outil daide à la conception choix des matériaux et ecobilans de parois sophie trachte architecte...

Outil d’aide à la conception

Choix des matériaux et

Ecobilans de parois

Sophie TrachteArchitecte MAS

Assistante de recherche Architecture et Climat

Séminaire thématique en éco-construction « Outils de choix des matériaux durables »

1. Problématique2. Présentation de l’outil UCL3. Conclusions

1. IntroductionProblématique


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

Etablir un ensemble cohérent de critères

Matériau naturelCertains matériaux naturels sont rares ou peu développés. Les matériaux ne sont naturels que par le provenance.

Matériau sainUn matériau sain cesse de l’être s’il est mal mis en œuvre

ou traité avec des produits nocifs (biocides,…)

Matériau recyclableLe critère pertinent par rapport au recyclage est l’existence

effective des filières de recyclage et les impacts générés par ce recyclage.

Matériau renouvelableLes matériaux renouvelables ou des durées de

renouvellement très variables



SUR TOUTE LA DURÉE DE VIE DES MATÉRIAUX!!!!

1. Problématique2. Outil UCL3. Conclusions

2. Développement de l’outilLa maison unifamiliale et ses composants

Choix des typologies constructives et composants

2. Développement de l’outilLa maison unifamiliale et ses composants

Parois composées

2. Développement de l’outilLes critères d’évaluation

Economie des ressources énergétiques

Economie des ressources non énergétiques

Maîtrise des risque sur l’environnement

Maîtrise des risque sur la santé

Potentiel de recyclage

La consommation des ressources énergétiques

Consommation d’énergie grise

Ressources fossiles = combustibles

Ressources fossiles = matières premières

le transport, l’industrie et la production de chaud

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 fabricationFacteur NREEnergie à l’élimination

Matériaux issus de la pétrochimiePlastiques, isolants, colles, additifs,…


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

Quantité utilisée

Matière issue du recyclage Matière naturelle >< synthétique Matière renouvelable >< non renouvelable Matière présente en grande quantité Matière rare ou limitée

Les quantités de matières premières utilisées sont calculées en kg Antimoine équivalent /kg matière produite.


La pollution de l’airLes processus (extraction, fabrication,…) et les phases de transports sont des processus qui émettent des polluants atmosphériques

Effet de serre

Acidification du sol, de l’eau et de l’air

Formation d’ozone troposphérique

L’effet de serre est présenté en kg CO₂ équivalent /kg matière produite.

Le Potentiel d’Acidification (AP)est présenté en kg SO₂ équivalent /kg matière produite.


Le Potentiel d’Ozone troposphérique (POPC) est présenté en kg C₂H₂équivalent /kg matière produite.

2. Les impacts des matériaux de constructionImpacts 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

Filières traditionnelles

Upcycling >< Downcycling

Mise en décharge Incinération (résidus à mettre en décharge)

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.

www.inrs.fr


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.

www.who.int/fr


Pollution de l’air

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.

Pollution de l’air intérieur

Labels ou certifications:classification M1 (Finlande),Indoor Air Climate Label ICL (Danemark), GUT/EMICODE/Blue Angel/AgBB (Allemagne), protocole AFSSET (France)


5. Développement de l’outilBase de données – récolte et compilations des données

Consommation d’énergie grise

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 22.6 0.248 21.7

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 36.4 0.165 13.8

Idem pour polluants atmosphériques

5. Développement de l’outilBase de données – récolte et compilations des données

Base de données

5. Développement de l’outilPréliminaires 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


Unité de comparaison

L’unité est le m² de paroi répondant à certains critères « techniques ».

Parois extérieures - Critère de performance thermique

Parois intérieures - Critère de performance acoustique

Type de parois Basse énergie Passif

Murs extérieurs U < 0.2 W/m²K U < 0.15 W/m²K

Toiture U < 0.2 W/m²K U < 0.15 W/m²K

Châssis/vitrage U < 1.8 W/m²K U < 0.8 W/m²K

Dalle de sol U < 0.3 W/m²K U < 0.15 W/m²K


Base de données

Comparaison de trois compositions différentes

5. Développement de l’outilEtude comparative


Performances physiques et acoustiques


Performances environnementales (quantitatif / fabrication)


Performances environnementales (quantitatif / remplacement)


Performances environnementales (quantitatif / élimination)


Performances environnementales (quantitatif / total 3 phases)


Critère qualitatif: gestion des ressources


Critère qualitatif: traitement actuel des déchets


Critère qualitatif: potentiel de recyclage

1. Problématique2. Outil UCL3. Conclusions

3. ConclusionsParois analysées ( parois « basse énergie »)

Murs extérieurs

Toitures

3 x 22 parois analysées

3 x 7 parois analysées

Dalles de sol3 x 4 parois analysées

Planchers d’étage3 x 6 parois analysées

Fenêtres3 x 3 ensemble châssis/vitrage analysées

Cloisons3 x 5 parois analysées

Base de données accessible à l’utilisateur

!

3. ConclusionsComparaison « isolants

Analyse comparative entre 16 isolants

A même performance thermique

3. ConclusionsComparaison « isolants

Analyse comparative entre 16 isolants

BOIS

{

3. ConclusionsComparaison « 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

.

U T(m) U T(m) U T(m) U T(m)

1

↗0,4 0,08 0,2 0,174 0,11 0,33 0,08 0,46

1

↘0,4 0,093 0,2 0,2 0,11 0,375 0,08 0,52

2

↗0,4 0,055 0,2 0,175 0,11 0,33 0,08 0,465

2

↘0,4 0,06 0,2 0,185 0,11 0,36 0,08 0,51

1

↗ and 2

↗ 0,4 0,07 0,2 0,16 0,15 0,22 0,1 0,34

1

↘ and 2

↘0,4 0,05 0,2 0,11 0,15 0,16 0,1 0,238

1

↗ and 2

↗0,3 0,105 0,175 0,2 0,11 0,34 0,08 0,49

1

↘ and 2

↘0,3 0,12 0,175 0,23 0,11 0,38 0,08 0,535

AT : thickness of insulation material U : U value of w alls

facade w alls

groundfloor slab

roof

D C B

Analyse comparative

2 typologies différentes, 4 compositions

Typologie massive Ossature bois

Pour chaque typologies, deux types de compositions de parois ont été étudiées:

[↘] avec un GWP faible [↗] avec un GWP important

Typologie massive

Ossature bois

Murs extérieurs

Plancher d’étage

Cloison intérieure


Analyse comparative : énergie


massive bois

Analyse comparative : GWP

3. ConclusionsComparaison « GWP bâtiment » >< « GWP utilisation »

massive bois

Merci de votre attention

Architecture et ClimatSophie Trachte / André De Herde

http://www-climat.arch.ucl.ac.bewww.plea2011.be

outil daide à la conception choix des matériaux et ecobilans de parois sophie trachte architecte...

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