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Développement durable et bâtiment
Pierre MERIEUXAgi2d
17, Place de la Paix69200 - VENISSIEUX
04 72 21 89 00 - 04 72 51 78 12
Colloque Génie Civil - Béthune 7 & 8 juillet 2008
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GC 2008
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Sommaire
• Rappels utiles• Les matériaux dans tous leurs états• L’air, une composante vitale• L’énergie au centre de tous les
développements• Pistes de réflexion
Rappels utiles
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La « pression » environnementale s’accroît avec la demande
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Les objectifs environnementaux
• Préserver les ressources non renouvelables (matières premières, énergie, eau) et la biodiversité.
• Réduire la pollution des milieux (air, eau, sol) et les nuisances (bruit, odeur).
• Limiter les déchets ultimes (valorisation matière et/ou énergie).
• Améliorer le confort (hygrothermique, acoustique, visuel, olfactif).
• Renforcer les conditions sanitaires.
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Le bâtiment, 1er prédateur
Source : FFB
Projet de loi « Grenelle I » (article 3)
« Le bâtiment est donc placé au cœur de la lutte contre le changement climatique ».
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La méthodologie : ACV
Identifierles impacts
environnementauxsignificatifs
et maîtrisables
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L’ACV du bâtiment
Ressources Produits Réalisation
ExploitationDéconstructionStockage
Revalorisation
80 %
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Les impacts : 14 cibles
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L’outil pour atteindre les objectifs
Le Système deManagement
Environnemental(SME)
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Les 2 composantes de la démarche d’amélioration de la QEB
REFERENTIEL ENVIRONNEMENTAL
NF P 01-020
Objectifs
SYSTEME DE MANAGEMENT ENVIRONNEMENTAL
ISO 14001
Outil
DEMARCHE QEB
La certification s’appuie sur la même logique. Dans ce cas, les exigences du référentiel et du
SME sont fixées par l’organisme.
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Le processus type des opérations n’est pas modifié
Les matériaux dans tous les états
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La raréfaction des MP :exemple des métaux
Aluminium
ArgentChrome
CuivreEtain
Fer
Lithium
ManganèseMolybdène
NickelPlombTitane
Tungstène
Zinc
1
10
100
1000
Nombre d'années
Source : DGEMP
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L’impact énergétique pour la production des matériaux
Matériaux Contenu énergétique [kWh*t-1]
Acier en profilés 11 600
Ronds à béton 9 300
Acier inoxydable 29 000
Béton 400
Béton armé 800
Ciment 1 800
Plâtre 700
Briques et tuiles 900
Bois 700
Carreaux céramiques 5 200
Polystyrène expansé 23 200
Polyuréthane 18 000
Laine de verre 13 800
Aluminium 33 700
Cuivre 17 500
Zinc 14 000
Plastique 20 900
Verre 6 200
Sourc
e :
En
ert
ech
Energie grise
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La production annuelle de déchets
Colle
ctivité
s
Ménages Entreprises
Agricu
lture
Sylv
icultu
re
Activ
ités d
e
soin
s BTP
141,6 %
283,3 %
9011 %
37444 %
0,234340 %
Voirie
- March
és -
Boues
Déch
ets v
erts
Enco
mbra
nts
Déch
ets v
erts
OM
(sens strict)
22
Non dangereux
Dan-gereux
Ele
vages - C
ultu
res
Forê
ts
TP296,5Bât47,9
Colle
ctés a
vec
OM
4,5
Colle
ctes p
rivées
79
,2 6
849[Mt]
Source ADEME 2006
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Les nouvelles maladies :priorités sanitaires de l’OCDE
Source OCDE 2001Pays de l’OCDEà haut revenu
Maladies
• Maladies cardio-pulmonaires• Cancer• Dépression
Problèmes• Pollution de l’air• Produits chimiques• Bruit/habitabilité
Secteurs concernés• Transport• Industrie/Agriculture• Bâtiment
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L’Unité Fonctionnelle (UF)
« Performance quantifiée d’un système de produits destinée à être utilisée comme unité de référence dans une analyse du cycle de vie ».
Elle peut être un [m2] en œuvre pour un matériau, une unité pour un équipement, un [m] linéaire pour une canalisation.
Cette unité comprend l’ensemble des constituants du produit, y compris les emballages. Le fournisseur doit fournir la liste des produits complémentaires nécessaires à la mise en œuvre du produit.
L’unité fonctionnelle prend en compte une durée, appelée Durée de Vie Typique (DVT).
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Les caractéristiques environnementales (1)
• Intrinsèques– Energie consommée– Eau utilisée– Epuisement des ressources naturelles
(équivalent antimoine)– Déchets solides– Changement climatique (émissions en
équivalent CO2)
– Acidification atmosphérique (émissions en équivalent SO2)
– Pollution de l’air– Pollution de l’eau– Pollution des sols– Destruction de la couche d’ozone– Formation d’ozone photochimique– Atteinte à la biodiversité
Sourc
e :
Vin
ci
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Les caractéristiques environnementales (2)
• Extrinsèques– Contribution à la gestion
• Énergie• Eau• Déchets• Entretien et maintenance
– Contribution au confort• Hygrothermique• Acoustique• Visuel• Olfactif
– Contribution à la santé• Espaces• Air• Eau
• Produits de liaison associés
ne pas oublier les aspectsSécuritaires et la qualité d’usage
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L’exemple d’une poutreen bois lamellé collé (1)
N° Impact environnementalValeur - Unité
Par UF Par m3 de produit
1 Consommation de ressources énergétiques 6,51*103 MJ 2,35*104 MJ
2Consommation de ressources non
énergétiques89,11 kg 318,24 kg
3 Consommation d’eau 1,68*103 l 5,98*103 l
4Déchets solides
valorisés 0,08 kg 0,32 kg
éliminés
dangereux 0,26 kg 0,94 kg
non dangereux
30,12 kg 107,58 kg
inertes 110,20 kg 393,58 kg
radioactifs 0,02 kg 0,06 kg
5 Changement de climat 121,77 kg CO2 434,88 kg CO2
6 Acidification atmosphérique 2,24 kg SO2 7,99 kg SO2
7 Pollution de l’air 1,40*104 m3 4,99*104 m3
8 Pollution de l’eau 26,79 m3 95,66 m3
9 Pollution des sols 7,1*10-3 m3 0,03 m3
10Destruction de la couche d’ozone
photochimiqueSans objet
11 Formation d’ozone photochimique 1,1*10-1 kg éq éth 0,399 kg éq éth
12 Atteinte à la biodiversité Sans objet (bois issu de forêts européennes)
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L’exemple d’une poutreen bois lamellé collé (2)
Contribution à la maîtrise des risques sanitaires
13Contribution à la qualité sanitaire des
espaces intérieursEmissions de formaldéhyde de 0,28
g/UF/an en régime stabilisé
14Contribution à la qualité sanitaire de
l’eauSans objet
Contribution au confort
15 Confort hygrothermiqueLe bois est un régulateur d’humidité
et de température
16 Confort acoustique Sans objet
17 Confort visuel
Aspect décoratif apporté par la nature du matériau et qui peut être complété
par une diversité de coloris en harmonie avec les autres parties du
bâtiment
18 Confort olfactif Sans objet
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La comparaison entre deux systèmes : Bloc béton + Th 38/Monomur + BA13
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La base de données INIES
• Liste fiches : www.aimcc.org• Base données : www.inies.fr
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Les « Eco-Labels »
• France– NF-Environnement
• Europe– Européen– Cygne blanc– Ange bleu
• International– Environmental choice (Canada)– Eco mark (Japon)– Green Seal (USA)
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Les autres marquages
• Forêts gérées durablement– PEFC– FSC– EUROKOUME
• Traitement du bois– Produit de traitement : CTB P+– Bois traité :CTB B+
• Produits du second œuvre– Moquettes : GUT
– Colles et mastics : EMICODE
L’air, une composante vitale
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L’air : un besoin vital
L’air est indispensable pour alimenter notre organisme en oxygène.
Nous en consommons de 15 à 60 m3/jour.
L’air est normalement composée de :
78 % d’azote,21 % d’oxygène,1 % d’autres gaz.
Tous les polluants sont compris dans le 1%
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Les pollutionsde l’air extérieur
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Les pollutionsde l’air intérieur
Le bâtiment est le siège de multiples pollutions :
matériaux (construction et mobilier),
combustion, tabac, humidité,
animaux domestiques, parasites,
produits chimiques pour l’entretien, le bricolage et l’hygiène,
etc…
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Les effets de la pollution
Hydrocarbures imbrûlésIrritations oculaires, toux,
actions cancérigènes
Oxydes d’azoteMigraines, irritations,
diminution des défensesimmunitaires et altération
des fonctions pulmonaires,inflammation des bronches
PlombIntoxication, anémie,
troubles de la croissance,insuffisance rénale
Monoxyde de carboneAnoxie, migraines,
troubles cardiovasculaires,vertiges, troubles de la vision
PoussièresTransportent les
polluants dans lespoumons, attaquent
les muqueuses nasales,effets cancérigènes
SulfuresInflammations pulmonaires,
œdeme, asthme
Ozone + pollution photo-oxydanteMigraines, irritations oculaires, toux,altération des fonctions pulmonaires
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La difficile équation
+ de ventilation :
Qualité sanitaire de l’air
Confort olfactif
Pérennité du bâti
- de ventilation :
Maîtrise de l’énergie
Confort hygrothermique
Confort acoustique
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La qualité sanitaire de l’air, siège des maladies environnementales
Décès/an
Tabagisme passif 5 800
Amiante 2 000
Monoxyde de carbone 300
Légionellose 120
Radon 1 200 à 2 900
Accidents domestiques 19 000
Asthme 2 000
Qualité de l’air 5 000
Sour c
e :
In
VS
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Le confort olfactif et la ventilation
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L’impact sanitaire de l’humidité
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La sensibilité énergétiquede la ventilation
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
Coefficient "G"
Déperditions par les parois
Déperditions par renouvellement d'air
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Les conditions aérauliques pourle confort hygrothermique
10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 %
Air trop sec Bien être Air trop humide
Humidité
Vitesse
mini : 0,05 m/s
maxi hiver : 0,15 m/s
maxi été : 0,25 m/s
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L’air, autoroute du bruit
4 sources :
1. Bruit aérien extérieur
2. Bruit aérien intérieur
3. Bruit de choc
4. Bruit d’équipement
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Les techniques de ventilation
Technique Force Faiblesse
Ventilation naturellePas de motorisation : gain énergétique et bruit
Maîtrise difficile des débits
Ventilation naturelle hygroréglable
Meilleure maîtrise par indicateur H2O - Réno
Débits toujours difficile à maîtriser
Ventilation naturelle assistée et contrôlée (VNAC)
Gain énergétiqueEtude et réalisation à soigner
Ventilation mécanique répartie (VMR)
Simplification de mise en œuvre - Réno
Entretien plus difficile
Ventilation mécanique contrôlée (VMC) simple flux
Simple et économiqueConsommations liées à la motorisation - Bruit
Ventilation mécanique contrôlée (VMC) simple flux hygroréglable
Meilleure maîtrise par indicateur H2O
Entretien plus exigeant
Ventilation mécanique contrôlée (VMC) simple flux modulé
Modulation apportée par d’autres indicateurs
Choix adapté des indicateurs
Ventilation mécanique contrôlée (VMC) double flux
Maîtrise des débits - Amélioration confort, filtration, bruit, énergie
Plus coûteux - Impact des gaines
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Le + de la filtrationou de l’épuration
Poussières en suspension
Bactéries Cheveux
Poussières atmosphériques
BruineBrume
Poussières en suspension
PigmentsMolécules gaseuzes
Poussières nocives pour les poumons Spores de plantes
Poussières de ciment
Poussières métallurgiques
CendresFumées de tabac
Fumées de pétrole Cendres volantes
Brouillard
0,0010,0001
Pluie
Suie
Pollen
Poussières tombantes
Virus
0,01 0,1 1 10 100 1000 10000
Filtres à charbon Filtres à moyenne efficacité
Filtres à haute efficacité
Filtres à très haute efficacité
Dimension des particules en µm
L’énergie au centre detous les développements
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L’inexorable fin desénergies fossiles
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Les engagements Européensà l’horizon 2020
• Conseil européen mars 2007– Réduction de 20 % des
consommations énergétiques– Réduction de 20 % des émissions de
GES– Contribution de 20 % des EnR
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Les consommations résidentielles par usage (énergie finale)
Source ADEME 2002
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Les consommations tertiaires par usage (énergie finale)
Source ADEME 2002
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Les objectifs pour l’habitat(énergie primaire)
10550
(public)50 (tous) 0
Conso[kWh*m-2]
Logements neufs
2007 2010 2012 2020 2050
Logements existants
25090 à 150 (social)
150 50Conso
[kWh*m-2]
Grenelle de l’environnement 2007
Flux annuel des surfaces neuves chauffées20 à 30 [Mm2] - Parc = 2 650 [Mm2]
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Les objectifs pour le tertiaire(énergie primaire)
180 50 0Conso
[kWh*m-2]
Tertiaire neuf
2007 2010 2012 2020 2050
Tertiaire existant
270Diag bât.publics
Réno. Bât. publics
165 50Conso
[kWh*m-2]
Grenelle de l’environnement 2007
Flux annuel des surfaces neuves chauffées15 à 20 [Mm2] - Parc 850 [Mm2]
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Les unités énergétiques
Energie primaire Transformation Energie finale Performance Energie utile
Gaz (PCI) 1,54 1 1,54 0,65
1Elec (Joule) 2,70 2,58 1,05 0,95
Elec (thermo) 0,74 2,58 0,285 3,5
• L’énergie est le produit d’une puissance par le temps (E = P*t).
• La puissance s’exprime en watt [W].
• L’unité de temps est la seconde [s].
• L’unité énergétique est le Joule [J]. Très petite, on lui préfère le wattheure [Wh]. 1 [Wh] = 3 600 [J].
• La [tep] correspond à l’énergie dégagée par une tonne de pétrole (42 [GJ]).
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Les émissions de CO2
Base sur énergie finale(source : Bilan Carbone Ademe 2007 et
certification Certivéa)
[kg eq CO2*kWh-1]
Bilan C Certivéa
Charbon 0,343 0,384
Fioul lourd 0,282 0,322
Fioul domestique 0,271 0,300
Gaz naturel 0,206 0,234
Bois (convention) 0 -
Electricité
Moyenne - 0,084
Chauffage 0,180 0,180
Eclairage 0,100 0,080
Climatisation 0,040 0,037
Autres 0,060 0,052
Réseau de chaleur Arrêté du 18-12-2007
Energies renouvelables (convention) Eolien : 0,005Photovoltaïque : 0,050 -
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La chronologie des actions
• Caractériser avec précision les objectifs
• Eviter les consommations• Rechercher les techniques les
plus efficientes• Evaluer les ressources locales
> Approche systémique <
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Exemple : le système climatique
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Exemple : le système de l’ECS
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Exemple : l’éclairage
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Les EnR :encore une équation complexe !
• Différencier politique énergétique nationale et construction
• Maîtriser puissance et énergie• S’interroger sur le fonctionnement
temporel :– saisonnier : adéquation– stockage : comment, quelle forme– mutualisation : limite des systèmes
Les pistes de réflexion
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Les développements à accentuer
• L’approche systémique et ses corollaires :– le management,– L’adéquation des techniques.
• La veille technologique :– l’accès aux données,– l’analyse multicritère des offres.
• La compréhension des autres :– la curiosité,– la réflexion.
