Thèse - Méthodologie d'évaluation d'un projet d'aménagement durable d'un quartier - méthode ADEQUA

Laboratoire d'Etude des Phnomnes de Transfert Appliqus au Btiment

Universit de La Rochelle Ple Sciences et Technologie

THSE Pour lobtention du grade de

DOCTEUR DE LUNIVERSIT DE LA ROCHELLE Discipline : Gnie Civil

Frdric CHERQUI

METHODOLOGIE D'EVALUATION D'UN PROJET D'AMENAGEMENT DURABLE D'UN QUARTIER

Mthode ADEQUA

Directeurs de thse : E.WURTZ et F. ALLARD Prsente le 14 Dcembre 2005

Composition du Jury :

Rapporteurs

G. ACHARD Professeur, Universit de Savoie

B. PEUPORTIER Resp. Scientifique HDR, Ecole des Mines de Paris

Examinateurs

F. BUYLE-BODIN Professeur, Universit de Lille

D. GROLEAU Ingnieur de Recherche, Ecole d'Architecture de Nantes

E. WURTZ Directeur de Recherche, CNRS - INES

F. ALLARD Professeur, Universit de La Rochelle

Je remercie Francis Allard qui maccueilli au sein du laboratoire LEPTAB, il a de plus accept dencadrer mon travail de thse, mapportant le recul critique indispensable d sa longue exprience dans le domaine. Je remercie galement vivement Etienne Wurtz qui ma permis de mpanouir dans ce milieu si trange quest la recherche. Il est difficile de dire comment tre un bon directeur de thse, je dirais simplement quEtienne a su tre un directeur de thse idal. Je suis trs reconnaissant M. Buyle-Bodin qui a partag une partie de son prcieux temps pour tudier ma thse et qui ma fait lhonneur de prsider ce jury de thse, vos conclusions sur mon travail sont trs importantes pour moi. Merci Gilbert Achard et Bruno Peuportier davoir accept de rapporter ma thse, vos remarques sont toujours pertinentes et mapportent normment. Un grand merci galement Dominique Groleau pour son implication dans le jury de thse et pour ses trs nombreuses remarques et pistes de rflexion : jai maintenant quelques annes de travail pour rpondre. De nouveau merci Gilbert, Bruno et Dominique pour les diffrents changes que nous avons eu travers le projet ADEQUA, jai normment appris. Je suis galement trs reconnaissant envers lensemble des partenaires du projet ADEQUA pour leur soutien, leur confiance et les nombreux changes : Emmanuel Dufrasnes, Emil Popovici, Marjorie Musy, Daniel Siret, Nathalie Molines, Christophe Gobin, Alain Bornarel, Anne Le Mouel, Rofia Lehtihet, Sophie Debergue. Et galement mes principaux partenaires pour le projet Espaces Gare : Dominique Devez, Sophie Traineau, Vra Broez, Jean-Louis Thomas. Sans oublier ceux qui mont donn les moyens financiers pour ce travail : le Ministre de la Recherche et de lEducation, lADEME, le PUCA, le RGCU et le FSE. Pour finir, je tiens saluer et remercier vivement Adeline, Adriana, Agota, Alain, Alain, Alain, Alain, Albert, Alexis, Aline, Amina, Anale, Andr, Anne, Anne-Marie, Anne-Marie, Antoine, Antoine, Antony, Armand, Armelle, Arnaud, Aurlien, Aurore, Bachir, Barbara, Benot, Benot, Bernard, Bernard, Bertrand, Bertrand, Brian, Brian, Brigitte, Caroline, Caroline, Cdric, Cline, Cline, Chacha, Chadi, Christian, Christian, Christine, Christine, Christophe, Claire, Claire, Clara, Claude, Claudine, Colette, Cristian, Cyrille, Daniel, Daniel, Danielle, Danielle, Danielle, David, David, David, Delphine, Denis, Dina, Dominique, Elodie, Emmanuel, Emmanuel, Emmanuel, Emmanuelle, Estelle, Fabien, Florence, Florent, Florian, Franck, Franck, Frank, Fred, Frdrique, Galle, Grard, Ghislaine, Hae Young, Habib, Hassan, Henry, Ily, Isabelle, Isabelle, Jacques, Jany, Jean, Jean, Jean-Bernard, Jean-Claude, Jean-Franois, Jean-Luc, Jean-Luc, Jean-Michel, Jean-Michel, Jean-Paul, Jean-Paul, Jean-Pierre, Jean-Pierre, Jrme, Jerry, John, Jos, Julie, Julien, Karim, Kelly, Khalil, Kit, Laurent, Laurent, Lisa, Lisette, Lola, Louise, Luce, Lucien, Ludivine, Ludovic, Ludovic, Mamino, Manuella, Marc, Marc, Marc, Marc, Marianne, Marie-France, Marie-Paule, Marion, Marion, Martin, Michel, Michel, Michle, Micheline, Mireille, Mirella, Mohammed, Monique, Mounir, Natacha,Victor, Nathalie, Nathan, Nicolas, Nicolas, Noa, Noelle, Nomie, Nomie, Odile, Olivier, Olivier, Olivier, Pascal, Pascal, Pascale, Patrice, Patrice, Patrick, Paul, Peter, Philippe, Pierre-Olivier, Poupouille, Rachel, Rafik, Raoul, Renan, Robert, Romain, Ronald, Sabine, Sandrine, Sbastien, Serge, Sophie, Sophie, Stphane, Stphane, Stphane, Stphanie, Stphanie, Sylvain, Tanguy, Thomas, Thomas, Timea, Vanessa, Vronique, Vronique, Vronique, Victor, Vincent, Virginie, Virginie, Vivien, Yannick, Yannick, Yoko, Youssef, Yves, Yvonne, Yvonne, Zaki Et la meilleure pour la fin : amoureusement merci Morgane sans qui je ne sais pas ce que je serais, ce que je ferais et o je serais

Jespre navoir oubli personne. Certains se reconnatront, dautres non, pourtant ils y sont

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Mthodologie d'valuation d'un projet d'amnagement durable d'un quartier - mthode ADEQUA

La dmarche HQE, puis l'mergence rapide et incontrle d'une volont de "dveloppement durable" dans le domaine de la construction, sont l'origine de nouvelles exigences d'amnagement urbain. Or la prise en compte du concept de dveloppement durable requiert une analyse holistique d'un projet urbain. Cela ncessite une chelle d'tude plus large que celle du btiment. Ce travail concerne la mise en place d'une mthode d'analyse multi indicateurs base sur huit objectifs l'chelle du quartier. La mthode dveloppe est une contribution au projet national initi par le Ministre de l'Equipement et l'ADEME : le projet ADEQUA. La quantification des indicateurs associs aux objectifs permet au professionnel de la construction, l'amnageur ou la collectivit, d'valuer quantitativement et de comparer diffrentes alternatives d'amnagement d'un quartier, l'aide de diagrammes radars. Cette quantification est base sur l'utilisation d'outils de simulation et sur une agrgation multicritres. Mots-cls : simulation, quartier, dveloppement durable, environnement, valuation, indicateurs, analyse multicritres.

Methodology for assessing sustainable urban district project - ADEQUA method

The fast and uncontrolled emergence of a will to promote sustainable development in the field of building construction generates new requirements for urban development. Besides technical solutions, the project manager or urban planner must take into consideration the overall impact of his project on the local and global environment as well as social trends, economic development, health and safety for users. Integration of a large number of evaluation criteria makes the assessment of such strategy very hard to carry out without a real methodological work. In the last few years, a strong effort has been made in order to organize this debate and various methods evaluating environmental quality of a building project have been proposed. However, this concept of sustainable development requires solutions at a higher level than the single building. This paper proposes a first methodological approach in order to evaluate the sustainability of a district project, in the framework of the French ADEQUA project. This methodology allows actors in the building sector to consider different sustainable alternatives for a project. No unique alternative fits perfectly to sustainable development principles, but there are several best solutions according to specific characteristics of a project and to its own objectives. Keywords: simulation, district, sustainable development, environment, assessment, indicators, multi-criteria analysis.

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Table des matires

INTRODUCTION................................................................................................................................. 1

CHAPITRE 1 : La notion de dveloppement durable et le domaine de la construction ................ 3 I. La notion de Dveloppement Durable (DD)........................................................................... 4

I.1. Historique........................................................................................................................................ 4 I.2. Dfinitions....................................................................................................................................... 6 I.3. Le secteur de la construction .......................................................................................................... 8 I.4. Evolution de la lgislation franaise............................................................................................. 11 I.5. Dmarches internationales lies au btiment ............................................................................... 12

II. La dmarche HQE, une premire tape franaise .............................................................. 14 II.1. L'association HQE ........................................................................................................................ 14 II.2. Les cibles de la HQE et l'application de la dmarche................................................................... 14 II.3. Certification et perspectives.......................................................................................................... 15

III. Le projet ADEQUA................................................................................................................ 18 III.1. Prsentation gnrale ................................................................................................................... 18 III.2. Ralisation dune bote outil daide la dcision...................................................................... 18 III.3. Articulation du projet avec le travail de thse .............................................................................. 19

IV. Synthse................................................................................................................................... 20

CHAPITRE 2 : Dfinition gnrale de la mthode d'valuation .................................................... 21 I. Porte de la mthode .............................................................................................................. 22

I.1. Importance de l'chelle d'tude ..................................................................................................... 22 I.2. Aspects concerns et futurs utilisateurs ........................................................................................ 26 I.3. Importance des tudes quantitatives ............................................................................................. 28

II. Diffrentes mthodes d'valuation d'un projet.................................................................... 30 II.1. Listes de contrle ("Check-lists").................................................................................................. 30 II.2. Matrices d'impact.......................................................................................................................... 31 II.3. Les mthodes d'aide la dcision ................................................................................................. 32 II.4. Discussion ..................................................................................................................................... 35

III. Etat de l'art des projets et des outils..................................................................................... 36 III.1. Prsentation des mthodes ............................................................................................................ 37 III.2. Prsentation des logiciels et outils ................................................................................................ 42 III.3. Projets et programmes de recherche............................................................................................. 47 III.4. Projets en cours............................................................................................................................. 51 III.5. Etat des lieux des projets............................................................................................................... 53

IV. Principes gnraux de la mthode ........................................................................................ 54 IV.1. Aide la dcision et approche choisie .......................................................................................... 54 IV.2. Mode d'valuation d'une alternative ............................................................................................. 55 IV.3. Comparaison d'alternatives .......................................................................................................... 56 IV.4. Utilisation d'une rfrence ............................................................................................................ 57

V. Synthse................................................................................................................................... 58

CHAPITRE 3 : Objectifs d'amnagement durable d'un quartier.................................................. 59 I. Des objectifs vers les indicateurs........................................................................................... 60

I.1. Rles des objectifs ......................................................................................................................... 60 I.2. Les Indicateurs du Dveloppement Durable (IDD) ...................................................................... 61 I.3. Les diffrents modles d'indicateurs ............................................................................................. 63 I.4. Classification des objectifs............................................................................................................ 67

Table des matires viii

II. Systmes d'objectifs et d'indicateurs existants .................................................................... 68 II.1. Le projet PASTILLE...................................................................................................................... 68 II.2. Le projet CRISP ............................................................................................................................ 69 II.3. Dmarches europennes ............................................................................................................... 70 II.4. Dmarches franaises ................................................................................................................... 74 II.5. Bilan des systmes......................................................................................................................... 78

III. Prsentation du systme d'objectifs ...................................................................................... 80 III.1. Prserver les ressources (RES) ..................................................................................................... 80 III.2. Prserver l'cosystme (ECO)....................................................................................................... 81 III.3. Amliorer la qualit des ambiances (AMB) .................................................................................. 81 III.4. Prserver la sant et grer les risques (RIS)................................................................................. 81 III.5. Prendre en compte le patrimoine (PAT) ....................................................................................... 81 III.6. Favoriser le dveloppement local (LOC) ...................................................................................... 82 III.7. Renforcer la vie sociale (SOC)...................................................................................................... 83 III.8. Mettre en valeur la place du quartier dans la ville (VAL) ............................................................ 83

IV. Synthse................................................................................................................................... 84

CHAPITRE 4 : Gestion des indicateurs associs aux objectifs ....................................................... 85 I. Introduction ............................................................................................................................ 86

I.1. Quantification des indicateurs ...................................................................................................... 86 I.2. Normalisation des indicateurs ...................................................................................................... 86 I.3. Indicateurs associs chaque objectif .......................................................................................... 87

II. Agrgation des donnes ......................................................................................................... 88 II.1. Agrgation complte ..................................................................................................................... 88 II.2. Mthode d'agrgation choisie ....................................................................................................... 91

III. Objectif "Prserver les ressources" (RES) .......................................................................... 92 III.1. Energie .......................................................................................................................................... 93 III.2. Eau ................................................................................................................................................ 94 III.3. Sol ................................................................................................................................................. 95 III.4. Ressources abiotiques puisables ................................................................................................. 96

IV. Objectif "Prserver l'cosystme" (ECO)............................................................................ 97 IV.1. Acidification .................................................................................................................................. 97 IV.2. Ecotoxicit..................................................................................................................................... 97 IV.3. Eutrophisation excessive ou dystrophisation ................................................................................ 98 IV.4. Dchets inertes ultimes.................................................................................................................. 99

V. Objectif "Amliorer la qualit des ambiances" (AMB).................................................... 100 V.1. Ambiance intrieure .................................................................................................................... 100 V.2. Ambiance extrieure.................................................................................................................... 103

VI. Prserver la sant et grer les risques (RIS) ...................................................................... 108 VI.1. Effet de serre ............................................................................................................................... 108 VI.2. Toxicit humaine ......................................................................................................................... 109 VI.3. Smog d't ................................................................................................................................... 110 VI.4. Dchets radioactifs...................................................................................................................... 111

VII. Normalisation des indicateurs et visualisation................................................................... 112 VII.1. Valeurs de rfrence pour la normalisation des indicateurs....................................................... 112 VII.2. Mode de reprsentation............................................................................................................... 113

VIII. Outils de gestion statistique et spatiale des indicateurs .................................................... 117 VIII.1. Outil de gestion statistique des indicateurs et objectifs............................................................... 117 VIII.2. Systmes d'informations gographiques : gestion spatiale ......................................................... 119

IX. Synthse................................................................................................................................. 122

Table des matires ix

CHAPITRE 5 : Etude de cas Utilisation de la mthode ADEQUA ........................................... 123 I. Prsentation du projet Espaces Gare ................................................................................. 124

I.1. Le quartier de la gare et ses environs ......................................................................................... 124 I.2. Grandes lignes du projet ............................................................................................................. 125 I.3. Les trois quartiers ....................................................................................................................... 127 I.4. Acteurs et ambitions .................................................................................................................... 131

II. Application de la mthode sur le quartier EST ................................................................. 132 II.1. Objectifs et indicateurs................................................................................................................ 132 II.2. Calcul d'ensoleillement ............................................................................................................... 132 II.3. Simulations acoustiques .............................................................................................................. 133 II.4. Analyses de cycle de vie .............................................................................................................. 137

III. Prsentation des alternatives et hypothses ....................................................................... 138 III.1. Alternative propose en juillet .................................................................................................... 138 III.2. Alternative propose en septembre ............................................................................................. 140 III.3. Hypothses de calcul................................................................................................................... 141

IV. Evaluation des indicateurs pour les diffrentes alternatives ............................................ 145 IV.1. Objectif "Prserver les ressources" ............................................................................................ 145 IV.2. Objectif "Prserver l'cosystme" ............................................................................................... 146 IV.3. Objectif "Amliorer la qualit des ambiances" ........................................................................... 147 IV.4. Objectif "Prserver la sant et grer les risques" ....................................................................... 151

V. Comparaison des alternatives ............................................................................................. 152 V.1. Valeur des indicateurs pour les alternatives ............................................................................... 152 V.2. Objectif "Prserver les ressources" ............................................................................................ 153 V.3. Objectif "Prserver l'cosystme" ............................................................................................... 154 V.4. Objectif "Amliorer la qualit des ambiances" ........................................................................... 155 V.5. Objectif "Prserver la sant et grer les risques" ....................................................................... 156

VI. Synthse................................................................................................................................. 157

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES ..................................................................... 159

REFERENCES BILBIOGRAPHIQUE .......................................................................................... 163

ANNEXES.......................................................................................................................................... 175 I. Sigles utiliss ......................................................................................................................... 175 II. Autres projets ....................................................................................................................... 177 III. Tableaux de donnes pour l'valuation des alternatives................................................... 180

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Liste des figures Figure 1 : Grandes dates du dveloppement durable (Brodhag 2004) .................................................................... 5 Figure 2 : Modle de Jacobs et Sadler datant de 1990 (ARPE 2001) ..................................................................... 6 Figure 3 : Modle de la rgion Laboratoire du Saguenay - Lac Saint-Jean (ARPE 2001)...................................... 7 Figure 4 : Diffrentes images du dveloppement durable (Khalfan 2002) ............................................................. 8 Figure 5 : Temps pass l'intrieur (Observatoire de la qualit de l'air intrieur/CSTB)....................................... 9 Figure 6 : Amnagement durable et aspects concerns (Cherqui et al. 2004a) ....................................................... 9 Figure 7 : Prsentation de l'outil CASBEE ........................................................................................................... 13

Figure 8 : Prsentation de la dmarche HQE et des 14 cibles............................................................................... 14 Figure 9 : Description du droulement d'une opration type (Carfantan et al. 2005)............................................ 24 Figure 10 : Evolutions thoriques des informations disponibles et des possibilits de modification.................... 25 Figure 11 : L'amnageur au centre du processus dcisionnel (Carfantan et al. 2005)........................................... 27 Figure 12 : Policy Performance Index (PPI) (Jesinghaus 1999)........................................................................ 28 Figure 13 : Recherche de la solution optimum (Brunner et Starkl 2004).............................................................. 32 Figure 14 : SMO propos par le SETUR (Carfantan et al. 2005) ......................................................................... 39 Figure 15 : Profil tabli par le modle INDI (Charlot-Valdieu et Outrequin 2004).............................................. 40 Figure 16 : Profil d'un projet donn par l'outil Sustainability Checklist ............................................................... 44 Figure 17 : Capture d'cran du logiciel INDEX.................................................................................................... 45 Figure 18 : Mesure des consquences nergtiques d'une alternative (Hanson et al. 1997) ................................. 46 Figure 19 : Bnfices et fonctions des espaces verts (Costa et al. 2004) .............................................................. 47 Figure 20 : Approches ascendantes et descendantes lors de l'tude d'un projet de construction........................... 54 Figure 21 : Exemple de diagramme radar avec les objectifs du projet ADEQUA................................................ 55 Figure 22 : Comparaison de deux solutions l'aide d'un diagramme radar : la meilleure alternative est la plus

loigne du centre, l'alternative bleue (Cherqui et al. 2004c)...................................................................... 56 Figure 23 : Autre comparaison de solutions : l'alternative offrant la meilleure synthse est la plus circulaire, soit

l'alternative bleue......................................................................................................................................... 56 Figure 24 : Diagrammes radars pour lesquels un objectif a t chang de position (C invers avec F), on constate

que l'aire du diagramme (en bleue) augmente alors que l'valuation est reste identique ........................... 57 Figure 25 : Relation entre les donnes primaires, les indicateurs et les objectifs (Astleithner et al. 2002a; Shields

et al. 2002)................................................................................................................................................... 61 Figure 26 : Modle PSR (Charlot-Valdieu et Outrequin 2002; Dufrasnes et Achard 2004)................................. 63 Figure 27 : Modle DPSIR (Charlot-Valdieu et Outrequin 2002) ........................................................................ 64 Figure 28 : Les trois sous-systmes principaux de l'approche systme (Bossel 1999).......................................... 65 Figure 29 : Phases du "Project Cycle" (Youker 1989) .......................................................................................... 66 Figure 30 : Exemple de rsultats du test PASTILLE ............................................................................................ 69 Figure 31 : Indicateurs et objectifs de la dmarche HQER (Dufrasnes et Achard 2004)..................................... 73 Figure 32 : Consommation totale d'eau potable du Grand Lyon (Le Grand Lyon 2004a) .................................... 92 Figure 33 : Distinction entre visibilit intrieure (en bleu) et extrieure (en vert clair)...................................... 101 Figure 34 : Journe o lair est pur Qubec le 24 septembre 2002 - 15:45 ...................................................... 110 Figure 35 : Journe de smog estival Qubec le 10 septembre 2002 - 15:32..................................................... 110

Liste des figures et tableaux xii

Figure 36 : Journe de smog hivernal Qubec le 2 fvrier 2005 - 9:00............................................................ 110 Figure 37 : Exemple de reprsentation globale des alternatives ......................................................................... 114

Figure 38 : Exemple de reprsentation de l'ensemble des indicateurs ................................................................ 114

Figure 39 : Exemple de reprsentation des indicateurs pour chaque objectif ..................................................... 115 Figure 40 : Capture d'cran de l'onglet "Indicateurs" de l'outil ........................................................................... 117

Figure 41 : Capture d'cran d'un SIG, possibilit de visualisation en 3 dimensions ........................................... 119

Figure 42 : Possibilits du SIG pour la gestion des calques et l'analyse d'information....................................... 120

Figure 43 : Plan du secteur de la gare et de sa priphrie ................................................................................... 124

Figure 44 : Prsentation du projet "Espaces gare" .............................................................................................. 127 Figure 45 : Photomontage du quartier EST avec une premire proposition d'amnagement.............................. 128 Figure 46: Vue depuis l'htel Mercure de la zone OUEST................................................................................. 129

Figure 47 : Photomontage du quartier SUD (photo prise depuis la tour de la gare) ........................................... 130 Figure 48 : Mthode de calcul d'une source........................................................................................................ 136

Figure 49 : Prsentation de la variante datant de juillet avec la hauteur et le numro des btiments.................. 138 Figure 50 : Capture d'cran du quartier et des btiments environnants (SOLENE) ............................................ 139 Figure 51 : Niveau sonore quivalent de jour 1,5 mtre du sol (SoundPLAN)................................................ 139 Figure 52 : Prsentation de la variante datant de septembre avec la hauteur et le numro des btiments........... 140 Figure 53 : Capture d'cran du quartier et des btiments environnants (SOLENE) ............................................ 140 Figure 54 : Capture d'cran du logiciel ALCYONE, reprsentation en 3D gauche et vue en plan droite ..... 143 Figure 55 : Evolution de la temprature intrieure et extrieure au cours de l'anne pour le deuxime tage du

btiment 16 de l'alternative de juillet, rsultats de COMFIE..................................................................... 147 Figure 56 : Rsultat du calcul des facteurs de forme entre les faces du quartier et le ciel (SOLENE) ............... 148 Figure 57 : Cotation des btiments pour l'alternative de juillet........................................................................... 149 Figure 58 : Cotation des btiments pour l'alternative de septembre.................................................................... 149 Figure 59 : Alternative de juillet : prvision du niveau sonore extrieur 1,5 m du sol, de jour gauche avec une

chelle allant de 60 80 dB(A) et de nuit droite avec une chelle allant de 50 80 dB(A)................... 150 Figure 60 : Comparaison des alternatives selon l'objectif RES........................................................................... 153 Figure 61 : Comparaison des alternatives selon l'objectif ECO.......................................................................... 154 Figure 62 : Comparaison des alternatives selon l'objectif AMB......................................................................... 155 Figure 63 : Comparaison des alternatives selon l'objectif RIS............................................................................ 156

Liste des tableaux Tableau 1 : Influence de la planification urbaine sur la demande nergtique (Owens 1986) .............................. 22 Tableau 2 : Diffrents types de listes (Andr et al. 2003) ..................................................................................... 30 Tableau 3 : Problmatiques diffrentes de l'aide multicritres (Roy et Bouyssou 1993) ...................................... 33 Tableau 4 : Mthodes de pondration utilisables lors de l'analyse multicritres................................................... 34

Tableau 5 : Prsentation synthtique de l'tat de l'art............................................................................................ 36 Tableau 6 : Exemple de tableau d'analyse (Charlot-Valdieu et Outrequin 2001) ................................................. 37 Tableau 7 : Mesures contre l'expansion urbaine excessive (Hammerl et Everts 2004)......................................... 49 Tableau 8 : Extrait d'indicateurs sur l'expansion urbaine (Hammerl et Everts 2004) ........................................... 49

Liste des figures et tableaux xiii

Tableau 9 : Liste exhaustive des conditions de slection des indicateurs ............................................................. 62 Tableau 10 : Les 14 indicateurs de la SEDD (Dufrasnes et Achard 2004) ........................................................... 70 Tableau 11 : Indicateurs europens communs de la SEEU (Dufrasnes et Achard 2004)...................................... 71 Tableau 12 : Arbre des objectifs du projet ECo-housing (Peuportier 2004) ......................................................... 72 Tableau 13 : Axes et modules proposs par l'IFEN (IFEN 2003)......................................................................... 74 Tableau 14 : Critres de la grille RST.01 (Dufrasnes et Achard 2004)................................................................. 75 Tableau 15 : Indicateurs proposs par le SETUR et le SNAL (Carfantan et al. 2005) ......................................... 76 Tableau 16 : Classement des indicateurs de l'ARPE (ARPE 2004) ...................................................................... 77 Tableau 17 : Echelle d'importance entre indicateurs (Saaty 1977) ....................................................................... 88 Tableau 18 : Valeur du coefficient RI (Al-Harbi 2001) ........................................................................................ 90 Tableau 19 : Consommation nergtique des communes (Meziere et Theveniaud 2002) .................................... 92 Tableau 20 : Equivalences entre nergie utilise et nergie primaire (Frischknet et al 1995) .............................. 93 Tableau 21 : Valeurs du coefficient d'usage Cu des diffrentes surfaces urbaines (Brentrup et al. 2002)............. 95 Tableau 22 : Ressources puisables et rserves disponibles (Heijungs 1992) ...................................................... 96 Tableau 23 : Potentiel d'acidification des diffrentes substances (Peuportier 2003)............................................. 97 Tableau 24 : Facteurs d'quivalences entre les types de dchets (Peuportier 2003).............................................. 99 Tableau 25 : Prsentation des valeurs de rfrence proposes............................................................................ 112 Tableau 26 : Valeurs des indicateurs associs aux huit objectifs (exemple) ....................................................... 113 Tableau 27 : Objectifs et indicateurs servant l'valuation du quartier EST...................................................... 132 Tableau 28 : Valeur de DFZ selon le type de train (SoundPLAN 1990) .............................................................. 134 Tableau 29 : Valeur de DTt selon le type de train (SoundPLAN 1990)............................................................... 135 Tableau 30 : Trafic routier dans les rues prs de la Gare .................................................................................... 142

Tableau 31 : Trafic ferroviaire pour une journe type en semaine...................................................................... 142 Tableau 32 : Composition des btiments ............................................................................................................ 143

Tableau 33 : Rsultat de calculs effectus par EQUER sur le btiment 17 de l'alternative de juillet ................. 145 Tableau 34 : Rpartition des surfaces au sol [m] ............................................................................................... 146 Tableau 35 : Comparaison par paire pour l'indicateur d'ensoleillement solaire extrieur (CR=0,059)............... 151 Tableau 36 : Rsultats des calculs pour l'objectif RIS ........................................................................................ 151

xv

Nomenclature ACi Indice d'cotoxicit aquatique du polluant i [m3/kg de polluant] Adiv Divergence acoustique gomtrique [dB] Aatm Absorption acoustique par l'air [dB] Adif Diffraction acoustique [dB] Aref Absorption acoustique par les surfaces verticales [dB] Asol Effet acoustique du sol [dB] Ceau Consommation d'eau au niveau du quartier [m3] Cmto Paramtre acoustique d'ajustement fonction des conditions mtorologiques [dB] DBM,k Ajustement acoustique pour prendre en compte l'absorption de l'air [dB] DBr Ajustement acoustique pour prendre en compte la prsence d'un pont [dB] DD Ajustement acoustique pour prendre en compte le pourcentage de freinage du train [dB] DFz Ajustement acoustique pour prendre en compte le type de train [dB] DKorr,k Ajustement acoustique pour prendre en compte les crans et les surfaces rflectives [dB] DL Ajustement acoustique pour prendre en compte la longueur du train [dB] Dl,k Ajustement acoustique pour prendre en compte la directivit de la source [dB] DLC Ajustement acoustique pour prendre en compte la prsence d'un croisement niveau [dB] dp Distance source rcepteur [m] DRa Ajustement acoustique pour prendre en compte le rayon de courbure des voies ferres [dB] Ds,k Ajustement acoustique pour prendre en compte la distance source - rcepteur [dB] DTt Ajustement acoustique pour prendre en compte le type de voie ferre [dB] DV Ajustement acoustique pour prendre en compte la vitesse du train [dB] EH Espace intrieur habitable par habitant [m/hab] Ei Emission de la substance i [kg] GWPi Potentiel de rchauffement global du gaz i [kg.eqCO2/kg de substance] HCA Facteur de toxicologie humaine dans l'air [(kg de chair contamine)/(kg de substance)] HCS Facteur de toxicologie humaine dans le sol [(kg de chair contamine)/(kg de substance)] HCW Facteur de toxicologie humaine dans l'eau [(kg de chair contamine)/(kg de substance)] Hi Rayonnement solaire reu par la surface i [W/m] hs Hauteur de la source [m] hr Hauteur du rcepteur [m] lk Longueur de section de voie ferre [m] Lp Niveau sonore [dB] LpF Niveau sonore lors de conditions mtorologiques favorables la propagation [dB] LpH Niveau sonore lors de conditions mtorologiques homognes [dB] Lm,E Niveau sonore mis par un train [dB] Lr,k Niveau sonore reu depuis un tronon de voie ferre [dB] LT Niveau sonore long terme [dB] Lw Niveau sonore mis par la source de la source [dB] Nhab Nombre d'habitants [hab] NPi Potentiel d'eutrophisation de la substance i [kg.eqPO4/kg de substance] Pi Poids du dchet i [kg] Sface(i) Surface de la faade i [m] SHi Surface habitable du btiment i [m] Si Surface de sol i [m] SPi Potentiel de smog d't de la substance i [kg.eqC2H4/(kg de substance)]

Nomenclature xvi

Stoit_recup Surface de toiture disponible pour rcuprer l'eau de pluie [m] SVi Surface totale de vitrage du btiment i [m] Tetude Priode choisie pour l'tude [annes] Vi Volume de dchets radioactifs produits [dm3] W Puissance acoustique d'une source [W] X Moyenne Ecart type (precipitations) Pluviomtrie locale [m3/(m.an)]

Nombres sans dimension A Matrice des intensits aij aij Intensit de l'importance du critre Ci sur le critre Cj APi Potentiel d'acidification de la substance i CI Indice de consistance

indicateuriC Critre i associ un indicateur

CR Ratio de consistance Cu(i) Coefficient d'usage du sol i Fface(i)-ciel Facteur de forme entre la faade i et le ciel HLi Niveau d'ensoleillement reu par la surface i Ncomp Nombre de comparaison ncessaire (comparaison par paires) Ij Valeur associe l'indicateur j p Nombre de coefficients de pondration dterminer (comparaison par paires) Pf Pourcentage de freinage d'un train pt Pourcentage de temps pendant lequel les conditions mtorologiques sont favorables la propagation du son RSV/RH Rapport de la surface de vitrage sur la surface habitable W Matrice des coefficients de pondration wi wi Coefficient de pondration associ au critre Ci

* Ecart type relatif

Nomenclature xvii

Indices et exposants air

Substances mises dans l'air eau

Substances mises dans l'eau face Surfaces correspondant une faade GWP Relatif au potentiel effet de serre jour Pendant la priode de jour (6h 22h) nuit Pendant la priode de jour (22h 6h) parc Surfaces correspondant un parc ou espace public rayon Relatif au rayonnement solaire ref

Valeur de rfrence pour l'indicateur sol

Substances mises dans le sol toit Surface correspondant un toit ( )initial Description actuelle ( )projet Description future

Indicateurs

acoustiqueI Confort acoustique extrieur

acidificationI Emission de substances entranant des pluies acides

confortI Confort l'intrieur des btiments

dechets_II Production de dchets inertes ultimes

eauI Consommation d'eau

cote oxiciteI Impact des missions de polluants toxiques pour la faune et la flore

energieI Consommation d'nergie primaire

clairageI Eclairage intrieur au btiment

espaceI Espace intrieur au btiment

eutrophisationI Emission de substance conduisant une eutrophisation excessive

GWPI Emission de gaz effet de serre

radioactifI Production de dchets radioactifs

ressourcesI Consommation des ressources abiotiques puisables

smogI Emission de substances de smog d't

soleilI Ensoleillement reu par le quartier

solI Consommation du sol

_tox humaineI Emission de substances toxiques

_ intvisuI Visibilit depuis l'intrieur des btiments

_visu extI Visibilit depuis l'extrieur

1

INTRODUCTION

"L'humanit gmit, demi crase sous le poids des progrs qu'elle a fait. Elle ne sait pas assez que son avenir dpend d'elle. A elle de voir d'abord si elle veut continuer vivre. ".

Henri Bergson, Les deux sources de la morale et de la religion, 1932

Cette citation d'Henri Bergson offre une perspective diffrente de notre volution et des progrs qu'elle engendre. Elle est encore d'actualit, peut-tre mme plus aujourd'hui qu'hier, l'heure o les deux mots dveloppement et durable se sont rejoints pour exprimer une prise de conscience qui se gnralise. Cette anne, en dcembre, est programm un rendez-vous historique et de porte mondiale. En effet, avant la fin de l'anne, le 6,5 milliardime humain devrait natre. La Terre aura-t-elle toujours les ressources suffisantes pour assurer tous les tres humains des conditions de vie confortables ? Ce problme mergeant ne concerne pas seulement un ou plusieurs pays ; la problmatique est maintenant mondiale. Les villes regroupent plus de 80 % de la population : elles ont donc un rle majeur jouer. On clbre cette anne le centenaire de la disparition de Jules Verne : ses critures visionnaires ont voqu il y a 125 ans la ncessit de penser et construire la ville de demain. "Pourquoi ne runirions-nous pas toutes les forces de notre imagination pour tracer le plan d'une cit modle sur des donnes rigoureusement scientifiques ?" (Verne 1879). Les ambitions associes cette ville ont volu pour prendre en compte un plus grand nombre d'aspects tels que les proccupations conomiques, sociales et environnementales. La tche est cependant ardue et il semble difficile de croire que la ville idale existe, au mieux nous pouvons nous en approcher. La recherche dans le domaine du gnie civil se construit tape par tape, en commenant par l'tude d'un btiment seul. Dans le premier chapitre, nous montrerons que la prise en compte de la notion de dveloppement durable au niveau franais a conduit des modifications des lois en rapport avec le btiment, l'urbanisme et les territoires. La recherche et les dmarches se sont focalises principalement sur le btiment et sa parcelle : nous prsentons ces initiatives, avec une attention plus particulire pour la dmarche HQE. Ensuite partir des proccupations centres sur la notion de dveloppement durable, nous dmontrerons qu'il faut maintenant voluer vers une chelle plus vaste permettant de prendre en compte un plus grand nombre d'aspects (gestion des espaces publics, gestion des transports, mise en place de rseaux de chaleur). Le projet ADEQUA, support de ce travail de recherche, est prsent comme une premire proposition une chelle plus vaste. Il a pour but d'laborer une mthode intervenant comme une aide la dcision permettant d'valuer ou de comparer diffrentes alternatives d'un projet afin de dterminer l'alternative la mieux approprie la notion complexe de dveloppement durable. Le second chapitre sera consacr la dfinition de l'ensemble de la mthode ; il s'articule autour des orientations choisies. Dans un premier temps, il s'agit de dfinir la porte, c'est--dire les frontires de notre systme : les limites spatiales ont une importance considrable car elles dtermineront les aspects sur lesquels il est possible d'agir, les paramtres prendre en compte pour valuer un projet et les modes d'valuation possible. La mthode mettre en

Introduction 2

place sera diffrente selon que le projet concerne un quartier, une ville ou un territoire. Nous prsenterons, pour l'chelle d'tude choisie, le quartier, l'ensemble des acteurs qui seront les futurs utilisateurs de la mthode. En se basant sur un recensement des mthodes utilisables et sur un tat de l'art des dmarches, projets et outils relatifs au quartier, il est possible de dfinir prcisment le modus operandi retenu. La prise en compte des premires expriences est d'autant plus ncessaire que ce thme de recherche est la fois novateur et tendu. Le chapitre 3 propose un ensemble d'objectifs ou thmes majeurs pour l'valuation d'un projet d'urbanisme. Cette dmarche d'utilisation des objectifs et indicateurs, bien qu'assez rcente, est de plus en plus rpandue et est utilise dans des domaines trs varis. Nous tablissons tout d'abord les bases de la discussion sur les objectifs, leurs rles, les caractristiques des indicateurs associs et les modles permettant leur mise en place. La dimension exhaustive de l'valuation d'un projet requiert cependant une analyse fine du systme mettre en place. Nous avons donc dcid de dfinir nos objectifs en accord avec les systmes existants ; le dveloppement durable est une notion qui doit se retrouver d'une chelle l'autre et d'un domaine l'autre. En effet, il est ncessaire de penser globalement et d'tablir une bonne communication entre les mtiers. Ainsi nous veillons particulirement insrer notre dmarche dans le contexte politique national et europen, afin de rpondre aux diffrentes stratgies mises en place. Nous prsentons ensuite les huit objectifs retenus servant de base d'valuation pour le projet ADEQUA et sa mthode. Nous proposons des pistes de rflexion concernant les objectifs qui n'appartiennent pas nos domaines de comptence. Dans la continuit de ce travail, le chapitre 4 se rapporte au coeur de la mthode : les indicateurs. L'accent est mis sur les indicateurs associs aux objectifs correspondant nos domaines de comptence. Pour chaque objectif, nous proposons un ensemble d'indicateurs ; ces indicateurs sont justifis, dcrits, une mthode de calcul est propose ainsi qu'une valeur de rfrence. Ensuite, la mthode propose est mise en situation grce un cas d'tude. A la demande de l'amnageur Espaces Ferroviaires, le LEPTAB participe l'amnagement de quartiers situs en centre ville de La Rochelle, travers l'valuation de variantes envisages et proposes par le cabinet d'urbanisme AREP. L'tude ralise porte sur trois quartiers respectivement l'est, l'ouest et au sud de la gare et le chapitre 5 prsente l'application de la mthode sur le quartier est. Ce partenariat a conduit l'application de la mthode et un premier retour d'exprience.

3

CHAPITRE 1 : La notion de dveloppement durable et le domaine de la construction

Ce chapitre introduit la problmatique de l'amnagement en liaison avec la notion de dveloppement durable. Cette notion existe depuis de nombreuses annes et son importance s'accrot au fur et mesure de la prise de conscience des dangers venir pour la plante et ses occupants, nanmoins le dveloppement durable ne se limite pas un aspect environnemental. La prise en compte de cette notion au niveau franais a aboutit de nouvelles lois en rapport avec les btiments, l'urbanisme et les territoires. La recherche et les dmarches se sont focalises principalement sur le btiment et sa parcelle : nous prsenterons ces initiatives, avec une attention plus particulire pour la dmarche HQE. Puis, partir des limites des approches existantes, nous constaterons la ncessit d'largir l'chelle d'tude pour apprhender de manire plus complte la notion de dveloppement durable. Le projet ADEQUA, support de ce travail de recherche, est prsent ici comme une premire proposition de travail une chelle plus vaste, celle du quartier. Les conclusions de ce premier chapitre permettent ensuite de centrer notre problmatique et de dgager les axes majeurs du travail men.

Chapitre 1 : La notion de Dveloppement Durable applique au domaine de la construction 4

I. La notion de Dveloppement Durable (DD) Le concept de dveloppement durable est au cur de ce travail de thse car l'ambition affiche est de le traduire par un ensemble de paramtres quantifiables ou qualifiables afin d'valuer des projets d'amnagement urbain. Cependant, cette notion, bien que largement utilise, reste difficile apprhender prcisment : chacun ayant une dfinition diffrente, dcoulant d'une perception qui lui est propre. Nous proposons en premier lieu une approche gnrale sur cette notion, multidisciplinaire et conceptuelle. Ensuite, en recentrant nos ambitions sur le domaine du gnie civil et de l'urbanisme, nous pourrons prciser les problmatiques souleves.

I.1. Historique

Cette notion reprsentant une problmatique multiple, il est difficile de transcrire le contexte historique et son origine. Doit-on partir de la dclaration des droits de l'homme et du citoyen de 1789 comme premier pas social de l'homme (ARPE 2001) ? Ou bien encore de la date de parution du terme "cologie urbaine" en 1925 comme le propose Oliveira de Souza et al. (2004) ? Nous proposons ici de suivre comme piste l'volution du terme lui-mme de "Dveloppement Durable" (DD). Il est cit pour la premire fois par l'Union Internationale de la Conservation de la Nature (UICN) dans son ouvrage "Stratgie mondiale de la conservation" en 1980. Ce terme, "Sustainable Development", est ensuite apparu de nouveau et mis l'honneur en 1987 par les travaux de la Commission Mondiale sur l'Environnement et le Dveloppement (CMED), communment appel rapport "Brundtland" du nom de sa prsidente, Gro Harlem Brundtland, premier Ministre de Norvge (Brundtland 1987). La dfinition propose est la suivante : "Le dveloppement durable est un dveloppement qui rpond aux besoins du prsent sans compromettre la capacit des gnrations futures rpondre aux leurs. Deux concepts sont inhrents cette notion : le concept de besoins, et plus particulirement des besoins essentiels des plus dmunis, qui il convient d'accorder la plus grande priorit, et l'ide des limitations que l'tat de nos techniques et de notre organisation sociale imposent sur la capacit de l'environnement rpondre aux besoins actuels et venir" (Brundtland 1988). Les proccupations ayant conduit ce terme et sa dfinition remontent au club de Rome datant de la fin des annes 1960, au rapport de l'Institut de Technologie du Massachusetts (MIT) intitul "The Limits to Growth"1, ainsi qu' la confrence des Nations Unies de Stockholm sur l'environnement en juin 1972. Les documents issus de cette confrence spcifient "qu'il est ncessaire mais aussi possible de concevoir et de mettre en uvre des stratgies de dveloppement socio-conomique quitables, respectueuses de l'environnement, appeles stratgies d'codveloppement" (Comliau et al. 2002). L'volution du concept et l'implication des acteurs est rsume par la Figure 1 propose par Brodhag (2004), actuel Dlgu Interministriel au Dveloppement Durable.

1 The Limits to Growth, Meadows D. H., Meadows D. L., Randers J. et Behrens W. W. New York, Universe

Book, 1972


Figure 1 : Grandes dates du dveloppement durable (Brodhag 2004) Ce graphique prsente l'volution du concept au cours du temps ; il montre aussi clairement la prise de conscience des diffrents acteurs, depuis les Organisations Non Gouvernementales (ONG) jusqu'aux consommateurs, 30 ans aprs. On constate aussi que le concept de DD a donn naissance de nouveaux termes tels que la Responsabilit Socitale des Entreprises (RSE) ou la performance conomique, sociale et environnementale. La confrence de Rio qui runit 178 pays a abouti l'adoption de la "dclaration de Rio sur l'environnement et le dveloppement" et la cration de "l'Agenda pour le XXIme sicle", appel galement Action 21 ou Agenda 21. Les nations qui se sont engages pour la mise en place de l'Agenda 21 doivent l'appliquer au niveau national, rgional et local. L'Agenda 21 est structur en quatre sections et 40 chapitres. A titre d'exemple, en France, depuis 1999, la Loi dOrientation sur lAmnagement et le Dveloppement Durable du Territoire (LOADDT) incite les pays2 et les agglomrations laborer des projets de dveloppement faisant rfrence au chapitre 28 (Initiatives des Collectivits Locales l'appui de l'Agenda 21) ; llaboration dagendas est galement encourage par des contrats entre ltat, les rgions et les collectivits gestionnaires des agglomrations, des pays et des parcs naturels rgionaux. Ces projets de dveloppement doivent faire largement appel la participation et au partenariat avec les acteurs privs et publics. Depuis Rio, de nombreux dbats mondiaux ont eu lieu, concernant notamment l'effet de serre ou la biodiversit, et la confrence de Johannesburg a continu les actions entreprises. L'objectif tant, partir de rflexions intergouvernementales, de progressivement impliquer des acteurs de plus en plus localement : le gouvernement, puis les rgions, les dpartements, les collectivits, les entreprises et puis l'ensemble des habitants. En invitant chacun une rflexion individuelle et de meilleures pratiques, on pourra localement faire voluer des problmatiques globales ; par exemple la diminution de l'mission des gaz effet de serre ncessite parmi de nombreuses actions possibles une rduction de l'utilisation de la voiture par chacun d'entre nous, une diminution des consommations de chauffage. La notion de DD a conduit de par son importance l'apparition d'un nouveau mtier : l'co-conseiller (Villeneuve et Huybens 2002), issu soit de l'Institut Europen pour le Conseil en

2 D'aprs la LOADDT, le pays est "un espace prsentant une cohsion gographique, historique, culturelle,

conomique et sociale"

1992 Som m et d e la T e rre , R io

dve loppem en t du rab le

gouve rnem en ts , n a tion s

1987 C om m iss io n B rund tland

1992 Som m et d e la T e rre , R io







1972 C on f ren ce d e s N a tion s U n ie s su r len v ironnem en t,

S to ckho lm

sc ien tif iq ues e t O NG

ha lte la c ro issan ce e t p ro te c tio n d e len v ironnem en t

cod ve lo ppem en t


S to ckho lm



cod ve lo ppem en t


S to ckho lm



cod ve lo ppem en tvo lu t io n

d es con cep ts

1970 1980 1990 2000

vo lu t io n d es

a c teu rs

vo lu t io n d es

con cep ts

1970 1980 1990 2000

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a c teu rs

R SE

pe rfo rm ance conom ique , so c ia le e t env ironnem en ta le

en trep r ise s

R espon sab ilit So c i ta le des E n trep r ise s

R io + 5

CDD 6

RSE

pe rfo rm ance conom ique , so c ia le e t env ironnem en ta le

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2002 , Som m e t m ond ia l d u d ve loppem en t

du rab le , Johannesbu rg

con som m ateu rs

2002 , Som m e t m ond ia l d u d ve loppem en t

du rab le , Johannesbu rg

con som m ateu rs


Environnement de Strasbourg, soit de l'Institut Eco-conseil de Namur3, est un professionnel form aux sciences de l'environnement, la communication et la gestion de projets et d'quipes multidisciplinaires. Son rle majeur est d'accompagner les dmarches participatives telles que les Agendas 21. A la diffrence du conseiller en environnement, il peut provenir de tout horizon disciplinaire (sociologue, journaliste, biologiste, administrateur) et il acquiert des comptences axes sur la mise en valeur des savoirs des autres.

I.2. Dfinitions

"Dveloppement Durable" est la traduction franaise officielle du terme anglo-saxon "Sustainable Development", ce dernier n'ayant pas de correspondance exacte en franais. Il est souvent prsent comme la recherche d'un quilibre entre trois ples : le social, l'environnemental et l'conomique. Cette reprsentation correspond au modle de Jacobs et Sadler cit par l'Agence Rgionale Pour l'Environnement (ARPE 2001), inspire de la thorie des ensembles et prsent ci-dessous.

Figure 2 : Modle de Jacobs et Sadler datant de 1990 (ARPE 2001) Chacun des cercles dfinit un ensemble de buts qui justifient les actions humaines. La durabilit du dveloppement exige des synthses au regard des priorits : cela suggre un traitement quilibr des valeurs et des intrts. Aucun des buts (cologique, conomique ou social) ne doit tre sciemment favoris ou dvalu au dtriment des autres. Selon Sachs cit par Lourdel (2005), le DD prsente cinq dimensions : la viabilit sociale, la viabilit conomique, la viabilit cologique, la viabilit spatiale (rpartition de la population, talement urbain, etc.) et la viabilit culturelle (respect de la diversit des cultures et des collectivits humaines). Ces deux modles sont l'origine de nombreuses variantes, telle que celle propose par la rgion Laboratoire du Saguenay Lac Saint-jean et prsente la Figure 3.

3 Actuellement, seules ces deux instituts forment des co-conseillers en Europe


Figure 3 : Modle de la rgion Laboratoire du Saguenay - Lac Saint-Jean (ARPE 2001) A l'origine, ce modle s'est construit sur la notion du triangle du DD dcoulant du modle de Jacobs et Sadler (Sadler et Jacobs 1990) et il s'est transform en ttradre pour inclure un nouveau ple : l'quit, c'est--dire le partage entre les humains et avec la nature des avantages et du bien-tre. L'application concrte de ces modles dans les diffrentes disciplines a conduit une multitude de dfinitions dont de nombreuses ont ts recenses par le Centre de Coopration Internationale en Recherche Agronomique pour le Dveloppement (CIRAD 2004), par le rseau i.d.e.a.4 et par la thse de Boutaud (2005). Cette application concrte implique aussi le respect de diffrents principes qui sont :

Le principe de solidarit envers les gnrations futures (transmission du patrimoine nergtique, biotique, abiotique et culturel suffisant) et envers les gnrations prsentes (rduction des ingalits nord-sud).

Une approche globale et transversale : considrer le systme tudi (une ville ou un territoire par exemple) dans son ensemble et prendre en compte toutes les interactions existantes, sans se restreindre un aspect spcifique.

Le principe de participation et de coopration : l'implication de tous les acteurs est ncessaire, elle requiert l'information de tous, la consultation du plus grand nombre et la concertation.

Le principe de prcaution : l'absence de certitude scientifique absolue ne doit pas servir de prtexte pour remettre plus tard l'adoption de mesures effectives. Il s'agit aussi de s'assurer au maximum de la rversibilit des choix.

Le principe de responsabilit : de nombreuses consquences globales sont la cause de comportements individuels et il s'agit de transmettre cette responsabilit globale l'chelle locale.

L'interprtation de cette notion dpend aussi fortement de la discipline laquelle appartient une personne, comme le montre la Figure 4 :

4 http://www.idea-reseau.org/

Besoins matriels

Besoins sociaux et aspirations individuelles

Besoins de qualit du milieu et prennit des ressources

Besoins d'quit


Figure 4 : Diffrentes images du dveloppement durable (Khalfan 2002) En fonction des individus, la perspective n'est pas la mme ; elle est fortement lie la capacit d'agir individuelle. La vision de chacun est donc dforme par son mtier et il sera par exemple plus difficile pour un conomiste de concevoir que le DD doit tre envisag sous la forme d'action mener pour sauvegarder l'cosystme plutt que sous la forme d'un nouveau mode de dveloppement conomique mettre en place afin de rduire les ingalits. Chacun a raison, mais seulement en partie, et la difficult est d'apporter cette vision transversale tous. Nous vivons dans un monde o 20 % des tres humains se partagent plus de 80 % de la consommation mondiale totale (Equiterre 2002), les pays dvelopps gnrent galement 96 % des dchets mondiaux. Il est important, aujourd'hui plus qu'hier de dpasser ce concept et d'agir concrtement pour proposer des solutions ou au moins des dmarches conduisant des solutions.

I.3. Le secteur de la construction

Ce secteur revt une importance considrable principalement par la quantit de dchets gnrs et de ressources consommes par le btiment. La construction, mais surtout l'exploitation du btiment (eau, clairage, chauffage, entretien), entrane la consommation de prs de la moiti de l'nergie produite dans le monde. Les constructions ont galement un rle important jouer dans le domaine social au niveau par exemple de la qualit de vie ou des fonctions culturelles. Un adulte passe sept huitime de son temps l'intrieur d'ouvrages construits, comme le montre la Figure 5, ce constat explique en partie l'emphase mise sur l'amlioration de la qualit de vie des usagers depuis plus de cinquante ans

Qu'est-ce que le dveloppement

durable ?

Eviter une catastrophe

Une contrainte

Une formule rhtorique Une opportunit

commerciale

Un dveloppement conomique

Un problme rsoudre

Industriels

Ecologistes

Politiques Mdias

Technologues

Economistes


Figure 5 : Temps pass l'intrieur (Observatoire de la qualit de l'air intrieur/CSTB) Cela semble paradoxal, mais construire de manire durable serait un problme d'actualit et non un problme ancien ; principalement car la construction n'est plus l'chelle de l'individu. Certains situent la cause la fin du XVIIIme sicle, lors de la constitution du systme mtrique dcimal en France la place d'un systme d'units bass sur l'homme (le pied, la coude, etc.). A cause de cette perte de la dimension humaine des mesures, l'homme n'est plus au centre des proccupations de construction et d'autres dimensions sont privilgies comme par exemple la rentabilit conomique ou le parti architectural. La solution n'est bien videmment pas de revenir des mesures anciennes ; mais elle passe par une redcouverte holistique de l'chelle de la vie humaine : rseaux de transport, architecture, aspects sociaux, etc.

Appliquer le dveloppement durable la construction signifie la prise en compte globale de ses trois facettes (conomie, cologie et socit). Cependant, cela ne veut pas obligatoirement dire construire en bois ou installer des capteurs solaires ! La difficult rside dans la mise en place d'une synthse entre de nombreux aspects : gestion de l'nergie, diversit sociale, qualit de l'air, rseaux de transports, qualit de l'eau, gestion des dchets, aspect conomique, etc. Le nombre de notions impliques par le dveloppement durable (Figure 6) illustre bien la complexit du concept et de son application.

Gestion des risques

Gestion des dchets

Gestion des ressources

Cot global

Efficacit nergtique

Diversit sociale

Rseaux de transport

Amnagement durable

Figure 6 : Amnagement durable et aspects concerns (Cherqui et al. 2004a) Il n'existe pas ce jour de solution parfaite d'amnagement durable ; mais il existe de nombreuses solutions plus ou moins restreintes pour optimiser l'aspect social, minimiser les impacts environnementaux, rduire les cots, etc. Cette synthse dfinir doit cependant tre viable et vivable. La solution globale choisie doit offrir les conditions ncessaires pour tre prenne sans que le quartier ne ncessite de modifications ultrieures majeures (viable). De

Journe type d'un adulte dans diffrents lieux de vie

Extrieur 1 h

Transport 2 h

Travail 8 h

Habitat 13 h

Journe type d'un enfant en hiver

Habitat 15 h

Classe 6 h

Cour d'cole

2 h

Extrieur 1 h


plus, il faut que les habitants puissent y vivre de manire dcente (vivable), pour ne pas dire confortable. Le terme "vivable" est plus adapt que "confortable" car l'un des objectifs est un confort suffisant et non pas optimal. En hiver, par exemple, la temprature intrieure se dfinit comme un quilibre entre un confort relatif5 suffisant (ne ncessitant pas de vtement d'extrieur) et une gestion efficace de l'nergie. Imaginons un quartier o le souhait d'amnagement durable conduit la ralisation de btiments avec de grandes surfaces vitres au sud pour profiter de la vue sur la mer, sans avoir considr l'ensoleillement lors de la conception de la faade : cette solution peut tre juge non viable car l'ensoleillement ncessitera l'installation d'un systme de climatisation, ou bien si rien n'est fait, elle sera juge non vivable pour les habitants du btiment. L'ajout du systme de climatisation (inutile si l'ensoleillement avait t pris en compte) ne rpondra vraisemblablement plus aux objectifs du dveloppement durable dfinis lors de la conception du quartier : la climatisation va entraner une augmentation du cot global, des consommations et de l'mission de CO2. Cet exemple illustre bien les problmes rencontrs par les acteurs d'un projet, qui omettent certaines consquences des choix effectus malgr une rflexion approfondie. Cette situation justifie la ncessit d'une analyse multicritres globale et dtaille dans ces divers domaines.

5 La notion de confort est relative une poque et un contexte socio-conomique


I.4. Evolution de la lgislation franaise

Au niveau lgislatif franais, les principales lois en rapport avec l'urbanisme et issues de proccupations durables sont :

La Loi d'Orientation pour l'Amnagement et le Dveloppement Durable du Territoire (LOADDT)6, dite aussi loi Voynet, dfinit de nouveaux modles de dveloppement et d'amnagement du territoire, et elle officialise le rle central des collectivits locales dans le processus de concrtisation et d'application du concept de DD.

La loi dorientation agricole n99-574 du 9 juillet 1999 propose des "contrats territoriaux d'exploitation".

La loi n99-586 du 12 juillet 1999 relative au renforcement et la simplification de la coopration intercommunale, dite loi Chevnement cre un nouvel outil de coopration intercommunale : la communaut d'agglomration ; permettant de regrouper diffrentes comptences comme l'amnagement de l'espace, le dveloppement conomique, les transports ou le dveloppement social urbain.

La loi n2000-1208 du 13 dcembre 2000 relative la solidarit et au renouvellement urbain, dite loi SRU ou loi Gayssot, prvoit un ensemble important de mesures s'appuyant sur le principe de solidarit, de participation, de dmocratie locale et insiste sur la notion d'conomie d'espace.

La loi dorientation forestire n2001-602 du 9 juillet 2001 En vertu de la loi SRU, les Schmas de Cohrence Territoriale (SCoT) remplacent les schmas directeurs, et les Plans Locaux dUrbanisme (PLU) succdent aux Plans dOccupation des Sols (POS). La mission des SCoT, comparativement aux anciens schmas directeurs, est tendue. Dans un premier temps, le document de prsentation des SCoT prcise les orientations gnrales de lorganisation de lespace et de la restructuration des espaces urbaniss, les sites naturels ou urbains protger, les grands quilibres entre les espaces urbains et urbaniser et les espaces naturels, agricoles ou forestiers. Ensuite, il spcifie les objectifs relatifs lquilibre social de lhabitat, lquilibre entre urbanisation et transports collectifs, lquipement commercial et artisanal, la protection des paysages et la mise en valeur des entres de ville, la prvention des risques. Dans un second temps, le rapport de prsentation expose le diagnostic , analyse ltat initial de lenvironnement, et prsente le Projet dAmnagement et de Dveloppement Durable (PADD). Le PLU, compatible avec le ScoT, prsente lensemble du projet de la commune : amnagement, paysage, environnement, espaces publics, etc. Il porte sur la totalit de la superficie de la commune et intgre les rgles durbanisme des ZAC. Il est labor linitiative de la commune, en association avec les autres personnes publiques et lEtat et il comporte galement un Plan dAmnagement et de Dveloppement Durable (PADD). Ensuite, la loi Voynet invite llaboration de projets dagglomration et de contrats dagglomration, exprimant la stratgie de dveloppement durable du territoire en matire de dveloppement conomique, de cohsion sociale, damnagement et durbanisme, de transport, de politique de la ville, etc. Ce sont de vritables projets politiques, conformes aux recommandations des agendas 21 locaux. Dans ses articles 25 et 26, la LOADDT mentionne dailleurs les agendas 21 locaux comme principaux outils de mise en uvre du dveloppement durable sur le territoire communal et supra communal.

6 Loi n99-533 du 25 juin 1999


En outre, la dmarche de projet est aussi prconise par la loi dorientation agricole. Les contrats territoriaux dexploitation (CTE) prcisent des engagements concernant les "orientations de la production de lexploitation" (art L. 311-3). Assis sur une logique de territoire, ils rpondent des enjeux dfinis localement. Enfin, la loi dorientation forestire, en sinscrivant dans le long terme, permet danticiper la gestion de la fort en crant un contexte favorable la mobilisation des acteurs et en redonnant celle-ci la place qui lui revient au sein des activits culturelles et socio-conomiques du territoire. Concernant l'chelle du btiment, la rglementation est plus abondante : elle concerne par exemple la scurit, les conomies dnergies, laccessibilit aux personnes handicapes, lisolation phonique, la sant. Le DD est aussi et surtout mis en place par des initiatives d'encouragement telles que les labels (NF Habitat, Habitat et environnement, etc.) ou la dmarche HQE.

I.5. Dmarches internationales lies au btiment

LiiSBE7 (initiative internationale pour un cadre bti durable ou "International Initiative for a Sustainable Built Environment") est un organisme international majeur dont lobjectif principal est de faciliter et promouvoir des directives, des mthodes et des outils qui permettront de progresser vers un cadre bti durable. Les membres de son conseil dadministration proviennent de diffrents continents. Ses objectifs comprennent, notamment la cration d'un forum d'change international, d'une base de donnes8 ouverte aux chercheurs, stratges ou responsables et professionnels travers le monde et le dploiement dun programme dune dure de quatre ans, visant caractriser les initiatives prises dans tous les pays importants. LiiSBE dirige galement le processus Dfi des btiments cologiques (ou Green Building Challenge), un programme collaboratif international de grande porte, vou llaboration thorique et pratique de systmes dvaluation du rendement environnemental des btiments ; plus de 15 pays y participent couramment et les derniers cas d'tude ont eu lieu Tokyo en septembre 2005 lors de la confrence SB05. Dans de nombreux pays, diffrentes dmarches nationales sont galement issues des ambitions du dveloppement durable. Nos voisins anglais par exemple ont mis en place la mthode BREAM (BRE's Environmental Assessment Method). Cette mthode dveloppe par le Building Research Establishment (BRE), organisme public anglais quivalent du CSTB en France, consiste valuer la qualit environnementale des btiments travers les aspects suivants : management, nergie, sant et bien-tre, pollution, transport, utilisation du terrain, ressources et eau. Pour chaque aspect, des points sont attribus en fonction des performances puis ces points sont pondrs et agrgs afin d'obtenir une note finale. Cette note est convertie par une chelle en un qualificatif qui va de passable excellent et un certificat est dlivr. La mthode existe depuis 1990 et elle concerne les btiments de bureau, les units industrielles, les commerces de dtail, les coles. Les autres types de btiments (centres de loisirs, laboratoires) peuvent tre valus par une mthode BREEAM spcifique. Par exemple, la version de BREEAM qui traite les habitations s'appelle EcoHomes. Les Etats-Unis ont dvelopp le systme de notation LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) qui concerne les aspects suivants : nettoyage et maintenance du btiment, qualit de l'air intrieur, efficacit nergtique, gestion de l'eau, recyclage et quipements pour le recyclage et amlioration des systmes en vue de l'obtention de standards

7 http://www.iisbe.org/iisbe/start/iisbe.htm

8 http://www.sbis.info/


de performance levs. De mme le Japon dvelopp l'outil CASBEE (Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency). Il permet de calculer la valeur de l'efficacit environnementale comme le ratio Q/L, Q tant la qualit ou performance cologique du btiment et L tant la charge cologique. Q va par exemple augmenter avec la rduction des consommations de chauffage et L va augmenter si le btiment consomme une part importante de ressources puisables. Le rsultat de l'valuation est prsent graphiquement, comme sur l'exemple de la Figure 7.

Figure 7 : Prsentation de l'outil CASBEE9

Suivant le rapport Q/L, le btiment est class S, A, B+, B- ou C. S correspond un btiment en accord avec la notion de dveloppement durable (Sustainable building) et C un btiment ordinaire. Il existe d'autres mthodes telles que ENVEST (Royaume Uni), GreenCalc (Pays Bas) ou EcoProP (Finlande). Une liste dtaille de nombreux outils est disponible l'adresse http://annex31.wiwi.uni-karlsruhe.de/TOOLS.HTM ou dans la littrature (Bussemey-Buhe 1997 pp. 24-33; Antonini et al. 2002 pp. 7-43). Nous nous intressons maintenant plus spcifiquement au contexte franais et la dmarche HQE qui reprsente actuellement une premire illustration des ambitions franaises l'chelle du btiment.

9 http://www.ibec.or.jp/CASBEE/english/methodE.htm


II. La dmarche HQE, une premire tape franaise La Dmarche HQE, promue par lAssociation HQE, vise amliorer la Qualit Environnementale des Btiments (QEB) neufs et existants, c'est--dire offrir des ouvrages sains et confortables dont les impacts sur lenvironnement sont les plus faibles possibles.

II.1. L'association HQE Cre en 1996 l'initiative du Plan Urbanisme Construction Architecture (PUCA) et la suite de travaux de recherche mens depuis 1992, lAssociation HQE regroupe les acteurs du btiment dans le but de dvelopper la qualit environnementale des btiments de manire concerte. LAssociation se dfinit comme un lieu dchanges, de concertation, dinformation, de formation et daction. Elle met en rseau les comptences et les expriences des membres au service des projets individuels et collectifs. Elle est compose dorganismes publics ou collectifs (associations, syndicats) reprsentant lensemble des acteurs du btiment : matrise douvrage, matrise duvre, entreprises, fabricants de produits de construction, experts, rseaux dacteurs rgionaux, etc., regroups en cinq collges assurant la pluralit des points de vue au sein du conseil dadministration. Par dcret du 5 janvier 2004, l'Association HQE est maintenant reconnue d'utilit publique.

II.2. Les cibles de la HQE et l'application de la dmarche La qualit environnementale d'un btiment se dcompose en 14 exigences particulires, appeles "cibles" (Figure 8) et organises en deux domaines : matriser les impacts sur l'environnement extrieur et produire un environnement intrieur satisfaisant.

Cible 09

Cible 10

Cible 08

Cible 11Equipements arauliques

Equipements sanitaires

Equipements d'vacuation des dchets

Equipements nergtiques

CONFORT SANTE

Cible 12

Cible 13

Cible 14 Cible 05

Cible 06

Cible 04

Cible 07

ENVIRONNEMENT INTERIEUR

ENVIRONNEMENT EXTERIEUR

QUALITE D'USAGE

exigences traditionnelles de scurit et de confort

EnergiesAir neuf

Air extraitEauxEaux uses

Dchets

ENVIRONNEMENT IMMEDIAT

Cible 02

Cible 03

Cible 01

PAR

CELL

E

VOIS

INAG

E

SITE

Autres constructions et quipements de la

parcelle

Eco construction

Eco Gestion

01 Relation harmonieuse des btiments avec leur environnement immdiat

02 Choix intgr des procds et produits de construction

03 Chantier faibles nuisances

04 Gestion de l'nergie

05 Gestion de l'eau

06 Gestion des dchets d'activit

07 Entretien et maintenance

Confort

08 Hygrothermique

09 Acoustique

10 Visuel

11 Olfactif

Sant

12 Conditions sanitaires

13 Qualit de l'air

14 Qualit de l'eau

Figure 8 : Prsentation de la dmarche HQE et des 14 cibles


Ces 14 cibles appartiennent quatre principales familles : l'co construction, l'co gestion, la sant et le confort. La dmarche HQE est une dmarche volontaire qui s'appuie sur un objectif de "Qualit Environnementale (QE) des btiments" et un "Systme de Management Environnemental (SME) des oprations". Le SME (de Valicourt 2001) "est la composante du systme de management global qui inclut la structure organisationnelle, les activits de planification, les responsabilits, les pratiques, les procdures, les procds et les ressources pour laborer, mettre en uvre, raliser, passer en revue et maintenir la politique environnementale"10. La norme ISO 14001 dfinit les spcifications et les grandes lignes directrices pour lutilisation du SME : elle fournit les exigences et les rgles minimales respecter. La Qualit Environnementale est value partir du rfrentiel HQE de "Dfinition Explicite de la Qualit Environnementale" (DEQE). Ce rfrentiel (Nibel et al. 2001b) prsente pour chaque cible les exigences et indicateurs ncessaires leur prise en compte. Les indicateurs peuvent tre quantitatifs ou qualitatifs, orients rsultats ou moyens, selon les cas et selon les phases du projet auxquels ils s'appliquent. L'application de la dmarche est fonde sur une logique de hirarchisation des exigences : le matre d'ouvrage choisit trois ou quatre cibles pour lesquelles la performance maximale sera recherche. Quatre ou cinq autres cibles sont retenues pour un traitement particulier (bonne performance) et pour les autres cibles, le matre d'ouvrage se contente du respect de la rglementation. Le SME doit tre appliqu et c'est au sein de ce systme de management que les diffrents choix et actions sont justifis. La question des surcots engendrs par ce type de dmarche doit tre aborde du point de vue du cot global, c'est--dire en intgrant les conomies de fonctionnement possibles (eau, nergie, maintenance) et dans le cas des collectivits en intgrant les cots vits (pollutions, sant, consommation de ressources). Si l'on considre le cot d'investissement seul, l'association HQE annonce un surcot allant de 0 25 %, cependant on constate une valeur proche de 10 % dans la majorit des cas. Cette dmarche connat un intrt grandissant et de plus en plus d'oprations se revendiquent en accord avec la dmarche HQE. D'aprs l'actuel prsident de l'association, Dominique Bidou : "si lAssociation HQE se flicite de voir la progression importante de lide HQE au sein du monde de la construction, elle ne peut que regretter que trop de ces auto proclamations HQE ne respectent pas les principes et les contenus que lAssociation dveloppe dans ses rfrentiels". Ainsi, l'association travaille la reconnaissance des oprations HQE en particulier par la certification NF (ouvrage) Dmarche HQE .

II.3. Certification et perspectives

Le projet est men par le CSTB depuis 2002 et il concerne pour linstant les btiments tertiaires de bureaux ou d'enseignement, neufs ou de rhabilitation lourde. Ce champ d'application sera par la suite tendu d'autres types d'oprations. Aprs avoir t expriment sur 20 oprations laurates de l'appel projets ADEME "dmarche HQE et btiments tertiaires", la premire version du rfrentiel est disponible depuis fvrier 2005 sur le site du CSTB11. Ce rfrentiel provient d'une collaboration entre le CSTB, l'AFNOR et l'Association HQE. D'aprs le rfrentiel de certification, un btiment est certifi "NF Btiments Tertiaires - Dmarche HQE" si il respecte les conditions suivantes :

10 D'aprs la norme ISO 14001

11 http://www.cstb.fr/hqe/


"Mise en uvre dun systme de management dopration permettant de fixer les cibles environnementales, dorganiser lopration pour les atteindre tout en matrisant les processus de ralisation oprationnelle."

"Atteinte au moins dun niveau trs performant pour 3 cibles environnementales, dun niveau performant pour quatre cibles environnementales et dun niveau base pour sept cibles environnementales choisies parmi les 14. Pour les btiments devant rpondre la rglementation thermique, la cible 4 doit tre traite en niveau performant ou trs performant."

Le rfrentiel technique disponible gratuitement en tlchargement sur les sites www.marque-nf.com, www.cstb.fr/hqe ou www.assohqe.org, spcifie les exigences que le matre d'ouvrage doit respecter pour bnficier du droit dusage de la marque NF Btiments Tertiaires - Dmarche HQE pour son opration. L'audit en vue d'obtenir la certification est effectu par un auditeur (ou une quipe d'audit) qualifi et missionn par le CSTB ; les valuations ont lieu des moments cls de lopration, au minimum la fin des phases de programme, de conception et de ralisation. L'association HQE a permis, depuis sa cration, d'initier un march et de susciter un intrt grandissant pour la construction de btiments respectueux de l'homme et de l'environnement. Le processus de mise en place d'une certification lui permettra de rester un gage de qualit pour un ouvrage et d'viter les utilisations abusives. L'association a choisie d'orienter la certification principalement sur le systme de management, et cette certification concerne la dmarche plus que le btiment. De plus, de nombreuses cibles sont actuellement values en fonction des dispositions prises ou justifies vis--vis de problmes spcifiques et non pas par des indicateurs valuant une pression exerce sur un systme (l'environnement par exemple) ou l'tat d'une partie d'un systme (temprature intrieure, niveau d'ensoleillement reu). L'enjeu de la certification est aussi majeur l'heure de l'Europe car chaque pays possde ses dmarches et labels ; alors que l'Union Europenne tend unifier les procdures. La France doit pouvoir apporter des solutions concrtes sous peine de se voir imposer les dmarches trangres. De plus, l'association HQE, consciente de l'chelle d'tude limite que reprsente le btiment et sa parcelle pour la prise en compte du dveloppement durable, souhaite augmenter son champ d'action l'amnagement urbain. La prise en compte plus globale des problmatiques lies au dveloppement durable n'implique pas seulement un changement d'chelle, cela implique aussi un largissement des problmatiques concernes (espaces publics, rseaux de transport, etc.), des acteurs et donc un changement de la dmarche envisage. A l'origine le concept de la HQE a t cr pour s'appliquer la construction de btiments, afin d'intgrer des proccupations environnementales dans l'acte de btir. Elle a permis la France d'apporter une premire rponse la confrence de Rio et aux confrences suivantes. L'extension au quartier montre la lucidit de l'association vis--vis de l'volution des problmatiques et des modes de rponses. La recherche de mthodes applicables des chelles plus vastes que celles du btiment devie

Documents

Thèse - Méthodologie d'évaluation d'un projet d'aménagement durable d'un quartier - méthode ADEQUA