Outil d’aide à la conception

Présentation au sujet: "Outil d’aide à la conception"— Transcription de la présentation:

1 Outil d’aide à la conception
Séminaire thématique en éco-construction « Outils de choix des matériaux durables » Outil d’aide à la conception Choix des matériaux et Ecobilans de parois Sophie Trachte Architecte MAS Assistante de recherche Architecture et Climat

2 1. Problématique Présentation de l’outil UCL Conclusions

3 1. Introduction Problématique

4 1. Introduction Problématique
Un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs  Impacts du secteur de la construction: 50 % du total des ressources naturelles exploitées; 45 % de la consommation totale d’énergie; 40 % des déchets produits; 30 % des émissions de gaz à effet de serre; 16 % de la consommation d’eau

5 1. Introduction Problématique
Un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs  Impacts du secteur de la construction: 50 % du total des ressources naturelles exploitées; 45 % de la consommation totale d’énergie; 40 % des déchets produits; 30 % des émissions de gaz à effet de serre; 16 % de la consommation d’eau

6 1. Introduction Problématique
Un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs  Impacts du secteur de la construction: 50 % du total des ressources naturelles exploitées; 45 % de la consommation totale d’énergie; 40 % des déchets produits; 30 % des émissions de gaz à effet de serre; 16 % de la consommation d’eau

7 1. Introduction Problématique Etablir un ensemble cohérent de critères
Matériau naturel Certains matériaux naturels sont rares ou peu développés. Les matériaux ne sont naturels que par le provenance. Matériau sain Un matériau sain cesse de l’être s’il est mal mis en œuvre ou traité avec des produits nocifs (biocides,…) Matériau recyclable Le critère pertinent par rapport au recyclage est l’existence effective des filières de recyclage et les impacts générés par ce recyclage. Matériau renouvelable Les matériaux renouvelables ou des durées de renouvellement très variables

8 1. Introduction Problématique
SUR TOUTE LA DURÉE DE VIE DES MATÉRIAUX!!!!

9 1. Problématique Outil UCL 3. Conclusions

10 2. Développement de l’outil
La maison unifamiliale et ses composants Choix des typologies constructives et composants

11 2. Développement de l’outil
La maison unifamiliale et ses composants Parois composées

12 2. Développement de l’outil
La maison unifamiliale et ses composants Parois composées

13 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation Potentiel de recyclage Maîtrise des risque sur la santé Economie des ressources non énergétiques Maîtrise des risque sur l’environnement Economie des ressources énergétiques

14 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation La consommation des ressources énergétiques Ressources fossiles = combustibles le transport, l’industrie et la production de chaud Consommation d’énergie grise Chaque étape de transformation, depuis la matière brute jusqu’au déchet, nécessite une apport d’énergie. Cette énergie sera alors contenue dans le produit. L’énergie grise est calculée en énergie primaire et est présentée en MJ/kg matière produite. Energie à la fabrication Facteur NRE Energie à l’élimination Ressources fossiles = matières premières Matériaux issus de la pétrochimie Plastiques, isolants, colles, additifs,…

15 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation La consommation des ressources non énergétiques (matières premières et eau) Les matériaux consomment des matières premières et de l’eau en quantité plus ou moins importante en fonction du type de matériaux et du procédé de fabrication. Type de ressources Matière issue du recyclage Matière naturelle >< synthétique Matière renouvelable >< non renouvelable Matière présente en grande quantité Matière rare ou limitée Quantité utilisée Les quantités de matières premières utilisées sont calculées en kg Antimoine équivalent /kg matière produite.

16 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation La pollution de l’air Les processus (extraction, fabrication,…) et les phases de transports sont des processus qui émettent des polluants atmosphériques Effet de serre L’effet de serre est présenté en kg CO₂ équivalent /kg matière produite. Acidification du sol, de l’eau et de l’air Le Potentiel d’Acidification (AP)est présenté en kg SO₂ équivalent /kg matière produite. Formation d’ozone troposphérique Le Potentiel d’Ozone troposphérique (POPC) est présenté en kg C₂H₂équivalent /kg matière produite.

17 2. Les impacts des matériaux de construction
Impacts sur l’environnement Modification des paysages et de la biodiversité L’utilisation de certaines matières premières ou de certains matériaux peut avoir des conséquences dommageables sur le paysage, sur la biodiversité et les écosystèmes existants. Production de déchets La fabrication, la mise en œuvre et la démolition entraîne inévitablement une production de déchets. Potentiel des filières de recyclage Upcycling >< Downcycling Filières traditionnelles Mise en décharge Incinération (résidus à mettre en décharge)

18 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation Utilisation de substances nocives Les émissions primaires des matériaux sont provoquées par les matières qui composent ceux-ci Métaux lourds Biocides, fongicides, pesticides… Solvants hydrocarbures (toluène, benzène,…) Composés organiques volatils Retardateurs de flammes bromés Les personnes les plus exposées à ces substances et aux émissions de ces substances sont les ouvriers impliqués dans le processus de fabrication et lors de la mise en œuvre des matériaux sur chantier.

19 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation Pollution de l’air Polluants atmosphériques C’est le système respiratoire qui est la première cible des polluants atmosphériques (primaires et secondaires) qui y pénètrent via l’air que nous respirons: Poussières et particules Ozone NOx SO₂ CO Les effets pouvant aller d’affections temporaires à des dysfonctionnements respiratoires permanents ou maladies chroniques.

20 2. Développement de l’outil
Les critères d’évaluation Pollution de l’air Pollution de l’air intérieur Nous passons 85 % de notre temps dans un environnement « clos » dans lesquels nous sommes exposés à de multiples polluants, qu'ils soient chimiques ou physiques. Les matériaux de second-œuvre et de finition sont de plus en plus complexes et associent de nombreux composants et additifs. Les polluants émis peuvent avoir des effets négatifs sur la qualité de l’air intérieur, sur le bien-être et sur la santé (allergies, irritations des yeux et de la gorge, maux de tête, etc.). Par ailleurs, ces émissions peuvent être amplifiées par une mise en œuvre de mauvaise qualité et par le type d’ambiance ou de climat auquel nous sommes confrontés : ensoleillement, température, humidité, etc. Labels ou certifications: classification M1 (Finlande), Indoor Air Climate Label ICL (Danemark), GUT/EMICODE/Blue Angel/AgBB (Allemagne), protocole AFSSET (France)

21 5. Développement de l’outil
Base de données – récolte et compilations des données Consommation d’énergie grise Matériau Base de données Indicateurs Fabrication Elimination NRE Panneau OSB ECOSOFT 45.8 / 17.5 KBOB 36.4 0.165 13.8 ECOINVENT Energie grise consommée Matériau Base de données Indicateurs Fabrication Elimination NRE Laine de roche ECOSOFT 22.7 / 22.2 KBOB 22.6 0.248 21.7 ECOINVENT 22.3 20.98 Energie grise consommée Idem pour polluants atmosphériques

22 5. Développement de l’outil
Base de données – récolte et compilations des données Base de données

23 5. Développement de l’outil
Préliminaires à l’évaluation Durée d’évaluation Une durée de 50 ans : cette durée d’utilisation a été choisie de manière délibérée, en estimant qu’une fois construite, une maison individuelle ne serait, en moyenne, pas rénovée, réaménagée, transformée avant 50 ans d’utilisation ; Durée de vie de chaque matériau Nombre de remplacement(s) nécessaire(s) Nombre d’élimination Phases étudiées Fabrication (« du berceau à la porte ») Remplacement Elimination

24 5. Développement de l’outil
Préliminaires à l’évaluation Unité de comparaison L’unité est le m² de paroi répondant à certains critères « techniques ». Parois extérieures - Critère de performance thermique Type de parois Basse énergie Passif Murs extérieurs U < 0.2 W/m²K U < 0.15 W/m²K Toiture Châssis/vitrage U < 1.8 W/m²K U < 0.8 W/m²K Dalle de sol U < 0.3 W/m²K Parois intérieures - Critère de performance acoustique

25 5. Développement de l’outil
Préliminaires à l’évaluation Base de données

26 5. Développement de l’outil
Etude comparative Comparaison de trois compositions différentes

27 5. Développement de l’outil
Etude comparative Performances physiques et acoustiques

28 5. Développement de l’outil
Etude comparative Performances environnementales (quantitatif / fabrication)

29 5. Développement de l’outil
Etude comparative Performances environnementales (quantitatif / remplacement)

30 5. Développement de l’outil
Etude comparative Performances environnementales (quantitatif / élimination)

31 5. Développement de l’outil
Etude comparative Performances environnementales (quantitatif / total 3 phases)

32 5. Développement de l’outil
Etude comparative Critère qualitatif: gestion des ressources

33 5. Développement de l’outil
Etude comparative Critère qualitatif: gestion des ressources

34 5. Développement de l’outil
Etude comparative Critère qualitatif: traitement actuel des déchets

35 5. Développement de l’outil
Etude comparative Critère qualitatif: potentiel de recyclage

36 5. Développement de l’outil
Etude comparative Critère qualitatif: potentiel de recyclage

37 1. Problématique Outil UCL Conclusions

38 3. Conclusions ! Parois analysées ( parois « basse énergie »)
Murs extérieurs 3 x 22 parois analysées Toitures 3 x 7 parois analysées Dalles de sol 3 x 4 parois analysées ! Fenêtres 3 x 3 ensemble châssis/vitrage analysées Base de données accessible à l’utilisateur Planchers d’étage 3 x 6 parois analysées Cloisons 3 x 5 parois analysées

39 3. Conclusions Comparaison « isolants
Analyse comparative entre 16 isolants  A même performance thermique

40 3. Conclusions Comparaison « isolants {
Analyse comparative entre 16 isolants { BOIS

41 3. Conclusions Comparaison « énergie grise » >< « énergie de chauffage » Analyse comparative 4 niveaux de performances [D]: définie par le niveau Umax des parois selon PEB, soit une demande en chauffage proche de 90 kWh/m².an [C]: “basse énergie” soit une demande en chauffage de 38 kWh/m².an [B]: “passivhaus” soit une demande en chauffage 15 kWh/m².an [A]: extrêmement performant, soit une demande en chauffage 10 kWh/m².an .

42 3. Conclusions Comparaison « énergie grise » >< « énergie de chauffage » Analyse comparative 2 typologies différentes, 4 compositions Typologie massive Ossature bois Murs extérieurs Plancher d’étage Cloison intérieure Typologie massive Ossature bois Pour chaque typologies, deux types de compositions de parois ont été étudiées: [↘] avec un GWP faible [↗] avec un GWP important

43 3. Conclusions Comparaison « énergie grise » >< « énergie de chauffage » Analyse comparative : énergie massive bois

44 3. Conclusions Comparaison « GWP bâtiment » >< « GWP utilisation » Analyse comparative : GWP massive bois

45 Merci de votre attention
Architecture et Climat Sophie Trachte / André De Herde