Les avantages économiques de la conception et de la construction bioclimatique Lexemple Américain Alex WIGNACOURT LMCU – Service Développement durable

Les avantages économiques de la conception

et de la construction bioclimatique

L’exemple Américain

Alex WIGNACOURT

LMCU – Service Développement durable –

Août 2004

Objectifs : Pour augmenter la performance globale d'un bâtiment tout en améliorant le confort, la qualité de l’air intérieur, l’efficacité énergétique, de l'eau et des matériaux.

Les bâtiments consomment :· 30% de l’utilisation globale d'énergie · 60% de l'électricité produite· des milliards de m3 d'eau au quotidien

et produisent. 30% de la production globale de déchets solides

Pourquoi l’éco construction ?Eco construction

Facteurs économiques

Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé

Efficacité des matériaux

Recyclage des déchets

Incitations de premiers coûts

Conclusion

Liens

Premier coûts et économies : ce sont ceux résultant de la prise en compte de caractéristiques environnementales dans la conception du bâtiment

Coûts et économies en cycle de vie : coûts et économies réalisées sur le cycle de vie du bâtiment

Coût approximatif d’un bâtiment commercial sur une durée de vie de 30 ans :

- 2 % sur la conception et la construction

- 98 % sur les opérations, la maintenance, le financement et les employés

Conclusion : un effort particulier pourrait être effectué en phase initiale du projet, sur la conception et la construction

Facteurs économiquesEco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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Les coûts initiaux (first cost) ou premiers coûts varient de manière significative en fonction des objectifs spécifiques du projet.

Alors qu’il existe de nombreux bénéfices substantiels qui ne sont en fait pas des coûts additionnels, certains dispositifs coûteront d’avantage en coût de conception et de matériaux.

Les évaluations des premiers coûts additionnels sont de l’ordre de 0 à 3 % pour les certifications LEED et peuvent atteindre jusque 10 % pour une LEED plus poussée.

Les incitations financières existantes visant à excentrer les premiers coûts additionnels vont de 3 % (Office Fédéral des Services Généraux de Californie) à 6 % (crédit d’impôt de l’état de New York)

Eco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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Les économies en cycle de vie

sont réalisées sur :

- L’énergie et l’éclairage

- La consommation d’eau

- Les matériaux éco performants

- La productivité des employés

- La santé des employés

- Le recyclage des matériaux de construction et des déchets produits

Eco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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Économies d’énergie pouvant atteindre 80 % !!

Postes d’économies :

- Éclairage

- Système de ventilation

- Fenêtres

Un éclairage efficace et des fenêtres adaptées facilitent l’utilisation de systèmes de ventilation moins coûteux.

Eco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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Efficacité énergétique et éclairage

Energie économisée par l’utilisation d’éclairage performant :

-Période d’amortissement inférieure à 2 ans

-Retour sur investissement moyen de 50 à 80 %

Eco construction & performance d’un point de vue énergétique :

-Retour sur investissement de 20 à 40 %

-Augmentation de la valeur patrimoniale de la propriété

Eco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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Exemple : Site de l’US Postal Service, Rodeo, California.

- Diminution des charges d’éclairage de 71 % !!

- Augmentation de l’utilisation de l’éclairage ambiant et de la performance au travail

Eco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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0 200 400 600 800 1000

en $

Coûts annuels

Coûts annuels de chaufage pour une maison typique de Boston*

Super vitre faibleémissivité isolées par 2armatures avec argon

Verre double clair pyoliticfaible émissivité avecarmature en bois et vinyl

Verre double clair avecarmature en bois et vinyl

Verre clair avec armatureen aluminium

L’utilisation de vitrage performant (faible émissivité, argon) peut diminuer les coûts de chauffage de 40 % ! (constaté sur habitat typique de la ville de Boston)

Eco construction


Éclairage

Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

Liens


- 26 %

- 32 %

- 39 %

* Maison typique de 180 m², la comparaison s’effectue par rapport à un verre simple, clair, avec armature en aluminium

L’utilisation de vitrage performant (faible émissivité, argon) peut diminuer les coûts de climatisation de 32 % ! (constaté sur habitat typique de la ville de Phénix, Arizona)

Eco construction


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Gestion de l’eau

Productivité

Santé




Conclusion

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0 200 400 600 800 1000

en $

Coûts annuels

Coûts annuels de climatisation pour une maison typique de Phoenix, Arizona

Verre double teintésélectif sur spectres avecarmature en bois et vinyl

Verre double teinté avecarmature en bois et vinyl

Verre teinté avecarmature en aluminium

Verre clair avec armatureen aluminium

- 5 %

- 9 %

- 32 %

* Maison typique de 180 m², la comparaison s’effectue par rapport à un verre simple, clair, avec armature en aluminium

Exemple : les écoles aux Etats Unis

- Les écoles américaines dépensent annuellement 6 Milliards de $ pour les coûts énergétiques

- Des estimations montrent qu’il est possible de réaliser 25 % d’économies en jouant sur

- L’efficacité énergétique

- L’utilisation d’énergies renouvelables

- Une meilleure conception des bâtimentsBénéfices moyens directement constatés :

- Une réduction des coûts liés au poste énergétique allant de 22 à 64 % !!

- Un retour sur investissement pour les nouvelles écoles ayant fait ces choix de moins de trois années

- Une amélioration de l’efficacité du travail et des résultats des étudiants

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Gestion de l’eau

Productivité

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Économies d’eau réalisées grâce à :

- Des montages et appareils performants et économes

- Des aménagements (infrastructures notamment) performants

- Des systèmes de récupération des eaux de pluie

Les bénéfices réalisés :

- Diminution de la facture en eau

- Une diminution du volume des eaux usées

- Une diminution des coûts énergétiques pour l’eau chaude (panneaux solaires thermiques)

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Efficacité dans la gestion de l’eau

Exemples : programmes municipaux d’incitations de « tuyauterie » (Municipal Plumbing Incentive Programs)

Programme de rénovation des réseaux « toilettes » de la ville de New York : consommation d’eau = 5,67 Millions de m3 / jour !

- Diminution de la demande en eau de 189 à 302,4 Millions de m3 par jour, soit de 3,3 à 5,5 %.

- Diminution du volume des eaux usées de 7 %

- 393 Millions $ d’investissement

- 605 Millions de $ économisés sur l’ajournement de projets d’agrandissement !

Programme de remplacement des réseaux « toilettes » de la ville de Santa Monica

-Diminution de 15 % de la demande moyenne globale en eau

-Diminution de 20 % du volume total des eaux usées !

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Exemples : aménagements efficaces pour l’économie d’eau

DENVER, USA :

- Coût d’aménagement en économie d’eau : la moitié du coût d’irrigation standard

- Diminution notable de l’utilisation de l’eau pour l’arrosage des pelouses

- Économies réalisées en terme de travail, d’utilisation d’engrais, d’herbicides et de carburant

PALM Desert, California :

Terres pleins centraux adaptés pour la récupération d’eau :

- Bon accueil par le public

- Réduction de 85 % des coûts liés à l’eau et à la maintenance

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Exemples : utilisation de systèmes de récupération d’eau de pluie ; Zone de Résidences à Austin, Texas.

- L’eau de pluie est collectée sur les toitures

- 84 000 réservoirs peuvent fournir 378 litres d’eau par jour !

- Tous les besoins annuels en eau d’un ménage typique de 2 personnes satisfaits depuis 1988 !

- Le système a très bien fonctionné en cas de sécheresse, même de longue période

- Coût du système inférieur à celui de création de forage ou de connexion au réseau d’eau urbain

- Contribue à la diminution des primes d’assurance incendie

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- Les constructions écologiques augmentent la productivité des employés (bien être..)

- Les facteurs environnementaux qui influent directement sur la productivité sont :

- La qualité de l’air intérieur

- Le contrôle de la climatisation

- L’éclairage, plus particulièrement, l’éclairage naturel

- Les caractéristiques plus « biologiques » ex plantes vertes etc.

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Productivité des employés

Exemple : Bureau de l’US Post Office, Reno, Nevada

- Eclairage efficace en énergie et pas de plafond

- Coût = 300 000 $

- Economies d’énergie = 22 400 $ par an, retour sur investissement estimé à 13 ans

Impact sur la productivité :

- Erreurs de tri sont « tombées » à 0,1 % !

- Augmentation de 8 % du tri à l’heure !

- Gains annuels de productivité estimés entre 400 et 500 €

- Retour sur « investissement » inférieur à une année !

Productivité des employésEco construction


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Exemple : Herman Miller SQA Building

- Surface de 29 500 m² (3 hectares)

- Éclairage naturel extensif

- Rues intérieures avec plantes

- Climatisation passive

- Économies annuelles sur l’énergie : 35 000 $

Impact sur la productivité globale : augmentation sensible de la productivité et de l’efficacité des travailleurs

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Exemple : impact de la lumière du jour sur la performance des étudiants

- Augmentation de la luminosité naturelle, de la surface vitrée et de puits de lumières en toiture :

- 15 à 25 % de progression en vitesse et compréhension en mathématiques et tests de lecture

- Progression de 7 à 18 % des résultats les plus élevés

Etudiants bénéficiant d’une meilleure luminosité pendant plusieurs années : augmentation de 14 % du taux de réussite aux examens standarts !

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L’US EPA considère que la qualité intérieure de l’air constitue l’un des 5 principaux enjeux environnementaux influant la santé du public.

Les niveaux de contamination peuvent être 25 fois supérieurs à ceux rencontrés à l’extérieur.

Les solutions : éliminer les sources de contamination et augmenter le renouvellement de l’air par une ventilation adaptée

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Impact sur la santé des occupants

Les facteurs contribuant à une mauvaise qualité de l’air intérieur sont :

- Une ventilation inadaptée

- Les Contaminants chimiques provenant d’une source intérieure

- Cigarette, toxiques divers

- Matériaux de construction, produits de lavage

- Contaminants chimiques provenant d’une source extérieure

- Rejets des voitures et bâtiments

- Produits de combustion des garages

- Les Contaminants biologiques : bactéries, pollens, virus, moisissures

- Température, éclairage, humidité inadéquats

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Le syndrome du bâtiment malsain (Sick Building Syndrome : SBS) :

- Diminution progressive du confort et de la santé du bâtiment au fur et à mesure de son cycle de vie

Maladies liées au bâtiment ( Building Related Illness : BRI) :

- Symptômes de maladies diagnostiquées identifiés :

- Asthme, infections respiratoires, maux de tête etc..

Directement en lien avec les contaminants aéroportés du bâtiment !

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L’organisation mondiale de la santé (OMS) annonce que le syndrome du bâtiment malsain concerne :

- 1,34 Millions de buildings de bureaux

- 20 millions de travailleurs sont affectés quotidiennement dont 20 à 35 % dans des immeubles neufs !

- Coût en terme de dépenses de santé pour un état tel que la Californie : 6 Milliards de $ annuels !

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Des bâtiments plus sains peuvent diminuer l’occurrence et la gravité des maladies ainsi que les coûts liés :

- Augmentation potentielle de la productivité annuelle estimée entre 30 et 150 Milliards de $ !

- Diminution de 10 à 30 % des maladies respiratoires

- Diminution de 20 à 50 % des symptômes liés au syndrome SBS

- Augmentation de 0,5 à 5 % de la performance des salariés de bureau

- Économies annuelles sur la santé de l’ordre de 17 à 43 Milliards de $

- Gains de productivité pour les travailleurs de l’ordre de 12 à 125 Milliards de $ !

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Une utilisation plus efficace et raisonnée des matériaux de construction et de l’occupation des sols :

BENEFICES ENVIRONNEMENTAUX

- Économie de l’énergie incorporée

- Économies d’eau et d’énergie au-delà du cycle de vie du bâtiment

L’utilisation de matériaux recyclés contribue à :

- La non consommation de ressources naturelles non renouvelables

- La diminution de la pollution atmosphérique liée aux processus d’extraction et de fabrication

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Une utilisation plus efficace et raisonnée des matériaux de construction et de l’occupation des sols :

BENEFICES ECONOMIQUES

-Diminution des coûts initiaux : - Choix de la bonne taille des infrastructures et des systèmes mécaniques- Technologie de valeur optimale (Optimum Value Engineering : OVE)

- Diminution du temps de travail et de la quantité de matériaux dans les fondations- Économie de 25 % de la consommation de bois pour l’encadrement sans diminution de performance

-Diminution des coûts en cycle de vie (life cycle costs)- Diminution des coûts pour l’énergie et l’eau- Les éco matériaux durent plus longtemps et coûtent moins !

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Exemple : Emeryville, Californie : développement de logement « accessible » (logement social)

- Économies réalisées sur le volume de bois utilisé

- Sur un bâtiment de 4645 m² (50 000 sq ft), les coûts de moquettes et ceux d’un sol « durable » ont été comparés (coûts d’installation, maintenance et remplacement)

= après 40 ans, un sol « durable » a permis d’ économiser 5,4 Millions de $ !

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Étendue du problème :

- 136 millions de tonnes de déchets produits par les bâtiments en 1996

- 43 % provenant du secteur « résidentiel », 53 % du « non résidentiel »

- Démolition = 48 % (66 Millions de tonnes) ; rénovation = 44 % (60 Millions de tonnes) ; construction = 8 % (10 Millions de tonnes)

- 20 à 30 % (27 à 41 Millions de tonnes) utilisés pour la fabrication et le recyclage

Matériaux le plus souvent recyclés : béton, asphalte, métal, bois

Le secteur de la déconstruction a les taux les plus élevés de réutilisation (76 %)

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Recyclage des déchets produits

BENEFICES ENVIRONNEMENTAUX

- La réutilisation ou le recyclage permettent :

- d’économiser de l’énergie « incorporée » dans les matériaux

- de diminuer la demande en ressources non renouvelables

- de diminuer le besoin en espace limité de remblais

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Barrières économiques à l’augmentation du recyclage / de la réutilisation :

- Coût de la collecte, du tri et du traitement

- La contamination des matériaux collectés et réutilisés

- La valeur de matériaux recyclés comparativement à celle des matériaux « vierges »

- Le coût réduit de l’enfouissement de déchet et du remblais

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Bénéfices économiques à la réutilisation de déchets :

- Coût souvent inférieur au transport et au débarras de déchets

- Un ramassage quotidien par une compagnie de recyclage permet de :

- Garder le site propre

- Augmenter la performance du travail ainsi que la sécurité

- Augmentation de la conformité aux dispositions de réduction d’enfouissement de déchets

- Revenus directs tirés de la vente et de la réutilisation des matériaux

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Exemple : Union City, Californie, Nouvelle Construction

- Création de 95 maisons individuelles

- Le maître d’ouvrage a travaillé avec un sous traitant habitué au recyclage

- 85 % des déchets de construction récupérés et recyclés

- 1000 tonnes de matériaux évités à l’enfouissement ou à l’utilisation comme remblais

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Exemple : River Dale, Maryland, déconstruction

- Démontage et récupération des matériaux de construction communs

- 200 m² de surface (2000 sq ft), 4 unités résidentielles de logement

- Coût compétitifs avec la démolition

- La main d’œuvre est le coût le plus important

- Perturbations et dégâts sur le terrain et la couverture végétale peux importantes

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Exemple : Milwaukee County Stadium, démolition

-2000 chargements de camions de débris recyclables

-30 000 tonnes de béton écrasé sur site, utilisées comme sous bassement du nouveau stade

-2 Millions de $ budgétisés pour la démolition, coût final (utilisé) seulement 800 000 $ !

-Le recyclage du béton a permis d’économiser 1,2 Millions de $ !

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Incitations de premiers coûts (first cost incentives)

Coûts / bénéfices de la construction écologique :

- De plus en plus de bénéfices vont directement aux propriétaires et aux locataires

- Les pratiques dites durables augmentent souvent le prix de construction

- Les politiques gouvernementales et locales peuvent

- Diminuer les premiers coûts pour les constructeurs et les entrepreneurs

- Aider les constructeurs et les entrepreneurs à partager les économies réalisées sur les coûts initiaux.

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Les compagnies fournisseurs d’énergie et prestataires : Energy Services Compagnies - ESCO)

- Sont sensibles aux problématiques du prix de l’énergie mais ne mettent pas en œuvre d’approche intégratrices

- Construisent et gèrent des systèmes de rendement optimum en énergie

- Organisent des contrats de performance :

- Compensations versées en fonction de mesures effectuées sur la durée de vie du bâtiment

- Augmentation des économies réalisées à partir de la baisse de la consommation d’énergie

- Réduisent le risque « client » et les dépenses d’investissement intiales

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Incitations locales pour les bâtiments écologiques

- Attributions accélérées de permis de construire au niveau local (fast track)

- Diminution des honoraires d’inspection

- Formations subventionnées pour les pratiques vertes dans le bâtiment

- Aide à la conception et assistance gratuites pour les professionnels

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Autres incitations émanant des politiques locales :

- Paiements basés sur une consommation estimée d’énergie

- Ajustements en fonction de la taille du bâtiment

- Non utilisé en cas d’installation et d’utilisation d’énergies renouvelables sur le site

- Normes et règlements

- Plus le bâtiments est important, plus les éléments et composants renouvelables et durables sont importants

- Minimum d’éléments réutilisés requis (béton, etc..)

- Les vieux bois et les matériaux à teneur élevée en COV sont interdits

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Incitations des états pour la promotion de bâtiments écologiques :

- Crédits d’impôts pour les constructeurs : les critères écologiques doivent être suffisamment développés. Cette approche minimise les frais généraux des états.

- Portland green building standart :

- 20 000 $ d’aide par projet commercial pour l’aide à l’éco conception, la certification LEED et la modélisation des coûts énergétiques

- 3000 $ d’aide par maison résidentielle neuve

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Des avantages concrets et démontrables existent pour de nombreux projets d’éco construction.

Les bénéfices sur la durée de vie du bâtiment doivent être pris en compte et considérés pour pouvoir justifier des coûts initiaux (premiers coûts) plus élevés que pour des constructions « traditionnelles ».

L’attribution accélérée de permis de construire et les incitations fiscales sont des mesures directes qui peuvent être efficaces si elles sont bien conçues et appliquées.

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Pour aller plus loin…

Références des Sites :

Rodeo, California Post Office : http://eetd.lbl.gov/newsletter/nl1/around.html Reno, Nevada, Post Office : http://www.cr.nps.gov/nr/travel/nevada/usp.htm Herman Miller SQA Building in Holland :« Are Green Buildings Good For Business? » http://www.google.fr/search?q=cache:c9lxWaQPCpkJ:www.beyer.com/Newsletters/2000/Fall2000_greenbuildings.html+HERMAN+MILLER+SQA+BUILDING&hl=fr Projet : http://www.umich.edu/~nppcpub/workshops/casebioSQA.PDF Emeryville Affordable Housing Development : http://www.homeasta.org/emery.htm Riverdale, Maryland Deconstruction : http://www.smartgrowth.org/pdf/deconstruction.pdfMilwaukee County Stadium Demolition : http://milwaukee.bizjournals.com/milwaukee/stories/2001/01/22/story8.html

http://eetd.lbl.gov/newsletter/nl1/around.html





http://www.cr.nps.gov/nr/travel/nevada/usp.htm

http://www.cr.nps.gov/nr/travel/nevada/usp.htm

http://www.google.fr/search?q=cache:c9lxWaQPCpkJ:www.beyer.com/Newsletters/2000/Fall2000_greenbuildings.html+HERMAN+MILLER+SQA+BUILDING&hl=fr









http://www.umich.edu/~nppcpub/workshops/casebioSQA.PDF






http://www.homeasta.org/emery.htm

http://www.homeasta.org/emery.htm

http://www.smartgrowth.org/pdf/deconstruction.pdf

http://www.smartgrowth.org/pdf/deconstruction.pdf

http://milwaukee.bizjournals.com/milwaukee/stories/2001/01/22/story8.html

http://milwaukee.bizjournals.com/milwaukee/stories/2001/01/22/story8.html

Pour aller plus loin…

Programmes, thématiques, organismes

LEED : Leader Ship in Energy and Environmental Design : http://www.usgbc.org/leed/leed_main.aspNew York City Toilet Rebate Program : http://www.megacitiesproject.org/publications/pdf/mcp019b.pdf City introduces innovative water re-use program : http://www.nyc.gov/html/dep/html/press/04-16pr.html US Environmental Protection Agency : http://www.epa.gov Sick Building Sydrome (SBS) http://www.qa-talk.com/news/mad/mad100.html http://www.healthynj.org/dis-con/sickbuilding/educat.htm Indoor air pollution and health : http://admin.pophealth.wisc.edu/marty/phs502/IndoorAir13003.ppt American Energy Services Corporation http://www.iepf.org/docs/hydro_quebec/pays_et_entreprises/amerique_du_nord/etats_unis/entreprises/american_energy_services.html

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