Depuis une petite dizaine d’années, les systèmes dits « Plug and Play » fleurissent un peu partout autour de nous. Le principe Plug and Play (« connecter et jouer » ou « brancher et utiliser ») se définit comme la possibilité d’utiliser un périphérique directement après branchement ; un système plus global le reconnaitra rapidement et automatiquement permettant son utilisation immédiate, avec un minimum d’intervention de la part de l’utilisateur.
Le milieu du bâtiment n’échappe pas à la règle. On voit aujourd’hui ces principes se généraliser avec l’avancée technique et les aspects très technologiques que les constructions contemporaines acquièrent. La R&D permet de développer des processus de plus en plus performant, des modules «intelligents », pour répondre aux nouveaux enjeux que sont la performance énergétique des bâtiments ou le confort intérieur des usagers. Les systèmes Plug & Play permettent de répondre à ces enjeux en proposant des solutions entièrement préfabriquées qui facilitent la mise en œuvre de ces installations et introduisent en théorie, l’idée d’une utilisation facilitée.
Mais au-delà de la seule performance technologique ou de la préfabrication que ces dispositifs permettent, les systèmes Plug & Play peuvent nous amener à repenser nos habitudes de conception et de construction. Lors d’un rapport sur le sujet* qui date déjà de 2006, le CSTB définit « un des objectifs du projet Plug & Play [comme la possibilité] de décomposer tout bâtiment en une architecture adaptable et modulable ».

Echelles et modularités.
La question de l’échelle de ces différents modules assemblables se pose pour le bâtiment. En tant qu’entité complexe, il peut être décomposé selon différents modèles : une succession d’éléments et de systèmes indépendants pour lesquels il faudra gérer assemblages et interfaces. Cette approche par la question des échelles permet de mieux visualiser les leviers et les niveaux de réponses que peuvent apporter les systèmes Plug & Play. Nous proposons une décomposition des systèmes Plug & Play existant en tant qu’éléments constitutif d’un bâtiment selon trois niveaux distincts.

1.Unité technique

img_1On peut observer en premier lieu des systèmes P&P proposés pour des solutions techniques ponctuelles. Un tel produit pourra être mis en place pour une technologie bien précise.
C’est le cas par exemple des unités de traitement d’air dans les locaux tertiaires qui sont aujourd’hui conçu en système P&P. Cette idée est également développée par les kits photovoltaïques pour une production autonome d’énergie. Enfin, on peut s’intéresser à la distribution électrique : elle tend à devenir un tel système : le réseau s’organise par zones duplicables et devient un ensemble de microsystèmes assemblés.

2 – Système composé

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Ces dernières années, le développement de la R&D a encouragé les entreprises à proposer des systèmes plus élaborés. Différentes technologies sont corrélées, entre elles où avec d’autre éléments constitutifs du bâtiment, pour proposer des produits composés. Un élément technique est ainsi traité, puis intégré à un élément architectural.
C’est ainsi que l’on voit apparaitre des modules de façade Plug & Play par exemple. Ils intègrent un module de génie climatique à une façade cassette double peau. On peut imaginer également un plancher préfabriqué intégrant un système de distributions de flux.

2 – Système complexe

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Enfin, au-delà de la simple fabrication de produits, les industriels du bâtiment ont de plus en plus développé la création d’unités complètes « prêtes à poser ». Les avantages sont nombreux : faciliter la mise en œuvre, optimiser les temps de montage, maitriser les risques de sinistres, etc. L’exemple le plus classique est celui des salles de bains préfabriquées. Des cabines prêtes à brancher arrivent directement sur le chantier. On peut également citer en exemple les modules de maisons préfabriquées, amenés sur chantier pour être assemblés : la chambre, la cuisine, etc. à la manière d’un mobil home.
Dans ce dernier cas, les Plugs & Play imaginés relèvent d’un système complexe. Ils doivent pouvoir se combiner entre eux, où avec d’autres éléments du bâtiment à construire. Ils réunissent une fonction, un usage et une structure, mettant en œuvre des composantes diverses. Mais outre la complexité technique, ils apportent une dimension nouvelle : ils participent à la création d’un espace.
Cette hiérarchisation des systèmes P&P interroge sur la notion d’interface entre ces éléments et échelles variables. Le choix des éléments à pré-fabriquer va influer sur la construction et la mise en service du bâtiment. Il faut identifier les meilleures solutions techniques en vue de leur production à grande échelle, de leur assemblage et livraison. L’enjeu majeur du processus d’industrialisation est celui du choix des systèmes mis en place mais aussi celui de l’optimisation et de la pertinence des interfaces qu’ils engendrent.
Construction traditionnelle : 7 interfaces Préfabrication : 1 ou 2 interfaces

Plug & Play et Nous ?
Ces premiers axes de réflexion questionnent sur l’utilisation de ces systèmes dans les projets. Mais si l’on revient à ce qui nous intéresse plus particulièrement : qu’en est-il des systèmes Plug & Play dans notre réflexion, quelle place peuvent-ils prendre dans les projets de transformation que nous souhaitons développer ?
Plug & Play et réhabilitation ?
Les intérêts architecturaux et environnementaux de la réhabilitation ne sont plus à prouver aujourd’hui. Les bâtiments ayant pu en bénéficier, offrent souvent de nombreuses qualités d’ordre patrimoniales, d’intégration au tissu urbain, d’usage, etc. Néanmoins la réhabilitation reste cher et il est souvent moins couteux de démolir et reconstruire, plutôt que d’intervenir sur des bâtiments existants. Un des enjeux principal est alors de faire des économies sur certains postes de dépenses pour rendre ces interventions possibles et en garantir la qualité. Les systèmes Plug & Play et plus généralement la préfabrication d’un certain nombre d’éléments apparaissent comme un vrai sujet dans la mesure où ils permettraient d’arriver à de réelles économies d’échelle.
Les économies sont faites sur les systèmes eux même : la production en usine est toujours plus économique que l’apport de matières moins transformées sur les chantiers. Mais également sur la mise en œuvre : la facilité d’exécution permet d’économiser en temps de chantier et en main d’œuvre, mais aussi de gagner en fiabilité. Ces processus permettent également d’envisager des interventions en site occupé, avantage non négligeable, vecteur de réelles économies.
D’autre part, Les bâtiments des années 1970 et 1980 qui sont sujet à la transformation utilisaient souvent des procédés constructifs qui faisaient appel à de la préfabrication pour répondre au besoin de construction rapide et en nombre. Aussi d’un point de vue patrimonial, envisager de rénover avec de telles techniques, inscrit notre intervention dans la continuité de la vie du bâtiment et dans une démarche respectueuse des méthodes constructives originales.
La question de la gestion des interfaces évoquée plus haut, prend tout son sens dans ce type de projet. En réhabilitation, les interfaces sont d’autant plus nombreuses que l’existant est à prendre en compte et même à mettre en valeur. Le projet doit trouver un juste équilibre entre cet objectif et l’utilisation de système prêt à l’emploi. Le choix des modules préfabriqués doit être d’autant plus rigoureux et pertinent.
Le choix des modules de préfabrication est effectivement essentiel : qu’est-il préférable de pré-fabriquer, en particulier en réhabilitation ? Pour quels aspects techniques ou constructifs du bâtiment a-t-on intérêt à avoir recours à des systèmes Plug & Play.
Chaque projet et chaque processus de conception amènera des réponses à la faisabilité et à la pertinence variable. La diversité des patrimoines existants, des outils et propositions techniques disponibles aujourd’hui ne permet pas une réponse exhaustive. Nous pouvons néanmoins nous poser la question au sujet des projets de transformation que nous souhaitons développer, et apporter certains éléments de réponse.
Plug & Play et mutation de bureaux en logements
Si la mutation de bureau en logement soulève des problématiques communes à toutes les opérations de réhabilitation, elle nécessite également des questionnements qui lui sont propres.
C’est un fait que ces opérations ont peu de chance de proposer à terme une offre compétitive en terme purement économique par rapport à la production de logements standards. Trouver des postes d’économie apparait comme un sujet d’autant plus important pour rendre ces projets viables. D’autre part au travers de ces projets, nous cherchons à proposer des logements qui répondent à un segment de la demande non satisfaite aujourd’hui. Il apparait donc pertinent d’avoir une démarche de conception qui s’éloigne de nos habitudes, cherchant à exploiter des outils différents.
Les données d’entrées de ces opérations de transformation sont des bâtiments de bureau, datant à priori des années 1970 et 1980 dont les standards ne correspondent plus à l’attente de l’immobilier d’entreprise d’aujourd’hui. Ces bâtiments sont très tramés et on retrouve un certain nombre de valeurs de référence. La trame originale est dictée par les dimensions des places de parking, on retrouve de manière récurrente une décomposition d’1m35 de large et une hauteur libre sous plafond fréquemment fixée à 2m70. De la même manière, les épaisseurs des immeubles de bureaux sont fixées sur une trame de 3m : 12, 15 ou 18m de profondeur. D’autre part, les immeubles de bureaux intègrent très souvent des faux plafonds ou faux plancher qui permettent d’accueillir l’ensemble des éléments techniques nécessaire à leur bon fonctionnement. On est donc en présence d’un volume capable d’accueillir plus que le simple volume utile de l’espace proposé. Cette structure de base semble donc très adaptée aux systèmes Plug & Play dans la mesure où elle permet une production en série de modules réguliers d’une part et une imbrication facilitée dans ces volumes « surdimensionnée » d’autre part.
Néanmoins, ces trames régulières, très représentatives des immeubles tertiaires, correspondent peu aux habitudes du logement : les remaniements de plan à faire seront profonds. On peut cependant considérer que le rendement de plan réduit par les contraintes de l’existant pourra être compensé par les apports qu’offrent les systèmes des Plug & Play : On accepte et on équilibre une occupation des plateaux moins efficace en tirant partie des espaces résiduelles, de l’efficacité technique et économique que proposent ces systèmes.
L’idée la plus naturelle est de proposer des systèmes Plug & Play pour des éléments et espaces techniques du bâtiment. La préfabrication a beaucoup d’avantages sur ces aspects et dans le même temps, elle libère plus de souplesse et d’investissement possible sur d’autres postes, en particulier les prestations architecturales.
La question qu’il reste donc à poser est celle de la qualité architecturale qui résulte de tels processus de conception et construction. La préfabrication a des écueils bien connus et certaines démarches semblent plus propices que d’autre à une production architecturale et technique de qualité.
Différents systèmes Plug & Play peuvent répondre à ces enjeux. Chacun proposent des démarches de conception et des intérêts différents, à contextualiser en fonction des opérations.
img_7Les modules de façade préfabriqués intégrant des systèmes de génie climatique par exemple, offrent de grandes qualités techniques. Ils permettent de gérer les débits d’air sanitaire et de participer à la production de tout ou partie des besoins en chaud. Néanmoins la question du type de bâti reste un des grands sujets de la transformation de bureau en logement. Dans ce sens-là, il est important de retrouver une certaine domesticité de la façade des bâtiments de logement pour correspondre à leur usage de destination. Pour être pertinent, ils doivent donc être le résultat d’une démarche de conception et un outil au service de l’économie du bâtiment. Ce système entraine un risque de standardisation des façades par simple assemblage de ces modules, mais si le projet est développé de manière plus fine, il ne présente des avantages certains. Il permet par exemple de garder une grande liberté dans l’aménagement intérieur des projets.

img_8Par ailleurs, le développement de la préfabrication d’unités techniques pour les logements est également une solution qui peut proposer des caractéristiques intéressantes. Au-delà de la seule salle de bain préfabriquée qui apporte peu d’intérêt à l’échelle d’une unité d’habitation, un module à inventer pourrait abriter toutes les fonctions techniques des logements. Le module « plug & play » ainsi conçu regrouperait cuisine, salle de bains, WC, distribution électrique, chauffage et ventilation** . L’idée est de réutiliser un savoir-faire développés pour les cabines de bateau. Le sujet traité est sensiblement différent du premier cas proposé, il permet lui une grande liberté dans le travail de façades et de l’enveloppe.

Ces deux systèmes pris en exemple ont des potentialités très différentes mais tout deux permettent de rester très flexible sur un grand nombre d’aspects de la conception du projet. Ils offrent la possibilité de conserver une diversité architecturale des propositions. Les procédés développés restent des outils au service de la transformation et non une finalité formelle. C’est vers ce genre de solution qu’il nous parait essentiel de s’orienter, elle nous permettrons de trouver les leviers d’action de demain.

 

[1] Rapport du CSTB : Alliance plug & play, un concept de construction et de relations entre acteurs pour un usage durable tout au long du cycle de vie d’un bâtiment. Proposition pour l’appel ERABUILT sur : Transformation du secteur du bâtiment induite par l’industrialisation. Référence: EJ : 000 1875 Subvention PUCA n° : A 06-11 du 24/11/2006

[2] Concept développé notamment par l’agence Topos Architecture lors d’un concours pour 180 logements sociaux à saint-nazaire (44) en 2009 – http://www.topos-architecture.com/2009/11/12/