Étude sur le développement de la construction préfabriquée dans le contexte du « double carbone »

L'article suivant provient de : Alliance « double carbone » du Hebei

Résumé :Par rapport aux modes de construction traditionnels, le bâtiment préfabriqué se caractérise par une meilleure efficacité des travaux, une contribution aux économies d'énergie et à la réduction des émissions, ainsi qu'une réponse à la pénurie de main-d'œuvre. En septembre 2020, la Chine a proposé l'objectif de réduction des émissions dit du « double carbone ». Le secteur de la construction, grand émetteur de carbone de notre pays, assume naturellement une responsabilité majeure en matière d'économies d'énergie et de réduction des émissions, et le bâtiment préfabriqué constitue le principal moyen pour ce secteur d'y parvenir. Actuellement, le développement national dans ce domaine reste relativement en retard ; je vais donc, en exposant la situation du développement de la construction préfabriquée en Chine et à l'étranger, résumer les atouts du bâtiment préfabriqué et les difficultés concrètes qu'il rencontre, et examiner la voie de développement de la construction préfabriquée chinoise, afin de mieux favoriser le développement approfondi du bâtiment préfabriqué en Chine.    

1 Introduction

Grâce à l'impulsion des politiques nationales, le bâtiment préfabriqué chinois connaît un développement rapide. Par rapport aux modes de construction traditionnels, le bâtiment préfabriqué bénéficie d'avantages incomparables en termes de bénéfices globaux. Il améliore la qualité des ouvrages, permet une construction sobre en carbone et respectueuse de l'environnement, atténue la pénurie de main-d'œuvre et accélère la transition industrielle. Développer vigoureusement les logements préfabriqués modernes est une manifestation importante de l'attachement de notre pays aux idées de développement innovant et de bâtiment vert, ainsi qu'une voie essentielle pour réaliser l'informatisation du domaine de la construction urbaine. En septembre 2020, la Chine a proposé l'objectif de réduction des émissions dit du « double carbone ». Le secteur de la construction, l'un des piliers de l'économie nationale chinoise, doit d'autant plus réaliser des économies d'énergie et réduire ses émissions dans ce contexte du « double carbone ». De plus, le pays est actuellement confronté à une pénurie de main-d'œuvre dans le secteur de la construction ; dans ces conditions, développer vigoureusement le bâtiment préfabriqué est aussi une tendance inéluctable du développement de l'industrie chinoise de la construction.

2 Développement du bâtiment préfabriqué à l'étranger

Depuis la révolution industrielle, les pays développés occidentaux ont commencé à explorer le développement du bâtiment préfabriqué ; à ce jour, le bâtiment préfabriqué à l'étranger a atteint un stade relativement mature et abouti. Les États-Unis favorisent la généralisation du logement préfabriqué par deux voies : la marchandisation et la socialisation. Dans les années 1960, la grave pénurie d'ouvriers qualifiés du bâtiment a accéléré la construction intégrée à l'échelle nationale : la fabrication mécanisée des structures de bâtiment est devenue le mode dominant de construction, et les structures préfabriquées sont alors entrées dans une période de forte croissance. Aujourd'hui, le degré de normalisation et de marchandisation des structures préfabriquées américaines est très élevé, avec pour atouts une grande stabilité structurelle, une bonne universalité et un faible coût. Parallèlement, la construction préfabriquée américaine connaît une évolution passant de la recherche de l'échelle à celle de l'efficacité, tandis que les produits intégrant de nouveaux concepts environnementaux se développent rapidement : ils permettent de réaliser d'importantes économies d'énergie, de terrains, de carbone et de matériaux, de protéger l'environnement et de réduire la pollution. En 2016, la satisfaction des consommateurs américains à l'égard des logements préfabriqués a atteint 80 %, et ceux-ci ont été largement reconnus par le grand public.Les Français ont commencé dès 1891, il y a plus de 130 ans, à recourir aux bâtiments préfabriqués à structure en acier. L'industrialisation française repose principalement sur les bâtiments à structure en acier, avec un usage fréquent d'ossatures en cadres ou en poutres-dalles, et s'étend progressivement aux grands bâtiments publics. Ces dernières années, la mécanisation du bâtiment en France présente trois caractéristiques : premièrement, la généralisation de nouveaux procédés tels que les structures soudées ; deuxièmement, la séparation entre la structure du bâtiment, la mécanique et la pose sur chantier afin d'éviter les pièces noyées, ce qui améliore à la fois la qualité de la construction et l'efficacité des travaux ; troisièmement, le recours principal à des systèmes d'ossatures préfabriquées en acier précontraint, dont l'efficacité de pose dépasse 80 % et dont les économies d'énergie peuvent atteindre 70 %. Le gouvernement japonais avait dès 1963 créé une société savante de conception architecturale ; en 1968, il a clairement énoncé le concept de conception de quartiers d'habitation préfabriqués et, en 1969, il a élaboré le « Plan d'action quinquennal pour la promotion de la normalisation de l'industrie du logement ». Les logements préfabriqués japonais relèvent d'un mode de construction par composants destiné aux quartiers résidentiels de moyenne et haute gamme, afin de répondre aux besoins d'un marché du logement à densité de population relativement élevée au Japon ; le pays a en outre recouru à la voie législative pour améliorer l'efficacité des structures préfabriquées, a établi de nombreuses orientations politiques et normes dans le domaine du logement assemblé et a mis en place des normes numériques systématiques.3 Présentation du contexte de promotion du bâtiment préfabriqué en ChineActuellement, la Chine promeut vigoureusement la prévention et la lutte contre la pollution de l'environnement ainsi que le développement coordonné de la réduction de la pollution et de la baisse des émissions de carbone, et encourage les régions qui remplissent les conditions requises à atteindre en premier l'objectif de « pic des émissions de carbone ». En outre, nous continuons de promouvoir et de développer de nouveaux moteurs de croissance économique, d'accélérer l'ajustement de la structure énergétique actuelle et d'améliorer la structure industrielle. Il s'agit de perfectionner le mécanisme de double contrôle de la consommation des ressources, d'accélérer la mise en place d'un marché national des droits d'utilisation de l'énergie et des droits d'émission de carbone et de promouvoir vigoureusement le développement des bâtiments à faible consommation d'énergie, afin de réduire la dépendance à l'énergie et d'atteindre les objectifs d'économies d'énergie et de réduction des émissions.Le nombre total de personnes employées dans le secteur chinois de la construction n'a cessé de diminuer depuis 2014, passant de 61,1 millions à 54,2 millions. La part des travailleurs migrants parmi les employés du secteur chinois de la construction a également diminué de façon continue depuis 2014, et le taux de croissance global de l'offre et de la demande de main-d'œuvre du secteur de la construction est en baisse. Parallèlement, des études montrent que la nouvelle génération de travailleurs se tourne davantage vers l'industrie que vers le bâtiment. À l'avenir, le secteur de la construction restera soumis à une forte pression en matière d'offre et de demande de main-d'œuvre.Ces dernières années, l'État a publié de nombreux documents visant à favoriser le développement du bâtiment préfabriqué. Les « Orientations sur la promotion du développement coordonné de la construction intelligente et de l'industrialisation du bâtiment », publiées le 28 juillet 2020, constituent l'un des documents de politique les plus importants émis récemment. Selon ces orientations gouvernementales, nous devons développer vigoureusement le bâtiment préfabriqué, promouvoir une exécution allégée des travaux issue de la conception architecturale et rechercher des méthodes efficaces propres à un développement coordonné et rapide du chantier intelligent et de l'industrialisation du bâtiment.    

4 Avantages du bâtiment préfabriqué dans le contexte du « double carbone » et difficultés réelles auxquelles il est confronté

4.1 Atouts du bâtiment préfabriqué

Le bâtiment préfabriqué présente un large champ d'application, des délais réduits et des économies de ressources, parmi de nombreux autres atouts. Dans le contexte du « double carbone », les avantages du bâtiment préfabriqué apparaissent encore mieux : comme il repose sur une démarche « planification normalisée, fabrication en usine, construction par assemblage », les travaux sont peu affectés par les conditions météorologiques, la production de déchets de chantier est faible et l'avancement est rapide, ce qui réduit considérablement les émissions de carbone et le gaspillage de matériaux et améliore les performances d'économie d'énergie et de protection de l'environnement.Actuellement, dans le contexte du « double carbone », de nombreuses entreprises de construction ont déjà commencé à explorer le recours à des techniques de construction respectueuses de l'environnement pour perfectionner l'ensemble du processus de chantier. L'utilisation de la technologie préfabriquée en béton a permis d'améliorer la situation environnementale. En recourant à des composants préparés à l'avance, on augmente la capacité de recyclage et de réutilisation des ouvrages, on réalise des économies sur les coûts de travaux, on réduit l'emploi de matériaux de construction et l'on garantit à l'entreprise de construction une meilleure qualité d'exécution pour un coût de production minimal. L'emploi des techniques de construction préfabriquées permet d'économiser davantage de ressources. Dans ces conditions, la pollution environnementale causée par les déchets de chantier s'en trouve considérablement réduite, ce qui assure le développement du secteur de la construction en matière d'économies d'énergie et de réduction des émissions.Dans le contexte du « double carbone », le bâtiment préfabriqué devrait, dès l'étape de la conception de l'ouvrage, fixer les objectifs d'économie d'énergie du bâtiment et établir scientifiquement les différents paramètres techniques. Une détermination rationnelle des paramètres de construction permet de mieux cerner la consommation énergétique du projet ; la production et la transformation préfabriquées garantissent une utilisation efficace des ressources et réduisent fondamentalement la consommation globale d'énergie. Les déchets de chantier générés chaque année par le secteur du bâtiment en Chine atteignent 400 millions de tonnes, ce qui est devenu l'un des facteurs majeurs limitant la gestion des déchets urbains dans le pays ; dans le contexte de l'objectif national du « double carbone », le bâtiment préfabriqué peut couper à la source les émissions de poussière des ouvrages, et son développement constitue également un moyen efficace d'alléger la pression environnementale urbaine. Ainsi, dans une perspective de développement à long terme, le bâtiment préfabriqué présente des atouts remarquables en matière d'économie de ressources à toutes les étapes : conception, fabrication, construction et O&M.

4.2 Difficultés réelles du bâtiment préfabriqué et parades

4.2.1 Difficultés rencontrées

Au XXe siècle, dans les années 1950, la Chine, s'inspirant des expériences étrangères, a commencé à développer le bâtiment préfabriqué, mais, du fait des contraintes liées à sa base économique et à ses conditions technologiques, celui-ci présentait de nombreux défauts. Dans les années 1990, les ouvrages coulés en place se sont multipliés et le bâtiment préfabriqué a progressivement décliné. Ce n'est qu'en 2012 qu'il a peu à peu retenu l'attention de la société. En mars 2017, le ministère du Logement et du Développement urbain-rural (MOHURD) a publié le « Plan d'action pour le bâtiment préfabriqué du 13e plan quinquennal » ainsi que des mesures de gestion associées, donnant corps à la promotion du développement du bâtiment préfabriqué et précisant que la part du bâtiment préfabriqué dans les nouveaux ouvrages devait dépasser 15 % en 2020 et atteindre 30 % en 2025. Bien que le gouvernement en promeuve activement le développement, la généralisation des technologies du big data, l'imperfection des normes sectorielles et l'absence de chaîne industrielle font que les résultats concrets du bâtiment préfabriqué doivent encore être améliorés. Selon les recherches les plus récentes, la technologie BIM est devenue la méthode dominante de conception des bâtiments préfabriqués : elle aide les entreprises à mieux mener une conception collaborative sur des plateformes de construction intelligente.

4.2.2 Mesures à prendre

Actuellement, les documents publiés par le gouvernement sur le développement de l'informatisation du secteur de la construction indiquent clairement que l'application des technologies BIM et de l'Internet des objets à la gestion du cycle de vie complet des bâtiments préfabriqués peut relever efficacement le niveau de gestion de la qualité des ouvrages et coordonner efficacement les différentes parties prenantes du projet, permettant ainsi le développement durable des bâtiments. Grâce aux technologies BIM et IoT, nous pouvons mettre en œuvre une gestion intégrale de la qualité et un développement intelligent. L'utilisation des technologies BIM et de l'Internet permet une gestion de la qualité de l'ensemble du processus des composants préfabriqués des ouvrages préfabriqués, avec une maîtrise complète des différentes étapes — conception, production, transport, chantier — afin de garantir que la qualité des composants réponde aux exigences de l'ouvrage. Pour mieux promouvoir le développement des ouvrages préfabriqués, chaque organisme devrait mettre en place une plateforme de gestion informatisée fondée sur la technologie BIM et définir clairement les responsabilités des gestionnaires, de manière à assurer l'amélioration et le perfectionnement continus de la qualité des travaux. En renforçant constamment la formation des équipes techniques et des gestionnaires de chantier, on s'assure qu'ils maîtrisent parfaitement la technologie BIM et les applications de l'Internet, qu'ils collectent et surveillent en temps réel les données, qu'ils détectent rapidement les problèmes de qualité susceptibles d'apparaître pendant les travaux, et l'on améliore ainsi l'efficacité et la qualité des ouvrages préfabriqués.

5 Voie de développement du bâtiment préfabriqué dans le contexte du « double carbone »

5.1 Sur le plan de la conception

Pour atteindre l'objectif d'un bâtiment vert et économe en énergie, la conception doit intégrer les notions de préfabrication ainsi que d'économie d'énergie et de réduction des émissions, et tirer pleinement parti de la technologie BIM pour établir une plateforme de gestion numérique, afin de rendre la conception plus normalisée, plus visuelle et plus simulable et d'assurer une gestion numérique des informations relatives aux composants. En approfondissant l'étude du projet de conception, on garantit que les détails techniques et les solutions de chaque étape satisfont aux exigences du chantier tout en répondant aux besoins du bâtiment vert ; on dispose rationnellement les dispositifs d'économie d'énergie et l'on réduit au maximum la consommation d'énergie.

5.2 Sur le plan de la production

En recourant à des technologies IoT avancées, combinées à la maquette 3D BIM, il est possible de mettre en œuvre la production préfabriquée dans des usines standardisées, tout en introduisant des équipements de production intelligents qui rendent plus aisée l'interaction entre la conception numérique et les lignes de production intelligentes ; cela contribue à améliorer la précision globale des composants ainsi que leur qualité. Cette méthode permet de réduire notablement les coûts de main-d'œuvre et le gaspillage de ressources, et donc d'accroître l'efficacité.

5.3 Sur le plan de la promotion et de l'application

Pour favoriser le développement des entreprises de préfabrication, le gouvernement devrait renforcer son soutien, encourager les entreprises à adopter des modes de production préfabriqués avancés afin d'alléger la charge des coûts, et imposer le recours au mode de contrat général EPC ainsi que l'intégration du bâtiment préfabriqué, pour améliorer la cohérence de l'ensemble de la construction. En outre, afin d'assurer un développement vert, les responsables techniques et les gestionnaires concernés doivent aussi bien maîtriser les technologies émergentes telles que le BIM, l'Internet des objets et le big data, afin d'obtenir des résultats de chantier plus efficaces.

6 Conclusion

En résumé, le bâtiment préfabriqué a déjà démontré de grands avantages dans l'économie des matériaux de construction, la compression des délais, la réduction de la consommation de ressources et la diminution des rejets d'eaux usées urbaines. Grâce à la technologie BIM, nous pouvons mieux approfondir la conception détaillée et appliquer la maquette numérique du bâtiment à la production réelle. Nous pouvons également renforcer le partage de données entre la maquette 3D et les équipements de production afin d'améliorer la qualité des ouvrages. De plus, nous pouvons combiner le big data, l'Internet des objets et d'autres technologies avec l'O&M des bâtiments, afin de réduire au maximum les émissions de carbone lors des opérations de démolition-construction, de promouvoir le développement durable des ouvrages et d'aider le secteur chinois de la construction à atteindre au plus tôt les objectifs du « double carbone ».

          

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