûts et des impacts environnementaux, la durée au bout de laquelle il doit être
remplacé et un facteur d’actualisation (cf. § 3.7).
Lorsqu’on dispose d’une fiche de déclaration environnementale et sanitaire (FDES), les va-
leurs des impacts et en particulier l’énergie grise et les émissions de GES sont extraites de la
fiche et saisies telles quelles, sans aucune conversion pour réduire le risque d’erreur.
L’énergie grise notamment est saisie en MJoules. Mais les cas où il n’existe pas encore de
FDES sont encore nombreux. On décrit alors la composition de l’objet type à partir d’une
bibliothèque de matériaux et les impacts environnementaux de l’objet type sont déduits auto-
matiquement des quantités et des impacts unitaires des matériaux qui le composent.
3.4 BASE DE DONNEES
Modèle conceptuel
La base de données contient des bibliothèques (matériaux, objets types) et les informations
relatives à des configurations d’étude correspondant à divers immeubles ou à diverses varian-
tes d’un même immeuble.
Immeuble
-Nom
-Site
-Nature
1
ObjetType *
-Description Constituant
-Unité Configuration
-Quantité ValeurFacteur
-Coût constructif -Numéro variante
-Unité -Valeur
-Coût exploitation -SHON
1 * -Origine CAO : Boolean * 1 1 *
-EG_kwhParM3 -Indicateur 1
-GESparM3 -Indicateur 2
1*
-Indicateur 3
* -...
-Comparer : Boolean Facteur
1 * 1
-Libellé
-Domaine valeurs
Groupe
1
-Libellé
1 -Catégorie
*
*
Energie
Matériau
Composition -Usage
-Libellé -Energie
-Quantité -Densité -Conso EF
-Unité -EG kwh par m3 -Dépense
* 1 -Emissions GES par m3 -Emission GES
Toute configuration est associée à un ensemble de constituants qui décrivent de quoi est com-
posée la variante de l’immeuble. Un constituant est lié à un objet type et un seul. La composi-
tion de l’objet type est décrite lorsqu’on ne dispose pas de FDES.
Pour formaliser les caractéristiques des diverses configurations et mettre en évidence ce qui
les différentie, on utilise une liste de facteurs dont on précise les valeurs pour chaque configu-
ration d’étude.
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 11/30 Tables
Nom Contenu
Bâtiment Les noms et caractéristiques des bâtiments étudiés.
Composition Contient la description de la composition d’un objet type sous la forme
d’une liste de composants dont on précise le matériau, la quantité et
l’unité (cm, kg, m3).
Permet de décrire aussi bien une paroi composite que le bilan matière
d’un type de mobilier.
Configuration Contient les caractéristiques principales (référence à l’immeuble,
SHON,…) ainsi que les valeurs des indicateurs, finaux et intermédiaires.
Constituant Un élément qui entre dans la composition d’une configuration (une va-
riante d’un immeuble). On précise l’objet type et la quantité exprimée
dans l’unité définie au niveau de l’objet type
Energie Contient les consommations et les dépenses par usage pour chaque confi-
guration.
Facteur Les facteurs qui caractérisent une configuration. Destinés à formaliser les
hypothèses de calcul et à mettre en évidence les différences entre les
configurations.
Groupe Classification à 2 niveaux des ouvrages et des équipements.
1er niveau : aménagement, construction, équipements, frais (branche utili-
sée seulement pour le calcul du coût constructif) .
Historique Enregistrement des évolutions successives de l’application
Materiau Bibliothèque des matériaux pouvant entrer dans la composition d’un objet
type.
ObjetType Correspond à la notion d’unité fonctionnelle de la base Inies7.
Parametres Valeurs nécessaires à certains calculs ou traitements et susceptibles d’être
modifiées ultérieurement comme des coefficients de conversion.
Transfert Table intermédiaire pour l’importation des constituants.
7
http://www.inies.fr/
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 12/303.5 MACROS
Module/Fonction Description
Matériau/ Calcul des impacts environnementaux par unité de volume.
CalculProprietesMateriau Voir schéma ci-après
Composition/ Calcul de l’énergie grise et des émissions de GES pour les ob-
CalculProprietesObjetType jets types dont la composition est connue.
Voir schéma ci-après
Indicateurs/ Calcul automatique des indicateurs.
CalculIndicateurs Voir schéma ci-après
Benchmark/ Transfert automatique dans l’onglet « import » du tableur
ExportIndicateurs « Configurations » des valeurs des indicateurs des configura-
tions à comparer
ImportIFCBase/ Vide la table « transfert » et la remplit avec le contenu de
VersBase l’onglet « Constituants » du tableur généré par le module
Quantitatif.
A partir du contenu de la table « Transfert », insère le quantita-
tif dans la table « Constituant » pour la configuration choisie
Dupliquer/ Pour définir une configuration par clonage d’une configuration
DupliqueValeurFacteurs déjà présente dans la base. Très utile car la plupart des varian-
tes d’un même immeuble sont « à quantitatif constant »
DupliqueConstituants
Calcul des impacts des matériaux par unité de volume
Pour faciliter le contrôle et réduire le risque des erreurs de saisie, l’énergie grise est toujours
saisie en Méga Joules, unité utilisée dans les FDES.
Cette macro a pour effet de convertir l’énergie grise en Kwh et de calculer les valeurs de
l’énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre au m3.
[Materiau]EnergieGrise
(MJoule par UF)
[Materiau]EmissionGES
[Materiau]EGKwhparM3
(Kg eq CO2 par UF)
CalculProprietesMateriau
[Materiau]EpaisseurUF [Materiau]GESparM3
(exprimée en cm)
[Materiau]LongueurUF
(exprimée en m)
[Materiau]LargeurUF
(exprimée en m)
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 13/30 Calcul des impacts des objets types dont la composition est connue
Lorsqu’on dispose d’une FDES, les valeurs de l’énergie grise et des émissions de gaz à effet
de serre sont saisies à partir de la FDES dans les unités de la FDES.
Lorsqu’on ne dispose pas de FDES, l’utilisateur décrit la composition de l’objet type à partir
des matériaux.
Cette macro calcule l’énergie grise et les émissions de gaz à effet de serre d’un objet type à
partir de sa composition détaillée.
[Composition]Code
[Composition]ID_Materiau
[Composition]Quantité
[Composition]Unité
(cm, m3 ou kg)
[ObjetType]EnergieGrise
[Materiau]ID (Kwh par UniteUF)
[Materiau]EGKwhparM3
CalculProprietesObjetType
[Materiau]GESparM3 [ObjetType]EmissionGES
(Kg eq CO2 par UniteUF)
[ObjetType]Code
[ObjetType]Composition
(Vrai si composition définie)
[ObjetType]EGcm
[ObjetType]EGm3
[ObjetType]EGKg
[ObjetType]GESm3
[ObjetType]GESKg
[ObjetType]GEScm
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 14/30 Calcul des indicateurs
[Configuration]TH01
Consommation annuelle d’énergie
primaire (Kwh ep/m2 SHON)
[Configuration]IMP3
Energie grise (Kwh/m2 SHON)
Variable Choix configuration
[Configuration]IMP1
Emissions GES induites par les
[Energie] consommations d’énergie
(kg eq CO2/m2 SHON)
[ObjetType] [Configuration]IMP2
Emissions GES induites par les
CalculIndicateurs
produits, remplacements inclus
[Constituant] (kg eq CO2/m2 SHON)
[Configuration]CT1
[Parametres] Coût de construction
(clos-couvert, équipements et frais)
(€HT/m2 SHON)
[Configuration]
[Configuration]CT2
Coût aménagement avec prise en
compte des remplacements
(€HT/m2 SHON)
[Configuration]TH02
Dépense énergétique annuelle,
abonnement inclus (€HT/m2 SHON)
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 15/303.6 OUTILS DE CONSULTATION ET D’ANALYSE
Les tableurs « Contrôles », « Configurations » et « Benchmark » exploitent le contenu de la
base de données. L’information est extraite par des requêtes SQL. La composition des ta-
bleaux de présentation et les fonctionnalités de filtrage sont définies à l’aide de pilotes de
données.
Contrôles
Requêtes Pilotes
Base SQL Configurations
de
de données
données
PEREN
Benchmark
La technologie des « pilotes de données » s’apparente à celle des tableaux croisés dynamiques
d’Excel.
Un pilote de données est associé à une table ou à une requête. Parmi les champs disponibles
de la table ou de la requête, on choisit ceux qui composeront le tableau, ceux qui permettront
d’effectuer des sélections et ceux pour lesquels on veut un cumul. Il suffit ensuite de les faire
glisser dans la zone concernée :
Champs de filtrage
Champ à cumuler
Champs
disponibles
Colonnes
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 16/30SELECT "Batiment"."Batiment" AS "Bâtiment", "Configuration"."NumeroVariante" AS "Variante",
"Configuration"."ID" AS "Configuration" , "Configuration"."SHON", "Energie"."Usage", "Ener-
gie"."Energie", "Energie"."ConsoEF" AS "Kwh ef/an", "Energie"."ConsoEF" / "Configura-
tion"."SHON" AS "Kwh ef/an/m2 SHON", "Energie"."ConsoEF" * "Parametres"."Valeur" AS "Kwh
ep/an", "Energie"."ConsoEF" * "Parametres"."Valeur" / "Configuration"."SHON" AS "Kwh
ep/an/m2SHON"
FROM "Batiment", "Energie", "Configuration", "Parametres"
WHERE "Configuration"."ID" = "Energie"."Configuration"
AND "Batiment"."ID" = "Configuration"."ID_Immeuble"
AND "Energie"."Energie" = 'Electricité'
AND "Parametres"."NomVariable" = 'ConversionElecEP'
AND "Energie"."Usage" 'Abonnement'
UNION
…
Figure 6. Extrait de la requête de calcul des consommations associée au pilote
Figure 7. Consommations d’énergie par usage pour la variante 1 de l’immeuble GA
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 17/303.7 COUT GLOBAL PARTAGE
Le développement durable motive actuellement des approches en coût global non limitées au
strict point de vue économique.
Le coût global fait l’objet d’une norme internationale (ISO/DIS 15686-5) qui est prise comme
référence par un document récent du MEDDAT8. Cette norme introduit la notion de coût glo-
bal étendu lorsqu’il intègre des externalités, c’est-à-dire « des contraintes (externalité néga-
tive) ou des bénéfices (externalité positive) revenant à des tiers. En particulier, les émissions
en CO2 pourront être monétisées en valorisant la tonne de carbone suivant des études sur
l’évolution des prix du marché ou suivant son coût institutionnel. 9»
Cette notion de coût global étendu est équivalente à celle du coût global partagé introduite
dans le document « Ouvrages publics et coût global10 ». C’est l’option que nous avions rete-
nue dès le début du projet PEREN avec le développement d’un outil de coût global partagé,
complémentaire aux autres outils utilisés par les membres de l’équipe de recherche pour
l’évaluation des immeubles de bureau.
Ce chapitre décrit successivement la méthode de calcul, le périmètre exact de l’outil et son
application à la comparaison des variantes de l’immeuble virtuel.
Formules d’actualisation
Soit a le taux réel d’actualisation. La norme ISO 15686-5 fixe une fourchette de 0 à 4%. Nous
avons retenu la valeur de 4% pour l’ensemble des biens et services intervenant dans le cycle
de vie de l’ouvrage.
Soit g le taux de glissement des prix dont la valeur pourra varier suivant les postes.
Nous avons pris les valeurs suivantes que l’outil permet de modifier si nécessaire :
Consommations électriques 5%
Consommations gaz 10%
Carbone 6%
Maintenance 5%
Remplacements 3%
La valeur actualisée d’un coût dépensé l’année n et dont la valeur l’année de la construction
est de C est donnée par la formule [1] :
1+ g
n
VA(n) = C ×
1+ a
8
Calcul du Coût Global. Objectifs , méthodologie et principes d’application selon la norme ISO/DIS 15686-5
MEDDAT/CGDD/SEEI, version du 10/2/2009
www-coutglobal-developpement-durable-gouv-fr.aw.atosorigin.com/aide/download/filename/resume_norme.pdf
9
http://www-coutglobal-developpement-durable-gouv-fr.aw.atosorigin.com/glossaire
10
Ouvrages publics & coût global : une approche actuelle pour les constructions publiques ». Publication de la
Mission Interministérielle pour la Qualité des Constructions Publiques (MIQCP).
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 18/30Plusieurs postes de dépense ont une périodicité annuelle comme les dépenses d’énergie.
A partir de la formule précédente, on obtient la formule [2] qui donne le cumul sur n années
des valeurs actualisées d’un coût dont on s’acquitte tous les ans et dont la valeur l’année de la
construction est de C :
Si a≠g
1 + g n 1 + g
CVA(n,1) = C × 1 − ×
1 + a a − g
Si a=g, CVA(n,1) = n x C
Certaines dépenses comme celles induites par les remplacements ont une périodicité p supé-
rieure à l’année. Nous avons notamment considéré que la plupart des éléments de mobilier
étaient remplacés tous les 8 ans.
La formule [3] donne le cumul sur n années des valeurs actualisées d’un coût C qui est réglé
avec une périodicité p :
1+ g
n
1−
1+ a
CVA(n, p ) = C × p
1+ a
− 1
1+ g
Nous appelons facteur d’actualisation le facteur multiplicatif à appliquer à une dépense ef-
fectuée avec une périodicité p pour obtenir le cumul des valeurs actualisées de ces dépenses
au bout de n années :
CVA(n,p) = C x Facteur d’actualisation
Lorsqu’actualisation et glissement ont même valeur, il convient de multiplier la dépense par le
ratio n/p, soit par 5 pour une dépense effectuée tous les 8 ans pendant 40 ans. Pour un glisse-
ment supérieur (inférieur) à l’actualisation, le cumul sera supérieur (inférieur) à ce ratio :
Facteur d’actualisation
Périodicité 3% 4% 5% 6%
1 33,0 40,0 49,0 60,5
4 8,1 10,0 12,4 15,6
8 4,0 5,0 6,3 8,1
16 1,9 2,5 3,3 4,3
24 1,2 1,7 2,3 3,1
32 0,9 1,3 1,8 2,5
40 0,7 1,0 1,5 2,1
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 19/30Un tableur11 a été créé pour calculer les facteurs d’actualisation des objets type en fonction de
la périodicité de renouvellement et du taux de glissement.
70,0
60,0
50,0
Facteur d'actualisation
40,0
3%
4%
30,0 5%
6%
20,0
10,0
0,0
1 2 4 6 8
Périodicité de remplacement
Figure 8. Variations du facteur d’actualisation pour des périodicités de 1 à 8 ans
10
8
Facteur d'actualisation
6
3%
4%
4 5%
6%
2
0
8 16 24 32 40
Périodicité de remplacement
Figure 9. Variations du facteur d’actualisation pour des périodicité de 8 à 40 ans
11
VariationsFacteurActualisation.ods
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 20/30 Périmètre de l’outil et traitement des différents postes de coût
Etudes
Ce poste de coût n’a pas été pris en compte pour l’instant.
D’une part, son poids est faible, de l’ordre de 2% du coût global. D’autre part, il serait
peut-être plus judicieux d’évaluer le coût des études, non plus classiquement en pro-
portion du coût des travaux, mais en raison de la complexité des études qui sont néces-
saires à l’obtention de performances élevées et à la maîtrise de la qualité des ambian-
ces (simulations thermiques dynamiques, calculs acoustiques,…). L’écart ne serait
sans doute pas significatif rapporté au coût global.
Coût constructif initial
Il est calculé automatiquement par requête à partir des quantités des constituants et des
prix unitaires des objets types associés à ces constituants. Il englobe le clos couvert,
les équipements et les frais divers.
Maintenance et renouvellements annuels hors aménagement
Même avec l’aide des entreprises membres du consortium, il nous a été difficile
d’estimer des prix unitaires relatifs à l’exploitation.
Nous estimons le coût annuel de maintenance et de renouvellement en pourcentage du
coût constructif initial.
Nous avons pris la valeur 2,1% proposée pour les bureaux non IGH12 et avons ainsi
obtenu une valeur annuelle qui est actualisée à l’aide de la formule [2] avec un taux de
glissement de 3%.
Aménagement
Les constituants dont la durée de vie est inférieure à celle de l’immeuble font l’objet
de renouvellements. Ceux-ci sont déjà pris en compte dans le calcul des émissions de
GES.
Pour chaque objet type, nous avons saisi le facteur d’actualisation correspondant à sa
durée de vie et à une hypothèse de taux de glissement (3%). Le coût des remplace-
ments est actualisé en multipliant le prix unitaire de l’objet type par la quantité mise en
œuvre puis par le facteur d’actualisation.
Fluides
Les dépenses énergétiques annuelles sont actualisées à l’aide de la formule [2]. Elles
prennent en compte l’abonnement et les dépenses induites par les usages suivants :
chauffage, rafraîchissement, éclairage, bureautique et auxiliaires.
Les dépenses relatives à l’eau ne sont pas traitées. Elles sont réduites à l’eau froide
dans la mesure où la tendance actuelle est de ne pas proposer d’ECS.
12
Calcul du Coût Global. Objectifs , méthodologie et principes d’application selon la norme ISO/DIS 15686-5
MEDDAT/CGDD/SEEI, version du 10/2/2009
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 21/30Carbone
On distingue trois sources d’émissions de GES :
- les consommations d’énergie
- les émissions induites par les constituants initiaux de l’immeuble en prenant en
compte la construction et l’aménagement
- les émissions induites par les constituants dont la durée de vie est inférieure à celle
de l’immeuble et qui font l’objet de remplacements.
Ces émissions sont calculées chaque fois que disponible à partir des FDES qui prennent
en compte les émissions tout au long du cycle de vie des produits.
En anticipant l’application d’une taxe carbone aujourd’hui à l’étude, il est possible de mo-
nétiser les émissions de GES. Nous avons pris comme assiette l’ensemble des émissions
que nous venons d’énumérer. En toute rigueur, il faudrait actualiser les versements de la
taxe carbone sur une base annuelle pour celles liées aux consommations et en fonction de
la périodicité pour celles dues aux remplacements.
Par simplification et parce que ce poste est très faible par rapport aux autres composantes
du coût global partagé, nous avons ramené l’ensemble des émissions à un tonnage annuel,
monétarisé par la taxe carbone puis actualisé à l’aide de la formule [2]. Le taux de glisse-
ment a été supposé égal à 6%.
Transport
Les incidences du transport en matière d’émissions de GES ne sont pas prises en compte
car, spécifiques à l’implantation de l’immeuble, elles doivent être traitées à une autre
échelle avec des outils dédiés.
Déconstruction
Pas pris en compte car le pourcentage prévisionnel est faible et il est écrasé par l’effet de
l’actualisation.
Application à la comparaison des variantes de l’immeuble virtuel
Un onglet du tableur Benchmark.ods a été dédié au coût global.
Le calcul est sensible aux paramètres suivants :
Taux d'actualisation 4,0%
Taxe carbone 27 €/tonne
Durée 40 ans
Maintenance et renouvellement
hors aménagement 2,1%
en fonction du coût initial
Ainsi qu’aux valeurs du facteur d’actualisation de chaque objet type :
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 22/30Aména-
Construction Energie Carbone Coût
gement
Variante SHON Coûts ex- Taux de
Cumul valeurs
Cumul valeurs € / m2 Taux de Taux de Cumul
global
Coût initial cons- actualisées Cumul valeurs Tonnes
truction
ploitation glisse-
exploitation
actualisées SHON €/an glisse-
actualisées eq CO2
€/an glisse- valeurs partagé
annuels ment aménagement par an ment ment actualisées
construction
10 110 107
Base 10 190 9 831 795 € 206 468 5,0%
€
6 722 064 € 5,39 54 962 5,0% 2 691 335 € 187 5 058 6,0% 306 219 € 29 661 521 €
Grenelle 10 190 9 218 275 € 193 584 5,0% 9 479 220 € 6 880 866 € 2,85 29 092 5,0% 1 424 548 € 161 4 354 6,0% 263 645 € 27 266 554 €
Facteur 4
10 190 9 235 816 € 193 952 5,0% 9 497 257 € 6 697 119 € 3,09 31 458 5,0% 1 540 404 € 161 4 341 6,0% 262 823 € 27 233 420 €
Consos
Facteur 4
10 190 8 796 324 € 184 723 5,0% 9 045 324 € 7 573 404 € 3,09 31 458 5,0% 1 540 404 € 64 1 715 6,0% 103 821 € 27 059 277 €
Construction
30 000 000 €
25 000 000 €
20 000 000 €
Carbone
Energie
15 000 000 € Cumul valeurs actualisées
aménagement
Cumul valeurs actualisées
exploitation construction
10 000 000 € Coût initial construction
5 000 000 €
0€
Base Grenelle Facteur 4 Consos Facteur 4 Construction
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 23/304 Procédure d’utilisation
Début étude bâtiment
Production de la maquette numérique du bâtiment
au format IFC avec un logiciel de CAO
Bâtiment.ifc
Utilisation de l’application PEREN Quantitatif
pour produire le quantitatif des constituants
Création des configurations d’étude
Saisie des valeurs des facteurs
QTO-PEREN.xls de différentiation des variantes
(Macro DupliqueFacteurs)
Import du quantitatif dans la base de données
(Macro VersBase)
Duplication éventuelle du quantitatif pour l’étude de
variantes « à quantitatif constant »
(Macro DupliqueConstituants) Peren.odb
Revue des constituants pour contrôle et ajouts
éventuels de matériaux et d’objets types
(Macros CalculProprietesMateriau et
CalculProprietesObjetType)
Contrôle des bibliothèques
Contrôles.ods
Saisie des résultats des simulations thermiques
dynamiques
Calcul automatique des indicateurs TH1, TH2, CT1,
IMP2, IMP3 et saisie des autres indicateurs. Configurations.ods
(Macro CalculIndicateurs)
Contrôle du quantitatif, des facteurs de différentiation
et des résultats (énergie blanche et grise, emissions
de GES par usage et par constituant, coûts)
Choix des configurations à comparer
et génération du comparatif
(Macro ExportIndicateurs)
Benchmark.ods
Analyse du comparatif
Fin étude bâtiment CAO EXCEL BASE CALC
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 24/305 Conclusion
5.1 BILAN DU DEVELOPPEMENT
Le développement de l’outil a été beaucoup plus long que prévu initialement et s’est étalé sur
toute la durée du projet. La version actuelle dispose des principales fonctionnalités dont nous
avions besoin :
- Extraction d’un quantitatif à partir d’une description de l’immeuble au format IFC
- Gestion d’une bibliothèque de matériaux et d’objets types permettant de tenir compte
des impacts environnementaux de produits pour lesquels on ne dispose pas encore de
FDES
- Calcul automatique des principaux indicateurs pour comparer les différentes configu-
rations d’étude
- Détermination d’un coût global partagé intégrant un poste carbone
- Tableurs de contrôle et d’analyse alimentés automatiquement à partir de la base de
données à l’aide de la technologie des pilotes de données.
L’outil est toutefois à considérer comme un prototype, principalement du point de vue de
l’interface utilisateur.
5.2 AMELIORATIONS POTENTIELLES
Extension du quantitatif à d’autres classes d’objets
Le module pourrait être étendu à d’autres classes d’objets pour le rendre plus polyvalent.
Une meilleure prise en compte des durées de vie
Dans nos évaluations, le paramètre « Durée de vie de l’immeuble » a été supposé égal à 40
ans. Lorsqu’un objet type a une durée de vie inférieure, nous prenons en compte les renouvel-
lements ce qui a des répercussions sur les calculs d’énergie grise, d’émissions de GES et de
coût.
Nous ne réduisons pas les impacts si la durée de vie est supérieure à 40 ans ce qui est souvent
le cas pour les éléments structurels et pénalise les composants dont la durée de vie est élevée.
Une interface utilisateur convivial et sécurisé
C’est l’évolution la plus importante. Elle sera indispensable pour que l’outil puisse servir à
d’autres utilisateurs que les partenaires du projet et elle nécessitera sans doute un changement
d’environnement.
Une amélioration de la convivialité et de la sécurisation des saisies ne résoudra toutefois pas
tous les problèmes car les principales difficultés que nous avons eu à surmonter au cours de la
recherche ont été l’estimation de certaines quantités (réseaux notamment) et la détermination
de certains impacts environnementaux.
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 25/306 Annexes
6.1 CONTROLES
Objets types
Matériaux
Compositions
Paramètres
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 26/306.2 CONFIGURATIONS Les copies d’écran correspondent à la configuration de Base (immeuble standard respectant la réglementation thermique 2005). Constituants Consommations d’énergie Coût de l’énergie Emissions de GES par usage PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 27/30
Energie grise par constituant compte tenu des remplacements Emissions de GES par constituant compte tenu des remplacements Coût constructif Hypothèses et facteurs de différentiation PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 28/30
6.3 BENCHMARK
Tableaux comparatifs
Energie grise, remplacements pendant la GES induits par les GES induits par les produits, remplacements
Energie blanche GES totales
DVI inclus consommations pendant la DVI inclus
Variante SHON Kwh ep/m2 Kg eq
Kwh ep/an.m2 Kwh ep Kwh ep/m2 Kg eq CO2/m2 SHON et par Kg eq CO2/m2 Kg eq CO2/m2 SHON et par
SHON et par CO2/m2
SHON sur la DVI SHON et par annuité annuité SHON sur la DVI annuité
annuité SHON et /an
Siège GA 3 012 265,91 2 483,00 62,08 10,00 43% 522,00 13,05 57% 23,05
Immeuble Saarinen 18 000 735,33 2 436,00 60,90 26,10 65% 563,00 14,08 35% 40,18
Base 10 190 189,11 2 072,19 51,80 5,20 28% 527,38 13,18 72% 18,38
Grenelle 10 190 94,01 3 341,99 83,55 2,20 14% 545,16 13,63 86% 15,83
Facteur 4 Consos 10 190 101,16 3 340,31 83,51 2,42 15% 534,38 13,36 85% 15,78
Facteur 4 Construction 10 190 101,16 2 828,57 70,71 2,42 39% 152,58 3,81 61% 6,23
Histogrammes
Comparaison des émissions GES (consommations vs constituants)
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 29/30 Emissions GES totales vs coût
Coût constructif + dépenses énergie pendant DVI (€HT/ m2 SHO
3 000
2 900
2 800
2 700
2 600
Facteur 4 Construction
2 500 Facteur 4 Consos
Grenelle
2 400 Base
2 300
2 200
2 100
2 000
0 5 10 15 20 25 30
Emissions GES induites par les constituants et les consommations
Emissions GES par catégorie d’ouvrage
200
Base Grenelle Facteur 4 Consos Facteur 4 Construction
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
Fenêtres Planchers Toiture Equipements-Electricité Faux plafond Mobilier
Façades Fondations Structure Equipements-CVC Cloisonnement Faux plancher
PEREN/D5 Outil de calcul du coût global partagé 30/30Vous pouvez aussi lire
