Regards croisés sur l'intérêt et les apports de la démarche ACV … Construction... · 2014-04-14 · Refroidissement – pas inclus dans l [ACV Eau sanitaire – pas inclus dans

Journée de conférences

Une organisation du Laboratoire de Génie Chimique (ULg), parrainée par le pôle de compétitivité Greenwin

Regards croisés sur l'intérêt et les apports de la démarche ACV dans le domaine de la construction

Avec le soutien de :

ACV comme méthode d’évaluation de l’impact environnemental des bâtiments

DR. IR. ARCH. LISA WASTIELS CSTC - LABORATOIRE DÉVELOPPEMENT DURABLE

Conférence Liège Créative – Université de Liège 22 mars 2013

PLAN PRÉSENTATION

Analyse du cycle de vie Normes européennes EN 15804 et EN 15978

Points d’attention

Impact environnemental d’un élément Toits à versants

Impact environnemental d’un bâtiment Étude de cas maison passive

Étude de cas rénovation

CSTC | Développement Durable | Lisa Wastiels | 22 mars 2013

ACV | Evaluation de l'impact environnemental des bâtiments

2

INTRODUCTION ANALYSE DU CYCLE DE VIE



3

ANALYSE DU CYCLE DE VIE | EN BREF

Analyse du cycle de vie (ACV) = technique permettant de quantifier l’impact environnemental d’un produit sur son cycle de vie (du berceau à la tombe)



4

Entrants:

- énergie

- ressources

Sortants:

- émissions

- déchets

ANALYSE DU CYCLE DE VIE | NORME EUROPÉENNE

CEN TC 350 : Sustainability of construction works NBN EN 15804 – Environmental product declarations

NBN EN 15978 – Assessment of environmental performance of buildings

NBN EN 15978 Contribution des ouvrages de construction au développement durable –

Evaluation de la performance environnementale des bâtiments

Instructions pour définir et analyser:

▪ Unité fonctionnelle

▪ Frontières du système

▪ Scénarios pour les différentes étapes de vie

▪ Impacts environnementaux

▪ …



10

ANALYSE DU CYCLE DE VIE | NORME EUROPÉENNE

Étapes du cycle de vie considérées ▪ Production fin de vie = f (mise en œuvre): ex. peinture sur bois ou sur brique

▪ Production + (transport + entretien) + fin de vie scénarios

▪ Durée déterminée incl. remplacements et énergie



14

CRADLE TO GATE

CRADLE TO GRAVE

CRADLE TO GRAVE with options

Re

use

/Rec

ove

ry/

Re

cycl

ing

po

ten

tial

MODULE D optional

Pro

du

ctio

n

Co

nst

ruct

ion

Uti

lisat

ion

Fin

de

vie

Ressources Transport Fabrication

Transport Installation

Maintenance Remplacements Consommation énergie/eau

Démolition Transport Traitement des déchets

ANALYSE DU CYCLE DE VIE | POINTS D’ATTENTION

Unité de base pour la comparaison (unité fonctionnelle) Ex. isolant: ne pas comparer impact par kg mais par unité de résistance

thermique

Ex. structure bois vs béton ou acier: quantité nécessaire pour certaine charge, portée

Durée de vie (ex. 1m² tapis vs 1m² de carrelage)



15

Benodigde hoeveelheid Milieupunten (Pt)

Beton C25/30 0,94 m³ 15 Pt

Wapeningsstaal 100 kg 20 Pt

Gewapend beton 35 Pt

Stalen profiel 515 kg 171 Pt

Gelamelleerd hout 1,01 m³ 111 Pt


Unité de base pour la comparaison (unité fonctionnelle) De préférence comparaison au niveau de l’élément (ex. 1m² de mur intérieur)

▪ Ex. isolation souple ou rigide entre ou au-dessus structure



16


Unité de base pour la comparaison (unité fonctionnelle) De préférence comparaison au niveau de l’élément (ex. 1m² de mur intérieur)

▪ Ex. isolation souple ou rigide entre ou au-dessus structure

ou même du bâtiment

▪ Ex. le choix de la structure portante va avoir un impact sur les fondations

▪ Inclure la phase d’utilisation: énergie, eau, remplacements,..



17

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

D C B A

Eco

-In

dic

ato

r 9

9 (H

/A) p

ts

Consommation d'énergie

Matériaux

Installations

D C B A

Facteur K 38 36 30 20

Niveau E 90 67 49 24

Impact de consommation d’énergie Maison unifamiliale avec différents niveaux

de performance énergétique

IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION



18

ACV ÉLÉMENTS

Études ACV aux niveau des éléments de construction Toits à versants

ETICS

Murs extérieurs



19

CSTC Contact 2010/4 CSTC Contact 2012/3 CSTC Contact 2013/1

ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS

Impact environnemental des toits à versants Impact des différents isolants

Impact de l’énergie (phases du cycle de vie)

Unité fonctionnelle surface de 1 m2 de toiture

avec R +/- égal

sur une durée de vie de 60 ans

Variation des composants Isolants souples

▪ remplissage complet entre structure

Isolants rigides

▪ posés sur la structure (Sarking)



20

CSTC Contact 2010/4

ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS

21 ACV | Evaluation de l'impact environnemental des bâtiments


Isolant rigide (ex. PUR, EPS, XPS)

Isolant souple (ex. Laine minérale, Cellulose)

Pose Sur la structure: toiture “sarking” entre la structure

Contrelattes

Section: 30x50 mm Fixation: vis 6mm

Section: 15x30 mm Fixation : clous 2.5mm

Calcul de la

valeur U

Isolant = couche homogène mais facteur de correction suite aux fixations en métal transperçant l’isolant

Couche non-homogène: Bois: 12%, isolant: 88%

CSTC Contact 2010/4

ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS | MÉTHODE

ReCiPe Endpoint (H) v 1.06 / Europe ReCiPe H/A 17 catégories d’impacts environnementaux

Normalisé par rapport à la moyenne européenne

Score en Points



22

ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS | RÉSULTATS

Résultats Impact consommation d’énergie > impact matériaux

Impact des toits à isolation rigide > toits à isolation souple (mais pas toujours)

Matériaux naturels pas néc. mieux que matériaux synthétiques

Laine de mouton: impact influencé par hypothèse de calcul



23

CSTC Contact 2010/4

IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES BÂTIMENTS: ÉTUDE DE CAS MAISON PASSIVE



28

ACV BÂTIMENT

Modélisation du bâtiment



29

ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE

Maison unifamiliale Architecte Versele

Mariakerke

2007

217m²

Bâtiment passif

Structure en bois

Étude ACV Impact des étapes de vie

Comparaison avec structure massive



30

ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | DONNÉES

Construction



31

Bâtiment 1 - Structure en bois

Fondations Béton

Parois intérieures Structure en bois - Isolation fibres de bois - Placoplâtre

Parois extérieures Crépi/Bois - Panneau de bois tendre - Fibres de cellulose - OSB - Structure en bois - Laine de roche - Placoplâtre

Sol RDC Béton armé - Fibres de cellulose - Structure en bois - OSB - Carrelage

Sols intermédiaires Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - OSB - Liège

Toiture Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - Panneau de bois tendre - Tuiles en béton

Portes / fenêtres extérieures

Bois - Triple vitrage

Portes intérieures Bois


Remplacements



32

Boiseries extérieures 30 ans Crépi 40 ans Châssis et vitrages 30 ans Plafonnage et placoplâtre 40 ans Finitions sols (Liège, carrelage) 30 ans


Consommation d’énergie Besoins en énergie

▪ Chauffage + électricité pour ventilation et installations: 1615 kWh/a

▪ Refroidissement – pas inclus dans l’ACV

▪ Eau sanitaire – pas inclus dans l’ACV

Impact des installations (pompe à chaleur, panneaux solaires) – pas inclus

Frontières de l’ACV Durée de vie du bâtiment (DVB): 60 ans

Durée de vie spécifique (DV) pour éléments et matériaux

▪ Ex. Portes/fenêtres extérieures: 40 ans

Analyse du berceau à la tombe



33

ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | MÉTHODE

ReCiPe Endpoint (H) v 1.06 / Europe ReCiPe H/A



34

ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | RÉSULTATS

Impact par étape de vie



35


Impact par élément de construction (consommation d’énergie pas prise en compte)



36


Impact par indicateur environnemental (consommation d’énergie pas prise en compte)



37

Impacts dominants

Climate change Human health

Human toxicity

Particulate matter formation

Climate change Ecosystems

Agricultural land occupation

Fossil depletion

ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | COMPARAISON

Comparaison Bâtiment Structure en bois – Structure massive Consommation d’énergie identique

Différente conception



38

Bâtiment 1 – Structure en bois Bâtiment 2 – Structure massive

Fondations Béton Béton

Parois intérieures Structure en bois - Isolation fibres de bois - Placoplâtre

Brique - Crépi

Parois extérieures Crépi/Bois - Panneau de bois tendre - Fibres de cellulose - OSB - Structure en bois - Laine de roche - Placoplâtre

Brique de parement -Isolation PUR - Brique - Crépi intérieur

Sol RDC Béton armé - Fibres de cellulose - Structure en bois - OSB - Carrelage

Béton armé - Isolation PUR - Chape en béton - Carrelage

Sols intermédiaires Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - OSB - Liège

Crépi intérieur - Hourdis - Chape en béton - Liège

Toiture Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - Panneau de bois tendre - Tuiles en béton

Placoplâtre - Structure en bois - Isolation PUR - Tuiles en béton

Portes / fenêtres extérieures

Bois - Triple vitrage Bois - Triple vitrage

Portes intérieures Bois Bois


Impact par indicateur environnemental (consommation d’énergie pas prise en compte)



39


Impact par élément de construction (consommation d’énergie pas prise en compte)



40

IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES BÂTIMENTS: ÉTUDE DE CAS RÉNOVATION



41

ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION

Maison unifamiliale avec atelier Architect Dedeyne

Torhout

Transformation de 2 maisons en 1

1990s- présent

‘Low energy’ concept

Étude ACV Impact des étapes de vie:

▪ Matériaux

▪ Installations

▪ Énergie

Comparaison entre différents scénarios de rénovation énergétique



42

www.one-stop-shop.org

ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | DONNÉES

SR-CB Standard Renovation –

Condensing boiler

LE-CB Low Energy – Condensing

boiler

LE-HP Low Energy - Heat pump

NZEB-HP Nearly zero energy

renovation – Heat pump

Roof 20 cm mineral wool between

existing battens

Adding 2x16 cm mineral wool on

top of existing roof structure

Adding 2x16 cm mineral wool

on top of existing roof structure

Adding 2x16 cm mineral wool

on top of existing roof structure

Walls

External insulation against the

façade wall: 12 cm cellular glass &

glued ceramic tiles (kerlite)

Demolition of external cavity wall,

2x12 cm cellular glass & glued

ceramic tiles

Demolition of external cavity

wall, 2x12 cm cellular glass &

glued ceramic tiles

Demolition of external cavity

wall, 2x12 cm cellular glass &

glued ceramic tiles

Floor New concrete structure, 6 cm

sprayed PU foam, screed & tiles

New concrete structure, 15 cm

EPS, screed & tiles


EPS, screed & tiles


EPS, screed & tiles

Doors & gates Alu-frame with PU-core Alu-frame with VIP-core Alu-frame with VIP-core Alu-frame with VIP-core

Windows Alu-frame with low-e glass (1.1) Alu-frame with triple glazing Alu-frame with triple glazing Alu-frame with triple glazing

Thermal bridges Not remediated (present) All thermal bridges remediated All thermal bridges remediated All thermal bridges remediated

Heating & hot water

production

Condensing boiler on natural gas

+ radiators (LT) & floor heating

(ground floor)

Condensing boiler on natural gas

+ radiators (LT) & underfloor

heating (ground floor)

Heat pump (water/air) +

radiators (LT) & underfloor

heating

Heat pump (water/air) +

radiators (LT) & underfloor

heating

Solar boiler / 5 m² 5 m² 25 m²

PV panels for electricity 0.9 kWp 0.9 kWp 0.9 kWp 3.4 kWp

Ventilation Natural ventilation (system A) Mechanical ventilation + heat

recovery (system D)

Mechanical ventilation + heat

recovery (system D)

Mechanical ventilation + heat

recovery (system D)

Air tightness (leakage

level) 7 2 2 2



43


ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | DONNÉES

Consommation d’énergie Besoins en énergie

▪ Chauffage + électricité pour ventilation et installations

▪ Refroidissement – pas inclus dans l’ACV

▪ Eau sanitaire

Impact des installations (pompe à chaleur, panneaux solaires)

Frontières de l’ACV Durée de vie du bâtiment (DVB): 60 ans

Durée de vie spécifique (DV) pour éléments et matériaux

▪ Ex. Portes/fenêtres extérieures: 40 ans

Analyse du berceau à la tombe



44

ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | MÉTHODE

ReCiPe Endpoint (H) v 1.06 / Europe ReCiPe H/A



45

ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | RÉSULTATS

Impact par scénario de rénovation Matériaux + installations



46


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP

Pts

(R

eC

iPe

)

Initial environmental impact of materials and installations (no replacements)

Installations

Windows

Floor

Façade

Roof

Method: ReCiPe Endpoint (H) V1.06 / Europe ReCiPe H/A / Single score


Impact par scénario de rénovation Matériaux + installations

+ remplacements



47

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP

Pts

(R

eC

iPe

)

Environmental impact of materials and installations over 60 years (incl. replacements, excl. energy)

Replacementsmaterials/installations

Installations

Windows

Floor

Façade

Roof




Impact par scénario de rénovation Énergie pour chauffage et eau sanitaire



48


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

OLD SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP

Pts

(R

eC

iPe

)

Yearly environmental impact caused by energy use

Natural gas

Gasoil

Electricity



Impact par scénario de rénovation TOTAL



49


0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

200000

OLD SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP

Pts

(R

eC

iPe

)

Total environmental impact over 60 years (incl. replacements)

Energy use

Installations

Materials


+ x 60 =


Impact environnemental total En relation avec la durée de vie considérée



50

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0 10 20 30 40 50 60

Pts

(R

eC

iPe

)

years

Total environmental impact over time

SR-CB

LE-CB

LE-HP

NZEB-HP


CONCLUSIONS



51

CONCLUSIONS

Impact environnemental des éléments de construction D’abord optimiser la performance énergétique du bâtiment

Importance de choix des matériaux augmente pour bâtiments passifs

ACV: données plus objectives, mais interprétation!

Considérer application et priorités

Analyse du cycle de vie dans la construction Aide à prendre des décisions

Comité CEN a créé une base pour l’évaluation de l’impact environnemental

▪ des éléments de construction

▪ des bâtiments

Actuellement: centres (de recherche) spécialisés nécessaires

Futur: outils plus accessibles pour la pratique ? (Elodie, GPR gebouw)

Nécessité des conventions et information générique pour la Belgique



52

QUESTIONS ?

DR. IR. ARCH. LISA WASTIELS

CSTC - LABORATOIRE DÉVELOPPEMENT DURABLE

[email protected] | WWW.BBRI.BE

Documents

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