CHAPITRE 1 : ETAT DE L ART... 5 ANALYSE DES OUTILS EXISTANTS POUR L ACV DES BÂTIMENTS... 6

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3 Contenu CHAPITRE 1 : ETAT DE L ART... 5 ANALYSE DES OUTILS EXISTANTS POUR L ACV DES BÂTIMENTS... 6 CONCLUSION ANNEXES DU CHAPITRE 1 : CHAPITRE 2 : DEVELOPPEMENTS METHODOLOGIQUES INTRODUCTION MÉTHODOLOGIE D ÉVALUATION Unité fonctionnelle et frontières de l analyse Modélisation du transport, du recyclage et de la fin de vie Usage du sol Indicateurs pour la santé et l écotoxicité Simplification des inventaires Intégration d évaluations qualitatives dans les données quantitatives Cahier des charges pour le module de rendu des résultats DONNÉES SUR LES MATÉRIAUX Recensement des bases de données Impératifs pour l harmonisation des données Qualification de la fiabilité, de la transparence et de la qualité des données QUALITÉ DE L AIR, DE L EAU ET DES SOLS Matériaux et produits associés à la problématique de qualité de l air intérieur Qualité des milieux extérieurs (eaux de ruissellement et d'infiltration et sols) Proposition de pistes de recherche ENERGIE Energie blanche et énergie grise Liens avec la simulation thermique Equipements «énergétiques» ACV dynamique EAU : CONSOMMATION DOMESTIQUE ET GESTION DES EAUX PLUVIALES Estimation de la consommation d eau Rétention d eau Utilisation d eau de pluie INTERPRÉTATION Normalisation (ou normation) Analyses de sensibilité (durée de vie, fin de vie) Incertitudes sur différents indicateurs Approche multicritère pour la comparaison de solutions Exigences de performances dans un programme CONCLUSIONS Annexe 1 : Répartitions des substances listées dans Ecoinvent dans les différentes catégories FDES CHAPITRE 3 : INTEGRATION INFORMATIQUE INTRODUCTION ELODIE La version Béta-test d ELODIE, en mai ELODIE en mars ÉVOLUTION D EQUER VERS NOVAEQUER Point de départ : EQUER novaequer Les évolutions Conclusion CHAPITRE 4 : APPLICATION INTRODUCTION DESCRIPTION DES BÂTIMENTS ANALYSÉS

4 1.1 Maison des Hauts de Feuilly Bâtiment Nobatek Etude de variantes de systèmes constructifs sur une maison individuelle RETOURS D EXPÉRIENCE ET MODIFICATIONS APPORTÉES AUX OUTILS Elodie Equer Simapro PRÉSENTATION DES RÉSULTATS OBTENUS Comparaison des résultats par différents outils sur les Hauts de Feuilly PRÉSENTATION DE L ÉTUDE SUR LE BÂTIMENT NOBATEK a) Liste des matériaux complète b) Liste des matériaux simplifiée ÉTUDE DE VARIANTES DE PROCÉDÉS CONSTRUCTIFS SUR UNE MAISON INDIVIDUELLE CONCLUSION CONCLUSION GÉNÉRALE ANNEXES ANNEXE 1 COMMUNICATION RETENUE POUR LA CONFÉRENCE WORLD SUSTAINABLE BUILDING CONFERENCE 2011 À HELSINKI RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

5 CHAPITRE 1 : ETAT DE L ART 5

6 Analyse des outils existants pour l ACV des bâtiments Le secteur de la construction évolue vers une prise en compte accrue des impacts environnementaux, ce qui implique la création d'outils d'aide à la décision permettant de répondre à ces enjeux. Plusieurs méthodes existent déjà mais il n'y a pas aujourd'hui d'outil consensuel et harmonisé à l'échelle européenne. Le projet COIMBA a pour objectif de développer les outils d évaluation quantitative de la qualité environnementale des bâtiments (QEB), utilisable à différentes phases d un projet. Le projet COIMBA est découpé en différentes phases et la première a pour ambition l établissement d une cartographie des principaux outils ACV (Analyse de Cycle de Vie) existants à l échelle du bâtiment. Parmi l ensemble des outils identifiés, seize ont été analysés en vue de distinguer leurs principales caractéristiques. Cette analyse devait permettre d évaluer ainsi la pertinence d une étude détaillée de leur méthodologie en phase 2. Les résultats de ces premières analyses ont été présentés suivant un format de fiche de synthèse, préalablement retenu par les partenaires. Ces fiches, que vous trouverez en annexe de cette synthèse ont été établies par Armines, le CSTB et Nobatek sur la base d une recherche documentaire incluant le projet PRESCO. Cette cartographie avait pour objectif principal d identifier quelles sont les données utilisées par les outils, les indicateurs exprimés et la forme sous laquelle les résultats étaient exprimés. Elle a été effectuée à partir des seules informations disponibles et communiquées par les éditeurs des outils. Cette recherche a donc trébuché sur les difficultés d accès aux méthodes et outils utilisés et nous n avons donc travaillé que sur la partie émergée de l information. 1. Modèle économique : Les stratégies commerciales adoptées par les concepteurs ou les éditeurs des différents outils sont variées et assurent des modes de diffusion des outils différents. A défaut d être un indicateur pertinent pour évaluer la viabilité d un outil ou le degré de recherche associé à ce même outil, la connaissance du modèle économique peut permettre de comprendre quels utilisateurs sont susceptibles d utiliser le logiciel et d en déduire les attentes auxquelles les concepteurs des logiciels ont essayé d apporter une réponse. Les outils peuvent être : Gratuits A Licence payante Ecotect (Australie) 1120 la licence GreenCalc+ licence à 3500 A Accès et usage différenciés : ENVEST (UK) : Il existe 2 logiciels distincts : Envest 2 Estimator (les coûts des produits et leur durée de vie sont prédéterminées et ne peuvent être modifiées) et Envest 2 Calculator (les coûts des produits et leur durée de vie peuvent être modifiés). BEES (USA) : Gratuit pour les utilisateurs. Payant pour les industriels (insertion données ACV du produit) ATHENA (Canada) : Version de démonstration téléchargeable et CD d utilisation à $1100. ECOQUANTUM (Pays Bas) correspond à deux logiciels distincts : ECO QUANTUM Recherche (qui est un outil pour analyser et développer des conceptions innovatrices et complexes pour des constructions durables) et ECO QUANTUM Domestique (qui est un outil adaptés aux architectes et révèle rapidement les conséquences environnementales des choix de conception). TEAM (France) Il existe sous format web avec un accès grand public gratuit (après enregistrement) et un accès payant pour les personnes souhaitant prendre connaissance de la partie détaillée de l évaluation (étape par étape, flux par flux) et réaliser des comparaisons d inventaires et d impacts avec l outil. EQUER : Version de démonstration gratuite. Licence à Niveau d intégration de l outil et chaînage éventuels. 6

7 Les logiciels et outils étudiés avaient été sélectionnés en tant qu outils utilisant une approche analyse de cycle de vie à l échelle du bâtiment. Certains de ces outils, préalablement choisis, se sont avérés ne pas être pertinents pour ce projet puisqu ils n incluaient pas de réelle approche ACV mais ont permis l élargissement de cette analyse. Les outils peuvent être classés en plusieurs catégories selon leur niveau d intégration et selon leur chaînage avec d autres outils: Parmi les outils, on distingue différents niveau d intégration, notamment : Un outil correspond à un module. Ces outils n ont qu une seule fonction et s attachent essentiellement aux calculs des impacts imputables aux produits de construction. Un outil correspond à plusieurs modules. Ces outils sont ceux pour lesquels le module produits de construction est un module parmi d autres au sein d un outil plus global. Les modules sont considérés comme juxtaposés. L outil Ecotect (Australie) combine différents outils : en plus d évaluer les impacts environnementaux des bâtiments, Ecotect calcule les masques, les besoins en protections solaires, l'accès au soleil, les niveaux d'éclairement naturels et artificiels, l'exposition au vent, le confort thermique et la réponse acoustique des bâtiments. ECOTECT fournit également des résultats économiques : investissements mis en jeux et coûts de maintenance prévus. Un outil correspond à un ensemble de modules. Pour ces outils, le module produits de construction est un module parmi d autres. Mais le cœur de l outil est alors un outil «chapeau» qui coordonne plus ou moins les modules en les rendant plus ou moins interdépendants. Par exemple, l outil BDA (Building Design Advisor, USA) s avère ne pas être un outil d ACV à l échelle du bâtiment. Seulement, il s agit d une boîte à outil, qui est chaînée à de nombreux outils extérieurs. Il est couplé, par exemple, à l outil DCM pour l éclairage naturel, à l outil ECM pour calculer l éclairage artificiel, à DOE-2 pour l analyse énergétique globale du bâtiment Cet outil chapeau s efforce d aborder tous les aspects de la conception en intégrant au fur et à mesure des liens avec des outils extérieurs. Il permet de centraliser les données et favorise le contrôle de l ensemble des processus de conception d un bâtiment. Le BDA devrait être très prochainement relié à l outil ATHENA et devenir ainsi l un des outils les plus complet pour l évaluation de la performance environnementale des bâtiments. Remarque : Parmi les modules rencontrés qui complètent l analyse de la performance environnementale des bâtiments, les plus fréquemment mis en place sont les modules rattachés aux thématiques suivantes: consommations énergie durant la vie en œuvre, consommations d eau et transport. Parmi les outils, on distingue différents niveaux et différents types de chaînage, notamment : Des chaînages peuvent être établis entre des modules juxtaposés Des chaînages peuvent être établis entre plusieurs outils différents Par exemple, l outil comprenant le module produits de construction est chaîné à d autres outils. L outil, dans son fonctionnement fait donc appel à d autres moteurs de calcul. Par exemple, l outil Ecosoft (Autriche) est chaîné à un outil d analyse énergétique correspondant à la certification autrichienne. L outil EQUER est quant à lui chaîné à l outil de simulation dynamique PLEIADES-COMFIE. Les chaînages peuvent être de type fermés ou ouverts, c est-à-dire qu ils sont plus ou moins obligatoires. Par exemple certains outils utilisent les sorties d autres logiciels. Si l utilisateur n a pas le choix quant à l utilisation de cet autre logiciel, on appellera ce chaînage comme fermé ou exclusif. Si au contraire, il est libre d utiliser d autres données, ce chaînage sera considéré comme ouvert. Les chaînages peuvent être caractérisés des couplages forts ou faibles. Lorsqu un outil utilise les sorties d un autre logiciel, le chaînage peut être faible (l utilisateur rentre lui-même les sorties du premier logiciel comme les entrées du second), modéré (le second logiciel utilise un fichier généré par le premier, contenant les sorties) ou fort (le premier logiciel a été intégré au second, c est devenu une extension du système). 3. Description du bâtiment Dans chacun des logiciels, l utilisateur doit décrire le bâtiment sur lequel il souhaite travailler. Description Top-down 7

8 Selon la construction des bases de données sur lesquelles sont construites les logiciels (base de données environnementales ou de matériaux), la description d un bâtiment peut se faire à différentes échelles et avec différentes approches. Un bâtiment peut ainsi être décrit comme une somme de matériaux (du béton, du bois, de l acier), une somme de produits de construction (des éléments simples ou composés : des briques, des tuiles, des fenêtres), une somme d assemblages (un toit, un mur porteur) ou une somme d éléments disparates. Dans LEGEP, un bâtiment peut être décrit simultanément et de façon complémentaire à différentes échelles : inventaires de cycle de vie, caractéristique des matériaux, données de process, éléments simples, éléments composés (tels que des fenêtres) ou à l aide de macro-éléments, (tels qu un toit). Dans ELODIE, une description à l échelle des produits de construction (l unité fonctionnelle comprend alors des composants complémentaires) est suggérée par le format des FDES. Le logiciel EQUER, quant à lui privilégie une description orientée objets, comme l incite le choix de la base d ECOINVENT. La description d un même bâtiment sera donc forcément différente selon la structure du logiciel et de la base de données utilisée. Certaines bases de données proposent des données uniquement sur les matériaux alors que d autres mêlent à la fois produits et matériaux de construction. La description de certains bâtiments se trouve parfois fortement handicapée par les lacunes de certaines bases de données. Lorsque les bases de données ne sont pas exhaustives, il est alors plus facile d utiliser une base de données qui n est pas homogène (données matériaux, produits, d assemblages ) et qui se complète elle-même, plutôt qu une base de données homogène, qui peut s avérer limitante dans le choix des produits. 4. Données environnementales sur les produits de construction. Les modules «impacts des produits de construction» nécessitent le renseignement de données environnementales concernant les produits de construction. Origine des données utilisées par l outil: Les outils fonctionnent avec des bases de données : - Bases de données internes (BEES, TEAM, ECOEFFECT, GreenCalc+, EQUER, ATHENA) Ces bases de données peuvent être complétée ou non par les utilisateurs de l outil en fonction des manques. Ces bases de données ont été constituées à partir de base de données sur les matériaux de construction, de valeurs par défauts Par exemple, EQUER, utilise des données ECOINVENT pour proposer des inventaires comportant plusieurs centaines de substances, pour les matériaux et les procédés. Un inventaire pour un nouveau produit peut être ajouté dans la base Ecoinvent puis exporté vers EQUER. - Bases de données externes, chaînées à l interface. Certains outils utilisent un lien dynamique avec une base de données externe. Par exemple, ELODIE utilise la base INIES qui compile les FDES disponibles. - Absence de bases de données imposée. Les utilisateurs sont alors libres d aller chercher les données où ils le souhaitent. Qualité et représentativité des données environnementales utilisées Les données environnementales sont caractérisées non seulement par la technologie auxquelles elles sont associées, mais elles ont également besoin d être caractérisées dans le temps et dans l espace. o La représentativité spatiale des données caractérise leur validité géographique. Les bases de données rassemblent en général des données homogènes : données génériques (valeurs par défaut, destinées à marquer des tendances.), données moyennées (internationales, européennes ou nationales, les valeurs sont valables pour un secteur géographique défini) ou données spécifiques (données sont issues d ACV réalisées pour un ou plusieurs produits avec des scénarios de transports. Les valeurs sont valables pour un secteur géographique défini dans l unité fonctionnelle de l ACV). Pour une meilleure représentativité des données, certaines données environnementales peuvent être personnalisées : les données sont issues d ACV et peuvent être modifiées en fonction du projet réalisé. Par exemple, le chantier pouvant se trouver à proximité de la fabrication des produits de construction, les impacts liés aux transports peuvent être révisés. 8

9 o o La représentativité temporelle atteste de la validité des données dans le temps pour des industries, dont les process et les technologies employées évoluent. Cette représentativité est plus ou moins sensible selon les données considérées. Le soin apporté à la représentativité technologique (technologie spécifique ou mélange des technologies) des données permet d estimer au plus juste celles-ci. Chaque fabricant a ses propres process, plus ou moins optimisés. Par ailleurs, pour respecter une approche cycle de vie, il est nécessaire de coller au plus près des produits de construction utilisés. Pour cette raison, et d un point de vue méthodologique un produit de construction n est pas une somme de matériaux. Parce qu il est très difficile de prendre en compte les évolutions technologiques issues d innovation de process et d innovations techniques, la réalisation d ACV à l échelle du bâtiment correspond à «une projection de l état actuel de la connaissance sur tout le cycle de vie d un bâtiment» 1. Cette première analyse ne nous a pas permis de distinguer la qualité (mesure des incertitudes, disponibilité, précision des données, niveau de vérification des données utilisées) des différentes données utilisées par les différents outils. Ce travail sera réalisé en phase 2 à travers une recherche approfondie des bases de données à utiliser. Durée de vie des produits de construction et des bâtiments L identification des méthodologies utilisées dans les outils existants pour traiter les données concernant les durées de vie des produits de construction et des bâtiments modélisés est complexifiée par le manque d information accessible sur ce point. La durée de vie est pourtant une donnée environnementale non négligeable, puisqu elle induit, entre autres, la fréquence de renouvellement des produits de construction. Elodie propose -par défaut- une Durée de Vie Estimée -pour chaque produit- égale à la Durée de Vie Typique renseignée par le fabricant dans la FDES. L utilisateur, en fonction de sa propre expérience peut modifier cette valeur. D autres critères, tels que la prise en compte de la dégradation dans le temps des performances, auraient pu être étudiés. 5. Utilisation des données Comment les données environnementales sont-elles utilisées? Les logiciels étudiés ici ont été sélectionnés en fonction de l approche ACV qu ils semblaient appliquer à l échelle du bâtiment. Les fonctionnements étudiés semblent plus ou moins matures et plus ou moins justes, d un point de vue approche ACV. Certains outils, ceux qui n ont qu un seul module produits de construction, ne délivrent qu un facteur d impact du bâtiment : la contribution des matériaux et produits de construction aux impacts à l échelle de l ouvrage par l agrégation des données environnementales. La justesse de cette approche partielle réside dans les données environnementales elles-mêmes : les données prennent-elles en compte, outre la fabrication du produit de construction lui-même (assemblage des matériaux de construction), la phase de chantier, celles de vie en œuvre, de déconstruction et de fin de vie du bâtiment et des produits? Le choix de l échelle de description d un bâtiment (dicté bien souvent par le choix d une base de données spécifique) n est pas anodin et suggère les choix méthodologiques privilégiés par les concepteurs des logiciels. Pour une approche ACV, un produit de construction n est pas égal à une simple somme de matériaux. En effet, tout simplement parce que l addition des impacts de différents produits ne prend pas en compte la phase d assemblage de ces matériaux et que d autres phases sont évincées de l analyse : la complétude (au sens de la norme ISO 14044) n est pas assurée. De la même façon, méthodologiquement, l ACV d un bâtiment ne correspond pas à la simple somme de données sur les produits de construction. Les données doivent être adaptées et complétées (phases chantiers et transport). Certains outils sont plus avancés et intègrent des modules pour calculer les impacts lors de la vie en œuvre du bâtiment. Peu d outils semblent traiter de façon approfondie la fin de vie des bâtiments. Quelques outils (GreenCalc+) proposent une analyse à l échelle quartier, mais celle-ci est encore balbutiante. L adaptabilité et la transparence des données et de leur l utilisation Parmi les outils étudiés, il semblerait que toutes les tendances entre «la boite noire» à l outil le plus transparent soient représentées. Les stratégies de transparence ou d adaptabilité sont fortement liées aux objectifs auxquels entend répondre l outil. Si certains acteurs se contentent largement d un outil «presse-bouton», la transparence (affichage et accessibilité des données) est parfois essentielle. La transparence concerne la définition des frontières de l étude, l utilisation de bases 1 POLSTER Bernd. CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES BATIMENTS PAR ANALYSE DU CYCLE DE VIE. Thèse de doctorat. Soutenue le 14 Décembre

10 de données, les hypothèses de calculs, les méthodologies mises en œuvre, les éléments permettant l interprétation des résultats ACV, etc. Par exemple, l utilisateur, dans l outil BEES peut modifier les paramètres dominants de l évaluation, comme les poids des catégories et a également accès aux bases de données et aux algorithmes. L usager, dans l outil LISA peut accéder aux détails des calculs. Dans ELODIE, l utilisateur ne peut consulter qu une partie des FDES : les tableaux d indicateurs et pas les tableaux d inventaires 6. Les résultats exprimés par les outils Interprétation des résultats : Indicateurs et normalisation des méthodes de calcul Pour chacun des outils, les indicateurs calculés ont été relevés. Pour la plupart d entre eux, les unités ont également été renseignées. Les méthodes associées à chaque indicateur n ont pas été précisées. Sur la base de ces données, quelques remarques peuvent être formulées. Les outils expriment des résultats en s appuyant sur les méthodologies normalisées. Par exemple, l ensemble des indicateurs utilisés par ELODIE sont normalisés. L outil Greencalc+ s appuie sur une série de normes hollandaises pour ses calculs sur les consommations d eau et d énergie. Les critères (ou thématiques) évalués et les indicateurs calculés sont souvent issus de consensus, qu ils soient normalisés ou scientifiques. Par exemple, l indicateur changement climatique (en kg éq. CO2) fait largement consensus parmi les outils suivants : Equer, Elodie, Envest, Legep, Ecoquantum, Athena, BEES, Ecosoft, GreenCalc+ et Ecotect. D autres indicateurs (Destruction de la couche d ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11 ou Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2) sont également largement utilisés. Mais pour le critère de la préservation des ressources, traité par chaque outil, il existe des divergences d approches. Par exemple l indicateur de consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ se restreint parfois aux énergies fossiles. De plus, si les indicateurs des différents outils semblent porter le même nom, cette première analyse ne nous permet pas d affirmer qu il s agit bien d indicateurs équivalents calculés avec la même méthodologie. D autres indicateurs semblent exprimer le même questionnement, mais s expriment de façon différente : la consommation de ressources s exprime en t de matières premières ou en kg éq. Antimoine (Sb), qui intègre une pondération. D autres indicateurs affichent, au contraire, une présence plus anecdotique. Ils peuvent s attacher à des préoccupations annexes, nouvelles ou sur lesquelles la communauté scientifique n a pas trouvé de consensus de travail. Par exemple, les indicateurs Qualité de l air intérieur (BEES), santé humaine, génération d odeurs n ont été retenus que par de rares outils. Ecoeffect propose des indicateurs pour l air intérieur, les allergies et un indicateur de Sick Building Syndrome. Interprétation des résultats : Agrégation des indicateurs et Échelles de référence Les indicateurs sont bien souvent le résultat de l agrégation de données issues de l ICV (Inventaire de Cycle de Vie). Certains outils proposent pourtant un niveau d agrégation des indicateurs plus élevé allant parfois jusqu à un indicateur unique. Ces agrégations ont pour objectif de fournir à l utilisateur des résultats plus facilement maniables avec le risque d une perte d information au cours de l étape de l agrégation. L agrégation s appuie bien souvent sur une pondération des indicateurs initiaux. Certains outils, comme ELODIE, proposent comme résultat les mêmes indicateurs que ceux observés à l échelle du produit. D autres outils proposent une agrégation «partielle» comme ECO QUANTUM qui définit quatre scores distincts ; ressources, émissions, énergie et déchets. Chacun de ces indicateurs et scores est divisé en trois catégories : matériaux, énergie et eau. Enfin d autres outils proposent comme seul résultat final ou en complément des autres indicateurs un indicateur issu d une agrégation totale : ENVEST parle d ecopoints (pour lesquels la normalisation et la pondération sont spécifiques au Royaume- Uni) comme Ecosoft et GreenCalc+ calculent un indice de sustainabilité. Certains outils proposent, en complément d indicateurs agrégés ou en parallèle, la comparaison du projet -rentré par l utilisateur- avec d autres projets. L appel à une référence constitue une première étape de l aide à la décision. Le profil environnemental du projet peut être comparé avec d autres profils de solutions modélisées par l utilisateur lui-même (Elodie ). Le profil environnemental du projet peut également être comparé avec un bâtiment de référence prédéfini dans l outil (les outils GreenCalc+ et LISA dans lequel bâtiment est comparé à un bâtiment typique de d une région Australienne) ou encore avec un ensemble de référence prédéfini dans l outil (Ecoeffect). Le profil environnemental peut être traduit en équivalences. Par exemple, les résultats pour l ensemble du bâtiment peuvent être exprimés en équivalent habitant année (profil normalisé) comme le fait EQUER ou ENVEST (dont les éco-points sont spécifiques au Royaume-Uni) Le profil environnemental agrégé peut également confronté à des classes d évaluation : GreenCalc+ propose, quant à lui, deux indices agrégés associés à des échelles de référence : L indice environnemental de la qualité environnementale du bâtiment (MIG) correspond à la comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation standard) avec ceux d un 10

11 bâtiment de référence. Ceci reflète la qualité environnementale intrinsèque du bâtiment. L indice environnemental de gestion du bâtiment (MIB) correspond à la comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation effective) avec ceux d un bâtiment de référence Unités d expression des résultats et format de représentation des résultats Les résultats, exprimés sous forme de tableaux de résultats, de graphiques radars ou autre, peuvent être donnés pour le cycle de vie complet d'un bâtiment ou pour chaque étape du cycle de vie (opposition par exemple de l énergie grise avec l énergie de fonctionnement). Les résultats peuvent être calculés pour l ensemble du bâtiment ou pour des sections diverses de ce même bâtiment, telles qu'un matériel particulier, un simple composant, des groupes d assemblage. Ils peuvent être exprimés avec différentes unités, par exemple : par m², par m 3 ou par personne. L outil ENVEST permet de comparer à l échelle des bâtiments, mais permet également de confronter plusieurs matériaux de constructions et différentes stratégies de maintenance. Ce même outil offre la possibilité de comparer l énergie grise avec l énergie consommée durant la vie en œuvre. L utilisateur peut ainsi étudier les contributions des composants pour chaque indicateur (graphiques camembert ou histogrammes), comparer plusieurs bâtiments avec l ensemble des indicateurs (graphiques radar), faire exprimer les résultats dans les unités qui «lui parlent le mieux». Quelques fonctions proposées par les outils : EQUER : Les variantes sont comparées sur l ensemble du cycle de vie. La contribution des différentes phases peut être visualisée par un histogramme pour chaque indicateur. ELODIE : Pour chacun des indicateurs environnementaux, un graphique donne la répartition des impacts imputable à chaque zone. LEGEP : Dessine un diagramme de Sankey. Un graphique représente la répartition des pollutions dans le temps GreenCalc+ : Donne une étiquette avec classe du bâtiment 11

12 Conclusion Les 16 outils étudiés ne s adressent pas tous aux mêmes acteurs (architectes, BET, architectes, consultants, collectivités locales), ne répondent donc pas aux mêmes besoins et n affichent pas tous la même transparence. Pour une majorité des outils observés, de la documentation consistante et disponible est quasi-inexistante. Les outils proposent -pour l essentielun cœur commun qui est l agrégation des données environnementales (matériaux, produits, assemblages) pour obtenir des données à l échelle de l ouvrage. Les outils divergent sur le format et la méthode d acquisition des données environnementales (acquisition automatique ou manuelle ; données à l échelle matériaux, produit, assemblage ; données «from cradle to gate» ou «cradle to grave» ; adaptabilité des données), sur l expression des résultats (indicateurs renseignés, présentation graphique) Les outils semblent pouvoir se classer selon deux alternatives, en termes de méthodologie : - Soit l outil travaille à partir de données d ACV produits complètes («from cradle to grave») et l utilisateur peut modifier les données s il souhaite les personnaliser. - Soit l outil travaille à partir de données d ACV partielles («from cradle to gate») et l utilisateur apportent les compléments nécessaires pour son cas d étude. (Outil type EQUER) 12

13 Annexes du chapitre 1 : EQUER ELODIE ENVEST LEGEP ECO QUANTUM TEAM TM BÂTIMENT ATHENA BUILDING DESIGN ADVISOR BEES ECOEFFECT ECOSOFT GREENCALC ECOTECT GBTOOL LCAID LISA LA NORME XP P Projet financé par l Agence Nationale de Recherche (PREBAT) ANR-07-P BAT

14 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du projet? EQUER ARMINES IZUBA Énergies Disponibilité de l outil : Diffusé depuis EQUER permet d évaluer les impacts environnementaux d un bâtiment par analyse de cycle de vie, et de comparer diverses variantes de conception. Calcul des impacts environnementaux d un bâtiment. Visualisation des impacts sur les différentes phases du cycle de vie. Bâtiments neufs ou existants, transports Sont exclus : induits par le choix du site. Distances de transport vers une décharge (déchets inertes et déchets banals), un incinérateur, une usine de recyclage Acteurs de la construction. Prise en main aisée de l outil. Toutes. Permet une aide à l écoconception des bâtiments (neuf et réhabilitation) Énergie Eau Émissions Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) Bâtiments abritant des procédés industriels Chaînage à l outil de simulation dynamique PLEIADES-COMFIE Consommation d eau froide et d eau chaude Déchets d activité Mise en décharge, incinération (inventaires différents pour bois, plastiques ), recyclage (verre, acier, béton, aluminium) Données d ACV utilisées Données du bâtiment Relié à quelles bases de Inventaires comportant plusieurs centaines de substances, pour les matériaux et les procédés. Un inventaire pour un nouveau produit peut être ajouté dans la base Ecoinvent puis exporté vers EQUER. - plans par niveau (visualisation 3D) - techniques de construction (parois, vitrages, équipements ) - scénarios d utilisation - type d énergie, mixe de production d électricité, données sur le site Base Ecoinvent, version 2003 (prochainement 2007) Ou Oekoinventare

15 données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : Douze indicateurs environnementaux - Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ - Épuisement des ressources en kg éq. Antimoine (Sb) - Consommation d eau totale, en m 3 - Déchets ultimes, en tonnes eq. inertes - Déchets radioactifs, en dm 3 - Changement climatique, en kg éq. CO 2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO 2 - Eutrophisation, en kg eq. phosphates - Toxicité humaine, en eq. années de vie perdues - Atteinte à la biodiversité, en % d espèces disparues x m 2 x an - Génération d odeur, en m 3 d air pollué - Formation d ozone photochimique, en kg éq. éthylène Tableaux, graphiques radars et histogrammes Plusieurs variantes peuvent être comparées à l aide d un diagramme radar : Résultats : signification et usage possible Les résultats pour l ensemble du bâtiment peuvent être exprimés en équivalent habitant année (profil normalisé) Les variantes sont comparées sur l ensemble du cycle de vie. La contribution des différentes phases peut être visualisée par un histogramme pour chaque indicateur. 15

16 Les résultats sont fournis dans un fichier gérable par Excel pour des analyses spécifiques. Sources : Bernd Polster, Thèse de doctorat, École des Mines de Paris, 1995 Bruno Peuportier, Eco-conception des bâtiments, Presses de l EMP, Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : Exposition Eco-Logis (maison individuelle neuve), 1996 Projet tertiaire Le Nautile à Mèze, 2000 Réhabilitation HLM à Montreuil (projet européen REGEN LINK), 2003 Logements sociaux à Montreuil et à Trondheim (projet européen Eco-housing), 2005 Quartier Lyon Confluence à Lyon (projet ADEQUA), 2006 Maisons passives à Formerie, 2008 Projet européen REGENER, 1996 Annexe 31 de l Agence Internationale de l Énergie, 2001, Réseau thématique européen PRESCO, 2004, 16

17 ELODIE Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application CSTB_ France Disponibilité de l outil : En cours de béta-test ELODIE a été développé dans l objectif d utiliser les Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire des produits (FDES) de construction (en utilise pour le moment uniquement les données environnementales). Outil d aide au choix des produits de construction à l échelle des composants du bâtiment ou parties d ouvrages. (on compare des unités fonctionnelles) Calcule la part produit des impacts environnementaux d un bâtiment. ELODIE n'est, dans cette version, pas un outil complet d'évaluation environnementale des bâtiments. Données produits «cradle to grave» à l échelle du bâtiment. Bâtiments neufs Énergie Sont exclus : Prévu dans le futur Pas de consommations énergétiques ou d eau durant la durée de vie du bâtiment lui-même Traitement de la vie en œuvre Eau Émissions Prévu dans le futur Prévu dans le futur Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement non Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) non Pour quel public? Quelle étape du projet? Acteurs de la construction. Prise en main aisée de l outil. Toutes. Permet une aide à la conception environnementale des bâtiments Données d ACV utilisées Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? - données environnementales des produits et matériaux de construction (extraites automatiquement dans INIES ou gestion d une base de données personnelle) «cradle to grave» (les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010) - métré quantitatif du bâtiment à homogénéiser avec les UF des FDES - DVT et DVE des produits de construction - SHON du bâtiment - Base INIES, répertoriant des FDES. ( - Possibilité de gérer sa propre base de données et de partager des produits entre les différents utilisateurs. 17

18 Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : Les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010, excepté les déchets valorisés. Ils sont calculés grâce à l agrégation des données produits. - Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale, énergie renouvelable et énergie non renouvelable) en MJ - Épuisement des ressources (ADP) en kg éq. Antimoine (Sb) - Consommation d eau totale, en L - Déchets solides éliminés (déchets dangereux, déchets non dangereux, déchets radioactifs, déchets inertes), en kg - Changement climatique, en kg éq. CO2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2 - Pollution de l air, en m 3 - Pollution de l eau, en m 3 - Destruction de la couche d ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11 - Formation de d ozone photochimique, en kg éq. éthylène Tableaux, graphiques radars et graphiques «camemberts». Résultats : signification et usage possible Pour les résultats pour l ensemble du bâtiment, les unités des résultats peuvent être choisies parmi les suivantes : - totaux pour l ensemble du cycle de vie, - totaux par m² de SHON et - totaux par m² de SHON et par annuité. Les résultats affichés sont le résultat de l agrégation des données environnementales des produits : les phases de construction et de remplacement sont prises en considération. Les données «produit» intègrent les phases de vie en œuvre et de fin de vie. ELODIE met à votre disposition des fonctions de comparaison de solutions constructives ; il est donc possible de comparer plusieurs bâtiments. Pour chacun des indicateurs environnementaux, un graphique donne la répartition des impacts imputable à chaque zone. 18

19 Sources : Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : 19

20 ENVEST Outil développé par : UK Disponibilité de l outil : Envest 2, interface web, sous licence. Vocation / description sommaire de l outil Outil permettant de calculer les impacts environnementaux à l échelle du bâtiment et le coût global de celui-ci. Il existe 2 logiciels distincts : Envest 2 Estimator (les coûts des produits et leur durée de vie sont prédéterminées et ne peuvent être modifiées) et Envest 2 Calculator (les coûts des produits et leur durée de vie peuvent être modifiés). Il est possible d échanger des informations avec les autres utilisateurs. Fonctions principales Calcule la part produit des impacts environnementaux d un bâtiment et la consommation du Périmètre : domaine d application Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement bâtiment durant sa vie en œuvre. Bâtiments neufs ou existants. «Cradle to grave» Énergie Eau Émissions néant Sont exclus : Chauffage (pertes de chaleur par paroi, ), éclairage (demande de la charge d éclairage, du type de matériel installé, de l investissement demandé), ventilation, refroidissement, ascenseurs, Oui Non Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) néant Pour quel public? Quelle étape du projet? large Phase de conception Données d ACV utilisées Les données d Envest 2 sont spécifiques au Royaume-Uni: a) la durée de vie b) les facteurs d'expositions c) les référence en matière de consommation d'énergie et d'eau d) les analyse du cycle de vie des matériaux e) les éco-points (la normalisation et la pondération sont spécifiques au Royaume-Uni) Données du bâtiment - Type de bâtiment - Métré quantitatif du bâtiment (nombre d étage, surfaces, forme du bâtiment, périmètre, hauteur des étages, % de surface vitrées, % de surface occupées par des portes) - durée de vie du bâtiment (et % de perte de performance) - durée d occupation du bâtiment et nombre d occupants - type de sol sur lequel le bâtiment est implanté - Description des équipements techniques (climatisation, éclairage, ascenseurs ) - Composition du bâtiment (nature des matériaux ) Relié à quelles bases de données? - Le logiciel utilise la base de données de BRE. 20

21 BRE a une base de données répertoriant les impacts environnementaux pour 1 tonne de chacun des matériaux. La performance environnementale des produits est exprimée à l aide de 13 indicateurs différents, qui donnent le profil environnemental «cradle to gate» des produits. La performance environnementale «cradle to grave» est disponible pour des éléments, la durée de vie ayant été fixée pour tous à 60 ans. Résultats principaux : Liste des indicateurs 13 indicateurs environnementaux valeur quantitative des indicateurs et un indicateur à points : Ecopoint score Des indicateurs économiques - Consommation de ressources énergétiques fossiles, en TEP - Extraction de minéraux, en kg - Consommation d eau totale, en L - Déchets éliminés, en kg - Changement climatique, en kg éq. CO2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2 - Destruction de la couche d ozone stratosphérique, en kg CFC11 - Formation de d ozone photochimique, en kg éq. Éthylène - La toxicité pour l'homme dans l'air, en kg de toxicité (la toxicité est calculée comme la masse nécessaire pour diluer chaque substance toxique au-dessous de sa concentration maximale tolérable) - La toxicité pour l'homme à l'eau - L eutrophisation, en kg éq. Phosphate - Écotoxicité, m3 de toxicité Indicateur complémentaire : - La pollution associée au transport et à la congestion du trafic, en tonnes. kilomètres (t.km) Présentation des résultats : Résultats : signification et usage possible Graphique, tableaux, rapports Possibilité de comparer plusieurs bâtiments, plusieurs matériaux de constructions et différentes stratégies de maintenance. Possibilité de comparer l énergie grise avec l énergie consommée durant la vie en œuvre. Pour les résultats pour l ensemble du bâtiment, les unités des résultats peuvent être choisies parmi les suivantes : - totaux pour l ensemble du cycle de vie, - totaux par m². Embodied (in red) Vs. operational Les résultats affichés sont le résultat de l agrégation des données environnementales des produits : les phases de construction et de remplacement sont prises en considération. L indicateur à points «Ecopoints» est calculé en faisant la somme des scores obtenus pour chaque indicateur environnemental. Le score pour un indicateur est obtenu en multipliant l'impact normalisé avec sa pondération. La norme est correspond à l 'impact sur l'environnement causé annuellement par un citoyen du Royaume-Uni typique : cette norme vaut 100 Ecopoints. Ce qui correspond au profil suivant : 21

22 Pour un citoyen du Royaume-Uni typique La pondération des impacts est la suivante: Sources : Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : Climate Change 12,300 kg CO2 eq 38% Acid Deposition 58.9 kg SO2 eq 5 % Ozone Depletion kg CFC11eq 8% Human Toxicity to Air 90.7 kg tox. 7% Photochemical Ozone 32.2 kg ethene eq 4% Creation (Summer Smog) Human Toxicity to Water kg tox 3% Ecotoxicity 178,000 m³ tox. 4% Eutrophication 8.01 kg PO4 eq. 4% Fossil Fuel Depletion 4.09 tonnes of oil eq 12% Mineral Extraction 5.04 t 3.5% Water Extraction 418,000 litres 5,5% Waste Disposal 7.19 t 6% Transport Pollution & Congestion 4140 tonne.km, Wessex Water Operations Centre, par Bennetts Associates (Étude non disponible _ 22

23 LEGEP Outil développé par : Allemagne, LEGEP-Software GmbH Disponibilité de l outil : Sous licence Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales LEGEP a été développé dans l objectif d être un outil complet pour évaluer le cycle de vie d un bâtiment. C est un outil composé de quatre logiciels, permettant d obtenir, et ce pour chacune des phases du cycle de vie d un bâtiment, non seulement - ses consommations énergétiques (chauffage, l'eau chaude, l'électricité) - ainsi qu une évaluation de son coût global (construction, vie en œuvre -consommations, coût des produits d entretien-, maintenance, rénovation, démolition) ; - mais également ses impacts sur l environnement. Calcule les impacts environnementaux d un bâtiment et son coût global. Périmètre : domaine d application Traitement de la vie en œuvre Données produits «cradle to grave» à l échelle du bâtiment. Bâtiments neufs et existants ou produits de construction. Énergie Sont exclus : Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du Eau Émissions Toutes. Sont calculées les consommations de chauffage, d'eau chaude, d'électricité Construction du diagramme de Sankey sur les consommations et pertes thermiques. Type d utilisation et densité d occupation des locaux pour calculer certains usages. Possibilité d intégrer aux calculs les apports solaires et la production d électricité à partie de panneaux solaires PV. Type d utilisation et densité d occupation des locaux pour calculer la consommation d eau ( à partir de données statistiques). Possibilité d intégrer l usage d eau de pluie. Néant Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) 23

24 projet? Données d ACV utilisées Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : Figure 1:Changement climatique (kg équivalent CO2, GWP 100) au cours de la vie en œuvre du bâtiment. LEGEP récupère différents données : données environnementales, énergétiques et économiques. Dans LEGEP, un bâtiment peut être décrit simultanément et de façon complémentaire à différentes échelles : inventaires de cycle de vie, caractéristique des matériaux, données de process, éléments simples, éléments composés (tels que des fenêtres) ou à l aide de macroéléments, (tels qu un toit). L utilisateur établi également des scénarios de maintenance, d entretien, et de modifications du bâtiment LEGEP est organisé autour de quatre logiciels qui ont chacun leur base de données. tous contenus dans une base de données interne au logiciel. L utilisateur peut également utiliser une base de données de matériaux de construction ou renseigner l inventaire du cycle de vie d un produit (à partir des bases de données ECOINVENT, GEMIS, Baustoff Okoinventare et la propre base de LEGEP). Pour évaluer le coût de chaque élément renseigné, LEGEP utilise ainsi une base de données extérieure nommée SIRADOS, mise à jour annuellement. LEGEP fournit donc les impacts environnementaux pour les étapes de construction, et de vie en œuvre. Pour les indicateurs environnementaux, LEGEP propose huit indicateurs : - Changement climatique GWP100 ans (méthode CML) en kg éq. CO2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2 - Formation d Ozone photochimique, en kg éq. éthylène - Destruction de la couche d ozone stratosphérique, en kg.éq CFC-R11 - Eutrophisation, en éq. Phosphate - Consommation d'énergie primaire, en MJ - Consommation d énergie renouvelable et non-renouvelable, en MJ - Ressources, en kg éq. Antimoine Des indicateurs supplémentaires devraient être bientôt proposés. Résultats : signification et usage possible Sources : PRESCO 24

25 Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : LEGEP est un outil complet d'évaluation environnementale des bâtiments au même titre que l'outil français EQUER. 25

26 ECO QUANTUM Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du projet? Données d ACV utilisées Données du bâtiment Pays Bas_ Financé par le Steering Committee for Experiments in Public Housing, la Fondation pour la Recherche dans la construction, l'association des Architectes hollandais et le gouvernement hollandais Disponibilité de l outil : ECO QUANTUM a été développé dans l objectif d offrir aux architectes la possibilité d effectuer une rapide analyse de leurs proposition, de faciliter la communication entre les différents acteurs et d optimiser la conception des bâtiments. ECO QUANTUM est un outil d aide à la décision basé sur les ACV donnant des informations quantitatives sur les impacts environnementaux des bâtiments. Il existe deux versions d ECO QUANTUM : - ECO QUANTUM Recherche (qui est un outil pour analyser et développer des conceptions innovatrices et complexes pour des constructions durables) et - ECO QUANTUM Domestique (qui est un outil adaptés aux architectes et révèle rapidement les conséquences environnementales des choix de conception). ECO QUANTUM est couplé à l outil SimaPro qui calcule les données environnementales par kg de matériaux utilisé. Calcule la part produit des impacts environnementaux d un bâtiment. Données produits «cradle to grave» à l échelle du bâtiment. Sont exclus : Bâtiments neufs Énergie Eau Émissions oui Architectes Maîtrise d ouvrage Toutes. Mais en particulier phase de conception Selon la phase de construction, EQ est utilisé différemment : pendant la phase de conception préliminaire : les recommandations sur la forme et des dimensions et rempli des éléments de construction peuvent être le résultat d'eq. Plus tard dans le processus de construction, les recommandations deviendront plus détaillées. Indiquant par exemple un composant qui devrait être remplacé pour réduire l'impact sur l'environnement de la construction. - cf. «Relié à quelles bases de données?» - composants du bâtiment et les quantités oui Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) Pas de consommations énergétiques ou d eau durant la durée de vie du bâtiment lui-même 26

27 Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : Résultats : signification et usage possible ECO QUANTUM utilise deux bases de données : les Profils Environnementaux et les Composants. Une version spécifique du LCA SimaPro donne les profils environnementaux pour plus de 100 matériaux de construction et certains process, comme la production d'énergie et l'eau, le transport et le traitement des déchets. La base de données est structurée en 4 niveaux : le logement complet, 8 «parties» de bâtiment, 24 éléments et environ 60 composants. Les onze indicateurs environnementaux et mesures environnementales calculés grâce à l agrégation des données produits : - Consommation de ressources énergétiques, en kwh/unité - Epuisement des ressources, en t de matières premières - Déchets éliminés, en t/unité - Déchets dangereux éliminés, en kg - Changement climatique, en t CO2/ unité - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2 - Destruction de la couche d ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11 - Formation de d ozone photochimique, en kg éq. Éthylène - Toxicité humaine, en kg - Écotoxicité (eau, sédiments et terrestre), en m 3 / kg - Nutrification Ces indicateurs sont ensuite agrégés de manière à obtenir 4 scores distincts ; ressources, émissions, énergie et déchets. Chacun de ces indicateurs et scores sont divisés en trois catégories : matériaux, énergie et eau. Tableaux, graphiques et rapports générés par le logiciel. Les résultats peuvent être donnés pour le cycle de vie entier d'un bâtiment complet mais également pour des sections transversales diverses du bâtiment, telles qu'un matériel particulier, un simple composant ou une phase du cycle de vie, par m², par m3 ou par personne. Les résultats affichés sont le résultat de l agrégation des données environnementales des produits. Les données «produit» intègrent les phases de vie en œuvre et de fin de vie. Sources : (IEA-BCS Annexe 31 du rapport Energy related Environmental impact of Buildings ) Centre for Design at RMIT pour le Department of the Environment and Heritage, Environment Australia. Greening the Building Life Cycle: Life cycle assement tools in building and construction. Building LCA. Tools Description. 51 pages Disponible sur [ 27

28 TEAM TM Bâtiment Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du projet? Données d ACV utilisées Données du bâtiment Outil Web_ accès Écobilan_ France Disponibilité de l outil : grand public (après enregistrement) Et accès payant pour les personnes souhaitant prendre connaissance de la partie détaillée de l évaluation (étape par étape, flux par flux) et réaliser des comparaisons d inventaires et d impacts avec l outil. TEAM TM Bâtiment a été développé dans l objectif d utiliser les Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire des produits (FDES) de construction (en utilise pour le moment uniquement les données environnementales). Outil d aide au choix des produits de construction à l échelle des composants du bâtiment ou parties d ouvrages. (on compare des unités fonctionnelles) Calcule la part produit des impacts environnementaux d un bâtiment. Données produits «cradle to grave» à l échelle du bâtiment. Sont exclus : Énergie Eau Émissions non Accès grand public. Oui. Les résultats des simulations thermiques doivent être rentrés pour pouvoir être utilisés oui non Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) Toutes. Prise en compte de la maintenance/rénovation - données environnementales des produits et matériaux de construction (extraites automatiquement dans INIES ou gestion d une base de données personnelle) «cradle to grave» (les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010) - métré quantitatif du bâtiment à homogénéiser avec les UF des FDES (quantités de produits et de matériaux) non 28

29 Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : Résultats : signification et usage possible - Propre base de FDES constituée à partir de la base INIES ( de sites web de fédérations ou de FDES provenant directement des fabricants eux-mêmes. - L outil stocke parallèlement l ensemble des données du fascicule AFNOR concernant les énergies et les transports ainsi que des données de sa base de données DEAM.* - En absence de FDES, pour décrire certains produits, l outil permet d utiliser des modélisations simples (à partir d ACV publiques différentes des FDES, ou des calculs d ingénieurs) Les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010, excepté les déchets valorisés. Ils sont calculés grâce à l agrégation des données produits. - Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale, énergie renouvelable et énergie non renouvelable) en MJ - Épuisement des ressources (ADP) en kg éq. Antimoine (Sb) - Consommation d eau totale, en L - Déchets solides éliminés (déchets dangereux, déchets non dangereux, déchets radioactifs, déchets inertes), en kg - Changement climatique, en kg éq. CO2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2 - Pollution de l air, en m 3 - Pollution de l eau, en m 3 - Destruction de la couche d ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11 - Formation de d ozone photochimique, en kg éq. éthylène Sous forme tabulaire et graphique. Les résultats affichés sont le résultat de l agrégation des données environnementales des produits. Possibilité de comparer plusieurs bâtiments. Possibilité de comparer les résultats avec des ordres de grandeurs de la vie courante. Sources : (rien actuellement) Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) 29

30 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application ASMI_Canada (Athena Sustainable Materials Institute) ATHENA Impact Estimator for Buildings Disponibilité de l outil : CD distribué par Morrison Hershfield Consulting Engineers ~ $1100 Version démo téléchargeable Le logiciel permet de simuler plus de 1000 combinaisons différentes et permet de modéliser 95% des constructions de bâtiments en Amérique du Nord. L estimateur tient compte des effets sur l environnement dus à la fabrication industrielle, y compris l extraction de ressources, les produits recyclés, les effets du transport, l incidence régionale de l utilisation d énergie, du transport et les autres facteurs L outil peut être utilisé de manière autonome ou peut s adapter dans un système comme par exemple le GBC. Outils de décision, outils d évaluation environnementale des bâtiments canadiens. Permet d obtenir un profil environnemental du bâtiment et par conséquent d établir des comparaisons entre différentes alternatives de conception et d usage de matériaux. Évalue l'impact du bâtiment en prenant en compte : - la fabrication des matériaux (incluant l'extraction des ressources et le contenu en produits recyclés) - le transport - la construction in-situ - la variation régionale en utilisation d'énergie, transport et autres facteurs - le type de bâtiment et la durée de vie - la maintenance, la réparation et le remplacement - démolition et traitement des déchets - consommations énergétiques liées à l usage du bâtiment Qualité de l air intérieur Sont exclus : Énergie OUI Traitement de la vie en œuvre Eau Émissions En cours d élaboration En cours d élaboration Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pas de filières identifiées Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) OUI : Énergie nécessaire à la démolition des systèmes structurels. 30

31 Pour quel public? Quelle étape du projet? Données d ACV utilisées Données du bâtiment Architectes Ingénieurs Chercheurs Toutes Conçu pour les bâtiments neufs industriels et institutionnels, les bureaux et les bâtiments résidentiels à usage individuel ou collectifs. Bases de données ACV (qui contiennent 90-95% des systèmes structurels (bois, acier, et béton ; produits pour les revêtements ; isolants ; plaques de plâtre et matériaux de finition, choix de marques des fenêtres et des vitrages)). Consommation d énergie et émissions sur l air pour la construction in situ d assemblages ;Énergie nécessaire à la démolition des systèmes structurels. Évolutions actuelles en termes de nouveaux produits et sur les étapes opérationnelles (pendant l usage) et de maintenance. - Durée de vie du bâtiment - Localisation du projet - Type de bâtiment - Sources et quantités d énergie durant l utilisation du bâtiment L utilisateur précise le type ou l épaisseur des matériaux, ainsi que le métré pour chaque élément. Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Utilise les bases de données de l institut Athena internationalement reconnues pour l inventaire du cycle de vie, couvrant plus de 90 matériaux de structure et d enveloppe. Utilise également les données de la US Life Cycle Inventory Database ( ). Consommation d énergie (GJ) Index de pollution d air 31

32 Liste des indicateurs Présentation des résultats : Index de pollution de l eau Production de déchets solides (Tonnes) Changement climatique : GWP (Tonnes éq. CO 2) Épuisement des ressources (T) Weighted Ressource Use Graphiques et tableaux Graphes de synthèse - Graphiques par étapes du cycle de vie (disponibles pour les 6 indicateurs) - - Graphiques par groupes d assemblage (enveloppe extérieure détaillée, structure et enveloppe ) : disponibles pour les 6 indicateurs - Camembert de comparaison des opérations de maintenance et de l énergie grise du bâtiment (disponible uniquement pour les indicateurs suivants : énergie primaire et changement climatique) 32

33 Graphiques de détails des indicateurs - Absolute values 33

34 Bill of materials : liste et quantité de matériaux Tableaux Synthèse par étape du cycle de vie (tableau de résultats annuels et tableau de résultat sur la durée de vie) 34

35 Résultats : signification et usage possible Il est possible de comparer plusieurs projets. Par indicateur ou pour l ensemble des indicateurs Sources : Pour chaque indicateur environnemental, un graphique donne la répartition des impacts imputables à chaque phase du cycle de vie, ou à chaque assemblage d éléments. IPENCO (Imapct Environnemental des Produits de Construction), Rapport final Les outils d analyse environnementale des bâtiments, Durabuild, Novembre

36 Outil développé par : BUILDING DESIGN ADVISOR Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application Lawrence Berkeley National Lab_USA Financé par U.S. Department of Energy (DOE) and the California Institute for Energy Efficiency (CIEE). Disponibilité de l outil : Version démo téléchargeable ; Logiciel visant à répondre aux besoins des acteurs de la conception de bâtiments pour la prise de décision depuis les phases initiales de dessin conceptuel jusqu aux spécifications détaillées sur les composants et systèmes du bâtiment. N EST PAS UN OUTIL ACV Mode de représentation des données intéressant Outil d aide à la décision, analyse multicritères Nouvel environnement, logiciel sophistiqué destiné à faciliter la prise de décisions en matière de concepts de construction. Ce logiciel est à la fois un outil de recherche, une aide pédagogique et, finalement, un outil professionnel pratique qui facilite le processus décisionnel stratégique et détaillé. Le BDA est compatible avec l'utilisation intégrée et simultanée de multiples outils de simulation et de bases de données et ses résultats sont compatibles avec des jugements multicritères. _ Sont exclus : Énergie Données d ACV OUI Traitement de la vie en œuvre Eau Émissions OUI Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement NON Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) NON Pour quel public? Acteurs de la conception des bâtiments. Quelle étape du projet? Prise en main facile, utilisation rapide Tout au long de la procédure de conception, dès la première phase d'esquisse de conception d'un bâtiment jusqu'à la spécification 36

37 détaillée des composants et des systèmes de ce bâtiment. Les objectifs ultimes du BDA sont d'étudier les besoins en données du processus d'analyse du cycle de vie complet d'un bâtiment: conception, construction, mise en service, exploitation/performances et démolition. Données d ACV utilisées Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : _ Schematic graphic editor : modélisation du bâtiment Building browser : paramétrage Liste des indicateurs Présentation des résultats : Visualisation de plusieurs variantes 37

38 Résultats : signification et usage possible Décision desktop : Exemples de résultats : - Consommation énergétique mensuelle en fin de vie DOE2 (1) - Consommation énergétique totale DOE2 (1) - Coût total annuel - Luminosité spatiale éclairage artificiel - Apports en éclairage naturel Sources : Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : 38

39 (1) DOE-2 is a widely used and accepted freeware building energy analysis program that can predict the energy use and cost for all types of buildings. DOE- 2 uses a description of the building layout, constructions, operating schedules, conditioning systems (lighting, HVAC, etc.) and utility rates provided by the user, along with weather data, to perform an hourly simulation of the building and to estimate utility bills. The plain DOE-2 program is a DOS box or batch program which requires substantial experience to learn to use effectively while offering researchers and experts significant flexibility; equest is a complete interactive Windows implementation of the DOE-2 program with added wizards and graphic displays to aid in the use of DOE-2. 39

40 BEES (Building for Environmental and Economic Sustainability (construire pour une durabilité environnementale et économique) Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil NIST_USA (Building and Fire Research Laboratory of the National Institute of Standards and Technology) Disponibilité de l outil : Gratuit pour les utilisateurs Payant pour les industriels (insertion données ACV du produit) Outil d'aide à la décision prenant en compte l'évaluation du cycle de vie. Cet outil dispose d'une base de données sur la performance environnementale et économique pour plus de 230 produits de construction. Choix des produits de construction qui correspondent au meilleur compromis entre la performance environnementale et économique. Fonctions principales Périmètre : domaine d application Plateforme : Visual basic Conception : outil CAD, Évaluation : outil CAD Analyse environnementale et économique par l évaluation du cycle de vie «Cradle to grave» à Vie en œuvre l échelle des éléments de Sont exclus : construction Énergie NON Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pas de filières locales identifiées Eau Émissions Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) NON NON OUI (précisé dans la fiche produit, End of life) Pour quel public? Quelle étape du projet? Tous sauf les services d exploitation des entreprises. Pratique, souple (les usagers peuvent modifier les paramètres dominants de l évaluation, comme les poids des catégories) et transparent (accès aux bases de données et aux algorithmes). Toutes Données d ACV utilisées Données du bâtiment Base de données intégrée, pas de saisie manuelle possible Unité Fonctionnelle pour la plupart des produits de construction : 0.09 m2 (1 ft2) pour une durée de vie de 50 ans. 40

41 Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : Données ACV des industriels ~200 produits dans la base de données Changement climatique Acidification atmosphérique Eutrophisation Épuisement des ressources fossiles Qualité de l air intérieur Altération de l habitat (espèces menacées) Polluants de l air de référence Prélèvement d eau Destruction de la couche d ozone santé humaine Toxicité écologique Tableaux et graphes sur les procédés de production, les consommations d énergie et la performance environnementale Comparaison pour chaque élément de construction, de manière indépendante Résultats : signification et usage possible Sources : Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : Comparaison de plusieurs produits ayant la même fonction dans le bâtiment Bureaux, commerces, habitat 41

42 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application ECOEFFECT KTH Disponibilité de l outil : Décrire quantitativement les impacts du cadre bâti sur l environnement et la santé, et fournir une base pour la comparaison et l aide à la décision permettant de réduire ces impacts Calcul des impacts d un bâtiment sur l environnement et la santé. Coûts sur le cycle de vie Visualisation des impacts sur les différentes phases du cycle de vie. Bâtiments neufs résidentiels, tertiaires et scolaires Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du projet? Urbanistes, concepteurs et gestionnaires de bâtiments Prise en main aisée de l outil. Toutes. Permet une aide à la conception et à la gestion des bâtiments Sont exclus : Énergie Eau Émissions Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) Bâtiments abritant des procédés industriels Calcul séparé, par exemple réglementation thermique non Espaces intérieurs et environnement proche Données d ACV utilisées Données du Inventaires pour différents types d énergies et matériaux génériques - géométrie (surfaces des parois, épaisseurs des couches de matériaux 42

43 bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : - techniques de construction (parois, vitrages, équipements ) - type d énergie, mix de production d électricité, données sur le site Base développée par le KTH Liste des indicateurs Présentation des résultats : Tableaux, graphiques et histogrammes Les résultats pour le projet sont comparées à un ensemble de références : Résultats : signification et usage possible La contribution des différents matériaux peut être visualisée par un histogramme pour chaque indicateur. 43

44 Les indicateurs de qualité des ambiances intérieures sont comparés à une référence.. Sources : Glaumann, Mauritz; Malmqvist, Tove, Environmental assessment of built environment : ecoeffect method, background and summarized description, KTH, Stockholm, 2004 Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : Getachew Assefa, On sustainability assessment of technical systems, experience from system analysis with the Orware and Ecoeffect tools, doctorate thesis, KTH, Stockholm, Décembre

45 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application Traitement de la vie en œuvre ECOSOFT IBO (Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie) Disponibilité de l outil : Évaluation environnementale des bâtiments selon la méthode des éco-indicateurs. Calcul des impacts environnementaux d un bâtiment. Visualisation des impacts sur les différentes phases du cycle de vie. Bâtiments neufs Bâtiments abritant des procédés ou existants Sont exclus : industriels Énergie Eau Chaînage à l outil de calcul correspondant à la certification autrichienne non Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du projet? Inclut le transport des matériaux en fin de vie Architectes et BET Prise en main aisée de l outil. Toutes. Permet une aide à l éco-conception des bâtiments (neuf et réhabilitation) Émissions Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) non Mise en décharge, incinération et recyclage Données d ACV utilisées Données du bâtiment Inventaires des matériaux (sortie usine) et des procédés - géométrie (surfaces des parois, épaisseur des couches de matériaux) - techniques de construction (parois, vitrages, équipements ) 45

46 Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : - type d énergie, mixe de production d électricité, données sur le site Base WBF développée par IBO avec plus de 500 matériaux de construction, inventaires avec émissions dans l air, l eau et le sol, déchets, utilisation de matières premières et d énergie Indicateurs environnementaux : - Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ - Changement climatique, en kg éq. CO 2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO 2 - Eutrophisation, en kg eq. phosphates - Formation d ozone photochimique, en kg éq. éthylène - Eco-indicateur (pondération des précédents) Tableaux, graphiques et histogrammes Plusieurs variantes peuvent être comparées à l aide d histogrammes : Résultats : signification et usage possible 46

47 Sources : IBO, Leitfaden für die Berechnung von Oekokennzahlen für gebäude, Vienne Décembre 2006 Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : Utilisé couramment pour la certification ökopass en Autriche Réseau thématique européen PRESCO, 2004, 47

48 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application Dutch Institute for Building Biology and Ecology (NIBE) Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Quelle étape du projet? GreenCalc+ Disponibilité de l outil : Diffusé en néerlandais : GreenCalc+ permet d évaluer la «soutenabilité environnementale» d un bâtiment ou d un quartier en estimant le coût nécessaire pour réparer les dommages évalués par analyse de cycle de vie Calcul des coûts externes et des impacts environnementaux générés par un bâtiment ou un quartier. Répartition des coûts entre 4 sources (matériaux, énergie, eau et transport) Modèle TWIN2002, basé sur CML2 Bâtiments neufs ou existants, transports induits par le choix du site.. Architectes, consultants, collectivités locales Prise en main aisée de l outil. Toutes. Permet de quantifier un «indice de soutenabilité» élaboré par RGD (Dutch Government Buildings Agency) Sont exclus : Énergie Eau Émissions Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) Bâtiments abritant des procédés industriels Calcul selon les normes hollandaises NEN 5128 (résidentiel) et 2916 (autres bâtiments) Consommation d eau basée sur la norme hollandaise NEN 6922 Transports, méthode hollandaise VPL-KISS Durée de vie, réparabilité, réutilisabilité Données d ACV utilisées 48

49 Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Présentation des résultats : - plans et visualisation 3D - techniques de construction (parois, vitrages, équipements ) - occupation (nombre d habitants) - localisation et données sur le transport (accès, parking ) Base de données interne Un indicateur agrégé en /m2 et plusieurs indicateurs environnementaux : - Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ - Consommation d eau totale, en m 3 - Déchets ultimes, en tonnes eq. inertes - Changement climatique, en kg éq. CO 2 - Acidification atmosphérique, en kg éq. SO 2 - Eutrophisation, en kg eq. phosphates - Toxicité humaine (CML) - Atteinte à la biodiversité, en % d espèces disparues x m 2 x an - Génération d odeur, en m 3 d air pollué - Formation d ozone photochimique, en kg éq. éthylène - altération de la couche d ozone, en eq. CFC 11 - écotoxicité aquatique et terrestre (CML) Tableaux exploitables par Excel, graphiques camemberts, histogrammes Le coût externe total peut être décomposé sur 4 sources principales : matériaux, énergie, eau et transports. Résultats : signification et usage possible Des histogrammes fournissent des décompositions plus détaillées. L indice environnemental de la qualité environnementale du bâtiment (MIG) correspond à la comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation standard) avec ceux d un bâtiment de référence.ceci reflète la qualité environnementale intrinsèque du bâtiment. L indice environnemental de gestion du bâtiment (MIB) correspond à la comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation effective) avec ceux d un bâtiment de référence.ceci reflète la qualité du bâtiment plus celle de son utilisation. Le bâtiment de référence est un bâtiment typique des années 1990, l indice correspondant étant 100. Les variantes sont comparées sur l ensemble du cycle de vie. La contribution des différentes phases peut être visualisée par un histogramme pour chaque indicateur. 49

50 Étiquette présentant la classe du bâtiment pour différents indicateurs : MIG/MIB, matériaux, Sources : Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : eau et énergie. Les résultats sont fournis dans un fichier gérable par Excel pour des analyses spécifiques. Michiel Haas, NIBE Environmental classification for building materials, Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie (Consultant), Naarden / Bussem, Pays Bas, 2005 Plusieurs dizaines de projets en ligne sur le site internet _ 50

51 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application ECOTECT SQUARE ONE Research _ Australie Disponibilité de l outil : 1120 la licence Outil australien de design conceptuel environnemental conçu pour les architectes, avec des applications visant également l'ingénierie et la planification. Les architectes peuvent évaluer et contrôler les masques, les besoins en protection solaire l'accès au soleil, les niveaux d'éclairement naturels et artificiels, l'exposition au vent, le confort thermique et la réponse acoustique de leur bâtiment. En conjonction avec ces données techniques, ECOTECT fournit un accès instantané aux investissements mis en jeux, aux coûts de maintenance prévus et à l'évaluation du cycle de vie à tous les stades de la conception. Outil de conception (orienté thermique + confort visuel et acoustique) Module de coût et impacts environnementaux des matériaux existant mais base de données vide «Cradle to Qualité de l air intérieur grave» à Sont exclus : l échelle du bâtiment Énergie OUI Traitement de la vie en œuvre Eau Émissions OUI (consommation d eau potable et rejet d eaux usées) NON Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pas de prise en compte des filières locales Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) NON Pour quel public? Quelle étape du projet? Architectes, Bureaux d études Toutes 51

52 Données d ACV utilisées Données du bâtiment - Renseignée par l usager - Issues de l outil LCAid (?) Modélisation 3D du bâtiment avec affectation des matériaux ; L usager renseigne les coûts du matériau et ses impacts environnementaux : - Définition de l unité fonctionnelle (surface, longueur, élément) - Coût du matériau - Émissions de GES (kg) - Énergie grise (Wh) - Énergie blanche annuelle (Wh) - Coûts annuels de maintenance - Durée de vie (années) - Référence externe (accès à une base de donnée externe?) - Référence LCAid (possibilité d interactions avec le logiciel LCAid, l utilisateur doit saisir la référence LCAid dans la description et peut ainsi intégrer les données ACV) : apparemment obsolète Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Données environnementales à renseigner par l utilisateur LCAid? - Coûts et impacts environnementaux des matériaux - Ressources énergétiques - Changement climatique Liste des indicateurs Présentation des résultats : Résultats : signification et usage possible Pas de fonction comparative dans l affichage des résultats. 52

53 Sources : Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : 53

54 GBTool Désormais appelé SBTool (intègre des variables socio-économiques) Outil développé par : RNCan_IISBE Disponibilité de l outil : (International Initiative for a Sustainable Built $250 CAD for a permanent or contracted staff of less Environment) pour la than 10 persons (jusqu au méthode GBC. 31 octobre 2008) Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales CETC Buildings Group, CANMET, Natural Resources Canada by INPOL Consulting, Kanata (Ottawa) Système d évaluation multicritère Il s agit d un cadre ou d une boîte à outils mais pas un outil de conception. Mis en application sous forme de feuille de calcul Excel. Méthode d évaluation environnementale - Rating tool Intègre à la fois des indicateurs environnementaux (potentiel de réchauffement global, potentiel d'acidification ), des critères qualitatifs (espaces verts, adaptabilité du bâtiment), et des critères techniques (présence d'une climatisation, d'une ventilation à double flux...). Capacité à s adapter aux conditions locales. Inconvénients: problèmes liés aux spécificités régionales, aux méthodologies simplifiées, aux jugements de valeur implicitement contenus dans les évaluations (pondération entre critères, structuration des critères) => cet outil répond à un objectif de sensibilisation au niveau international, mais ne constitue pas un réel outil d'aide à la conception. L approche développée par SBTool est très exhaustive, sur tous les aspects du développement durable. Second-œuvre dans énergie grise Énergie OUI Périmètre : domaine d application Sont exclus : Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pas de filières locales identifiées Eau OUI (Quantités d eau potable) Émissions OUI (Critères qualitatifs : stockage des matériaux, ventilation forcée, choix de matériaux à faible teneur Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif) en COV) OUI (Plan de gestion des déchets & % de réutilisation et de recyclage des matériaux prévus dans le plan) 54

55 Pour quel public? Quelle étape du projet? Données d ACV utilisées Usage non commercial Lourdeur de mise en œuvre Adaptabilité, flexibilité : Permet aux organisations locales de développer un ou plusieurs systèmes d'évaluation convenant à la région. Toutes les phases 4 phases d évaluation : Pre-design (APS), Design(DCE), Construction (réalisation), Opération (après 1 an) Saisie manuelle de valeurs issues de méthode ACV «acceptable» ou valeurs par défaut de GBTool Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Métré gros œuvre Approximate SBTool values A-Sélection du site, organisation du projet et développement B-Énergie et consommation des ressources C-Impacts environnementaux D-Qualité environnementale intérieure E-Qualité des services F-Aspects socio-économiques G-Aspects culturels et perceptuels Cf. résultats dans le 2 ème cadre présenté ci-dessous («Absolute performance results») 55

56 1 Présentation des résultats : Design target scores for Megaplex project, Ottawa, Canada Predicted performance results based on information available during Design Phase Active Phase (set in Region file) Design Phase Relative Performance Results 0 = Acceptable Practice; 3 = Good Practice; 5 = Best Practice G A B Project Information This is a Renovation project with a total gross area of 7000 m2. It has an estimated lifespan of 75 years, and contains the following occupancies: Apartment and Retail and is located in Ottawa, Canada. The assessment is valid for the Design Phase. Assumed life span is 75 years, and Amortization rate for embodied energy of monetary units are in CD existing materials is set at 2 % The project contains 20 apartment units Design target scores 2 With current context and building data, the number of active low-level parameters is: 116 Max. potential lowlevel parameters: The number of active low-level mandatory parameters with a score of less than 3 is: 3 Activ e low-lev el mandatory parameters: 10 0 To see a full list of Issues, Categories and Criteria, go to Active Weights the Issues worksheet. Weighted scores F C Site Selection, Project Planning and A 8% 3.3 Development B Energy and Resource Consumption 23% 2.3 C Environmental Loadings 27% 3.7 E D D Indoor Environmental Quality 18% 3.4 E Service Quality 16% 2.9 Performance Issue Areas Design Phase scores indicate Potential Performance as predicted by an assessment of building features and plans for construction and operation that are developed during the design process. F Social and Economic aspects 5% 2.9 G Cultural and Perceptual Aspects 3% 4.3 T o t a l w e I g h t e d b u i l d i n g s c o r e 3.1 Absolute Performance Results Total performance level is Good Practice or better Résultats : signification et usage possible Sources : 1 Total net consumption of primary embodied energy for structure and envelope, GJ/m GJ/m 2 *maph 2 Net annualized consumption of embodied energy for envelope and structure, MJ/m2*yr MJ/m 2 *maph 3 Net annual consumption of delivered energy for building operations, MJ/m2*year MJ/m 2 *maph 4 Net annual consumption of primary non-renewable energy for building operations, MJ/m2*yr MJ/m 2 *maph 5 Net annual consumption of primary non-renewable energy per dwelling unit in project, MJ/m2*yr MJ/m 2 *maph 6 Net annual consumption of primary non-renewable energy per dwelling unit in residential element, MJ/m2*yr MJ/m 2 *maph 7 Net annualized primary embodied energy and annual operating primary energy, MJ/m2*yr MJ/m 2 *maph 8 Total on-site renewable energy used for operations, MJ/m2*yr MJ/m 2 *maph 9 Net annual consumption of potable water for building operations, m3 / m2 * year m 3 /m 2 *maph 10 Annual use of grey water and rainwater for building operations, m3 / m2 * year m 3 /m 2 *maph 11 Net annual GHG emissions from building operations, kg. CO2 equivalent per year kg/m 2 *maph These data are based on the Self-Assessment values Total present value of 25-year life-cycle cost fot total project, CD per m2. Proportion of gross area of existing structure(s) re-used in the new project, percent Proportion of gross area of project provided by re-use of existing structure(s), percent Évaluation globale du bâtiment / Certification By area By area & occupancy 8,886 64% 63% Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : Bâtiments résidentiels collectifs, Bureaux, Ecoles 11 ha. urban expansion of Monaco (en cours) A servi au développement de Protocollo ITACA (système d évaluation italien), de CASBEE au Japon et de VERDE en Espagne 56

57 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales DPWS_Australie Square One Research DPWS : Département de services et travaux publics de Sydney LCAid Disponibilité de l outil : N est plus disponible Outils d aide à la décision pour les concepteurs par l évaluation des performances et impacts environnementaux des variantes de conceptions sur toute la durée de vie du bâtiment. Selon la méthode ISO/FDIS Peut fonctionner sur la base d un modèle 3D CAD (Autocad ) ou ECOTECT et à partir des données d ACV DPWS. Peut être également utilisé pour les classements de SEDA's Building Greenhouse Rating Scheme et de Green Building Challenge's Tool Ne cible pas en particulier les matériaux de construction mais s attarde sur le bâtiment et définit une unité fonctionnelle pour un usage particulier du bâtiment (ex : UF = n lits d hôpitaux pour un hôpital). Périmètre : domaine d application «cradle to grave» à l échelle du bâtiment Sont exclus : Energie Qualité de l environnement intérieur / Confort Traitement de la vie en œuvre Traitement de la fin de Eau Émissions Traitement de la fin de vie OUI + Prise en compte de l énergie nécessaire à la production d eau potable NON 57

58 vie Localisation des filières locales de traitement Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité,Recyclabilité, Recyclage effectif) Pour quel public? Quelle étape du projet? Acteurs de la construction. Prise en main aisée de l outil. Toutes Outils d aide à la décision Données d ACV utilisées Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs Données propres, pas de saisie manuelle des données ACV Matériaux et quantités : sélection de matériaux de la bibliothèque ACV des matériaux et saisie des quantités. OU métrés issus d Ecotect Utilise les données relatives à un modèle qui doit être rentré par l utilisateur et ne se base pas sur une série de modèles établis ou définis pour différents types de bâtiments. Données d ACV DPWS Eco Indicator 95 + rapport sur l eau, les déchets et l énergie primaire - Changement climatique (en kg GWP) - Destruction de la couche d ozone (en kg ODP) - Acidification atmosphérique (en kg AP) - Eutrophisation (en kg NP) - Métaux lourds (en kg equiv. Pb) - Substances cancérigènes (en équiv. PAH) - Pollution de l air d hiver (en équiv. SO 2) - Pollution de l air d été (en kg POCP) - Pesticides (en kg active ingr.) - Déchets solides - Consommation d eau - Energie primaire 58

59 Présentation des résultats : Résultats : signification et usage possible Fonction de comparaison par rapport à un modèle de base Sources : Review of Methodology for Assessing the Environmental Performance of Building Materials, June 2007, Murray Hall CSIRO Sustainable Ecosystems Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Validation / intercomparaison de logiciels : 59

60 Outil développé par : Vocation / description sommaire de l outil Fonctions principales Périmètre : domaine d application LISA (LCA In Sustainable Architecture) BHP Steel_Australie Disponibilité de l outil :? 3 e version - Aide à identifier les aspects environnementaux clés dans un projet de construction - Donne aux concepteurs un outil facile à utiliser pour évaluer les aspects environnementaux pour la conception de bâtiment - Permet aux concepteurs et aux prescripteurs de faire des choix éclairés basés sur des considérations sur toute la durée de vie environnementale (ie ACV) Aide à la décision ; Evaluation de l impact environnemental du bâtiment cradle to grave à Sont exclus : Landfill emissions are l échelle du bâtiment excluded. The entire life cycle is considered, from resources in ground through to demolition and recycling/landfill of the structure. Transportation mode and distance are included for each material. La localisation du projet Traitement de la vie en œuvre Energie Eau Emissions Gross energy (GJ/t), or high heating value (HHV), is used. NON NON Traitement de la fin de vie Localisation des filières locales de traitement Pour quel public? Pas d identification des filières locales Acteurs du bâtiment. Prise en main aisée. Traitement de la fin de vie Recyclage des matériaux (Démontabilité, Séparabilité,Recyclabilité, Recyclage effectif) Quelle étape du projet? Conception Aide à la conception 60

61 Données d ACV utilisées Données du bâtiment Relié à quelles bases de données? Résultats principaux : Liste des indicateurs environnementale de bâtiment. Toutes les données d ICV australiennes sont issues du modèle ACV du BHP denommé EMMA (Eco-model for Materials and Manufacturing Assessment) Les ACV permettent à l usager de préciser l utilisation de l énergie stockée dans le bois, ainsi que la fabrication de fer et d acier (données de production moyenne). The LCA options and allow the user to specify the use of timber feedstock energy, and global iron and steelmaking LCI data (ie averaged production data). Métrés Construction data were obtained from Fairweather Homes and detailed plans of the house. Data for utilisation were gathered from various sources, including manufacturers data and the Australian Bureau of Statistics. Données d ACV australiennes : - EMMA (Eco-model for Material and Manufacturing Assessment) - Base de données ACV de BHP Consommation d énergie primaire resource energy consumption Emissions de gaz à effet de serre (IPCC weighting factors (global warming potentials) are used in the calculation of greenhouse gas emissions, eg for CH4 and N2O.) Nox SOx NMVOC (non-methane volatile organic compounds) Matières et particules en suspension Consommation d eau potable 61

62 Présentation des résultats : Les résultats peuvent être visualises de plusieurs manières, avec notamment : un graphique d impacts, un affichage des matériaux et des détails sur les matériaux de base. Graphique d impact total Pour comparaison : impact NSW moyen Détails de l élément Les détails contiennent les équations qui ont permis de calculer la consommation du matériau, et montre également les impacts de l élément. 62

63 Listing des matériaux Détails du matériau Résultats : signification et usage possible Comparaison avec impact NSW moyen Sources : 63

64 Références Application de cet outil (type de bâtiment, études spécifiques, etc.) Environmental credentials of the Olympics in Sydney 2000 Environmental credentials of housing in Australia - Autonomous mountain home Environmental credentials of housing in Australia - Fairweather Homes 64

65 La norme XP P Bâtiment Qualité environnementale des bâtiments. Partie 3 : Définition et méthodes de calcul des indicateurs environnementaux pour l évaluation des performances d un bâtiment (titre non définitif) Date de rédaction : 20/10/08 Mots clés : Indicateurs environnementaux, évaluation, performance environnementale des bâtiments. Date de sortie de la norme : La norme est passée favorablement en enquête commission, elle devrait être disponible publiquement fin 2008 ou début L objectif de la norme : Il s agit de fournir une méthode pour l'évaluation de la performance environnementale des bâtiments. Cette norme est un outil d'aide à la programmation, à la conception et au diagnostic. Domaine d application : La norme peut s appliquer à l évaluation de bâtiments neufs et existants. La méthode exclut de son champ d'application l'évaluation du risque et de la qualité sanitaire des bâtiments. Elle permet l'évaluation des indicateurs environnementaux à différentes étapes d'un projet (Faisabilité/ programme, conception, réalisation, exploitation/fin de vie) et assure la cohérence entre ces différentes évaluations pour : - évaluer un bâtiment, - comparer différentes options d'implantation, - comparer réhabilitation et construction neuve, - comparer différentes options de conception, - comparer différentes options d'amélioration d'un bâtiment existant. Description du document : La méthode décrite par la norme comprend un ensemble d'indicateurs et leurs règles de calcul associées. Cette méthode est basée sur des approches de cycle de vie permettant de couvrir la durée de vie du bâtiment et chacune des phases du cycle de vie du bâtiment (construction/ réhabilitation, exploitation, fin de vie). Elle s'appuie fortement sur la méthode d'analyse de cycle de vie décrite dans les normes de la série ISO Ce document fournit : la liste des indicateurs pertinents à l'échelle du bâtiment, l'unité dans laquelle ces indicateurs doivent être exprimés les méthodes de calcul des valeurs de ces indicateurs, un format de présentation du résultat de l'évaluation. La méthode comprend : la définition des frontières du système pertinentes, la définition des contributions à la valeur de l'indicateur, les hypothèses, scénarios et algorithmes de calcul de ces contributions (source de l'information, outils de calcul existants, note de calcul spécifique ). les éléments d évaluation d un projet à différentes étapes de son avancement. Commentaires : En attendant la future norme européenne sur le sujet, cette norme expérimentale va cadrer les développements d outils et méthodes d évaluation et de cotation des bâtiments dans les prochaines années. Elle servira aussi de référence pour la mutation engagée par les référentiels de certification HQE des bâtiments vers l approche performancielle. Les intervenants : Le CSTB a été fortement impliqué dans l élaboration de cette norme. Les industriels de la construction et des concepteurs ont également contribué à la rédaction de ce document. 65

66 CHAPITRE 2 : DEVELOPPEMENTS METHODOLOGIQUES 66

67 Sommaire INTRODUCTION MÉTHODOLOGIE D ÉVALUATION UNITÉ FONCTIONNELLE ET FRONTIÈRES DE L ANALYSE MODÉLISATION DU TRANSPORT, DU RECYCLAGE ET DE LA FIN DE VIE USAGE DU SOL INDICATEURS POUR LA SANTÉ ET L ÉCO-TOXICITÉ SIMPLIFICATION DES INVENTAIRES INTÉGRATION D ÉVALUATIONS QUALITATIVES DANS LES DONNÉES QUANTITATIVES CAHIER DES CHARGES POUR LE MODULE DE RENDU DES RÉSULTATS DONNÉES SUR LES MATÉRIAUX RECENSEMENT DES BASES DE DONNÉES IMPÉRATIFS POUR L HARMONISATION DES DONNÉES QUALIFICATION DE LA FIABILITÉ, DE LA TRANSPARENCE ET DE LA QUALITÉ DES DONNÉES QUALITÉ DE L AIR, DE L EAU ET DES SOLS MATÉRIAUX ET PRODUITS ASSOCIÉS À LA PROBLÉMATIQUE DE QUALITÉ DE L AIR INTÉRIEUR QUALITÉ DES MILIEUX EXTÉRIEURS (EAUX DE RUISSELLEMENT ET D'INFILTRATION ET SOLS) PROPOSITION DE PISTES DE RECHERCHE ENERGIE ENERGIE BLANCHE ET ÉNERGIE GRISE LIENS AVEC LA SIMULATION THERMIQUE EQUIPEMENTS «ÉNERGÉTIQUES» ACV DYNAMIQUE EAU : CONSOMMATION DOMESTIQUE ET GESTION DES EAUX PLUVIALES ESTIMATION DE LA CONSOMMATION D EAU RÉTENTION D EAU UTILISATION D EAU DE PLUIE INTERPRÉTATION NORMALISATION (OU NORMATION) ANALYSES DE SENSIBILITÉ (DURÉE DE VIE, FIN DE VIE) INCERTITUDES SUR DIFFÉRENTS INDICATEURS APPROCHE MULTICRITÈRE POUR LA COMPARAISON DE SOLUTIONS EXIGENCES DE PERFORMANCES DANS UN PROGRAMME CONCLUSIONS

68 Introduction La méthodologie d analyse de cycle de vie est décrite dans les normes ISO et S appliquant à n importe quelle activité humaine, ces documents restent assez généraux : par exemple ils ne précisent pas quels indicateurs sont calculés, ni selon quelle méthode. Or ces précisions sont nécessaires par exemple pour comparer différents matériaux de construction sur une même base. Des travaux sont alors menés plus spécifiquement dans le secteur du bâtiment. Le projet COIMBA s est déroulé en parallèle de travaux menés au sein de différents groupes de normalisation, en particulier le comité technique n 350 du CEN (Contribution des ouvrages de construction au développement durable), le CEN/TC 351 (Produits de construction : Évaluation de l émission de substances dangereuses) et la commission AFNOR P01E (développement durable dans la construction) ave la parution de la norme expérimentale XP P en juin Certains éléments concernant par exemple les indicateurs orientés dommages ou l analyse de cycle de vie dynamique ne sont pas intégrés dans ces normes ou projets de norme, et correspondent à des activités plutôt orientées vers la recherche, le projet COIMBA étant soutenu par l ANR. Des travaux de recherche sont également menés au niveau européen, par exemple dans le cadre des projets LORE-LCA et SUPERBUILDINGS afin de continuer à faire progresser la démarche. Le présent document aborde la méthodologie globale d évaluation, la question des données, puis des aspects plus spécifiques concernant l énergie, l eau, la qualité de l air, de l eau et des sols, et enfin des aspects plus généraux concernant l interprétation et l exploitation des résultats. 68

69 1 Méthodologie d évaluation 1.1 Unité fonctionnelle et frontières de l analyse Unité fonctionnelle Le choix de l unité fonctionnelle au cours d une ACV est une étape essentielle, qui permet de définir les bases sur lesquelles vont être comparés différents projets. Dans le cas d un bâtiment, cette unité fonctionnelle recouvre de nombreux aspects, notamment : - Une quantité, par exemple la surface utile : l unité fonctionnelle peut correspondre au bâtiment entier, ou être ramenée à 1 m² de surface utile de manière à comparer le projet à des références. Néanmoins les différents types d usages (résidentiel, tertiaire ) impliquent différentes conditions (consignes de température, scénarios, exigences réglementaires, ). Les performances correspondant à une unité fonctionnelle ramenée au m² seront donc issues d un calcul où interviendront des valeurs correspondant à différents usages (dans le cas de bâtiments à usages mixtes), qui devront être comparées à des valeurs moyennes de références pour chaque usage. A technologie égale, on notera de plus que certaines performances environnementales exprimées par m² dépendent souvent de la taille du bâtiment, par exemple la consommation de chauffage en kwh/m² décroit du fait d une augmentation de la compacité du bâtiment. - La fonction : l unité fonctionnelle devra correspondre à un usage donné (logements, bureaux, usage mixte ) - La qualité de la fonction, liée en particulier au niveau de confort, qui dépend de plusieurs facteurs : thermique (locaux climatisés, ou définition d une température maximale pour une année type ou prise en compte des Degrés-Jours d Inconfort (DJI)), luminosité (prise en compte de l éclairement moyen naturel ou du Facteur de Lumière du Jour (FLJ)), acoustique (avec des dispositifs de protection dont les caractéristiques sont réglementées), qualité de l air (débits hygiéniques réglementaires) - La durée : celle-ci peut être ramenée à une année, mais le calcul doit se faire sur une durée plus longue, de manière à «amortir» les impacts liés en particulier à la phase de construction. Ces différents aspects sont pour la plupart étroitement liés et interdépendants. Ainsi les paramètres d ambiance (températures, humidité, éclairements, niveau de bruit, ) varient en général d une variante à l autre. Ce qui pratiquement semble le plus simple et le plus pertinent à fixer est la présence ou non d un système de régulation de la température (système de chauffage ou refroidissement), ainsi que les valeurs des consignes thermostatiques liées. C est sans doute pourquoi les documents normatifs européens emploient plutôt le terme d «équivalent fonctionnel». La norme XP P remplace quant à elle la notion d unité fonctionnelle par celle d unité de référence et de description du système. Il convient alors d accompagner toute 69

70 évaluation environnementale, outre des éléments proposés ci-dessus, d éléments de contextualisation permettant d interpréter les résultats : - la localisation géographique - les données climatiques - les masques proches et lointains - les paramètres géologiques et hydrologiques - les réglementations en vigueur (dont contraintes d'urbanisme) - les infrastructures et réseaux disponibles. Frontières du système Les frontières du système doivent elles aussi être précisément définies. Un bâtiment est en effet en lien sur de nombreux aspects avec son environnement extérieur. Outre le bâtiment, il est alors préférable d inclure les impacts induits par la fourniture d'énergie et d'eau, le traitement de l'eau et éventuellement des déchets ainsi que le transport des matériaux et éventuellement des personnes. De plus, il convient de prendre en compte les infrastructures de production, en particulier d'énergie et de traitement de l'eau, car ces procédés peuvent être localisés dans le bâtiment lui-même ou sur sa parcelle, contrairement aux cas des infrastructures pour le transport et du traitement des déchets (hors compost). Les limites du système dépendent de l objectif de l étude. Si l'objectif est de comparer différents sites pour une nouvelle construction, il convient d'inclure les transports (par exemple domicile-travail), la gestion des déchets ménagers, les réseaux d'énergie (électricité, gaz, éventuellement chaleur...) et d'eau, qui peuvent varier d un site à l autre. Si par contre l objectif est l aide à la conception sur un terrain déjà choisi, l'étude se restreint à l'enveloppe et aux équipements du bâtiment, le transport des personnes peut alors être négligé si toutes les variantes comparées sont équivalentes de ce point de vue. L allocation des flux au cours d une ACV peut fortement influencer les valeurs des indicateurs obtenus. Dans le cas d un chauffage urbain alimenté par une récupération de chaleur sur l incinération d ordures ménagères par exemple, les impacts de l incinération peuvent être répartis de différentes manières entre le traitement des déchets et la production de chaleur. Le traitement des déchets d activité du bâtiment n est pas forcément inclus dans le système étudié. La norme XP P explicite quatre types de processus : - processus liés à la mise à disposition du bâti (construction/réhabilitation) - processus liés aux flux de fonctionnement du bâtiment - processus liés à l'activité dont le bâtiment est le support - processus liés aux déplacements des usagers. La norme précise que seuls les deux premiers types de processus doivent être systématiquement pris en compte dans l évaluation de l ouvrage. Les processus liés à l activité et aux déplacements des usagers sont à inclure en fonction des objectifs de l étude. La question de la fin de vie du bâtiment reste un sujet ouvert. 70

71 1.2 Modélisation du transport, du recyclage et de la fin de vie Modélisation du transport - transport des produits et matériaux de construction entre l usine de fabrication et le chantier La modélisation du transport des matériaux peut être effectuée de différentes manières. Le plus simple est de considérer une valeur par défaut, tirée d une base de données (par exemple la valeur moyenne pour un matériau fournie par la base de données INIES) mais il est intéressant de la rendre modifiable par l utilisateur, afin de permettre une adaptation au contexte local et/ou particulier au projet. Une des hypothèses couramment posées dans la modélisation du transport des matériaux est celle du retour à vide des camions, qui permet une prise en compte raisonnable et conservative de l impact de cette partie du système. Une valeur moyenne peut également être considérée. Généralement, les FDES considèrent un taux de retour à vide de 30% comme le préconise la norme. Néanmoins, cette valeur varie d un produit à un autre tout en étant fonction du mode de distribution. Si le mode de distribution est générique i.e. plusieurs produits livrés sur plusieurs chantiers, le taux de retour à vide sera réduit. Dans le cas contraire où il existe un mode de livraison spécifique au produit, le taux de retour à vide sera voisin de 100%. - Transport des matières premières et des produits intermédiaires Il est à noter par ailleurs que les transports des matières premières et des produits intermédiaires nécessaires à la fabrication des produits sont inclus dans les données «du berceau à la sortie d usine» communiquées dans les bases de données ou dans les déclarations environnementales des fabricants pour la phase «production»). Pour de nombreux produits, ces transports sont bien plus importants que le transport au chantier et ne sont pas des paramètres modifiables facilement. Analyse de sensibilité du poids du transport des produits à l échelle du bâtiment sur les indicateurs Énergie et CO2 Cas d étude Une étude a été réalisée sur une maison individuelle afin d illustrer l évaluation des impacts environnementaux de l étape du transport des produits. L étude comparative a été effectuée sur deux cas types : - une habitation traditionnelle, isolée par l intérieur et munie d une ventilation simple flux, respectant la RT2005 (bâtiment 1) ; - une habitation optimisée, en ossature bois et munie d une ventilation double flux (bâtiment 2). Le détail de l étude est présenté en Annexe 1 (hypothèses des bâtiments et résultats détaillés). Le transport des produits de l usine au chantier s avère faible dans le cas du bâtiment 1. Elle reste faible sur tous les indicateurs : elle atteint au maximum 5,5% (indicateur pollution 71

72 de l eau). Elle est inférieure à 2% pour les indicateurs changement climatique et énergie non renouvelable. Le transport des produits prend une part un peu plus conséquente dans le cas du bâtiment 2 (~ 6% sur l indicateur changement climatique et ~ 2% sur l indicateur énergie non renouvelable), notamment en raison de l utilisation des briques de terre crue en cloisonnement intérieur (13,8 tonnes sur 350 km) et de l ossature + bardage bois (environ 5 tonnes sur 500 km). Le transport des produits peut atteindre jusqu à 12% sur d autres indicateurs. 72

73 Le transport des matières premières, étudié pour le bâtiment 1 (cf. graphes ci-dessous), représente une part faible de l impact des matériaux de construction (< 4% pour les deux indicateurs). Dans cette faible part, le BA13 est l élément le plus impactant sur les deux indicateurs, de par sa quantité et l origine de la donnée Ecoinvent qui considère 0,3 T.km de camion pour un kg de plaque de plâtre. Transport des matières Matériaux premières Energie non-renouvelable (MJ Ep) ,7% Changement climatique (kg eq CO2) ,8% 73

74 Modélisation du recyclage et de la fin de vie, comparaison de modèles La modélisation du recyclage fait aujourd hui appel à de nombreuses méthodes hétérogènes tant sur leur philosophie que sur les résultats auxquels elles conduisent.. Pourtant, une évaluation homogène et précise de ces flux de matériaux semble requise notamment pour correctement évaluer ces flux qui ne seront plus forcément négligeables dans les nouveaux types de bâtiments. Cependant, l évaluation du recyclage se heurte souvent à des choix arbitraires des différentes méthodes illustrant une nouvelle fois l approche «goal-oriented» de l ACV. Ainsi, en fonction de l objectif de l outil d ACV de promouvoir la recyclabilité et/ou d évaluer un recyclage effectif, les résultats ne seront pas identiques. 74

75 Les méthodes de recyclage implémentées dans les outils considèrent les paramètres suivants : le taux d incorporation en fabrication et le taux de recyclage en fin de vie. S ajoutent également à ce taux de recyclage les taux relatifs aux autres procédés de fin de vie : taux de mise en décharge, taux d incinération avec ou sans récupération d énergie. Les méthodes existantes peuvent être classées par rapport à un ensemble de critères de modélisation du recyclage. Dix critères ont été définis dans le cadre de ce travail. Il s agit des critères suivants: - C1 : Définition des frontières du système (quelles sont les règles d allocation notamment au niveau du procédé de recyclage) - C2 : Choix retenu pour l évaluation environnementale (attributionnelle, différentielle ou conséquentielle) - C3 : Forme de «recyclage» évaluée (recyclage effectif et/ou recyclabilité) - C4 : Type de recyclage pris en compte (boucle ouverte et/ou fermée) - C5 : Partage de la responsabilité environnementale entre deux produits (allocation?) - C6 : Statut du déchet valorisé en fin de vie du système bâtiment - C7 : Complétude du cycle de vie et Autoportance du modèle de recyclage (dépendance au niveau des cycles de vie amont et avals?) - C8 : Gestion des incertitudes associées aux procédés en fin de vie (scénarios de prudence ou scénario probabiliste) - C9 : Implication de l évaluation du recyclage sur l inventaire de cycle de vie - C10 : Implication de l évaluation du recyclage sur les indicateurs d impacts - C11 : Implication sur le processus d aide à la décision Les approches de recyclage existantes peuvent être regroupées en trois familles conceptuellement bien distinctes : soit A1 les approches par règles de coupures temporelles dites «cut-off» qui considèrent uniquement un mix moyen de production avec un certain taux d incorporation ; A2 les approches par impacts évités «avoided burden» qui considèrent la boucle de recyclage entre la fin de vie et la production d un matériau comme un bonus qu il convient ensuite d affecter ; et enfin A3 les approches en stocks «stock flow» qui partent du principe de l existence de stocks de matières premières secondaires (MPS). Ces trois types d approches ont été comparés à la fois par rapport à la liste de critères définis précédemment mais ont également été comparées sur une étude de cas à l échelle d un kilogramme de produit. Pour information, à ce jour, l outil EQUER se base sur une méthode de prise en compte du recyclage de la famille A2bis tandis qu ELODIE qui utilise pour prendre en compte le recyclage, les FDES s appuie sur une approche de la famille A3. C1 A1 «Cut-off» A2 «Avoided burden» WorldSteel De la fabrication à De la fabrication à la fin de l utilisation du vie du produit. Le procédé produit. Le de recyclage est affecté procédé de en totalité à la phase de recyclage est donc fabrication par A2bis «Avoided burden» De la fabrication à la fin de vie du produit. Le procédé de recyclage est affecté pour moitié à la fabrication et pour A3 «Stock flow" 1 système de produit considéré. Procédé de recyclage affecté en totalité en fabrication 75

76 C2 inclus en fabrication au prorata du taux d incorporation par type de produit. l intermédiaire d un bonus (approche retenue par le WorldSteel par exemple) moitié à la fin de vie (bonus 50-50) ACV attributionnelle (photographie des impacts avec règle de coupures temporelle des flux de recyclage. ACV différentielle (ou conséquentielle) ACV différentielle (ou conséquentielle) Pourquoi? C3 Recyclage effectif Recyclabilité Recyclage effectif et Recyclabilité Boucle ouverte et Boucle fermée Boucle ouverte et C4 C5 C6 C7 C8 fermée La méthode favorise les filières fournissant des matériaux recyclés en fabrication. Sans objet (fin de vie non considérée) Non. Pas d approche cycle de vie complet Sans objet puisque la fin de vie est Méthode valide pour des boucles fermées seulement, la question de la responsabilité environnementale n est donc pas plus discutée (1 seul matériau en jeu). Sans objet puisque le principe de la méthode raisonne par impacts évités et la fin de vie est assimilée à la fabrication (bonus) Non. Oui mais Si les taux de recyclage et d incorporation sont maximisés le bonus de recyclage est nul ce qui est incohérent Le bonus prenant en compte le recyclage en fin fermée Partage égal du bonus (en cas de recyclage) entre l acteur qui utilise un produit recyclé et celui qui recycle en fin de vie. Sans objet puisque la méthode est basée sur les impacts évités, on ne définit donc pas de co-produit Oui le cycle de vie est complet : il intègre les procédés de recyclage en fin de vie L allocation du procédé de recyclage en fin de du produit. Lieu de définition du stock (frontière du système) reste sujet à débat. Il peut en première approche être basé sur un critère économique (par ex. NEN8006). ACV attributionnelle (photographie des impacts du «berceau à la tombe») Recyclage effectif Boucle ouverte Partage de la resp. env. entre le système de produit qui génère un déchet valorisable et celui qui l incorpore en tant que MPS. Le système qui envoie un déchet vers un recyclage est «récompensé» si la filière existe. Le déchet valorisé est considéré à ce jour comme un sousproduit donc aucun impact ne lui est imputé (flux intermédiaire). EN revanche si le statut du déchet évolue la méthode des stocks n est plus applicable. Oui. Modèle non dépendant des cycles de vie amont et aval au produit étudié (pas d élargissement des frontières) Je dirais plutôt non, car on ne prend pas en compte le procédé de recyclage en fin de vie L allocation du procédé de 76

77 négligée C9 Si recyclage il y a : l ensemble des flux d ICV sont réduit en phase de fabrication en fonction du taux d incorporation C10 C11 Même remarque que C9 mais avec les indicateurs d impacts (Energie, GWP, Ressources ) N incite pas à l emploi de matériaux à fort potentiel de recyclage de vie est affecté en fabrication et masque l incertitude sur ce que seront réellement les techniques de recyclage lorsque le système arrivera en fin de vie (l impact de la boucle de recyclage correspond aux technologies actuelles). Si recyclage il y a : l ensemble des flux d ICV est diminué par le bonus (différentiel entre les masses recyclées et recyclables entrants et sortantes du système) Même remarque que pour C9 mais avec les indicateurs d impacts (Énergie, GWP, Ressources ) Incite à l utilisation de matériaux à fort potentiel de recyclage. vie induit une forte incertitude sur ce que seront les techniques de recyclage lorsque le système arrivera en fin de vie. Mais l utilisateur peut aussi considérer une technique contemporaine (scénario de prudence). Si recyclage il y a : l ensemble des flux d ICV sont réduits en fonction du taux d incorporation et de recyclage ; possibilités de flux négatifs en fin de vie Même remarque que pour C9 mais avec les indicateurs d impacts (Énergie, GWP, Ressources ) Récompense à la fois l utilisation de matières recyclées en fabrication et l envoi vers un recyclage en fin de vie. recyclage à la fabrication du produit permet de toujours évaluer une technologie contemporaine et en conséquence diminue les incertitudes. Mais le fait de ne pas prendre en compte le procédé de recyclage en fin de vie induit une imprécision Si recyclage il y a : Apparition au niveau de l ICV du flux de déchets valorisés (en masse) correspondant à un flux intermédiaire (au sens de l ACV) Un indicateur agrégé sommant les flux intermédiaires de déchets valorisés (mis en stock dans une filière de recyclage existante), mais peut-on ajouter 1 kg d acier et 1 kg de béton? Gains associés au recyclage moins important que d autres approches sur la plupart des indicateurs d impacts ACV. Mais création d un indicateur spécifique au recyclage permettant d informer le décideur de la masse brute ou nette de matières recyclées utilisées et/ou mobilisées par le système Ces trois types d approches après avoir été comparées par rapport à un ensemble de critères et sur une étude de cas à l échelle du kilogramme de produit (acier, bois, béton) vont pouvoir être analysés à l échelle d une étude de cas de bâtiment du projet. Lors de l application sur l étude de cas de bâtiment se posera notamment la question de la définition des scénarios de fin de vie à retenir par type de produits ou matériaux. La problématique est donc maintenant un peu plus large que le seul «recyclage» puisque les autres procédés de fin de vie (mise en décharge, incinération ) sont introduits. 77

78 Le choix d une méthode peut influencer la décision, comme le montre la figure suivante concernant le recyclage d une tonne de béton. Elle représente l indicateur de consommation d énergie primaire en fonction de la distance de transport vers le recyclage. A partir d une certaine distance, les impacts liés au transport deviennent supérieurs à l impact évité par le recyclage. Avec la méthode des stocks, le seul impact évité est la mise en décharge, donc il suffit d une distance de 80 km pour annihiler l intérêt du recyclage. Dans ce même exemple, la méthode des impacts évités donne un intérêt au recyclage jusqu à 400 km. Devant la complexité et les incertitudes associées à la fin de vie, une approche de scénarios contemporains semble être bien adaptée bien que probablement conservatrice. Sur la base des statistiques actuelles de fin de vie de matériaux et produits de construction, des taux peuvent être définis et appliqués. Il peut être également intéressant lors de ce travail d adapter les scénarios de fin de vie non pas relativement au type de matériau mais au type d usage. En effet, l usage détermine grandement la capacité d un matériau donné à être recyclé ou mis en décharge (par ex. bétons de fondations vs. bétons de superstructures d un bâtiment). A ce titre, il est également intéressant d étudier à côté des scénarios conventionnels, des scénarios dits probabilistes. Ceci en faisant l hypothèse que lorsque le bâtiment arrivera en fin de vie les technologies et procédés de fin de vie se seront améliorés notamment pour ce qui concerne le recyclage. Le test de ces scénarios probabilistes peut par exemple se faire dans le cadre d une étude de sensibilité des résultats pour tester leur robustesse. Modélisation de la fin de vie Là encore, il faut faire des choix : - Utiliser les scénarios (taux et procédés) contemporains, - Utiliser des scénarios probabilistes. Bien que considérée très conservatrice, l utilisation de scénarios contemporains permet d assurer une homogénéité des hypothèses et de parier sur «si on peut faire ça 78

79 aujourd hui, alors on ne fera pas moins demain». Toutefois, comme n importe quel autre scénario probabiliste, elle ne permet pas de s affranchir des nombreuses incertitudes planant sur la valorisation des déchets : réglementations diverses et contradictoires, augmentation des coûts de transport, segmentation des marchés des matériaux, La question de la prise en compte de la fin de vie des matériaux et produits de construction du bâtiment est rendue plus complexe par leur longue durée de vie qui conduit à introduire des incertitudes quelle que soit la méthode employée liée à l évolution des scénarios de fin de vie et des process industriels mis en jeu. 1.3 Usage du sol Ce chapitre traite l analyse de l origine des impacts sur un indicateur d usage du sol. Ce type d indicateur est encore peu utilisé aujourd hui dans l ACV de produits de construction et l ACV de bâtiments de par sa complexité, sa dépendance aux spécificités locales et ses nombreuses hypothèses de calcul. Néanmoins une approche expérimentale avec ce type d indicateur peut se révéler intéressante dans le but d observer l importance relative de l impact de la parcelle et celle des matériaux. Il peut en effet traduire l effet de consommation de territoire, engendré par l extension urbaine et la consommation croissante de terres agricoles, en évaluant les impacts générés à la fois par la transformation du sol et par sa «mise à disposition» pendant la durée de vie du bâtiment. Plutôt que d accorder une importance à la nature du sol en tant que tel, traitée par d autres indicateurs qui recensent la ressource consommée, c est principalement le sol comme support de biodiversité qui est évalué. Cela se traduit par un impact sur la faune et la flore (nombre, diversité, disparitions, fragmentation de l espace, etc.), sur le sol et sa qualité environnementale, et sur les régulations écologiques locales et régionales (climat, ruissellement, érosion, etc.). L indicateur «usage du sol» permet d évaluer en définitive la perte (ou le gain) de biodiversité engendrée par un projet de construction ou d aménagement réalisé dans un contexte donné. Au-delà de l impact généré par la transformation et utilisation de la parcelle à construire, on retrouve un impact sur l usage du sol (et donc la biodiversité) dans chaque matériaux et produits qui composent le bâtiment. Ces impacts trouvent leur origine dans le sol ou territoire transformé ou occupé pour les étapes d extraction de matières premières, transformation ou de transport. Il est intéressant alors d observer quelle est, pour un bâtiment type, la part d impact sur l usage du sol des matériaux qui composent le bâtiment comparativement à l impact généré par l occupation de la parcelle. Dans cet objectif deux bâtiments ont été modélisés et tous deux analysés comparativement de façon à en extraire l impact sur l usage du sol des matériaux et de la parcelle utilisée). Les deux bâtiments répondent au même cahier des charges de base (nombre de logements) mais sont de deux formes différentes avec une occupation de parcelle différente. Pour évaluer le poids du type de matériaux utilisé, trois modes constructifs ont été évalués pour chaque bâtiment : construction béton, construction bois et construction acier. L indicateur «Land use» : 79

80 L indicateur usage du sol a été développé initialement par le Ministère des transports, travaux publics et gestion de l eau des Pays-Bas en Il a depuis été repris et optimisé par divers travaux, principalement menés en Hollande. L un d eux2 a notamment mené à l intégration de cette méthode pour l ACV dans l indicateur Eco Indicator. On le retrouve également intégré dans des versions particulières dans les indicateurs Impact et CML Tous les processus inclus dans Ecoinvent intègrent dans leur inventaire la notion de transformation et occupation du sol. L indicateur utilisé dans cette étude est l indicateur «Land use» mis à disposition dans Eco Indicator 99 dans sa version «hiérarchique». L Ecoindicateur 99, développé par Pre Consultants, évalue l usage du sol en estimant la perte d espèces végétales vascularisées et la zone concernée. Land use : occupation et transformation Changement de la taille de l habitat Effet régional sur les espèces de plantes vasculaires Effet local sur les espèces de plantes vasculaires Dommage sur la qualité de l écosystème (% d espèces de plantes vasc.*km2*an) Indicateur (PDF*m2*an) L indicateur est basé sur deux types d impact : - l impact de la transformation du sol : de terre arable à espace urbain peu dense par exemple - l impact de l utilisation du sol : utilisation pendant 50 ans pour un usage industriel construit par exemple ou encore pour un usage de forêt à exploitation intensive Des précisions sur ces deux types d impacts sont apportées en Annexe 2 Les interventions génératrices d impact sont de plusieurs types : - extraction de matières premières (mines, carrières, etc.) - process de production (exploitation agricole ou forestière, zone industrielle, etc.) - transport (route, etc.) - usage (zone résidentielle, zone de loisir, etc.) - processus de traitement de déchets (décharges, zones d implantation d usines d incinération, etc.) Pour chaque processus les points suivants doivent être spécifiés dans l inventaire : - le domaine transformé - la nature de la transformation (de quoi en quoi), incluant ou non un caractère irréversible - la zone occupée, - la durée de l occupation - la nature de l occupation Pour calculer les différents impacts, les modèles utilisés intègrent les impacts sur les capacités/propriétés suivantes : 2 Méthode Köllner, Köllner, PhD thesis, 2001 ; Goedkoop et Spriensma,

81 - disponibilité de ressources naturelles : l utilisation d espace peut entraîner une raréfaction de certains types d écosystème et en conséquence une compétition entre espèces pour l occupation du territoire - services de support du vivant : o Maintenance des cycles naturels (régulation du climat température et humidité -, purification de l air, fertilité du sol, inertie du sol (dégradation de polluants), purification de l eau) o Structure de l écosystème (régulation du climat albedo et barrière de vent -, protection contre les inondations, protection contre l érosion, structuration du sol) o Impact structurant sur des espèces (pollinisation, régulation de maladies par des prédateurs naturels) - Valeur intrinsèque de la nature : biodiversité : o Diversité des écosystèmes, o Diversité des espèces, o Diversité génétique L impact sur la biodiversité est notamment provoqué par la réduction directe d espace naturel, mais aussi par des actions indirectes : - fragmentation des milieux - création de couloirs, - dégradation des milieux (perte de niches de biodiversité) - modification de conditions abiotiques (humidité, vent) - sur-sensibilisation à des événements exceptionnels (inondations) La traduction méthodologique de ces considérations passe par l intégration dans les calculs des paramètres de «densité d espèces de plantes» et de «qualité des écosystèmes». Ces paramètres sont par ailleurs contrastés par les facteurs de - «rareté de l écosystème», - «vulnérabilité de l écosystème», et - «qualité de l écosystème au niveau du biome considéré». L indicateur d impact se traduit finalement en PDF (Potentially Damaged Fraction) rapporté à une durée (un an) et une superficie (m 2 ) PDF Sréférence Suse Sréférence Sréférence = diversité d espèces sur le type d espace de référence Suse = diversité d espèces sur l espace occupé ou modifié. Il y a quatre facteurs de caractérisation (occupation du sol locale et régionale, transformation du sol locale et régionale). L effet local se réfère au changement du nombre d espèces se produisant sur le sol occupé ou transformé, alors que l effet régional se réfère au changement des espaces naturels hors du sol occupé ou transformé. Les données sur le nombre d espèces sont basées sur des observations et non sur des modèles. Le problème avec ce type de données est qu il n est pas possible de séparer l influence du type d usage du sol de l influence des émissions. Il faut donc veiller à éviter 81

82 le double comptage d effets qui sont inclus dans l usage du sol et qui pourraient être inclus dans d autres modèles de dommages. Bâtiments d étude Nous avons modélisé deux types de bâtiments avec, pour chacun d eux, trois systèmes constructifs : structure en béton, structure en acier et structure en bois. Les deux bâtiments répondent au même cahier des charge, mais ont différentes formes qui leur procurent une occupation différente de la parcelle : l un est vertical avec une emprise au sol faible et six niveaux, l autre est horizontal avec une emprise au sol plus importante sur deux niveaux. Ces différences structurelles impliquent également des différences dans les quantités de matériaux utilisés pour chaque type de système constructif Il y a vingt-quatre appartements dans chaque bâtiment, chaque appartement possède la même surface et le même nombre d habitants. Le détail des hypothèses (plans des bâtiments étudiés, quantifications des matériaux correspondantes,...) est présenté en Annexe 2. Résultats d analyse Les résultats de simulation réalisés sur les modèles aboutissent aux résultats suivants pour l indicateur usage du sol : Usage du sol (PDF.m 2.an) Parcelle Structure béton Structure bois Structure acier Bâtiment 1 (vertical) Bâtiment 2 (horizontal)

83 Les résultats montrent que l impact sur l usage du sol est très dépendant des matériaux utilisés. Ceux-ci sont à l origine de plus de 50% des impacts hormis dans le cas du bâtiment horizontal en structure béton. Les différences de matériaux dans les systèmes constructifs ont d importantes conséquences. Le béton est peu impactant alors que le bois est à l inverse très impactant. Ceci s explique par les larges surfaces de forêt occupées pendant de longues périodes de temps pour l exploitation forestière. Le choix privilégié de la verticalité reste pertinent dans les trois cas. Ces résultats incitent à une vigilance accrue sur l occupation de la parcelle dans le cas de construction traditionnelle en béton. Les résultats surprenants du cas de la construction bois a conduit à une recherche plus approfondie de l impact de l exploitation forestière sur un indicateur de type usage du sol, en partie pour pouvoir identifier les différences éventuelles entre différents modes de gestion de la forêt ou encore entre les différences entre espèces. Impact du bois L étude s est focalisée sur les impacts du bois lamellé-collé «Glued laminated timber, indoor use, at plant/rer U» sur l indicateur «land use». Le tableau ci-dessous présente à titre d exemple l analyse par substance de des poteaux LC 40*40 du bâtiment 1. 83

84 normalisation [] Catégorie 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 Land use Substance Unité Glued laminated timber, indoor use, at plant/rer U Total of all compartments PDF*m2yr Occupation, 0 forest, intensive, normal PDF*m2yr ,2 Transformation, to arable, non-irrigated PDF*m2yr Transformation, -0,4 to forest, intensive, normal PDF*m2yr Occupation, -0,6 traffic area, road embankment PDF*m2yr ,6 Glued laminated timber, indoor use, at plant/rer U 2,4 2,2 Occupation, forest, intensive, normal Transformation, to forest, intensive, normal Transform Occupatio 2 Transformation, to traffic area, road embankment Transform Occupation, industrial area, vegetation Occupatio 1,8 Occupation, industrial area Transform 1,6 Transformation, to industrial area Occupatio Transformation, to water bodies, artificial Transform 1,4 Transformation, to industrial area, built up Occupatio Glued laminated timber, indoor use, at plant/rer U 1,2 Occupation, traffic area, road network Occupatio 1 Transformation, to arable Transform Occupation, forest, intensive, normal Transformation, to arable, non-irrigated Transformation, 0,8 Analyse de 1 p 'Poteaux LC 40*40 bois 1', méthode: Eco-indicator 99 (H) V2.06 / Europe EI 99 H/H / normalisation to forest, intensive, normal Occupation, traffic area, road embankment Transformation, 0,6to traffic area, road embankment Transformation, to mineral extraction site Occupation, industrial area, vegetation Occupation, arable, non-irrigated 0,4 Occupation, industrial area Transformation, to industrial area, vegetation Transformation, 0,2to industrial area Occupation, industrial area, built up Transformation, 0to water bodies, artificial Transformation, to dump site, benthos Transformation, to industrial area, built up Occupation, dump site Occupation, traffic -0,2 area, road network Occupation, mineral extraction site Transformation, -0,4to arable Transformation, to dump site is 1', méthode: Eco-indicator -0,6 99 (H) V2.06 / Europe EI 99 H/H / normalisation -0,8 1 0,8 0,6 0,4 0,2-0,8 On constate que les impacts importants viennent de l occupation de la forêt, de la transformation en terres arables non irriguées, et de la transformation en forêt. Occupation, forest, intensive, normal Transformation, to forest, intensive, normal Transformation, to traffic area, road embankment L indicateur «land use» de la forêt Occupation, industrial area, vegetation L usage du sol pour la production de bois et les processus de foresterie est calculé selon Occupation, industrial area les informations et hypothèses données dans le tableau suivant : Transformation, to industrial area Transformation, to water bodies, artificial Transformation, to industrial area, built up Occupation, traffic area, road network Transformation, to arable Glued laminated timber, indoor use, at plant/rer U Analyse de 1 p 'Poteaux LC 40*40 bois 1', méthode: Eco-indicator 99 (H) V2.06 / Europe EI 99 H/H / normalisation Transform Occupatio Transform Occupatio Transform Occupatio Transform Occupatio Occupatio Transform 84

85 La construction bois peut être fortement pénalisée par ce type d indicateur. Les impacts liés à l exploitation de la forêt sont importants, néanmoins il existe des incertitudes sur certains aspects : - La totalité de la surface de forêt est allouée à la production de bois bien que les forêts aient de nombreuses fonctions parallèles, telles que la protection contre les avalanches et les inondations, son rôle essentiel dans l écosystème global, l habitat des animaux et des plantes, l utilisation en lieu de détente et de loisirs, etc... - Étant donné que les données utilisées sont valides pour une espèce et une région en particulier, l'incertitude est assez élevée. - Les données d usage du sol peuvent varier considérablement en fonction de l intensité avec laquelle la forêt est utilisée [Life cycle inventories of wood as fuel and construction materials data V2.0 (2007), Ecoinvent Centre]. En revanche, il n est pas possible de prendre en compte le mode de gestion forestière. En effet, les mêmes coefficients sont employés pour l extensif et l intensif - Les données pour les infrastructures d usines de production ne sont pas disponibles. Souvent il n y a pas d usines fixes, mais des lieux de production près des forêts sans infrastructures fixes. Donc les infrastructures ne sont pas évaluées. - Notons également que le temps de croissance des arbres pris en compte entre le plant et la coupe (table 4.2 ligne n 2) semble plus élevé que les pratiques actuelles connues, en particulier pour les résineux. 85

86 Conclusions - Les indicateurs d usage du sol ont fait l objet de nombreux développements scientifiques et trouvent même un fort niveau d approbation aux Pays-Bas. Leur utilisation, a minima à titre expérimental, peut être intéressante pour l ACV de bâtiments dans l objectif d observer les impacts directs et indirects sur la biodiversité, puisque cet aspect reste encore non évalué dans les indicateurs «classiques». L impact des matériaux est fort voire prédominant sur celui généré par la transformation et utilisation de la parcelle : il est important en conséquence d intégrer la dimension matériaux et produits dans une analyse d impact sur la biodiversité et non seulement celle de la parcelle. En revanche il semble particulièrement pénalisant pour le bois: il serait alors opportun sur ce point de réaliser des analyses d incertitude complémentaires et d intégrer des facteurs de différenciation plus marqués selon le type de gestion utilisé pour la forêt à l origine du bois. 1.4 Indicateurs pour la santé et l écotoxicité Les indicateurs caractérisant les impacts sur la santé et ceux liés à l éco-toxicité sont des indicateurs relativement élaborés, dont le calcul dépend de nombreuses données, hypothèses et modèles. Une attention toute particulière doit être apportée à tous ces facteurs d incertitudes et à la rigueur des méthodes employées. Plusieurs analyses critiques et études des méthodologies existantes ont déjà été menées, notamment dans le cadre du projet ILCD (International Life Cycle Database), pour lequel certaines recommandations ont été émises. La collecte des données représente un facteur d incertitude assez important, la transparence et la représentativité de celles-ci doit être la plus élevée possible. Des recommandations ont ainsi été émises [ILCD, 2008], ces dernières sont explicitées dans la partie 2.2 d). La méthodologie de calcul de ces indicateurs hautement élaborés est elle aussi particulièrement importante. Ainsi une évaluation des différentes méthodes disponibles a été menée [ILCD, 2008], aboutissant à certaines recommandations. Santé humaine Le but d un indicateur sur la santé humaine est de quantifier les modifications concernant la mortalité et la morbidité générées par les émissions de substances intervenant dans le cycle de vie d un produit ou un procédé. L indicateur DALY, issu de la méthode Eco-Indicator 99, permet ce genre d évaluation. C est un indicateur orienté dommages, basé sur une modélisation de l évolution et des effets des substances émises dans l environnement. Cet indicateur se base sur des données statistiques mondiales concernant la santé humaine. Il a été calculé pour un grand nombre de maladies, notamment de nombreux types de cancers [Frischknet & al, 2000 ; Goedkoop & Spriensma, 1999 ; Murray & Lopez, 1996]. Son calcul, à partir de l inventaire établi pour le système étudié, se base sur quatre étapes principales : - Une analyse de l évolution des substances considérées, consistant à décrire et modéliser les transferts entre les différents compartiments écologiques (air, eaux de surface, nappes phréatiques, sols ) et les phénomènes de transport, la 86

87 dégradation des substances, afin de calculer la concentration résultante dans chacun des compartiments écologiques - Une analyse de l exposition, basée sur les concentrations calculées, qui estime à quel point les hommes, les animaux, la végétation peuvent être contaminés, en déterminant la dose reçue soit directement par l homme, soit indirectement par transfert (via l eau potable ou la nourriture par exemple) - Une analyse des effets, en lien avec la dose déterminée pour une certaine substance, permet de connaitre les types et les fréquences de pathologies (ou autres effets) qui seront développés - Une analyse des dommages, qui permettra l expression dans l unité considérée des résultats de l analyse des effets. On calcule ici l impact des substances cancérigènes sur la santé en utilisant EUSES (European Uniform System for the Evaluation of Substances) [EUSES, 1996]. L analyse de l évolution des substances cancérigènes considérées au cours du temps est prise en compte, et permet de calculer la concentration présumée de substance dans l air, l eau douce et les aliments, liée à une émission instantanée de substance. Ces données sur la quantité de substance présente dans l environnement sont mises en lien avec la relation dose-effets, tirée d une analyse d effet. Cette analyse est basée sur la notion de risque : la probabilité qu un individu moyen développe un cancer après avoir été exposé pendant 70 ans à une concentration en substance considérée de 1 µg/m 3. Ce paramètre permet de calculer le taux de cancer pour 1 kg de substance émise. La densité de population détermine le nombre de personnes qui seront exposées, selon la durée de présence de la substance dans les différents compartiments écologiques considérés, qui eux-mêmes déterminent l évolution de la répartition et de la concentration de la substance (ainsi l air représente le compartiment le plus important en ce qui concerne la dispersion de substances sur une grande échelle). On prendra en compte les hypothèses suivantes : - La densité de population est égale à la densité en Europe de l ouest (160 hab/km²) si le temps de résidence de la substance est égal à un jour, avec une dispersion localisée à l Europe - Elle est prise égale à la densité mondiale si on considère un temps de résidence de 1 an - Elle est maximale (300 hab/km²) pour des temps de résidence plus longs. L autre grande catégorie de substances prises en compte correspond à celles ayant des effets respiratoires, qu elles soient organiques ou inorganiques. Leur prise en compte repose là aussi principalement sur l analyse de l évolution de la substance, de sa concentration, de son transport Les données les plus pertinentes pour l Europe sont utilisées, en considérant une relation linéaire entre les émissions et les concentrations. Ainsi les grandeurs spécifiques concernant les COV sont calculés par Hofsteter [Hofsteter, 1998] en utilisant le POCP (Photochemical Ozone Creation Potential) et les facteurs d évolution donnés par Jenkin [Jenkin & al, 1997]. Concernant l ozone, des mécanismes de formation non-linéaires et des relations marginales sont utilisées. Une approche 87

88 épidémiologique permet ensuite d estimer une relation dose-réponse, en prenant en compte la concentration en substance, la densité de population, le nombre de personnes hospitalisées avec des problèmes respiratoires et le risque relatif. Ainsi, concernant la santé humaine, en sachant qu un certain niveau d exposition entraine par exemple un risque d augmentation d un certain type de cancer quantifié, il est possible d obtenir des données sur l âge moyen des personnes susceptibles de développer ce cancer, le risque moyen de décès, et ainsi calculer les valeurs des YLD (Years of Life Disabled, durée pendant laquelle un être humain soumis aux émissions induite par le système étudiée vivra sous l effet d une pathologie) et YLL (années de vie perdues), selon la méthodologie développée par la banque mondiale [Murray & lopez, 1996] : D : poids de la pathologie (facteur d équivalence en année de vie perdue, entre 0 et 1) K : facteur de modulation de la pondération en âge, =1 (cf. ci-dessous) C : constante d ajustement, = e= r : taux de décompte, 0.03 a : âge d apparition de la pathologie β : paramètre de pondération de l âge, 0.04 L : durée de la pathologie a : âge au décès L : espérance de vie standard à l âge a (actuellement à la naissance 82.5 ans pour les femmes et 80 pour les hommes) On obtient alors le DALY en années de vie équivalentes perdues : DALY = YLD + YLL Le calcul de cet indicateur dépend ainsi de nombreux choix et hypothèses, induisant des incertitudes et est donc largement soumis à discussion. Ainsi dans la plupart des ACV le calcul du DALY ne tient pas compte de critères d âge ni d actualisation selon de possibles futurs dommages à la santé. La pertinence pratique de ces deux aspects est en général considérée comme limitée (ainsi la prise en compte de l âge ne modifie sensiblement l estimation du DALY que dans le cas où une atteinte à la santé des enfants a un poids élevé dans le calcul du DALY d une maladie. La santé des enfants n intervient en général que faiblement dans le cas des ACV), nous proposons de ne pas les prendre en compte, l ACV ne pouvant de plus que difficilement fournir les 88

89 informations temporelles nécessaires à une bonne appréhension de ces aspects. Une ACV ne considère pas la santé humaine comme une valeur fonctionnelle mais cherche à évaluer les changements prenant comme point de départ un humain bien portant. Il n est alors pas judicieux d affecter un poids moindre à une pathologie future, tant qu il n est pas question d évaluer d éventuels coûts liés à ces dernières. Le calcul des YLD implique lui l élaboration d une échelle de valeurs afin de pondérer les différentes pathologies, et requiert l avis de spécialistes. Ainsi si pour les cancers l importance du YLD est relativement faible, il en va autrement pour certaines maladies musculo-squelettiques, neuropsychiatriques, des affections des organes sensoriels il est néanmoins supposé que l influence des jugements subjectifs sur les estimations des YLD auront une influence faible sur la valeur du DALY, cette supposition devant être considérée avec de nombreuse précautions, et doit être prise en compte dans toute phase d interprétation des résultats L indicateur DALY se réfère de plus à une région spécifique et à un cadre temporel précis, comme par exemple le monde entier en Néanmoins dans le cas d une ACV ayant une visée plus locale, l usage de cette grandeur doit être accompagné de précautions. Ainsi selon la zone géographique considérée les résultats peuvent varier, notamment selon l état du système de santé considéré (ainsi des facteurs DALY calculés dans les pays occidentaux seront moins élevés que si la planète est considérée dans sa globalité). De même des valeurs de DALY calculées aujourd hui risquent de présenter un écart notable avec celles qui résulteront d un calcul effectué dans un futur lointain (ce qui peut être significatif dans le cas de substances émises aujourd hui mais dont l impact se fera ressentir dans le futur, ayant de fortes périodes de latence). On notera de plus que dans le cadre d une étude des pathologies, cette prise en compte de l état des infrastructures médicales considérées constitue l introduction dans l étude d éléments externes au système. L impact de ces éléments est en général négligé dans une ACV. On notera enfin que l utilisation du DALY dans le cadre d une ACV implique de faire bien plus d hypothèses que dans le cas d un DALY tiré uniquement de données statistiques liées aux maladies. Ainsi dans une ACV il est nécessaire de connaître l effet d une substance sur la santé. Un manque conséquent d information reste problématique dans le cas notamment de produits chimiques ayant des effets toxiques, cancérigènes ou non. Si dans le cas des effets cancérigènes, la valeur du DALY peut être choisie comme la valeur moyenne du DALY des différents cancers (l amplitude des valeurs concernant ce type d affection étant inférieure aux incertitudes concernant le potentiel toxique de la majorité des substances cancérigènes), le cas des effets non cancérigènes reste plus problématique. En effet l étude de ces pathologies par des tests sur animaux se fait sur la base de critères de réponse corporelle non simplement transposables à l homme (étude de la perte de poids des cobayes par exemple). Il n y a ainsi en général pas de DALY obtenu pour les effets sur la santé des substances toxiques non-cancérigènes. A la lumière de ces éléments, le groupe de travail du projet ILCD recommande d utiliser l indicateur DALY, qui permet de combiner des informations qualitative et quantitative sur la santé, lorsque les dommages sont causés par plusieurs facteurs de stress liés à l environnement, agrégés en un unique indicateur d impact. Le calcul du DALY 89

90 devrait préférentiellement être mené sans pondération d âge (facteur de pondération K = 1) ni d actualisation. Si l état des services de santé actuels entre en compte dans l évaluation d un DALY spécifique à une maladie, il sera important de prendre en compte les éventuels effets rebonds et de spécifier la méthodologie correspondante utilisée dans l ACV. On notera de plus que le point de départ de l analyse portant sur la santé humaine, la valeur intrinsèque d une vie humaine, est soumis à débat. Il est de plus recommandé d effectuer certaines analyses de sensibilité de l indicateur DALY afin de déterminer l influence de différents paramètres : - Donner les valeurs des YLL et YLD séparément permettra ainsi d évaluer l influence de la pondération des différentes pathologies dans le calcul du DALY - L application optionnelle d une pondération suivant l âge et une actualisation selon un taux standard de 3 % fournira des informations sur l importance de ces paramètres. Eco toxicité Cette catégorie concerne les écosystèmes naturels, leur fonction et leur structure. Sont considérés comme des dommages tous les changements intervenant de façon incontrôlée dans l écosystème suite à la mise en œuvre du système (ainsi dans le cas d une station d épuration, les impacts positifs sur l environnement de la structure interviennent dans la phase d inventaire, et pas dans l évaluation des dommages), consécutivement à une exposition à des produits chimiques ou à une transformation physique. La complexité des écosystèmes, des liens entre différentes espèces, de l environnement physique et chimique rend difficile l étude des changements consécutifs à la mise en œuvre du système étudié. L éco toxicologie s est donc focalisée sur la biodiversité d un écosystème. Cette dernière peut se définir selon trois niveaux : la diversité écologique (diversité des écosystèmes), la diversité des populations (diversité des espèces) et la diversité génétique. La biodiversité ne rend pas directement compte de la santé d un écosystème, qui dépend aussi de la protection des fonctions de l écosystème (par exemple la production de biomasse ou le cycle des éléments nutritifs). Elle ne représente donc pas la seule façon de modéliser les dommages engendrés sur les écosystèmes. C est néanmoins elle qui sera considérée ici, les fonctions d un écosystème étant étudiées lorsque l on s intéresse aux ressources naturelles, en se penchant plus particulièrement sur la diversité des espèces, qui sera considérée comme représentative de l état de la structure et des fonctions d un écosystème. Il existe différentes approches permettant d évaluer la perte de biodiversité d un écosystème : - L approche des PDF (Potentially Disappeared Fraction of species) et des PAF (Potentially Affected Fraction of species). Le PDF caractérise la part d espèce dont la probabilité de présence dans un milieu est faible, à cause notamment de 90

91 conditions non favorables. La sensibilité d une espèce à une substance est déterminée par des tests en laboratoires, et les courbes de sensibilité obtenues permettent la détermination du PDF ou du PAF (le lien entre PAF et PDF se fait en considérant que la nature du milieu est en lien direct avec la biodiversité, c'est-àdire qu une espèce disparait quand la concentration de toxique atteint une certaine limite dans le milieu considéré). - L approche du MET (Mean Extinction Time). Cette démarche consiste à considérer que l exposition à un stress toxique n entraine pas la disparition immédiate d une population, mais rapproche l instant d extinction prévu. Cette méthode nécessite une connaissance de l historique des différentes populations des espèces en présence, afin de déterminer le taux d accroissement de cette dernière. - Il est aussi intéressant, d après les différentes conceptions de la biodiversité explicitées ci-dessus, de chercher à connaitre les modifications intervenant dans le patrimoine génétique d une espèce, ainsi que dans sa diversité. Ainsi une exposition à des produits polluants peut entrainer des perturbations dans le patrimoine génétique d une espèce, que ce soit à la suite de mutations, de migrations, de dérives génétiques ou de sélection naturelle. Cette méthode reste aujourd hui un champ de recherche. Parmi ces méthodes, seule une approche cherchant à déterminer les effets sur la diversité en termes de population semble suffisamment développée pour être appliquée à une ACV. La méthode du PDF semble la plus adaptée à ce type d analyse, la méthode MET présentant des spécificités peu compatibles avec une ACV (les données nécessaires représentent un objectif peu réaliste dans le cadre d une ACV). Cette méthode, en caractérisant la disparition ou le stress ressenti par une espèce, de façon réversible ou irréversible, sur une certaine zone et durant une période donnée, permet une bonne cohérence avec les conditions aux limites d une ACV, qui peut concerner une petite unité fonctionnelle, avec peu d information sur les conditions de stress ressenties par l écosystème considéré découlant des effets d un autre système. Néanmoins cet aspect peut constituer une des lacunes de la méthode, et les facteurs utilisés pour l obtention des autres indicateurs nécessitent des études plus poussées. Pour pallier les difficultés et les lacunes liées à l utilisation de ces méthodes dans les études ACV afin de caractériser les impacts sur la santé et les impacts sur les écosystèmes, une solution pourrait être le couplage des approche ACV avec les approches d évaluation des risques sanitaires (HRA Health Risk Assessment) et les approches d évaluation des risques écologiques (EDR ou ERA Ecological Risk Assessment). Une évaluation intégrée, prenant en compte l ensemble des exigences sanitaires et environnementales permettra d appréhender l impact environnemental global d un bâtiment ainsi que son impact local sur la qualité des milieux intérieur et extérieur. Ainsi l avenir est peut être à l utilisation dans l ACV d une approche simplifiée utilisant des indicateurs environnementaux dits «midpoint» et au couplage de l ACV avec des évaluations de risques sanitaires et environnementaux pour évaluer correctement les systèmes sur les aspects santé et écotoxicité. 91

92 Une autre option consiste à utiliser des flux localisés (selon la densité de population du site d émission), ce qui permettrait de comparer sur la base d indicateurs communs un projet induisant davantage d émissions locales à une variante induisant des émissions ailleurs. Cette option nécessite d affiner l évaluation des indicateurs de manière à prendre en compte cette localisation des flux. Sinon, l utilisateur devra arbitrer entre des performances locales et globales (santé des habitants d un bâtiment et des riverains ou santé publique globale). 1.5 Simplification des inventaires A l heure actuelle, les bases de données d ACV les plus complètes (souvent des bases de données génériques) considèrent plusieurs milliers de flux élémentaires. A l opposé, les bases de données les plus réduites (correspondant souvent à des bases spécifiques à une catégorie de produit) réduisent le nombre des paramètres de l inventaire à quelques dizaines. Ces formats ou modèles d inventaires différents entrainent bien souvent une propagation de ces hétérogénéités jusqu à la phase de caractérisation des impacts. Or, ces hétérogénéités peuvent entraîner des erreurs à plus large échelle notamment pour la comparaison de variantes de systèmes constructifs ou de bâtiments. Le problème peut être exprimé de la manière suivante : Sachant l alternative A meilleure que B sur la base d un modèle d inventaire ICV1, qu en est-il de la comparaison d alternatives A et B lorsque ICV1 est remplacé par ICV2? Pour répondre à cette question, considérons trois modèles d Inventaire de Cycle de Vie (ICV) respectivement repris par les bases de données Ecoinvent, DEAM et INIES se basant sur la norme NFP La figure 1 représente les étapes de la simplification des flux élémentaires entre chacun des trois modèles d ICV. Ces étapes sont illustrées en prenant quelques flux élémentaires d émission dans l air. Dans un souci d alléger la figure, seul le flux «styrène» est représentée pour la partie Ecoinvent. La figure 1 montre ainsi que la base Ecoinvent a choisi de dissocier chaque flux (ici d émissions dans l air) en sous-catégories fonction du lieu d émission. Ainsi, il est fait distinction des émissions de styrène à proximité de lieux à forte densité de population (près des villes) des lieux à faible densité de population (extraction de granulats dans une carrière), d émission sur le long-terme (sans objet dans l exemple du styrène sauf pour les substances radioactives), de l émission dans la troposphère (en lien avec le transport aérien) ou non spécifiés si l information n a pu être établie. La seconde approche (DEAM) constitue déjà une simplification puisque ce niveau de précision est omis. Finalement, le modèle simplifié 3 de la norme NFP va plus loin en agrégeant les flux d émission aux propriétés chimiques équivalente. A titre d exemple, les hydrocarbures (dont le styrène) sont donc regroupés au sein d une seule ligne de même que les différents composés organiques et inorganiques chlorés, halogénés et fluorés. 3 A la base l inventaire type de la norme NF P n a pas été conçu comme un inventaire simplifié mais comme un inventaire type pouvant être complété à loisir. 92

93 amoniaque Classification directe amoniaque... toluène... Styrène, densité faible population Styrène, densité faible population, long terme Styrène, basse stratosphère et haute troposphère Styrène, densité forte population Styrène, non spécifiés Agrégation... styrène... xylène Agrégation hydrocarbures cobalt Classification directe cobalt... hélium Norme NFP Simplification hélium Base de données DEAM Base de données ECOINVENT Figure 1. Illustration de la simplification des Inventaires de Cycle de Vie Au total, cette démarche de simplification de la norme NFP permet de considérer non plus 4000 lignes de flux d inventaire (Ecoinvent) ni même lignes (DEAM) mais «seulement» 171 lignes. En raison de la sensibilité attendue des hypothèses simplificatrices sur la caractérisation des indicateurs d impacts classiques de l approche ACV, un travail d analyse comparative des inventaires Ecoinvent et NFP a été mené. Ce travail a été restreint aux indicateurs de toxicité. En effet, ce type d indicateur est généralement sensible aux nombres et types de flux d inventaire sélectionnés. Dans le cadre du projet COIMBA, ont été considérés les indicateurs de toxicité suivants : - Approche orienté dommages : indicateur de dommages sur la santé (DALY) - Approche par volume critique : indicateur de pollution de l air (PA) Ces deux indicateurs ont été retenus car ils sont à l heure actuelle implémentés pour l un dans EQUER et pour l autre dans ELODIE. La suite présente une étude de cas réalisée sur deux types de revêtements de sols (bois et PVC). 93

94 L approche simplifiée facilite la production de données par les fabricants, en particulier dans le cas de petites entreprises. Il est alors envisagé de rendre ce choix possible dans l outil EQUER. Mais ceci pose deux principaux problèmes. Tout d abord, le choix d un matériau ou de la quantité mise en œuvre (par exemple l épaisseur d isolant) influence généralement la consommation énergétique d un bâtiment. Une analyse sur l ensemble du cycle de vie du bâtiment est alors nécessaire. Or il n existe actuellement pas de FDES concernant les procédés (chauffage, éclairage ). Il s agit alors d étudier la possibilité d évaluer des données équivalentes à partir de la base Ecoinvent, mais il convient de vérifier si la simplification des inventaires n introduit pas d erreur trop importante. Ensuite, les unités fonctionnelles considérées dans les FDES ne sont pas toujours adaptées à des études en phase de conception : par exemple des données sur les impacts d un kg de béton permettent à un concepteur de faire varier l épaisseur d une paroi, et sont alors plus adaptées que des données correspondant à un m2 de mur d une certaine épaisseur. Il s agit alors d étudier la possibilité de passer d une unité fonctionnelle à une autre, et là encore d évaluer l erreur éventuellement commise lors de cette transformation. Cette erreur pourrait dépendre de la simplification des inventaires, selon les produits auxiliaires considérés. La simplification modifie le calcul des indicateurs d impact, en considérant des groupes de substances et non chaque substance séparément : Les conséquences d une telle simplification du modèle doivent être analysées et éventuellement limitées. Ainsi le mode d agrégation des substances dans une catégorie doit permettre de minimiser la différence qui apparait dans le calcul de l indicateur selon que l on considère le modèle détaillé ou le modèle simplifié. On peut exprimer cette condition en introduisant une valeur seuil qui ne doit pas être dépassée : 94

95 En remplaçant Gj par sa valeur,, on peut préciser les conditions portant sur les facteurs de caractérisation permettant de respecter l inégalité précédente : Avec On voit donc que si l on souhaite déterminer un critère à respecter en ce qui concerne les facteurs de caractérisation, il est nécessaire de tenir compte de l importance relative de la substance i dans la catégorie concernée, ainsi que du flux total lié à cette catégorie. La grande variabilité des valeurs de flux pour les différents produits considérés rend difficile la systématisation d un critère. L analyse de l influence de la réduction d inventaire concerne donc ici plus particulièrement la méthodologie d agrégation des substances au sein de catégories, et la cohérence de cette démarche avec les méthodes de calculs des différents indicateurs utilisés dans la phase d analyse d impact d une ACV. Nous comparons ci-dessous des résultats obtenus avec des inventaires simplifiés et détaillés dans le cas d une étude impliquant deux types de revêtements de sol, en utilisant les données issues de la base Ecoinvent et celles fournies par la base de données INIES. Afin d analyser les conséquences de la catégorisation des différents flux mise en œuvre dans les FDES, des calculs ont été menés à partir des données Ecoinvent disponibles, qui intègrent les substances dont les émissions sont mesurées de façon détaillée et unitaire, alors que la méthodologie décrite dans la norme AFNOR P comporte des valeurs correspondant à des catégories de substances. Nous avons donc ici cherché, dans un premier temps, à évaluer les indicateurs DALY à partir d un nouvel inventaire, construit à partir de données Ecoinvent agrégées suivant la méthodologie des FDES. Le calcul de l indicateur DALY représente un des enjeux clés de la simplification de l inventaire, puisqu il met en jeu un nombre important de substances (250 sont pour l instant prises en compte dans le modèle EUSES), et puisqu il repose sur des modèles élaborés, qui peuvent être sensibles à la qualité des données en entrée. Il convient donc d analyser l influence des inventaires simplifiés sur les valeurs obtenues pour cet indicateur. Ainsi dans le cas de l air, les substances ont été regroupées sur la base de la norme et des classifications telles qu elles sont menées dans la méthode CML. Les listes de substances sont données en Annexe. A partir de ces différentes catégorisations, un facteur moyen a été affecté à chaque catégorie, calculé à partir des coefficients existants pour les substances prises en compte dans celles-ci. On notera que dans le cas où il n existe pas de facteur de caractérisation pour une substance, une valeur nulle est utilisée dans le calcul de la moyenne. 95

96 Les valeurs obtenues sont les suivantes : Substances (a) Hydrocarbures (non spécifiés, excepté méthane) (a) HAP (non spécifiés) (a) Méthane (CH4) (a) Composé organiques volatils (ex : acétone, acétate, etc, (a) Dioxyde de Carbone (CO2) (a) Monoxyde de Carbone (CO) (a) Protoxyde d'azote (N2O) (a) Oxydes d'azote (Nox en NO2) (a) Ammoniaque (NH3) (a) Poussières (non spécifiées) (a) Oxydes de Soufre (SOx en SO2) (a) Hydrogène Sulfureux (H2S) (a) Acide Cyanhydrique (HCN) (a) Acide Chlorhydrique (HCl) (a) Composés chlorés non spécifiés (en Cl) (a) Composés fluorés non spécifiés (en F) (a) Composés halogénés (non spécifiés) (a) Métaux (non spécifiés) (a) Antimoine et ses composés (en Sb) (a) Arsenic et ses composés (en As) (a) Cadmium et ses composés (en Cd) (a) Chrome et ses composés (en Cr) (a)g Cobalt et ses composés (en Co) (a) Cuivre et ses composés (en Cu) (a) Etain et ses composés (en Sn) (a) Manganèse et ses composés (en Mn) (a) Mercure et ses composés (en Hg) (a) Nickel et ses composés (en Ni) (a) Plomb et ses composés (en Pb) (a) Sélénium et ses composés (en Se) (a) Zinc et ses composés (en Zn) (a) Vanadium et ses composés (en V) (a) Silicium et ses composés (en Si) Facteur de caractérisation pour le calcul du DALY 8,63808E-06 2,07708E-03 4,41287E-06 5,64535E-05 1,39999E-07 1,60999E-07 6,89997E-05 8,87002E-05 8,50003E-05 3,61596E-04 5,46007E-05 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 3,35557E-08 0,00000E+00 5,42809E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 2,46000E-02 1,35000E-01 2,92003E-03 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 4,29006E-05 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 0,00000E+00 Tableau 1: valeurs du facteur de caractérisation pour le calcul de l'indicateur DALY, pour chaque catégorie de substances FDES considérée Une partie de l inventaire support aux FDES ne permet pas d associer immédiatement un facteur DALY pour les flux regroupants plusieurs substances. Il s agit notamment de : - Les hydrocarbures hors HAP - Les composés chlorés inorganiques Les composés agrégés concernés ne sont alors pas pris en compte. 96

97 Une seconde partie de l inventaire des flux d émissions dans l air ne possèdent pas de facteurs DALY (tout comme l inventaire Ecoinvent). Il s agit de : - L hydrogène sulfureux - L acide cyanhydrique - L acide chlorhydrique - Le cuivre, l étain, le manganèse, le mercure, le sélénium, le tellure, le zinc, le vanadium et le silicium Le calcul du DALY a donc été mené à partir de ces données (aucune correspondance n ayant pu être déterminée dans le cas de la pollution de l air et du sol, les catégories de flux retenues ne les permettant pas), afin de comparer les résultats obtenus avec ceux basés sur des données Ecoinvent détaillées et des données contenues dans les FDES. Le premier cas considéré est celui d une dalle de PVC homogène, disponible dans la base INIES, et reconstituée pour la base de donnée Ecoinvent à partir des fiches concernant le PVC. La comparaison a été effectuée sur une dalle PVC homogène de 1 m², disponible dans la base de données INIES, en considérant la masse équivalente de PVC prise sous Ecoinvent (la fiche Ecoinvent concerne un kilogramme de PVC, sa production et sa fin de vie). Dans un premier temps le calcul mené à partir des données Ecoinvent ne prend en compte que le PVC, et pas les différents éléments constituant l emballage du produit répertoriés dans la FDES (les différents constituants du système ne pouvant pas être pris séparément dans la base de donnée INIES), les quantités correspondantes pouvant être considérées comme négligeables devant celle du PVC. En revanche il sera intéressant dans un deuxième temps de considérer les colles et détergents intervenant comme produits complémentaires dans l unité fonctionnelle. Ainsi, en considérant le poids de la plaque PVC de 2,974 kg, on obtient pour les valeurs DALY calculées à partir de l inventaire Ecoinvent complet : DALY production plaque DALY incinération plaque DALY décharge plaque 3,52E-06 3,27E-06 1,06E-06 Tableau 2: Valeurs du DALY pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent détaillées, pour une plaque PVC de 2,974 kg Les valeurs obtenues pour les inventaires simplifiés selon FDES tel que décrit précédemment sont celles-ci : DALY production plaque DALY incinération plaque DALY décharge plaque 4,65E-03 4,57E-06 9,41E-08 Tableau 3:: Valeurs du DALY pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg On observe donc ici une distorsion dans les résultats consécutive à l utilisation de valeurs moyennes pour les facteurs de caractérisation du DALY. Ainsi on notera que la valeur du facteur de caractérisation pour la dioxine est comparativement aux autres facteurs de caractérisation très élevée, le calcul de la moyenne donne une valeur élevée 97

98 qui surévalue la toxicité de la plupart des substances classifiées avec la dioxine dans la catégorie «composés halogénés non spécifiés». Benzene, hexachloro- Benzene, pentachloro- Dioxins, measured as 2,3,7,8-tetrachlorodibenzop-dioxin Phenol, pentachloro- Acetic acid, trifluoro- Ethane, 1,1,1,2-tetrafluoro-, HFC-134a Ethane, 1,1,1-trichloro-, HCFC-140 Ethane, 1,1,1-trifluoro-, HFC-143a Figure 2 : valeurs des facteurs de caractérisation pour le calcul de l'indicateur DALY, concernant les substances faisant partie de la catégorie "composés halogénés non spécifiés" La valeur moyenne obtenue à partir de ces grandeurs pour le facteur de caractérisation dans ce cas est : Afin de pallier cette distorsion, une prise en compte spécifique est donc nécessaire : il s agit d utiliser le coefficient de caractérisation associé aux dioxines dans la méthode de calcul du DALY. La valeur moyenne affectée à la catégorie «composés halogénés non spécifiée» est alors recalculée : 98

99 Benzene, hexachloro- Benzene, pentachloro- Phenol, pentachloro- Acetic acid, trifluoro- Ethane, 1,1,1,2-tetrafluoro-, HFC-134a Ethane, 1,1,1-trichloro-, HCFC-140 Figure 3 : valeurs des facteurs de caractérisation pour le calcul de l'indicateur DALY, concernant les substances faisant partie de la catégorie "composés halogénés non spécifiés", dioxines exclues On obtient alors pour le facteur de caractérisation : Un nouveau calcul est mené pour les valeurs de DALY : DALY production plaque DALY incinération plaque DALY décharge plaque 6,61E-06 2,26E E-08 Tableau 4: Valeurs du DALY pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg, dioxine traitée à part Les résultats obtenus ici sont plus proches des valeurs obtenues en utilisant les données Ecoinvent détaillées, les ordres de grandeur étant sensiblement les mêmes. Une forte disparité existe dans le cas de la mise en décharge. Celle-ci s explique par l absence de prise en compte des émissions dans l eau et dans le sol pour le calcul avec la fiche Ecoinvent simplifiée, aucune correspondance n ayant pu être déterminée. Or ces émissions ont une importance non-négligeable dans le cas de la mise en décharge. L utilisation de valeurs moyennes semble néanmoins sensiblement modifier les résultats. Il serait intéressant de recourir à un calcul de moyenne pondéré par les flux respectifs pour chaque substance impliquée dans l inventaire. Les différents résultats obtenus sont regroupés dans le graphique suivant, où en ordonnée sont représentés, en échelle logarithmique, les valeurs de l indicateur DALY dans les différents cas. 99

100 Figure 4 : Valeurs de l'indicateur DALY pour la plaque PVC homogène On a donc pu mettre ici en avant l une des limites de l inventaire simplifié tel que présenté dans la norme NF P En effet cette catégorisation des substances ne permet pas de calculer l indicateur DALY de façon pertinente et cohérente, puisque certaines substances, qui présentent un caractère toxicologique particulièrement élevé, ici les dioxines, sont classées dans une catégorie ne tenant pas compte de cette particularité. Ce mode de classement conduira donc nécessairement soit à une sous-évaluation du caractère toxique de ces substances, soit à la surévaluation de l impact sur la santé de l ensemble de la catégorie considérée, ce en fonction de la méthode choisie pour calculer le facteur de caractérisation de la catégorie. Dans l optique d intégrer des aspects santé à une évaluation des impacts d un système, il pourrait donc être judicieux de mieux intégrer les aspects sanitaires lors de la simplification des inventaires, en établissant les catégories en tenant compte des caractéristiques toxicologiques des substances. Dans un deuxième temps c est le calcul de l indicateur de pollution de l air implémenté dans les FDES, basé sur la méthode des volumes critiques, qui est étudié. En effet pour permettre la prise en compte de procédés dans l ACV du bâtiment, il est nécessaire, pour utiliser une base de donnée type INIES complète, de produire des FDES pour ces procédés (chauffage, électricité, eau potable ). Il est donc important de vérifier la cohérence des résultats obtenus quand sont calculés les indicateurs FDES à partir de données Ecoinvent. Le calcul du nombre de m3 d air pollué a donc ici été effectué pour la base de données Ecoinvent simplifiée selon la méthodologie FDES : 100

101 m3 production plaque 20,5 m3 incinération plaque 7,97 m3 décharge plaque 0,67 Tableau 5: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg, ramené à une année Ces valeurs sont alors ici aussi recalculées en considérant à part les dioxines, en cohérence avec les résultats obtenus précédemment, en considérant un seuil d émission de dioxines de 0,1 ng/m3, grandeur tirée des réglementations relatives à la loi sur l air, qui permet de déterminer la grandeur correspondante pour la méthode des volumes critiques. On obtient alors : m3 production plaque 48,0 m3 incinération plaque 9,13 m3 décharge plaque 0,67 Tableau 6: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg, ramené à une année, dioxine traitée à part Figure 5 : Valeurs du nombre de m3 d'air pollués dans le cas de la dalle PVC, selon le mode de prise en compte des dioxines On voit donc ici qu un traitement différencié de la dioxine dans les inventaires tels qu ils sont élaborés dans la méthodologie des FDES conduit à une valeur d indicateur plus élevée que lorsque la dioxine et incorporée dans la catégorie «composés halogénés non spécifiés». Il semblerait donc qu intégrer ces substances dans une sous-catégorie (ici les composés halogénés non spécifiés) conduise à une sous-estimation des impacts en phase de fabrication. Intégrer les dioxines dans une autre catégorie possible, les composés chlorés, donnerait des écarts encore plus importants, la toxicité de ces derniers étant considérée comme moindre. Afin d affiner l analyse, le même calcul sur l indicateur FDES de pollution de l air a été mené sur le cas d une dalle bois, reconstituée à partir de la fiche Ecoinvent de la planche bois dur. 101

102 m3 production plaque 4,31 m3 incinération plaque 0,66 m3 décharge plaque 0,15 Tableau 7: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque bois dur de 14 kg, ramené à une année Dans le cas de la prise en compte particulière de la dioxine pour le calcul de l indicateur : m3 production plaque 4,32 m3 incinération plaque 1,71 m3 décharge plaque 0,15 Tableau 8: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque bois dur de 14 kg, ramené à une année, dioxine traitée à part Figure 6 : Valeurs du nombre de m3 d'air pollués dans le cas de la dalle PVC, selon le mode de prise en compte des dioxines Le résultat obtenu ici correspond à ce qu on pouvait attendre compte tenu des caractéristiques du bois, et met en relief l importance de la dioxine dans le cas du PVC, lorsqu il est question d évaluer les impacts de ce produit en termes de toxicité. Voyons maintenant les résultats obtenus lorsque l on cherche à comparer les deux alternatives pour le revêtement de sol étudié ici, selon le type d inventaire utilisé. Nous comparons ici les valeurs obtenues pour l indicateur FDES calculé à partir d un inventaire Ecoinvent simplifié, puis en traitant les dioxines à part (deux alternatives ont été considérées avec les données Ecoinvent, l une correspondant à la transformation de l inventaire concernant la poutre lamellée collée afin de le faire correspondre aux caractéristiques d une plaque, l autre étant le calcul de l inventaire de la plaque bois à partir de la fiche «bois dur»), et enfin à partir des fiches FDES, en ne considérant que les phases de production et de fin de vie (dans le cas de la plaque en bois, faute d une fiche de ce type de produit disponible, le calcul a été mené à partir de la fiche de la poutre lamellée collée adaptée pour correspondre aux caractéristiques de la plaque). 102

103 m3 d'air pollués m3 d'air pollués m3 d'air pollués fin de vie production fin de vie production fin de vie production Figure 7 : indicateur FDES de pollution de l'air, calculé à partir de différents inventaires, pour la plaque PVC homogène (en haut) et la plaque en bois dur (milieu), et la plaque en lamellé collé (en bas) Ce graphique montre que quel que soit le cas de figure, la comparaison est robuste, la plaque PVC demeurant plus impactante que son équivalent en bois. On remarquera néanmoins que si pour la plaque bois dur les valeurs obtenues à partir de données Ecoinvent restent dans tous les cas inférieures à celle calculée dans les FDES, la prise en compte spécifique des dioxines dans le calcul donne une valeur plus élevée que la 103

104 grandeur FDES dans le cas du bois dur et dans le cas du lamellé collé lorsque la plaque est incinérée en fin de vie. Ceci semble mettre en évidence la sous-évaluation de l impact des dioxines telle que prises en compte dans la méthodologie FDES, dont les émissions sont particulièrement importantes dans le cas du PVC et pour les procédés d incinération. Nous nous proposons donc ici de recalculer l indicateur de pollution de l air en effectuant un traitement spécifique des dioxines, basé sur le seuil d émissions défini dans la loi sur l air, soit 0.1 ng/m3. Le flux correspondant à cette substance n étant pas spécifiquement disponible dans la base de données INIES, la valeur de l indicateur a été calculée en considérant les flux de dioxines listés dans Ecoinvent, de la façon suivante : étant le flux de dioxine inventorié dans la base de données Ecoinvent étant le facteur de caractérisation pour la méthode des volumes critiques déterminé à partir de la norme de la loi sur l air étant le facteur utilisé par défaut à partir de la norme AFNOR, soit celui des composés halogénés non spécifiés. Le résultat fourni par cette nouvelle méthode est ensuite comparé aux valeurs obtenues à partir des autres méthodes : Figure 8 : Calcul de l'indicateur AFNOR m3 d'air pollués pour les phases de production et d'incinération de la dalle PVC Il apparait donc que le données brutes tirées des bases de données INIES ou Ecoinvent ne sont utilisables telles quelles qu avec précaution, si l on souhaite par exemple calculer l indicateur FDES de pollution de l air à partir de données Ecoinvent. Ainsi un travail plus poussé devra être mené : - Sur les inventaires et les hypothèses faites pour l élaboration de ceux-ci, afin d adapter les flux pris en compte. - Sur les regroupements de substances effectuées dans l un ou l autre des inventaires. Ainsi il serait intéressant de bien mettre en lien les catégories utilisées 104

105 dans les FDES et l inventaire Ecoinvent, ce afin de limiter au maximum l utilisation de coefficient «par défaut» dans le calcul de l indicateur de pollution de l air. 1.6 Intégration d évaluations qualitatives dans les données quantitatives Il est proposé d intégrer les aspects évalués qualitativement aujourd hui dans les exigences de base de l Unité fonctionnelle en assumant que les bâtiments étudiés respectent la réglementation qui s y applique (sécurité, feu, PMR etc..) et d autre part en précisant dans l UF les niveaux de confort visés (acoustique, visuel, thermique, etc) cf Des critères d évaluation architecturale (intégration au site, esthétique, caractère innovant, fonctionnalité, modularité, possibilité d évolution etc), de qualité de vie (exemple : nuisances du chantier), ou encore de qualité de management du projet (exemple : participation des futurs usagers / riverains à l élaboration du projet) apparaissent aujourd hui comme difficiles à associer à une évaluation quantitative consensuelle. 1.7 Cahier des charges pour le module de rendu des résultats L interview de praticiens de l AMO et de l ACV de bâtiments a abouti à la définition des exigences suivantes pour un outil ACV bâtiment. L utilisation de ces outils est plutôt orientée vers de l aide à la conception que pour la certification de projets. Les résultats obtenus doivent permettre à l usager d évaluer la contribution des différents composants à l impact global du bâtiment, de comparer plusieurs projets de bâtiments et de comparer des variantes sur un même bâtiment. Les résultats à afficher seront le résultat de l agrégation des données environnementales des produits, des consommations pendant la phase d usage, et des données environnementales de la phase chantier et de la fin de vie. La présentation des résultats doit se faire sous forme de résultats détaillés et de graphiques. Il est pertinent de faire apparaître en instantané les graphiques et les résultats en parallèle de la modélisation du bâtiment. Concernant la liste des indicateurs d impacts, il existe aujourd hui une liste plus ou moins établie, que l on retrouve dans les méthodes internationales. Le tableau ci-dessous récapitule les indicateurs pris en compte dans ces différentes méthodes. 105

106 Indicateur Unité NF P XP P ISO21930 EQUER ELODIE Energie primaire totale MJ X X X X Energie renouvelable MJ X X X Energie non renouvelable MJ X X Consommation ressources énergétiques non renouvelables kwhep X X Consommation de ressources non énergétiques non renouvelables épuisables X X Epuisement des ressources (ADP) kg éq. Antimoine (Sb) X X X Consommation d eau potable / totale / eau douce m3 X X X X Déchets valorisés t X Déchets dangereux t X X X X Déchets non dangereux t X X X X Déchets inertes t X X X Déchets radioactifs dm3 / t X X X X Déchets ultimes tonnes eq. Inertes X Changement climatique kg éq. CO2 X X X X X Acidification atmosphérique kg éq. SO2 X X X X Pollution de l air m 3 air X X X Pollution de l eau m 3 eau X X X Formation d ozone photochimique kg éq. Éthylène X X X X X Destruction de la couche d O3 X X X Energie primaire procédé X Eutrophisation kg eq. Phosphates X X X X Toxicité humaine eq. années de vie perdues X Atteinte à la biodiversité % d espèces disparues x m2 x an X Génération d odeur m3 d air pollué X Tableaux de résultats détaillés et graphiques Pour chaque indicateur environnemental, un graphique (camembert, histogramme,...) donne la répartition des impacts imputables à chaque phase du cycle de vie, ou à chaque assemblage d éléments. Les résultats peuvent également être exprimés en valeur absolue et en pourcentage. Pour chaque indicateur d impact, les résultats peuvent faire apparaître : - A l échelle du projet, la répartition des impacts des différents bâtiments, - A l échelle du bâtiment, la répartition des impacts des différentes familles de produits, des différents composants ou des différents lots. Les résultats peuvent être présentés sur un an et sur toute la durée de vie du bâtiment (tableau de résultats annuels et tableau de résultat sur la durée de vie). Ils pourront être présentés pour différentes types «d unités de bâtiment» afin de pouvoir comparer plusieurs bâtiments sur une même base : - SHON (m 2 ) - Durée d occupation du bâtiment, en nombre de mois par an (mois) - Nombre de postes de travail Les résultats peuvent être donnés pour le cycle de vie entier d'un bâtiment complet mais également pour des extraits de l ACV du bâtiment, tels qu'un matériau particulier, un simple composant ou une phase du cycle de vie, par m², par m 3 ou par personne. Pour chaque résultat, il sera précisé le nom de l indicateur, sa valeur, son unité. 106

107 Les tableaux de résultats détaillés doivent faire apparaître le nom du composant, les sources des données (nom de la FDES,...), la durée de vie du composant, les quantités de matériaux en précisant l unité. Fonction de comparaison par rapport à un modèle de base : Les résultats pour le projet pourront être présentés par rapport à un ensemble de références, d une part des bâtiments de références, d autre part des ordres de grandeurs de la vie courante. 107

108 2 Données sur les matériaux 2.1 Recensement des bases de données Il existe plusieurs types de bases de données d ACV: - Bases de données d inventaire - Bases de données d écoprofils (EPD, FDES ). Parmi ces bases, certaines sont génériques et portent sur tout type de procédés et matériaux (énergie, transport, matériaux ). D autres sont spécifiques à un secteur donné (matériaux plastiques, bases de données énergétiques, bases de données sur les produits et matériaux de construction, bases de données sur les procédés agricoles ). Enfin, certaines bases sont orientés matériaux (Ecoinvent, APME ) et d autres produits (World Steel, INIES, ) Au final pour faire l ACV d un bâtiment ou d un produit de construction, il faut souvent utiliser différentes sources de données. Que ces bases stockent des inventaires ou des écoprofils elles utilisent comme référence dans le meilleur des cas uniquement la norme ISO14040 ce qui est insuffisant pour assurer leur cohérence. Ainsi les FDES de la base INIES intègrent souvent des données de la base Ecoinvent non compatibles avec l application de la norme NF P Comme la plate-forme ADEME/AFNOR sur l affichage environnemental des produits de grande consommation du grenelle de l environnement, seule une méthode d ACV unique appliquée à tout type de produit/matériau/procédé permettrait d assurer une cohérence complète. On peut donc regretter que la base Ecoinvent qui possède ces qualités d homogénéité ait été développée avec une concertation limitée avec les différentes parties prenantes au niveau européen. Ainsi, l adhésion à la méthode Ecoinvent n est pas totale alors que tout le monde utilise ces données faute d autres sources facilement accessibles et que cette base est reconnue de facto par beaucoup comme la source la plus fiable de données environnementales génériques. En effet, les données numériques sont complétées par des milliers de pages décrivant les procédés considérés. D autre part un comité éditorial permet une vérification, même minime, de ces données, ce qui n est pas le cas dans la plupart des autres bases, alimentées directement par les industriels. Données matériaux et produits : la base de l ACV Le développement de la pratique de l ACV à l échelle du bâti passe obligatoirement par la disponibilité de données environnementales quantifiées pour les matériaux et produits utilisés dans le secteur de la construction. Pour être utilisables par un pratiquant d ACV, qu il soit architecte ou bureau d étude environnement, ces données doivent correspondent aux produits utilisés pour son projet, doivent être récentes, et suffisamment transparentes pour qu il s assure de la qualité des impacts annoncés. Parallèlement à l essor des pratiques et logiciels ACV, de nombreuses bases de données sont en développement de par le monde. Elles se développent généralement par pays et/ou par secteur économique. Elles sont assez hétérogènes tant en terme de qualité que de quantité de données et le plus souvent peu accessibles aux pratiquants ACV car 108

109 diffusées uniquement localement. Dans le cadre du projet COIMBA, les bases de données disponibles actuellement et les données qu elles contiennent ont été recensées et analysées. Cette analyse est en réalité une photographie qui ne correspond qu à la disponibilité des données en 2009 puisque tant les données que les bases qui les abritent sont en constante évolution. Cette analyse permet à la fois d identifier le potentiel actuel de réalisation d ACV complètes de bâtiments, étant donné le nombre de produits et matériaux représentés, peut éventuellement permettre d identifier des ressources d information pour des pratiquants ne retrouvant pas certaines données particulières dans la base qu ils utilisent (à manier avec précaution toutefois étant donné l hétérogénéité de la qualité des données disponibles), et permet enfin d identifier les principes généraux retenus dans ces bases tant au niveau de la qualité des données que pour l information associée à ces données. Recensement et analyse des bases de données Près de 40 bases de données sont identifiées aujourd hui pour la fourniture de données ACV12. Parmi celles-ci, seules quelques-unes proposent des données sur des matériaux et produits de construction. Les listes de produits ou bases de données de produits évalués qualitativement3 ne sont pas considérées ici. Les recherches réalisées nous ont permis d identifier 13 bases de données pertinentes dans le secteur de la construction et pour lesquelles un minimum d information était disponible (les bases de données asiatiques n ont pas été analysées de par les difficultés de traduction pour les manier). Les points suivants reprennent les principales observations réalisées à partir de ce recensement : 1 JRC, LCA database 2 Summary of global life cycle resources, MA Curran, P.Notten; Task Force 1: Database registry, SETAC/UNEP Life cycle initiative 3 Eco devis (CH), BRE green guide (UK), etc. Type de données : Deux approches se confrontent : des données de matériaux et de process (par exemple Ecoinvent), ou des données sur des produits de construction (par exemple la base INIES). La première catégorie s adresse à des pratiquant plus aguerris de l ACV, qui vont pouvoir construire le cycle de vie du bâtiment en assemblant des matériaux et process génériques. Cette pratique permet de spécifier chaque paramètre du cycle de vie du bâtiment étudié et de personnaliser l étude. En revanche les données utilisées sont le plus souvent des données génériques et il est indispensable de bien maîtriser le contenu des données afin de faire les assemblages opportuns entre matériaux et processus. L information sur les données est donc cruciale dans ce cas pour maîtriser au mieux les incertitudes de l analyse dues aux extrapolations et aux hypothèses. La seconde catégorie de données est basée le plus souvent sur les systèmes de déclaration environnementale de produit (ISO 14025, EPD), tel que les FDES en France, mis en place dans chaque pays (ainsi qu à l échelle européenne depuis peu). Les données correspondent à des produits spécifiques disponibles sur le marché et les déclarations sont le plus souvent réalisées suivant un cadre normalisé clairement défini (et renvoyant aux normes de l ACV de la série ISO 14040). 109

110 Certaines de ces données incluent le cycle de vie complet du produit ou ne précisent que les impacts jusqu en sortie d usine. Certaines bases de données incluent des informations complémentaires sur les impacts sanitaires et de confort des produits concernés : bien qu inutilisées dans l ACV aujourd hui, ces informations pourraient s avérer utiles dans des versions futures des outils d ACV bâtiment. Ces données sont déclarées par des industriels ou groupements d industriels, avec des systèmes de vérification proposés mais pas systématiquement obligatoires. Ces données permettent une lecture plus aisée aux pratiquants de l ACV pour identifier le produit correspondant à leur besoin. Cependant le peu de données encore disponible, comparativement à la multitude de produits sur le marché, et les champs d application très précis des données existantes peuvent imposer des extrapolations hasardeuses lorsque la donnée ne correspond pas exactement au produit recherché dans une dimension donnée. Origine des données : Ces bases de données ont des origines diverses : - travaux de production de données réalisés par des instituts de recherche ou des centres spécialisés dans l ACV, - déclarations d industriels ou de groupements d industriels, - compilation d ACV réalisées de façon dispersée. Nature des données et information délivrée : Les données réellement utilisables doivent inclure l inventaire de cycle de vie. Ce n est pas toujours le cas et cela réduit grandement les possibilités d usage de certaines bases de données qui ne déclarent que les impacts selon une série d indicateurs. De nombreuses données reprennent le format de déclaration de l ISO Les informations sur le cycle de vie de chaque donnée sont de qualité inégale, allant d un bref descriptif de l unité fonctionelle et des flux associés à des rapports complets sur les hypothèses de réalisation de l ACV initiale. Bien qu ajoutant parfois de la complexité dans la pratique, la mise à disposition de rapports complets sur l origine des données (à l image des rapports Ecoinvent) permet un contrôle idéal sur l étude réalisée et les incertitudes générées par le choix de processus génériques dans la base de données. Parmi l ensemble des bases de données identifiées, nous en avons retenu 13 qui proposent des données pertinentes et actualisées pour le secteur de la construction. Les tableaux suivants reprennent l analyse de ces 13 bases de données, ainsi que les données qu elles contiennent qui sont ensuite présentées en Annexe 3. Ces bases de données mettent à disposition des informations sur près de 650 types de matériaux ou produits et 250 données sur des systèmes actifs. Cette grande quantité de données démontre le réel potentiel de réalisation d ACV de bâtiment aujourd hui. 110

111 Abréviation Description Géographie Langue Nombre de produits ou matériaux de construction Données process Date Cycle de vie Accès Information Analyse critique INIES Fiches de déclaration environnementale et sanitaire France Français 362 Intégrées dans les inventaires de chaque produit depuis 2002 de l'extraction des matières gratuit premières à la fin de vie inventaire, information de base (UF, flux, origine, durée de vie) et données complémentaires (impacts sanitaire et sur le confort) Production de données normalisée (NF P ) et en cohérence avec la série ISO Il s'agit de déclaration de fabricants, avec une procédure de vérification optionelle. Les données peuvent être individuelles ou collectives. Les données concernent des produits finis, établies sur la base d'unités fonctionnelles et flux produits spécifiques. Origine des données et hypothèses pas toujours précisées. Disponible sous forme de fiche PDF peu pratiques à intégrer dans les calculs. Base de donnée en forte croissance et de plus en plus représentative des principaux produits disponibles sur le marché français. Eco-invent Base de données du Swiss Centre for Life Cycle Inventories Europe et Suisse Energie par pays Anglais 248 Extracion matière et transformation produits, production et transformation d'énergie, transport, fin de vie récent de l'extraction des matières payant premières à la sortie d'usine Ecoinvent reports: information complète Base de données de référence pour l'acv en Europe. sur les hypothèses, Données concues par le Swiss Centre for Life Cycle les modes de calcul, Inventories. Données matériaux et process, ce qui impose la l'inventaire et l'origine "fabrication" de données intermédaires pour la plupart des des données (en produits de construction. Disponible au format excel ou Spold anglais et allemand) DEAM IVAM Base de données de TEAM Base de données de ECO-Quantum France Français 60 Pay-bas Anglais 125 Transport, production,transform récent ation production payant non accessible d'énergie,traitement Transport, production, transformation d'énergie, fin de vie, extraction des matières premières récent production payant non accessible Peu d'information libre sur la qualité et les modes de production des données. Base de donnée réalisée par le centre IVAM (Université d'amsterdam). Données de matériaux et process, concernant en particulier le contexte des Pays-Bas. Données actualisées régulièrement et réalisées selon ISO 14040, utilisables au format Sima Pro. GEMIS IBU Global Emission Model for Integrated Systems German Institute Construction and Environment données par pays Allemand ou anglais, mais pas de description détaillée Allemagne Allemand 47 50(45) extraction,production, transformation d'énergie,transportati récent on,traitement de déchets(peu de données) pas de données process (elles sont intégrées dans les données) récent production extraction des matières premières, production, transport, fin de vie une partie accessible, inventaire et impacts une autre partie non gratuit Cycle de vie et impacts selon une dizaine d'indicateurs Données liées à un outil ACV proposé pour des analyses rapides et simplifiées. Données réalisées par l'oko Institut (DE) et le GhK, avec le soutien de collectivités allemandes. Peu d'information sur la production et le contenu des données Les données sont produite par l'institut Bauen und Umwelt (De) et correspondent à des produits disponbile sur le marché allemand. Les données sont récentes. L'inventaire n'est pas prévisé, seuls les impacts finaux et le descriptif du cycle de vie le sont. 111

112 Abréviation Description Géographie Langue Nombre de produits ou matériaux de construction Données process Date Cycle de vie Accès Information Analyse critique ELCD Athena US LCI Database IBO GaBi CPM LCI database EIME Environmental Product Declaration Athena institute,base de donnée pour logiciel ECOCALCULATOR US National Renewable Energy Laboratory Austrian Institute for Building Biology&Ecology un logiciel allemand Swedish national LCA database Environmental Information&Manage ment Explorer Europe Canada et Nord de Amérique Amérique du Nord Europe ou Paybas ou Allemagne anglais, certaines données en japonais 11 anglais 114 anglais 18 extraction des matières premières, transport des matières premières, production, transformation d'énergie Transport, production, transformation d'énergie,extraction des matières premières récent plutôt ancien Transport, production,transform ation d'énergie,traitement récent des déchets, extraction des matières premières allemand 19 récent anglais 134 Suède anglais 25(24) France anglais 23 Transport, production, traitement des déchets, transformation d'énergie Transport, transformation d'énergie, extraction des matières premières, production, traitement des déchets transformation d'énergie, transport, traitement des déchets, production de l'extraction des matières gratuit premières à la production de l'extraction des matières gratuit premières à la production de l'extraction des matières gratuit premières à la production inventaire et indicateurs des impacts inventaire dans le rapport. Les impacts sont calculables par le logiciel proposé par Athena inventaire récent payant liste de produits plutôt ancien récent hétérogène: de l'extraction des matières premières à la production ou seulement production de l'extraction à la payant sortie d'usine une partie est gratuite inventaire inventaire (inclus dans le logiciel) Données recueillies par le JRC Ispra et d'origines variées. Elles concernent des matériaux et des process. Les données sont récentes et détaillées (inventaire, description du cycle de vie, normes et bibliographie de référence) mais concernent peu de produits de construction. Les données sont un peu anciennes, elles sont réalisées par l'athena Institute (CA) et concernent des produits de construction disponibles sur le marché nord-américain. Base de données produite par le NREL (US) et l'athena Institute (CA). La base de données est composée de données matériaux et process, contient des donénes récentes générées selon l'iso et en cohérence avec les exigences de l'iso 14040, avec une revue critique systématique. Les données correspondent au contexte de l'amérique du nord. Peu d'information sur cette base de données autrichienne produite par le Österreichisches Institut für Baubiologie und Bauökologie Base de donnée payante, comprend beaucoup de produits mais il y a peu d'information disponible sur la qualité des données (proposée par PE International (De)) Données produites par le CPM (Center for environmental assessment of product and material systems) (SE). Il s'agit de données matériaux et process, avec une déclaration détaillée (inventiare et cycle de vie) suivant ISO Les données correspondent principalement à des production suédoises. Base de donées payante liée au logiciel EIME (Bureau Veritas), et composée principalement des données venues d'autres sources. Contient des données de matériaux et process. 112

113 2.2 Impératifs pour l harmonisation des données Au sein de l outil EQUER, la modélisation du transport et des scénarios de fin de vie sont laissés à la discrétion de l utilisateur de l outil, qui peut adapter la distance moyenne parcourue entre le lieu de production des matériaux et le chantier, ainsi que le procédé en fin de vie (décharge, incinération, recyclage). Les données utilisées peuvent être contextualisées pour s adapter notamment au mix électrique local [Peuportier, Brutto, 2008]. Ainsi le mix de production électrique a été modifié pour correspondre aux caractéristiques de différents pays (France, Italie, ), et les indicateurs d impact environnementaux de la base de données utilisés sous Equer ont été recalculés sur ces nouvelles bases, en retranchant la contribution de l énergie électrique telle que prise en compte dans les fiches Ecoinvent (selon la localisation de ces dernières et le mix électrique correspondant) et en y rajoutant les impacts liés au mix électrique spécifique au lieu de production. Dans le cas de produits importés, la contextualisation des données Equer peut aussi consister en la prise en compte des impacts liés au transport (distances, modes ) [Peuportier, Brutto, 2008]. L ACV d un bâtiment nécessite également des données sur des procédés (production d électricité, de chaleur, d eau ). Ces données doivent être cohérentes avec celles concernant les matériaux. Des données de la base Ecoinvent ont alors été utilisées pour établir des profils environnementaux de ces procédés. Il a été nécessaire d établir des correspondances entre les flux considérés dans Ecoinvent et les catégories de substances de la norme NF P Des travaux, sur les formats d inventaire et leur simplification, sont également en cours dans le cadre de la thèse de Sébastien Lasvaux coencadrée par le CSTB et l Ecole des Mines de Paris. Cela a notamment abouti au développement d une base de données d inventaire de cycle de vie simplifiée sur la base de l inventaire NFP L intérêt de ce travail a été de ramener tout ICV en provenance de base de données d ACV sous un même format. Ainsi les inventaires des produits FDES et des procédés ou matériaux d Ecoinvent possèdent les mêmes flux environnementaux considérés dans l inventaire. Les retombées de ce travail devraient contribuer à montrer les potentialités et les limites d une approche simplifiée en ACV bâtiment. En attendant, le format ECOSPOLD est le seul format normalisé utilisé par certains fournisseurs de données ACV. Il reste insuffisant en matière de nomenclature harmonisée des flux et paraît bien trop complexe au regard des flux d inventaire réellement exploitées par les méthodes actuelles de caractérisation des impacts. 2.3 Qualification de la fiabilité, de la transparence et de la qualité des données La phase de collecte des données d inventaire est une étape clé de l ACV, qui doit répondre à certaines exigences de qualité et de transparence. Plusieurs recommandations ont été émises dans ce but [ILCD, 2008]. 113

114 La phase d inventaire consiste à déterminer les flux entrants et sortants du système à l étude. Elle se fait en deux temps : l obtention de données spécifiques concernant les procédés unitaires intervenants (correspondant aux plus petits sous-systèmes définissables, pour lesquels le fait de les séparer en plusieurs sous-systèmes ne présente pas d intérêt pour la phase d inventaire) et la sélection et la compilation de données génériques concernant les procédés constituant l arrière-plan de l étude (ex : le mix électrique), ou certains aspects du système de premier plan (utilisations de camions, de machines standards ). Les données constituant les inventaires doivent être exprimées quantitativement, en tant que flux par unité fonctionnelle. Les sources de données les plus représentatives pour des procédés spécifiques sont les mesures menées directement sur ces derniers, ou encore les collectes de données auprès des opérateurs impliqués (entretiens, questionnaires ). La collecte de données doit prendre en compte le cycle de vie entier du procédé, et donc intégrer toutes les différentes phases de production (stand-by, maintenance, ). Afin d obtenir des grandeurs représentatives des flux entrants et sortants associés, celles-ci doivent être quantifiées sur une durée couvrant au moins un cycle entier, puis ramenées à l unité fonctionnelle. La collecte des données doit se faire de façon précise, en lien avec l objet de l étude. Il est ainsi recommandé de fixer et préciser les flux à inventorier pour tous les procédés, afin d assurer la cohérence de l étude. La fabrication des infrastructures intervenant dans la production (machines, bâtiments, ) peut être négligée, mais ce choix doit se faire en cohérence avec les objectifs de l étude et les frontières définies. Dans le cas de ce qui constitue l arrière-plan du système, il est important de vérifier que toutes les données utilisées dans la modélisation présentent une réelle consistance méthodologique, afin d éviter une éventuelle distorsion des résultats. La collecte des données génériques constitue aussi une phase de l étude où il est possible de faire apparaitre des besoins en données plus représentatives ou plus spécifiques. Ainsi pour des procédés qui ne représentent pas une partie clé du système, de simples estimations (basées sur des simulations reposant sur les connaissances liées au procédé) peuvent fournir une première approximation des données. Dans le cas de données manquantes, des valeurs conservatives doivent être considérées, tirées d une expertise. Si une étude de sensibilité portant sur ces données montre leur importance, une étude plus poussée du procédé devra être menée. Si cette dernière n est pas possible, les données doivent être négligées et ce choix doit être signalé et pris en compte dans la phase d interprétation des résultats. La phase d inventaire suit donc alors une démarche qui peut être itérative : - Identification et description des procédés : après la détermination de l ensemble des procédés intervenant dans l étude du système, les différents sous systèmes sont classés selon qu ils nécessitent l obtention de données spécifiques (procédés unitaires) ou que des données génériques sont appropriées. Les procédés unitaires sont alors décrits plus précisément (facteurs influençant les flux entrants et sortants, conditions d exploitation pertinentes) et les méthodes de calcul des données d inventaire sont explicitées. - Collecte des données pour les procédés unitaires : des données quantitatives concernant les produits entrants (biens manufacturés, services, matériaux, ressources, ), les émissions dans l air, l eau et le sol, les déchets émis et les produits valorisables sont recensées. - Contrôle des données concernant les procédés unitaires : en se focalisant sur les procédés et flux clés, il est important de vérifier si l inventaire comprend bien tous les éléments attendus. Les valeurs obtenues sont elles aussi à inspecter (concordance des ordres de grandeur, conservation des quantités entre l entrée et la sortie ), éventuellement en comparant les 114

115 données avec d autres études (qui suivent une autre méthodologie ou dont l objet est similaire). Toute divergence doit être questionnée, et soumise à l avis d experts. Cette phase de vérification doit être l occasion de vérifier que la collecte de données à bien été menée. - Prise en compte des données manquantes : chaque donnée manquante doit être signalée, son importance dans l étude doit être analysée (en utilisant dans un premier temps une valeur fortement conservative, puis en cherchant à évaluer si possible des grandeurs plus pertinentes. Ces choix doivent être pris en compte dans l interprétation des résultats). Les données manquantes peuvent être négligées, ce choix devant être documenté et prit en compte, quel que soit le degré d importance de celles-ci. - Choix de données génériques : ce choix doit se faire en respectant la consistance méthodologique d obtention des différents jeux de données. Il est important de vérifier la représentativité des données, leur complétion et leur précision, ainsi que leur accord avec les buts de l étude. - Phase itérative : une première analyse peut permettre de déterminer les procédés qui contribuent le plus aux impacts globaux du système, et une analyse de sensibilité peut mettre en avant des besoins de raffinement des données. La précision des données concernées devra alors si possible être améliorée, les frontières de l analyse pouvant elles aussi être redéfinies. - Enfin il est important de préciser tous les choix et hypothèses faits au cours de la collecte de données. Les données relatives aux divers sous-systèmes utilisés sont en général ensuite compilées pour obtenir les flux entrants et sortants concernant le système entier. La même procédure de calcul doit être utilisée tout au long de l étude, et les résultats obtenus doivent être parfaitement documentés, afin de faciliter et d alimenter la phase d interprétation des résultats. Les résultats et méthodes obtenues doivent être en cohérence avec les frontières et les buts de l étude (par exemple dans le cas d une étude géographiquement ou temporellement différenciée, les données doivent être sélectionnées et calculées en conséquence). Enfin, comme le recommande la norme XP P , il est fortement recommandé d accompagner une évaluation environnementale, notamment lorsqu elle est comparative, d une étude de sensibilité pour tester la robustesse de la comparaison réalisée. Informations sur les données : Les FDES présentent les informations suivantes sur les données : définition du produit, durée de vie, substances, éléments de confort et impact sanitaire,... Il apparaît alors difficile de savoir comment extrapoler une telle fiche à un produit différent (besoin récurrent). Ecoinvent fait apparaître un rapport exhaustif accompagnant la donnée, avec un descriptif détaillé du cycle de vie du produit, de l origine des données, ainsi qu un graphique expliquant l origine de la substance. Il s agit d un système permettant à l utilisateur de bien comprendre la donnée qu il manie et de son niveau de précision, et donc de la capacité à bien l utiliser dans l analyse. Il s agit de trouver un compromis entre une présentation ergonomique et suffisamment détaillée. A titre d exemple, nous avons étudié la présentation des données de la laine de verre dans une FDES, Simapro, Ecoinvent (cf. Annexe 4). Les informations délivrées dans les FDES sont les suivantes : 115

116 - Masses et données de base pour le calcul de l Unité Fonctionnelle o Durée de Vie Typique o Fonction o Résistance thermique o Quantité de laine pour l UF, masse surfacique et épaisseur o Emballages de distribution (nature et quantité) o Produits complémentaires (nature et quantité) pour la mise en œuvre o Taux de chute lors de la mise en œuvre et l entretien o Justifications des informations fournies (origine des données) - Caractéristiques techniques utiles non contenues dans la définition de l unité fonctionnelle Les informations délivrées dans Simapro sont les suivantes : - Procédés considérés - Remarque - Représentativité géographique - Représentativité technologique - Valeurs énergétiques - Catégorie locale - Sous-catégorie locale Les informations délivrées dans les rapports Ecoinvent sont les suivantes : - Introduction - Réserves, ressources et matières premières o Matières premières o Propriétés physiques o Propriétés chimiques o Usage - Caractérisation du système o Généralités o Fusion o Production de fibres o Formage du produit - Inventaires du cycle de vie o Qualité des données o Tableau récapitulatif de la donnée o Tableau des flux récapitulant toutes les entrées et sorties servant à la définition de la donnée Une proposition serait de reprendre les informations données dans Simapro, voire de les compléter par exemple par des données sur les propriétés physiques importantes (densité, conductivité thermique,...) et des données complémentaires, telles que sur la qualité de l air. - Traçabilité (rapport ACV de la donnée publique ou publication correspondante) - Impacts selon les dix indicateurs des FDES - Descriptif du cycle de vie - Périmètre d étude (étapes spécifiques considérées ou non considérées (exemple : emballage pris en compte) - Représentativité géographique et «technologique» - Hypothèses, ensemble des entrants, des sortants, ce qu il manque et ce qui n est pas considéré (inspirés des tableaux Ecoinvent sur les inventaires du cycle de vie) 116

117 - Commentaires généraux Il serait pertinent d organiser ces informations en trois onglets : - résumé - synthèse - contenu de la donnée / descriptif du cycle de vie - résultats - indicateurs 117

118 3 Qualité de l air, de l eau et des sols La qualité de l air, de l eau et des sols (traduite par les indicateurs d impacts sur la santé et sur les écosystèmes) peut être évaluée selon différentes approches dont les approches d évaluation des risques sanitaires (HRA Health Risk Assessment) pour ce qui concerne la qualité de l air intérieur et les approches d évaluation des risques écologiques (EDR ou ERA Ecological Risk Assessment) pour ce qui concerne la qualité de l eau (à l exception de l eau destinée à la consommation humaine) et des sols. En ce qui concerne une éventuelle pollution induite par le cadre bâti une interdépendance entre ces trois milieux - air, eau et sol - est évidente à travers le transfert de pollution via les vecteur de transfert air et /ou eau (un polluant émis dans l air peut se retrouver lixivié par l eau de pluie et atteindre ainsi les milieux eau surfacique/souterraine et sol. De ce fait, l harmonisation et la cohérence entre les différentes approches et méthodes utilisées pour l estimation des impacts est souhaitable. Par ailleurs, une démarche d intégration des aspects sanitaires et environnementaux est visé également lors de travaux de normalisation à l échelle européenne (normes harmonisées à respecter lors du marquage CE des produits de construction) avec la création d un groupe de normalisation unique pour les deux volets : émissions des substances dans l air intérieur et émissions des substances dans l eau et le sol (pendant leur vie en œuvre dans les bâtiments). Il s agit du groupe CEN/ TC 351 Produits de construction : Évaluation des émissions de substances dangereuses (WG1 Émissions des substances dans l eau et les sols et WG2 Émissions des substances dans l air intérieur). 3.1 Matériaux et produits associés à la problématique de qualité de l air intérieur Concernant l évaluation de la contribution du bâti à la qualité de l air intérieur, aujourd hui, les méthodes de caractérisation sont développées à l échelle produit et ont fait l objet d une démarche de normalisation (série des normes ISO 16000). Elles sont largement utilisées, notamment dans le cadre des labels volontaires existants en Europe (émissions de COV et de formaldéhyde par les produits de construction). Ces méthodes présentent l avantage de pouvoir comparer des produits entre eux sur la base de leurs émissions et d identifier des produits faiblement émissifs (c est le principe des labels). Par contre, elles présentent l inconvénient de ne pas pouvoir prédire directement la qualité de l air résultante dans une pièce où plusieurs produits de construction seront placés. La prédiction de l exposition des occupants d un bâtiment aux polluants émis par les produits de construction tels que caractérisés par les normes d essais classiques n est pas possible, sauf à faire de nombreuses hypothèses extrêmement simplificatrices. Par ailleurs, lorsque l on réalise un diagnostic de qualité de l air intérieur dans un bâtiment, on peut, à l aide de méthodes de mesures normalisées, caractériser le niveau des polluants dans une ou plusieurs pièces de ce bâtiment. Dans ce cas, outre le fait qu il est parfois difficile de relier ces mesures à l exposition réelle des occupants, il est également difficile de remonter aux déterminants de la qualité de l air intérieur et d identifier les principales sources de pollution, en particulier pour des polluants dont les sources sont nombreuses. Il manque donc aujourd hui un élément permettant de faire le lien entre les caractéristiques (notamment émissives) des produits de construction et la qualité de l air résultante à l échelle d une pièce, puis d un bâtiment. L état actuel de connaissances sur cette problématique ne permet pas l estimation de l impact du cadre bâti sur la qualité de l air intérieur. 118

119 Dans un premier temps, en attendant le développement de modèles numériques robustes, il pourrait être éventuellement envisagé l estimation d un potentiel d émissions par le bâti vers les espaces intérieurs. Ce potentiel serait calculé par simple sommation des émissions des produits de construction, pondérées par un scénario d exposition à l air intérieur (voir norme ISO16000 et projet d arrêté sur l étiquetage sanitaire des produits de construction et de décoration). Ce potentiel ne permettrait pas d estimer la concentration résultante des pollaunst dans l air intérieur mais permettrait de sélectionner globalement les solutions les moins émissives. On pourrait donc évaluer un indicateur de «moindre émissivité dans l air intérieur». 3.2 Qualité des milieux extérieurs (eaux de ruissellement et d'infiltration et sols) Concernant la contribution du bâti à la qualité du milieu extérieur, les recherches sur les risques environnementaux sont menées à l échelle produit : émissions dans l eau de ruissellement notamment par les produits à base de bois traités [Deroubaix et al., 2000 ; Waldron et al., 2004 ; Schiopu, 2007], les toitures et autres produits métalliques [Bertling, 2005 ; Heijerick et al., 2002; Robert, 2006] et les produits incorporant des matières premières secondaires [Jayr et al., 2006; Leray, 2006]. Les méthodes de caractérisation ne font pas l objet des normes mais des travaux sont en cours dans le cadre du CEN/TC 351. Tout comme dans le cas des émissions dans l air, les produits de construction sont testés individuellement et en général en conditions contrôlées d exposition. Les recherches menées sur différents type de produits de construction s accordent sur le constat de la complexité du comportement des produits de construction au contact de l eau, due aux multiples phénomènes entrant en jeu (diffusion, adsorption, relaxation, dissolution, reprécipitation, carbonatation, détérioration (gel/dégel, )). Pour ce qui concerne l impact des polluants sur le sous-sol et les eaux souterraines, les évaluations réalisées peuvent souvent être qualifiées de «majorantes», dans la mesure où certains processus clé d atténuation naturelle ne sont généralement pas pris en compte et notamment la précipitation et coprécipitation de métaux avec des phases minérales néoformées. La prise en compte de ces processus d atténuation nécessite de considérer l environnement géochimique du sous-sol et nécessite l utilisation de modèles spécifiques. Par conséquent, l impact du cadre bâti sur les milieux extérieurs eaux et sols est très difficile à estimer dans l état actuel de connaissances. Compte tenu de ces constats, les méthodes d évaluation des risques écologiques (EDR) peuvent être considérées comme les mieux adaptées pour la prise en compte de l impact local du bâti sur les milieux eau et sol. Toutes les méthodes EDR comprennent les trois grandes étapes définies pour la première fois dans le Guidelines for Ecological Risk Assessment de l EPA (1998). Depuis, des variantes ont été développées se caractérisant par la diversité d outils et de données employés, la diversité de choix de points de caractérisation des impacts, la diversité de résultats obtenus et de leur expression. Ces variantes peuvent cependant être groupées en trois catégories de méthodes: matrice (dont la méthode de l Ecocompatibilité développée par l ADEME pour les scénarios de valorisation et stockage de déchets), substance (méthode EDR mise au point et appliquée à la caractérisation de l écotoxicité d une substance donnée) et EDR incomplète qui n évalue pas les impacts écotoxiques mais seulement la dispersion des polluants dans les différents milieux naturels fournissant donc une concentration dans un espace et temps donnés (impact sur la qualité des biotopes - e.g. la méthodologie décrite dans la norme NF EN12920 [AFNOR, 2008]). La figure 1 montre un schéma général des méthodes EDR avec leurs étapes et points d évaluation des dommages environnementaux. 119

120 TERME SOURCE TERME TRANSPORT TERME IMPACT APPROCHE SUBSTANCE APPROCHE MATRICE expérimentations expérimentations expérimentations expérimentations expérimentations modèle modèle modèle modèle modèle espèce α MODELE D EMISSION espèce α milieu i MODELE DE TRANSFERT espèce α milieu i cible n MODELE DE CONTACT MODELE D EXPOSITION espèce α milieu i cible n toutes les espèces milieu i biocénose en milieu i MODELE D EVALUATION DE L EFFET Impact sur le biotope Profile d exposition Risque Impact écotoxicologique Profile dose / effet Figure 1 Schéma générale EDR [RECORD, 2005] 3.3 Proposition de pistes de recherche Certains matériaux, ou des matériaux auxiliaires (colles par exemple) engendrent des émissions de polluants en phase de vie en œuvre, par exemple des formaldéhydes ou autres COVs. De plus, ces polluants sont émis à l intérieur des locaux, donc moins dilués que les émissions extérieures emportées selon le vent. Compte tenu de la durée d exposition des occupants, une évaluation des risques d impacts sur la santé devrait être analysée. Par ailleurs, il serait utile d exploiter ces flux dans une ACV, mais ceci est en dehors du champ de la présente étude. A l heure actuelle les recherches basées sur les différentes approches d évaluation de l impact du bâti sur l environnement sont menées de manière disjointe et notamment à l échelle de produit (exception faite des recherches basées sur les approches ACV qui ont abouti à des méthodes normalisées d évaluation :. Le couplage des approches de bilan environnemental global (ACV) et d évaluation de risques sanitaires et environnementaux parait comme une action nécessaire afin d obtenir un ensemble d informations complémentaires à différentes échelles spatiales et temporelles. 120

121 4 Energie La réflexion sur les impacts environnementaux des bâtiments distingue généralement la mise à disposition de l ouvrage, son fonctionnement «normal» et son fonctionnement lié à l activité qui y est hébergée. La distinction entre le normal et l activité est parfois difficile et arbitraire. Sont notamment identifiés comme contributeurs : les produits et matériaux de construction, les consommations d énergie de fonctionnement du bâtiment et les consommations d eau des utilisateurs. Pour le contributeur «consommations d énergie du bâtiment en vie en œuvre» son impact environnemental est calculé en cohérence avec la norme XP P : est l impact environnemental du type énergie i (vecteur de valeurs d indicateurs environnementaux est la consommation du type énergie i est l impact environnemental du bâtiment lié aux consommations d énergie (vecteur de valeurs d indicateurs environnementaux). Les consommations du type énergie i sont les résultats soit de calculs réglementaires soit les résultats de logiciels de simulation thermique [cf. chapitre suivant]. Ces résultats de calculs thermiques sont exprimés de manière hétérogène : ils n ont pas tous les mêmes frontières ou ne sont pas exprimés suivant les mêmes unités. Notamment, les utilisateurs obtiennent : - soit des évaluations des besoins énergétiques ou futures consommations d énergie utile (par exemple : Comfie, Trnsys), - soit des consommations en énergie finale (possible avec Comfie et Trnsys) - soit des consommations en énergie primaire (RT2005 corrigée par les équivalences ACV, ou Comfie complété par Equer) pour tout type d usage - Il faut que les modèles développés prennent en compte tous les usages (pour tous les fluides du bâtiment) mais les périmètres pris en compte dans le modèle doivent varier en fonction des applications (évaluation à différents stades de conception, évaluation en exploitation, etc.) Les impacts sur l environnement des consommations d énergie (consommer 1 kwh d énergie génère des consommations de ressources, des pollutions et des déchets) sont fonction du type d énergie consommée (gaz, bûches, plaquette forestière, humidité pour le bois, etc.) et des équipements utilisés. Pour évaluer ces impacts, il convient de s assurer d une représentativité technologique (combustible et équipement), temporelle (millésime du mix énergétique, prise en compte moyennée de la phase de démarrage, etc.) et géographique (mix énergétique utilisé en France) des procédés considérés. 4.1 Energie blanche et énergie grise On distingue parfois deux types d énergies consommées par un système : - l énergie dite blanche correspond à l énergie consommée pour assurer son fonctionnement. - L énergie dite grise correspond à l énergie nécessaire à la mise à disposition (fabrication, distribution, fin de vie) du système indépendamment de son fonctionnement. 121

122 La réglementation et les labels sur les performances énergétiques des bâtiments ont - jusqu à la réglementation thermique 2005 (RT 2005)- essentiellement focalisé leurs approches sur l énergie de fonctionnement des ouvrages et ciblé sur cinq postes réglementaires de consommation d énergie en exploitation : chauffage, eau chaude sanitaire, éclairage, auxiliaires, refroidissement. Sur l énergie dite blanche, il faudrait dans certains cas se donner la possibilité d ajouter les autres usages, notamment l électricité spécifique. Le concept d énergie grise est aujourd hui moins bien cerné et ne fait l objet d aucune définition normalisée. Toutefois, par opposition à l énergie consommée par un système pour son fonctionnement, les définitions de la littérature font souvent référence à l énergie nécessaire à la mise à disposition d un bien (notamment fabrication et distribution). A l échelle des produits et matériaux de construction, la norme NF P définit cinq indicateurs énergétiques : l énergie primaire totale, l énergie primaire non renouvelable, l énergie primaire renouvelable, l énergie primaire matière et l énergie primaire procédé. Il n y a pas de définition officielle de l énergie grise. Les deux principales options aujourd hui sont d utiliser l énergie primaire totale ou l énergie primaire procédé, consommée tout au long du cycle de vie d un produit. L énergie grise comprend une part renouvelable et une part non renouvelable. Pour le calcul de l énergie grise à l échelle du bâtiment, les principaux travaux à mener doivent porter sur la définition du périmètre des produits, matériaux et équipements à intégrer dans l analyse, en cohérence avec les postes considérés dans l énergie blanche. Les Pouvoirs Publics préconisent aujourd hui, pour mieux connaître l énergie grise, de quantifier l énergie grise grâce à l indicateur «énergie primaire totale» et de renseigner parallèlement les indicateurs, «énergie primaire procédé» et «énergie primaire non renouvelable». Par analogie, à l échelle du bâtiment, quantifier l énergie grise reviendrait donc à quantifier l énergie nécessaire à la mise à disposition du bâtiment. Sa définition méthodologique est en cours à partir de la norme XP P Liens avec la simulation thermique Le comportement thermique d un bâtiment, fortement influencé par les matériaux utilisés et les choix de conception effectués, est d une importance primordiale lors de l ACV du bâtiment, les consommations énergétiques en découlant représentant une importante part des éventuelles pollutions. Afin de permettre l évaluation de ces performances thermiques, il est nécessaire de préciser dans les unités fonctionnelles les propriétés physiques des matériaux (masse volumique, conductivité thermique, chaleur massique ). Le comportement thermique du bâtiment dépend de plus des différents composants et systèmes mis en œuvre au sein de ce dernier (par exemple pompe à chaleur, matériaux à changement de phase, chaudières, vitrages ). La simulation thermique et l ACV sont alors fortement dépendantes des caractéristiques des systèmes utilisés, de leurs paramètres de fonctionnement. Ainsi les chaudières utilisées dans un bâtiment peuvent mener à des inventaires différents selon leur type (chaudières à basse émission de NOx, chaudières à condensation), leur puissance, leur vétusté Les modèles de pompe à chaleur (PAC) développés pour COMFIE font le lien entre le comportement thermique du bâtiment, et donc les déperditions de chaleur et ses besoins de chauffage, les conditions climatiques extérieures (la température notamment) et les performances et modes de 122

123 fonctionnement des différents matériels disponibles, en se basant notamment sur des données constructeurs expérimentales. Ainsi la température et les déperditions thermiques du bâtiment (et donc ses besoins de chauffage) déterminent le mode de fonctionnement d une PAC (pleine charge ou charge partielle), son efficacité variant selon ces différents paramètres. Pour bien modéliser le fonctionnement d une pompe à chaleur, il est important de bien connaitre les caractéristiques de fonctionnement de cette dernière. Il sera donc intéressant, lors de l intégration de ce type de dispositifs dans un bâtiment, de disposer des courbes de fonctionnement appropriées (puissance calorifique en fonction de la température extérieure, COP en fonction du taux de charge), qui peuvent être obtenues par corrélation à partir de différents points de fonctionnement pour lesquels les différentes grandeurs sont connues. De même des dispositifs comme les puits climatiques permettent de tempérer l enceinte d un bâtiment selon la saison, et mettent en jeu une infrastructure impliquant des canalisations, ventilateurs et échangeurs. Ils peuvent permettre un gain sur les besoins de chauffage ou de climatisation, ou encore être couplés à une PAC pour améliorer l efficacité de cette dernière. Le modèle développé pour COMFIE nécessite ici de connaitre les caractéristiques de ventilation mise en jeu dans le bâtiment, ainsi que les caractéristiques du puits (nombre de nappes, nombre de tubes par nappe, longueur moyenne, diamètre externe et épaisseur de la paroi des tubes, ainsi que leur caractéristiques thermiques) [Thiers, 2008]. Enfin, l utilisation de matériaux à changement de phase (MCP) peut permettre d améliorer l inertie thermique d un bâtiment, ce qui permet à la fois d améliorer le confort thermique et d abaisser la consommation énergétique d un bâtiment [Guiavarch & al, 2008]. Ces matériaux peuvent soit être utilisés à la place d un autre (le béton par exemple), soit être intégrés au bâtiment en dehors de son enveloppe (microcapsules de paraffine dans une plaque de plâtre par exemple). Pour simuler l utilisation de ce type de matériaux sous COMFIE, leurs caractéristiques physiques et thermiques devront être connues. 4.3 Equipements «énergétiques» Nous appelons ici «équipements énergétiques», tous les équipements du bâtiment non passifs et transformateurs d énergie (électricité, combustible ) ainsi que les réseaux associés (fluides, électricité, gaz, fibres optiques, ). Ces équipements englobent notamment : - la production de chaleur,(chaudières, solaire thermique, pompes à chaleur, émetteurs dispersés radians, radiateurs, convecteurs -, )) - la production de froid (pompes à chaleur réversible, climatiseurs ), - la ventilation (ventilateurs et réseau de ventilation, filtres et épurateurs d air ), - la motorisation (volets roulants, ascenseurs et monte-charges, protections solaires, escalators ), - l éclairage (luminaires, signalisation sécurité, fibres optiques, ) - la gestion, le stockage et la diffusion de l information numérique (GTB, serveurs, ordinateurs, VDI, écrans ) - la production d électricité (éolienne, solaire photovoltaïque) - l électroménager. Les données environnementales nécessaires à l évaluation de la contribution des équipements énergétiques aux impacts environnementaux d un bâtiment sont de trois types : - Les FDES pour certains types de réseaux (tuyauteries, conduits de ventilation, ) - Les PEP (Profils Environnementaux Produits), équivalents des FDES pour la pluaprt des équipements et certains réseaux (câbles électriques ). Ces PEP doivent être pris en compte dans la description du bâtiment et sont considérés comme partie prenante de la mise à disposition du bâtiment. 123

124 - Les DES (Déclaration Environnementale de Service), sont produites pour exprimer les impacts de la mise à disposition d une quantité d énergie. Ces DES sont issues soit de données conventionnelles (issues de la réglementation thermique et ne portant que sur un nombre limité de critères), soit de données issues d ACV (Analyse de Cycle de Vie). Les PEP permettront donc, là l échelle de l ouvrage, d estimer la part d énergie grise liée aux équipements énergétiques. Certains de ces équipements et consommations associées ne sont aujourd hui pas prises en compte par la réglementation thermique. Il convient donc de déterminer quels sont les équipements à prendre en compte dans les évaluations environnementales de bâtiment en fonction des objectifs de l étude : - Doit-on inclure l électroménager? - Quels sont les consommateurs «d électricité spécifique» à inclure? En effet, si pour l aide à la conception il n est pas inutile de connaître l importance de ces postes, la plupart d entre eux ne sont pas opposables au maître d ouvrage et au concepteur du bâtiment et dépendent surtout du comportement de l utilisateur du bâtiment. Par conséquent doit on les compter forfaitairement, pas du tout? Tout dépend, comme vu précédemment, des objectifs de l étude. 4.4 ACV dynamique Le terme «ACV dynamique» fait référence d une part à une ACV prenant en compte la variation de certains paramètres au cours du temps, d autre part à des effets conséquentiels : l usage de l ACV peut dans certains cas conduire au développement d une technologie qui induit en retour une modification des impacts environnementaux considérés comme hypothèse de départ. Par exemple le bilan carbone incite à développer le chauffage électrique, mais ce développement induit une forte demande de pointe, qui modifie le mix de production et donc les impacts liés à l usage de l électricité. Il semble alors judicieux d élaborer un modèle prenant en compte ces effets dynamiques. Evolution du mix de production électrique au cours du temps RTE fournit depuis 2007 les données horaires de production d électricité sur une année, en fonction des différents modes de production : - Nucléaire - Hydraulique - Charbon + gaz - Fioul + pointe Ces données apportent des informations d un grand intérêt dans le cadre de l ACV du bâtiment. En effet le mode de production de l électricité (et donc les impacts sur l environnement qui y sont associés) dépend fortement de l usage fait de ce type d énergie, et plus particulièrement de la dynamique de ces usages. Ainsi les pics de demande d électricité, liés par exemple à l usage de chauffage électrique, nécessitent la mise en route de moyens de production de pointe, en particulier des centrales thermiques engendrant de fortes émissions de CO2. 124

125 Figure 9: Production d'électricité nucléaire en France en 2008 Figure 10: Production d'électricité de pointe et au fioul en France en

126 Figure 11: Production d'électricité au charbon et au gaz en France en 2008 Afin d évaluer les impacts liés aux différents usages de l électricité dans un bâtiment, il serait utile de disposer d un modèle permettant d évaluer le mix de production au cours du temps. Ce mixe dépend de la saison (et surtout de la température), du jour de la semaine et de l heure. L objectif est ici d élaborer un modèle en exploitant les données disponibles pour l année Cette démarche sera appliquée pour chaque mode de production, ainsi que pour la production totale, afin de déterminer des tendances d évolution du mix énergétique. Une périodicité apparait comme manifeste ici. L analyse des données passe donc dans un premier temps par une analyse de Fourier, afin de déterminer les fréquences déterminantes dans la description du signal. 126

127 Figure 12: Spectre des données correspondant à la production d'électricité nucléaire en France en 2008 (en haut à gauche), à la production de pointe et au fioul (en haut à droite), ainsi qu au charbon et au gaz (en bas) A partir de ces fréquences, on cherchera à déterminer la fonction décrivant, en fonction du temps et de données en température, les courbes de production d électricité. Afin d étudier l existence d un lien entre la production d électricité et son utilisation pour du chauffage, il est intéressant de chercher le lien entre cette production et l évolution des températures en France. En première approche une température moyenne nationale sera considérée, en utilisant des relevés horaires pour chaque station météo considérée comme représentative des trois principales zones climatiques de la RT 2005 (soit Agen Macon et Nice), pondérés par la population associée à chaque zone, comme explicité dans la formule suivante : Où, et sont les températures relevées aux trois stations météos considérées (Agen, Macon et Nice), et, et respectivement la population de chaque zone. L objectif est alors de déterminer, en utilisant l algorithme de Levenberg-Marquardt permettant d implémenter une méthode des moindres carrés non-linéaires, une fonction dépendant du temps et de la température permettant de décrire l évolution de la production électrique. On cherche donc des fonctions de la forme : Où les correspondent aux n fréquences préalablement déterminées par analyse de Fourier. Les paramètres à déterminer sont les différentes expressions, qui caractérisent la dépendance en température de l amplitude de chaque variation périodique, les grandeurs, caractérisant la localisation temporelle des variations, et la fonction, rendant compte d éventuelles évolutions de la production en fonction de la température, et non directement en fonction du temps. Une fois les différentes expressions déterminées, elles seront validées par application aux courbes de production et de température de l année Il convient ensuite d exploiter les informations fournies par les expressions obtenues, afin d affiner le calcul des impacts environnementaux des différents usages de l électricité. Ainsi l analyse des différentes morphologies d évolution sur la production totale permet de déterminer quels usages en sont la source. On peut déterminer trois morphologies spécifiques. 127

128 Une tendance annuelle, qui présente plusieurs caractéristiques : L existence d un minimum global au cours de la période chaude de l année, par rapport auquel, au cours de cette même période, apparaissent un maximal local et une hausse globale de la production. Une première analyse simplificatrice peut permettre de considérer que cette hausse locale correspond à l utilisation de climatisation. La valeur de production atteinte à ce minimum local peut être considérée comme correspondant aux usages constants d énergie électrique au cours du temps, et donc indépendants de la température. Figure 13: Production totale d'électricité en France en 2008, heure par heure Ainsi la partie de la production d électricité correspondant à la différence entre ce minimum global et les valeurs atteintes au cours de la période froide peuvent être reliées à un usage de l électricité liée au chauffage. On observe aussi une tendance hebdomadaire, où la production d électricité est maximale sur les cinq premiers jours (avec des maximums locaux dont la valeur reste quasiment constante), et une production dont l importance est atténuée au cours du week-end. 128

129 Figure 14: Production totale en France en 2008, zoom sur les semaines 8 et 9 Cette tendance peut être considérée comme illustrant l influence des usages professionnels de l électricité, qui se superposent aux usages domestiques, qui eux apparaissent seuls (ou presque) pour les deux derniers jours de la semaine. Ainsi le rapport qui existe entre les valeurs maximales atteintes au cours de la semaine et celles atteintes au cours du week-end peut constituer un premier élément d évaluation de l importance des différents usages de l électricité. On observe enfin une tendance journalière, qui met en avant deux pics de production, l un atteignant son maximum dans la journée à 13 heures, l autre à 21 heures. Ces pics correspondent vraisemblablement à un usage domestique d électricité, et devront donc être traités comme tels. Figure 15 : Production totale d'électricité en France en 2008, exemple du jour 56 Les travaux à venir vont donc consister en la détermination des fonctions décrivant les différents types de production d électricité, puis en une formalisation mathématique de la relation entre usage et mode de production, qui servira de base à l évaluation des impacts pour chaque type d utilisation de l électricité intervenant dans le bâtiment. 129

130 Evolution de certaines propriétés Au cours du vieillissement d un bâtiment, les caractéristiques physiques de ses différents constituants subissent des évolutions et modifications. Ces évolutions modifient le comportement thermique du bâtiment, sa consommation énergétique, ses impacts sur l environnement. Un travail reste à mener afin de prendre en compte ces différentes évolutions, et faire évoluer au cours du temps au sein de l outil d ACV différentes caractéristiques importantes du système, comme par exemple la conductivité thermique des isolants utilisés, le rendement des chaudières, ou encore l étanchéité de l enveloppe, ce afin de mieux prendre en compte le vieillissement d un bâtiment et son influence sur la qualité environnementale de ce dernier. 130

131 5 Eau : consommation domestique et gestion des eaux pluviales L objectif de cette partie de l étude a été de définir les moyens pour une prise en compte pertinente de l impact du bâti sur l eau (consommation domestique et gestion des eaux pluviales), afin d améliorer les outils d'évaluation de la qualité environnementale de bâtiments. Dans cet objectif le travail a visé le développement d un modèle d estimation des consommations d eau domestique (CSTB) et d un modèle de gestion des eaux pluviales (NOBATEK) 5.1 Estimation de la consommation d eau Le modèle d estimation de la consommation d eau des bâtiments a été développé pour le secteur résidentiel et en se basant notamment sur les données disponibles auprès de différents organismes chargés de la gestion d eau et / ou de recherches sur l impact de sa consommation sur l environnement (e.g. le Centre d Information sur l Eau, l Office International de l'eau, etc.), les données statistiques de consommation d eau en France disponible auprès de l INSEE et les textes réglementaires (e.g. l arrêté du 21 août 2008 sur les modalités d utilisation de l eau de pluie dans les bâtiments). Le développement du modèle a été réalisé en plusieurs étapes : - une première étape a consisté à recenser les besoins en eau d un bâtiment ; il s agit de déterminer tous les points d utilisation de l eau. - la deuxième étape a consisté à identifier les équipements utilisateurs d eau et leur caractéristiques de consommation. Les postes consommateurs d eau pris en compte sont : Chasse d'eau, Baignoire, Douche, Lavabo, Évier, Nettoyage intérieur logement, Nettoyage parties communes, Lave-linge, Lave-vaisselle (usages à l intérieur du bâtiment) ainsi que : Arrosage espace vert, Nettoyage à l extérieur, Autre équipement - e.g. piscine (usages à l extérieur du bâtiment). En ce qui concerne les caractéristiques de consommation, l approche adoptée a été de proposer et de laisser la possibilité à l utilisateur de l outil de choisir une valeur parmi plusieurs valeurs possibles / pertinentes (en fonction des équipements disponibles sur le marché à l heure du développement de l outil). Si aucune des valeurs proposées n est jugée par l utilisateur comme étant adaptée au scenario concerné, alors il peut renseigner une nouvelle valeur. Afin d orienter l utilisateur dans le choix de la valeur de consommation d eau, les valeurs proposées sont accompagnées d un commentaire explicatif. Egalement, une valeur par default est proposée dans le cas ou l utilisateur ne possède pas l information demandée (réponse «je ne sais pas»). Les valeurs par default sont des valeurs pénalisantes. - la troisième étape a consisté à identifier et définir la fréquence d utilisation par type d équipement et le cas échant la durée d utilisation en fonction de données statistiques sur l utilisation et la consommation d eau en France. La même approche que pour les caractéristiques de consommation d eau a été adoptée (l utilisateur peut choisir parmi plusieurs valeurs ou proposer lui-même une autre valeur). - la quatrième étape a consisté à identifier tous les autres paramètres qui ont un impact sur la consommation d eau d un bâtiment (e.g. nombre d occupants, la surface intérieure, la surface de l espace 131

132 vert etc.). En ce qui concerne l utilisation de l eau provenant d autres sources que le réseau d eau potable (i.e. eau puisée sur site et eaux récupérées - eaux pluviales, eaux recyclées, etc.), uniquement l eau de pluie 4 a été considérée dans cette version du modèle. La quantité prévue est mise en évidence lors de la présentation des résultats et comparée avec le potentiel hydrologique du site. Pour l estimation du potentiel du site en eau de pluie ont été pris en compte les caractéristiques météorologiques locales 5, la surface de récupération (type 6 et superficie) et les caractéristiques du réseau de récupération (les pertes dues au filtre et à l architecture du réseau d acheminement). - dans la cinquième étape ont été définies les formules de calcul des consommations d'eau. Si des équipements ou installations sont mis en œuvre dans le bâtiment ou sur sa parcelle pour réduire ces consommations (e.g. limiteur de pression à l entrée de l installation générale d eau), de coefficients spécifiques de réduction ont été alors utilisées pour moduler les consommations conventionnelles. Pour les postes pour lesquels l eau chaude sanitaire (ECS) est utilisée (la douche, le bain, le lavabo, l évier) une distinction entre la consommation d ECS et la consommation d EFS est faite. Pour cela l approche est de calculer d abord la quantité totale d eau consommée pour chacun de ces postes à la température d utilisation (en m 3 d eau à la température TECS_usage) et ensuite faire la distinction entre la quantité d EFS, en m 3 à la température TEFS et la quantité d ECS, en m 3 à la température de production (TECS_production). La consommation de l eau chaude affichée en tant que résultat final est celle correspondante à la température de production (TECS_production). Pour la température moyenne annuelle de l eau froide, 2 cas on été définis en se basant sur les données Météo France sur plusieurs années: - Cas 1 : une température de 15 C pour les départements suivants (situés au sud de la France) : 04, 05, 06, 13, 20A et 20B, 30, 34, 48, 83, 84, - Cas 2 : une température de 10 C pour tous les autres départements. Les résultats de calcul sont exprimés sous forme de : - consommation d eau en m 3 par an et par personne ; - consommation d eau en m 3 par an et par bâtiment ; - consommation d eau en m 3 par personne, pendant toute la durée de vie du bâtiment ; - consommation d eau en m 3 par bâtiment, pendant toute sa durée de vie. L outil permet également d obtenir la valeur de la consommation d eau par poste (en m 3 /personne/an) et le pourcentage par rapport à la consommation totale d eau. Les consommations sont différenciées par type d eau consommée (EFS, ECS et eau non-potable). Le coût de l eau consommée est estimé à partir du prix de l eau dans la commune d implantation du bâtiment. - la sixième étape a consisté à valider le modèle développé par la simulation de différents scenarios et la comparaison des résultats obtenus avec des valeurs de mesures disponibles dans la littérature. Par exemple, pour une consommation «moyenne» on obtient par simulation à l aide du modèle développé 4 L eau de pluie collectée à l aval de toitures inaccessibles peut être utilisée pour des usages domestiques extérieurs au bâtiment, pour les chasses d eau et le lavage des sols à l intérieur des bâtiments et, à titre expérimental et sous conditions, pour le lavage du linge ; Dans les bâtiments à usage d habitation, ou assimilés, la présence de robinets de soutirage d eaux distribuant chacun des eaux de qualité différentes est interdite dans la même pièce, à l exception des caves, sous-sols et autres pièces annexes à l habitation, parce que l utilisation de l eau de pluie peut augmenter la probabilité de contamination sanitaire (Les eaux de pluies récupérées, ruisselées en aval des toitures, ne respectent pas les limites de qualité réglementaires définies pour l eau potable et peuvent contenir des micro-organismes pathogènes) [MEEDDAT, 2008] 5 Une bonne estimation du potentiel hydrologique du site implique l utilisation de la hauteur de pluie enregistrée à la station météorologique la plus représentative du site étudié (en général, la plus proche) 6 Le rendement de captage de l eau de pluie est influencé par les caractéristiques de la toiture. Ainsi, le rendement de récupération varie entre 80% (pour une toiture en pente de tuile ou une toiture terrasse non-gravillonnée) et 30% (pour une toiture végétalisée) [norme DIN 1989] 132

133 une valeur d environ 44 m 3 / an / personne, ce qui correspond à la consommation moyenne en France, d après les données CIEau [CIEau, en ligne]. Un exemple de copie d écran du module d estimation de consommation d eau est présenté en annexe Rétention d eau Cette réflexion s inscrit dans le cadre d une approche ACV bâtiment intégrant la parcelle dans le périmètre d étude. Face à l urbanisation grandissante, on assiste à une imperméabilisation croissante des sols par les constructions, les parkings et les rues, ce qui a pour effet d augmenter le ruissellement des eaux pluviales au détriment de leur infiltration. Les nappes phréatiques et les ruisseaux reçoivent de moins en moins d eau de façon naturelle et les inondations se multiplient. Cela induit une concentration importante des flux vers les réseaux existants (et donc des inondations ou des surcoûts de surdimensionnement des canalisations). Le développement urbain conjointement à celui des infrastructures d assainissement a un deuxième effet : celui de la détérioration de la qualité des milieux. Les enjeux principaux sont donc la limitation du surdimensionnement des infrastructures d assainissement, la réalimentation de la nappe (qui conditionne la préservation des ressources futures en eau), la limitation des inondations et des pollutions liées au ruissellement. La gestion des eaux pluviales sur la parcelle vise à compenser l imperméabilisation des sols inhérente aux constructions et à l aménagement de leurs abords. Elle a pour objectif d atténuer le ruissellement et d alléger la charge des infrastructures collectives d assainissement existantes (égouts, collecteurs, stations d épuration). Elle contribue à prévenir les inondations et la pollution des eaux de surface ainsi qu à réalimenter la nappe phréatique. La solution est d avoir recours aux techniques de rétention/infiltration des eaux de ruissellement sur la parcelle. Ces techniques permettent de diminuer les débits et/ou les volumes d eaux pluviales, mais aussi de diminuer leurs charges polluantes (limiter les phénomènes de lessivage des surfaces urbaines par les eaux de ruissellement et décantation..). Par ordre de priorité, il s agit de privilégier dans l outil les dispositifs qui : Limitent les surfaces imperméabilisées pour assurer une infiltration directe à l endroit même où la pluie rencontre le sol (participe à la recharge de la nappe) Récoltent l eau de pluie collectée sur les surfaces imperméabilisées pour l utiliser ou la restituer au milieu naturel par infiltration forcée. Les dispositifs de stockage agissent pour retenir l eau pendant la durée du processus d infiltration. Retiennent l eau et l évacuent lentement (à débit régulé) vers le réseau d égouts ou les eaux de surface. Les paramètres de la gestion des eaux pluviales à la parcelle sont principalement les suivants : Le débit de fuite en sortie de parcelle (l/s/ha), qui intègre les données du site (topographie, données pluviométriques, et du projet (Imperméabilisation de la parcelle, Sur le bâtiment : Toits stockants, toitures végétalisées, récupération de l eau de pluie, dispositifs de stockage et d infiltration) L exutoire, et notamment la sensibilité du milieu récepteur, selon que le rejet se fait vers le milieu naturel (eaux de surface, sol...) ou le réseau (unitaire ou séparatif) Les possibilités d infiltration (dépendant du coefficient d imperméabilisation, de la perméabilité du sol, de la profondeur de la nappe, des sources de pollution) 133

134 Les risques de pollutions et les abattements de pollution par les techniques employées Le débit de fuite à l exutoire de la parcelle constitue un indicateur pertinent de la gestion quantitative des eaux pluviales à la parcelle. On se base sur une période de retour de 10 ans. Un module a été élaboré afin de déterminer le débit de fuite en sortie de parcelle. Le débit de fuite à la parcelle (débit de pointe à l aval) est un indicateur pertinent car sa réduction entraîne la limitation du surdimensionnement des réseaux et des ouvrages annexes. Si on ne veut retenir qu un indicateur, ce sera le pourcentage d amélioration du débit de fuite. A noter que sur de nombreux projets le débit de fuite en sortie de parcelle est imposé. L indicateur proposé n intègre pas les problématiques d infiltration et de pollutions. Les formules de calcul sont présentées en Annexe 6. L aggravation du coefficient d imperméabilisation pourrait également être un indicateur pertinent. Cependant, celui-ci est déjà pris en compte dans le calcul du débit de fuite. De plus, les types d occupation de la parcelle sont considérés dans l indicateur Land Use (cf. chapitre 1.3 Usage du sol). Ce travail permettra : - de prendre en compte la problématique de la gestion des eaux pluviales à la parcelle par la mise en place d indicateurs parallèles à l ACV du bâtiment 5.3 Utilisation d eau de pluie La récupération d eau de pluie a été considérée dans l élaboration du module «consommation d eau domestique» présenté précédemment (5.1 Estimation de la consommation d eau), sur la base des données d entrées suivantes : - Pluviométrie locale, mm/an - Surface de récupération, m 2 - Le type de la surface de récupération de l'eau de pluie, Ceci afin de déterminer le potentiel du site en eau de pluie pour la surface de récupération renseignée. L objectif de cette étude est de considérer dans le module d estimation d eau, non plus une pluviométrie locale exprimée en moyenne annuelle (mm/an), mais des précipitations quotidiennes. Cela permet en effet de prendre en compte les variations, remplissage, vidange de la cuve, ainsi que les besoins en fonction de la saison (ex : les besoins dans un collège sont quasi nuls en été). Les données sont issues de documents développés par Nobatek concernant la récupération d eau pluviale, de données de l OIEAU et de manuels d arrosage d espaces verts. Le niveau de la cuve dépend des paramètres suivants : - le volume généré (qui dépend des surfaces et caractéristiques des toitures et de la pluviométrie) ; - les besoins en eau pour les usages non potables (WC, nettoyage, arrosage,...) ; - le niveau de la cuve de la veille. On peut ainsi en déduire l apport par le réseau en eau potable (et donc la consommation réelle en eau potable pour ces usages). Les paramètres du modèle ont été définis. Aux entrées venant du module d estimation de consommation d eau domestique, soit : 134

135 - Surfaces de récupération des eaux pluviales (m2) et types de surface de récupération - Besoins en eau pour les usages pour lesquels il est possible d utiliser les eaux de pluie récupérées (arrosage, sanitaires, entretien...) - Surfaces d espaces verts - Volume de la cuve de récupération (m3) Viennent s ajouter : - La pluviométrie du site sous forme de précipitations quotidiennes. Cela permet de considérer des intervalles réels de sécheresse. Ces données sont à obtenir auprès de Météo France ; - Des besoins journaliers afin de prendre en compte la variation des consommations sur l année ; - Les besoins en arrosage des espaces verts [m3/m²] en fonction du type d aménagement de l espace vert (% d arbustes, % de massif, % de gazon) et de la saison ; - Pour la toiture végétalisée, le taux de récupération varie en fonction du moment de l année. En effet, la rétention des toitures vertes dépend des saisons : au printemps (fraction évacuée de 6 à 51%), elles présentent une rétention plus importante qu en hiver (fraction évacuée de 86 à 98%) [CSTC, 2006]. On pourra retenir les taux de récupération suivant : hiver 0,92 printemps 0,35 été 0,59 automne 0,71 Les besoins en eau pour l arrosage peuvent varier d au moins 20% en fonction de plusieurs paramètres : - pluviométrie, ensoleillement, température, vitesse du vent.. - la saison - la zone climatique du projet - le choix des végétaux - nature du sol (ex : besoin en eau supérieur si sol sableux par rapport à un sol argileux) - techniques d arrosage Mise à part la saison et les grandes typologies de végétation, les variations citées ci-dessus ne sont pas prises en compte dans l étude. Les données d entrées permettent d afficher les informations présentées dans le tableau suivant par jour : Moi s Jour Précipitati ons (mm) Volume généré (m3) Besoin espace vert (m3/m²) Besoins autres (m3) Besoins Globaux (m3) Les sorties Les valeurs intermédiaires obtenues sont les suivantes : V- B (Volume généré Besoins) (m3) Pertes (m3) Niveau cuve Apport réseau (m3) Consommations en eau pluviale récupérée (m3) Les formules de calcul sont présentées en Annexe 7 Les indicateurs principaux résultants et à retenir sont : - L apport par le réseau (m3/an). 135

136 - L eau de pluie consommée (m3/an). Ce travail permettra : - de prendre en compte un volume d eau plus précis pouvant être recueilli dans une cuve de récupération d eau pluviale et donc d affiner l apport en eau par le réseau en eau potable (consommation réelle en eau potable pour ces usages) 136

137 6 Interprétation 6.1 Normalisation (ou normation) a) Aide à l établissement de priorités entre les indicateurs Lorsque plusieurs variantes architecturales ou techniques d un projet sont comparées, il peut arriver que l une des variantes soit plus performante sur certains indicateurs mais moins performante sur d autres. Dans ce cas, il serait utile d établir un ordre de priorité entre les indicateurs. L un des critères concerne l importance de la contribution du bâtiment aux différents problèmes environnementaux. Par exemple si le bâtiment contribue beaucoup plus au problème B qu au problème A, alors la priorité pourrait être donnée à l indicateur B par rapport à l indicateur A. La variante minimisant l impact B serait alors choisie. Mais les unités et les ordres de grandeur des indicateurs étant différents, il n est pas simple de comparer les différents impacts d un bâtiment. La normation est une opération mathématique permettant de transformer un profil multicritère exprimés dans des unités différentes en un profil multicritère exprimé en une seule unité ou adimensionnel. Il suffit pour ce faire de définir un profil environnemental de référence (ou profil de normation). La normation est une étape nécessaire pour l agrégation multicritère totale (somme pondérée, produit pondérée, ). La normation est aussi très utile pour la définition de classe ou catégorie pour «trier» les solutions comparées. La normalisation des impacts permet de transformer les indicateurs de manière à les exprimer dans une même unité. Les équivalents habitant-année sont généralement utilisés, mais le m2 de SHON/ou SHAB-année pourrait être envisagé. Si par exemple le bâtiment génère l émission de 800 tonnes d équivalent CO2 sur son cycle de vie et si les émissions par habitant et par an sont de 8 tonnes, alors la contribution du bâtiment est équivalente à 100 habitants-années. Cette transformation peut être effectuée sur les indicateurs pour lesquels des moyennes par habitant et par an sont disponibles. Les tableaux ci-dessous montrent de telles données par habitant et par an pour différents indicateurs issues de différentes sources. - dans le cas de la France, données de l'ifen, du CITEPA, de l'andra, de l'ademe et du ministère de l'industrie, et données issues de [Jolliet, 2005] 7 établies au niveau européen, considérées pour les indicateurs orientés dommages, compilées dans [Peuportier, 2008] 8, IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN (France) thème unité Année-habitant Source effet de serre kg CO 2 eq CITEPA énergie primaire kwh Observatoire de l Energie acidification kg SO 2 eq. 62,3 CITEPA smog kg C 2 H 4 eq. 19,7 CITEPA eutrophisation kg PO 3-4 eq. 38,1 IFEN eau m IFEN déchets radioactifs dm 3 0,51 ANDRA 7 Jolliet Olivier, Saadé Myriam et Crettaz Pierre, Analyse du cycle de vie, comprendre et réaliser un écobilan Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, Peuportier Bruno, Eco-conception des bâtiments et des quartiers, Presses de l Ecole des Mines, Paris,

138 autres déchets kg éq, ADEME toxicité humaine DALY Jolliet (Europe) éco-toxicité PDF.m 2.an Jolliet (Europe) Des valeurs différentes sont données pour les indicateurs orientés dommages dans l annexe du rapport Eco-indicator 99 de juin 2001 (option «hiérarchiste», intermédiaire entre «égalitariste» et «individualiste») : 0,154 DALY pour la toxicité humaine et 5130 PDF.m 2.an pour l éco-toxicité. En ce qui concerne les prélèvements d eau, la plus grande part de l eau prélevée retourne au milieu naturel (après avoir été traitée). Il serait alors plus pertinent de ne considérer que les prélèvements nets, qui s élèvent alors à 91 m 3 par habitant et par an en France. Mais ceci nécessiterait de calculer le prélèvement net correspondant à la consommation d eau potable dans un bâtiment, en tenant compte de l évaporation par exemple. Or c est actuellement la consommation brute qui est évaluée. La normalisation devrait alors également considérer la consommation brute. Des données plus récentes, issues du ministère en charge de l environnement 9, donnent une valeur plus élevée que la source IFEN citée précédemment : de l ordre de 34 milliards de m 3 par an, soit environ 540 m 3 par habitant. Une autre possibilité serait d appliquer un ratio moyen entre consommation brute et nette pour l eau potable. Selon les données de 2007, la consommation nte d eau potable représente 18% de la consommation brute totale, soit 97 m 3 par personne et par an, et 25% de la consommation nette, soit 23 m 3. La consommation nette d eau potable représente alors 24% de la consommation brute. Mais ce ratio est différent dans l industrie, qui selon la même source représente 11% de la consommation brute, soit 59 m3 par personne et par an, et 4% de la consommation nette, soit 3,6 m3. Le ratio entre consommation nette et brute n est alors que de 6%, 4 fois plus faible que celui correspondant à l eau potable. - données du Building research establishment (BRE) au Royaume Uni 10, IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN (Europe de l Ouest) thème unité Année-habitant effet de serre kg CO 2 eq épuisement des ressources kg Sb eq. 39,1 acidification kg SO 2 eq. 71,2 smog kg C 2 H 4 eq. 21,5 eutrophisation kg PO 3-4 eq. 32,5 eau m 3 - destruction de la couche d ozone kg CFC-11 eq. 0,217 déchets radioactifs mm 3 0, (haute activité) autres déchets kg éq, - toxicité humaine tonne 1,4-DB eq. 19,7 éco-toxicité aquatique tonne 1,4-DB eq. 13,2 éco-toxicité terrestre kg 1,4-DB eq Document de l association RECORD, «Valeur de normation pour les indicateurs environnementaux», juillet IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN (France) 9 Ministère de l'ecologie, de l'energie, du Développement durable et de l'aménagement du territoire, mai BRE, Green guide to specification, BRE materials industry briefing note 3b : Normalisation, London,

139 thème unité Année-habitant Zone géographique effet de serre kg CO 2 eq Europe EU France énergie primaire kwh Europe EU France acidification kg SO 2 eq. 58,24 11 Europe EU15 - France b) Comparaison à des références Savoir qu un logement émet 400 tonnes de CO2 sur son cycle de vie ne donne pas autant d information sur sa performance qu une information du type «ce logement émet 20% de moins que la moyenne actuelle des logements neufs». Dans ce cas, il s agit de diviser les valeurs d indicateurs par ceux correspondant au logement moyen, par même unité de surface, ou par même nombre d habitants. Il peut être intéressant de disposer de deux références : une valeur moyenne, et une valeur correspondant aux meilleures pratiques. Un projet éco-conçu peut alors être évalué par rapport à ces deux niveaux de performance. La principale difficulté pour pouvoir appliquer ce type de normation est de disposer des profils de référence. Pour les bâtiments, au regard des réglementations et certifications actuelles, il paraît souhaitable de travailler sur des valeurs de référence exprimées dans une unité du bâtiment (m2 de SHON, m2 de SU ). Cette unité pourrait d ailleurs être propre à chaque usage (/élève, /nuité, /lit, ). D importants travaux vont être menés dans les prochaines années pour obtenir ces valeurs de référence dans le cadre de l association HQE et de projets européens comme Superbuildings. 6.2 Analyses de sensibilité (durée de vie, fin de vie) Certaines hypothèses comme la durée de vie d un bâtiment et le scénario de fin de vie des différents matériaux sont très incertaines. Or elles pourraient influencer la comparaison de variantes. Par exemple le choix d une durée de vie plus courte peut désavantager des composants à impact de production plus élevé mais réduisant les impacts en phase d utilisation. Il est alors utile de faire varier ce type de paramètre incertain pour savoir si les résultats de l ACV sont robustes, et constituent dans ce cas une véritable aide à la décision, ou si au contraire les résultats dépendent d hypothèses difficiles à étayer, auquel cas la décision ne pourra pas être justifiée par l ACV, ou ne sera valable que sous certaines hypothèses. Une étude de sensibilité devrait accompagner toute évaluation environnementale de bâtiment. 6.3 Incertitudes sur différents indicateurs Selon le GIEC, l incertitude sur le potentiel de réchauffement global correspond à 35%, pour les gaz autres que le CO2. Le CO2 représentant de l ordre de 80% de cet impact, l incertitude globale n est alors que de 7%. Certains autres indicateurs sont beaucoup plus incertains, en particulier en ce qui concerne la santé et l éco-toxicité kg eq. H + = 32 kg eq. SO 2 139

140 Certaines approches méthodologiques peuvent permettre de réduire certaines incertitudes, par exemple en ce qui concerne l évolution au cours du temps du mix de production d électricité, de chaleur, ou plus généralement les processus intervenant en phase d utilisation. Si les impacts sont évalués en considérant les processus actuels (par exemple le mix actuel de production d électricité) et divisés par la durée de vie supposée de l ouvrage, les impacts correspondent à une année proche d aujourd hui, et les incertitudes sont ainsi réduites. 6.4 Approche multicritère pour la comparaison de solutions Lors de la comparaison de solutions, il peut arriver qu une solution soit plus favorable sur certains critères, mais moins favorable sur d autres. Une possibilité consiste alors à établir des priorités entre les critères et à définir des pondérations. Certains études se sont basées sur des panels d experts afin d établir ce type de pondération, par exemple le projet européen Lense ( ou un projet animé par BioIS sur la priorisation des thèmes environnementaux ( Les pondérations restent cependant arbitraires. Une autre possibilité consiste à prendre en compte le contexte et le dialogue avec le maître d ouvrage. Par exemple le problème des ressources en eau peut être plus important dans certaines régions que dans d autres. La proximité d un cours d eau ou d un lac à protéger peut donner plus d importance à des impacts comme l eutrophisation. L approche multicritère a été préférée dans le projet de norme européenne. Des systèmes de cotation environnementale à partir d un profil multicritère sont en cours d élaboration par les Pouvoirs Publics. Il s agira de regrouper les critères environnementaux par thématique (nombres et nom à définir), de les agréger partiellement par thématique puis éventuellement globalement pour obtenir une note unique (points, étoiles ). L idéal serait de ne conserver que 5 à 6 thématiques et d éviter l agrégation totale fortement demandée par le marché mais fortement compensatoire (je peux être très bon sur un critère pour compenser sur un autre critère où je serai très mauvais). Or cette compensation n est souvent pas écologiquement acceptable. Il existe d autres méthodes d agrégation multicritère, dites méthodes d agrégation partielle, permettant de fortement limiter les phénomènes de compensation. Développées notamment par l «école francophone» (voir ROY et SCHARLIG), Ces méthodes ont montré leur efficacité lors de processus complexe d aide à la décision. Ces méthodes sont néanmoins, de premier abord, moins intuitives et moins faciles à appréhender par le décideur. Par ailleurs, refusant l agrégation totale, ces méthodes conduisent à donner une grande responsabilité au décideur ce qui est «conforme à la pratique» mais qui peut mettre le décideur en insécurité puisqu il n a pas de «note» pour prouver qu il a fait le meilleur choix. Mathématiquement, elles sont aussi un plus difficile à mettre en oeuvre. Par contre, ces méthodes sont de bons outils de recherche de consensus. Malgré tout, il nous semble difficile à courte échéance d implémenter ces méthodes dans les évaluations environnementales de bâtiment notamment si les objectifs de l évaluation sont la vérification d une exigence réglementaire ou la certification de performances. 140

141 6.5 Exigences de performances dans un programme Objectifs en termes d impact par m 2 et par an Comme on l a vu, se ramener à une année (considérée dans un futur proche) permet de réduire les incertitudes liées à un futur plus éloigné. Mais un deuxième intérêt est de pouvoir comparer le projet à une référence. Dans ce cas, il est également utile de se ramener à une unité de référence indépendante du projet : par exemple 1 m2 de surface chauffée, 1 m3, 1 personne etc. Ce type de ratio peut être utilisé en phase de programmation, puis évalué durant les phases suivantes par les équipes de conception et de réalisation, voire de gestion du bâtiment. Des objectifs ont été exprimés sous cette forme par exemple dans le projet européen (programme CONCERTO) sur le quartier Lyon Confluence. kg CO2 / m 2 / an g déchets radioactifs / m 2 / an Logements 7 2 Bureaux 5 2 Il est dans ce cas nécessaire de bien préciser quelle surface est considérée pour établir les ratios : SHAB, SHON, surface chauffée Le projet européen Superbuildings devrait permettre d avancer sur ce sujet. 141

142 Conclusions La présente étude a permis de proposer les grandes lignes d une méthodologie pour l application de l analyse de cycle de vie aux bâtiments, en précisant la définition du champ pour de telles études, le mode de calcul de l inventaire de cycle de vie, l évaluation des impacts et l interprétation des résultats. L analyse des pratiques existantes a également permis de clarifier différentes approches de modélisation du cycle de vie des bâtiments, par exemple en ce qui concerne la prise en compte du recyclage, du transport des matériaux ou des étapes de fin de vie. La simplification des inventaires a été étudiée : sa validité dépend des indicateurs que l on souhaite évaluer. Deux bases de données ont été considérées : une base «spécifique», INIES, formée par les FDES fournies par les industriels, et une base générique, Ecoinvent, fournissant des inventaires plus détaillés mais correspondant à des moyennes européennes ou nationales. Le choix d une base peut dépendre de l objectif de l étude, en particulier les indicateurs sélectionnés et l avancement du projet : des données génériques peuvent être utilisées en phase amont, puis des données spécifiques en conception détaillée. Certains aspects de la modélisation ont été approfondis, en particulier sur les aspects de gestion de l eau et sur l évolution dans le temps des impacts liés à la production d électricité. Les bâtiments à énergie positive produisent davantage d électricité l été et en consomment plus l hiver : considérer des impacts moyens annuels est alors moins précis qu une approche plus dynamique. En ce qui concerne l aide à l interprétation des résultats, des étapes de normalisation sont proposées, d une part afin de situer un projet par rapport à une moyenne et des meilleures pratiques, d autre part dans le but d établir des priorités parmi les indicateurs environnementaux, facilitant ainsi la mise en œuvre d une démarche multi-critères. Le projet a donc permis de clarifier les hypothèses et les choix méthodologiques, et de développer des compléments aux outils actuels. Certains travaux se poursuivent dans le cadre d activités européennes avec les projets LoRe-LCA et Superbuilding. 142

143 Annexe 1 : Répartitions des substances listées dans Ecoinvent dans les différentes catégories FDES (a) Hydrocarbures (non spécifiés, excepté méthane) m-xylene o-xylene Styrene Toluene Xylene Acenaphthene Isoprene Terpenes Hydrocarbons, aliphatic, unsaturated Butane Butene Ethane Heptane Hexane Hydrocarbons, aliphatic, alkanes, cyclic Hydrocarbons, aliphatic, alkanes, unspecified Pentane Propane Ethene Propene Ethyne Butadiene Cumene Cyclohexane (a) HAP (non spécifiés) PAH, polycyclic aromatic hydrocarbons Benzo(a)pyrene (a) Méthane (CH4) Methane, biogenic Methane, fossil (a) Composé organiques volatils (ex : acétone, acétate, etc, NMVOC, non-methane volatile organic compounds, unspecified origin Acetone Acetaldehyde Acrylic acid 143

144 Formaldehyde Acrolein Methyl acrylate Chloroform Methane, monochloro-, R-40 Mercury Lead Dimethylamine Nitrobenzene Phenol Ethene, tetrachloro- Methane, tetrachloro-, R-10 Ethane, 1,1,2-trichloro- Ethene, trichloro- Ethyl cellulose 2-Methyl-2-butene Benzal chloride Butanol Diethyl ether 1,4-Butanediol 3-Methyl-1-butanol 4-Methyl-2-pentanone Acetonitrile Diethylene glycol Ethyl acetate Formic acid Furan Methyl ethyl ketone Methyl formate Propanol (a) Dioxyde de Carbone (CO2) Carbon dioxide, biogenic Carbon dioxide, fossil Carbon dioxide, land transformation (a) Monoxyde de Carbone (CO) Carbon monoxide, biogenic Carbon monoxide, fossil (a) Protoxyde d'azote (N2O) Dinitrogen monoxide (a) Oxydes d'azote (Nox en NO2) 144

145 Nitrogen oxides (a) Ammoniaque (NH3) Ammonia (a) Poussières (non spécifiées) Particulates, < 2,5 um Particulates, > 10 um Particulates, > 2,5 um, and < 10um (a) Oxydes de Soufre (SOx en SO2) Sulfur dioxide (a) Hydrogène Sulfureux (H2S) Hydrogen sulfide (a) Acide Cyanhydrique (HCN) Cyanide (a) Acide Chlorhydrique (HCl) Hydrogen chloride (a) Composés chlorés non spécifiés (en Cl) Chlorine Epichlorohydrin Phosphorus trichloride Potassium chloride Sodium chlorate Sodium hypochlorite Sodium perchlorate Trichlorosilane Chlorosilane, trimethyl- (a) Composés fluorés non spécifiés (en F) Fluorine Fluosilicic acid Hydrogen fluoride (a) Composés halogénés (non spécifiés) 145

146 Benzene, hexachloro- Benzene, pentachloro- Dioxins, measured as 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin Phenol, pentachloro- Acetic acid, trifluoro- Ethane, 1,1,1,2-tetrafluoro-, HFC-134a Ethane, 1,1,1-trichloro-, HCFC-140 Ethane, 1,1,1-trifluoro-, HFC-143a Ethane, 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-, CFC-113 Ethane, 1,1-dichloro-1-fluoro-, HCFC-141b Ethane, 1,1-difluoro-, HFC-152a Ethane, 1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoro-, CFC-114 Ethane, 1-chloro-1,1-difluoro-, HCFC-142b Ethane, 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoro-, HCFC-123 Ethane, 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoro-, HCFC-124 Ethane, chloropentafluoro-, CFC-115 Ethane, hexafluoro-, HFC-116 Ethane, pentafluoro-, HFC-125 Ethene, chloro- Halogenated hydrocarbons, chlorinated Methane, bromochlorodifluoro-, Halon 1211 Methane, bromotrifluoro-, Halon 1301 Methane, chlorodifluoro-, HCFC-22 Methane, chloro-fluoro-, HCFC-31 Methane, chlorotrifluoro-, CFC-13 Methane, dichloro-, HCC-30 Methane, dichlorodifluoro-, CFC-12 Methane, dichlorofluoro-, HCFC-21 Methane, difluoro-, HFC-32 Methane, tetrafluoro-, R-14 Methane, trichlorofluoro-, CFC-11 Methane, trifluoro-, HFC-23 Ethane, 1,2-dichloro- (a) Métaux (non spécifiés) Silver Barium Beryllium Molybdenum Thallium Aluminum Iron Magnesium Platinum Titanium 146

147 Tungsten (a) Antimoine et ses composés (en Sb) Antimony (a) Arsenic et ses composés (en As) Arsenic Arsine (a) Cadmium et ses composés (en Cd) Cadmium (a) Chrome et ses composés (en Cr) Chromium Chromium VI Cobalt (a) Cobalt et ses composés (en Co) (a) Cuivre et ses composés (en Cu) Copper Tin (a) Etain et ses composés (en Sn) (a) Manganèse et ses composés (en Mn) Manganese (a) Mercure et ses composés (en Hg) Mercury Nickel (a) Nickel et ses composés (en Ni) (a) Plomb et ses composés (en Pb) 147

148 Lead (a) Sélénium et ses composés (en Se) Selenium Zinc (a) Zinc et ses composés (en Zn) (a) Vanadium et ses composés (en V) Vanadium (a) Silicium et ses composés (en Si) Silicon Silicon tetrafluoride (a) Substances sans correspondances Ammonium carbonate Boric acid Boron Boron carbide Boron trifluoride Bromine Calcium Calcium hydroxide Diborane Helium Hexamethyldisilizane Hydrogen peroxide Iodine Isocyanic acid Lanthanum Lithium carbonate Methyl amine Nitrogen fluoride Ozone Phosphine Potassium Potassium hydroxide Scandium Sodium Sodium formate Sodium hydroxide 148

149 Sodium tetrahydroborate Strontium Sulfate Tetramethyl ammonium hydroxide Thorium Uranium Water Zirconium Benzaldehyde Hydrocarbons, aromatic Nitrate Phosphorus Sodium dichromate Sulfur hexafluoride Ethanol Methanol Aldehydes, unspecified Propanal Acetic acid Propionic acid Ethylene oxide t-butyl methyl ether Methane, bromo-, Halon 1001 Polychlorinated biphenyls 2-Methyl pentane 2-Methyl-1-propanol 2-Propanol Butyrolactone Carbon disulfide Ethane thiol Ethylene diamine Ethylene glycol monoethyl ether Hydrogen Methyl borate Monochloroethane Monoethanolamine N-Bromoacetamide Paraffins Phosphoric acid Propylene oxide Sulfuric acid 149

150 CHAPITRE 3 : INTEGRATION INFORMATIQUE 150

151 Sommaire INTRODUCTION ELODIE LA VERSION BÉTA-TEST D ELODIE, EN MAI Evaluer un projet avec la version Béta-test d ELODIE Les limites de la version Béta-test d ELODIE ELODIE EN MARS Présentation générale Créer un projet sous ELODIE Prendre en compte le contributeur produits et matériaux de construction Prendre en compte les consommations d énergie pendant la vie en œuvre du bâtiment _ Prendre en compte les consommations d eau pendant la vie en œuvre du bâtiment Prendre en compte la phase chantier du bâtiment Les transports des occupants Les résultats calculés par ELODIE Vers un ELODIE V ÉVOLUTION D EQUER VERS NOVAEQUER POINT DE DÉPART : EQUER Présentation Fonctionnement Limites NOVAEQUER Les bibliothèques Le bâtiment L énergie L eau Le calcul Les résultats LES ÉVOLUTIONS Noyau de calcul Mix électrique dynamique Bibliothèques d impact Bibliothèques d éléments Gestion des résultats Étiquette CONCLUSION

152 Introduction Ce livrable correspond à l avancement du projet en janvier 2011, il pourra donner lieu à une actualisation en fin de projet, soit en mars Il correspond à l'intégration dans un logiciel du livrable 2 concernant la méthodologie et les fonctions nécessaires à la réalisation d'un outil d'acv bâtiment. Dans le présent document nous aurons un bref aperçu des fonctionnalités existantes et des limites des outils ACV utilisés comme base d'intégration ; nous détaillerons ensuite les modifications apportées dans le cadre du projet COIMBA. Enfin, nous verrons les évolutions en cours d'intégration ou qui sont envisagées. 152

153 1 Elodie 1.1 La version Béta-test d ELODIE, en mai 2008 Le logiciel ELODIE v0 ou béta-test a été mis à disposition de béta-testeurs volontaires en mai 2008, sous la forme d un outil web (voir Figure 16). ELODIE v0 permettait alors d effectuer des calculs de performance environnementale à l échelle du bâtiment pour un seul contributeur : l ensemble des produits et matériaux le constituant. ELODIE est relié à la base de données INIES et permet ainsi d exploiter les indicateurs des FDES. Les béta-testeurs qui se sont inscrits ont permis de tester cette première version d ELODIE, de faire remonter les besoins des utilisateurs en termes d ergonomie, de valeurs par défaut et de méthodologie. Figure 16: Page de garde du logiciel Elodie en béta-test 153

154 1.1.1 Évaluer un projet avec la version Béta-test d ELODIE Un projet sous ELODIE peut regrouper différents bâtiments d une même opération ou permettre de décliner un même bâtiment en différentes variantes. La figure ci-dessous montre le projet d une maison déjà renseigné. L utilisateur découpe son ensemble de produits et matériaux de construction en zone (le plus généralement ces zones sont des lots de construction), pour permettre une analyse thématique par la suite. Chaque bâtiment est spécifié par sa SHON et sa durée de vie programmée (DVP). Figure 17 : L écran projet d ELODIE 154

155 Le bâtiment est décrit par l utilisateur d ELODIE comme une somme de composants. Le métré est traduit sous la forme de «quantité» pour chacun des composants. L utilisateur doit également déterminer une Durée de Vie Estimée (DVE) pour chaque composant, à partir de la donnée suggérée par le fabricant de ce produit (DVT : durée de vie typique) au sein de la FDES. ELODIE n impose aucune frontière d étude : l utilisateur doit lui-même décider les éléments qu il intègre dans son périmètre d évaluation. Figure 18: Renseigner un composant sous ELODIE Le choix des données environnementales se fait entre les FDES existantes sous INIES (voir Figure suivante) ou la propre base de données d ELODIE. La version de test permettait d avoir plusieurs types de données : fiches créées et communiquées par le CSTB à l ensemble des utilisateurs, fiches créées par les utilisateurs (qui avaient également la possibilité de partager leurs fiches à l ensemble de la communauté des utilisateurs d ELODIE). Figure 19: L outil ELODIE est relié à la base de données INIES ( 155

156 La figure suivante illustre la création d une fiche ELODIE par un utilisateur. Les informations demandées sont celles relatives à la définition de l unité fonctionnelle et des indicateurs de la FDES Figure 20: ELODIE possède également sa propre base de données, que l utilisateur peut enrichir. Une fois l ensemble du projet décrit, l utilisateur obtient les résultats agrégés à l échelle du projet, qu il peut consulter sous forme de tableau ou graphique. Figure 21: Comparer les résultats de différentes variantes sous ELODIE 156

157 Figure 22 : Comparer graphiquement les résultats de différentes variantes sous ELODIE ELODIE permet de comparer le poids relatif des différents éléments constitutifs du bâtiment. Figure 23: Analyser les poids respectifs des lots pour le contributeur produit et matériaux de construction sous ELODIE ELODIE permet d exporter les résultats sous un format figé PDF Les limites de la version Béta-test d ELODIE Les limites d ELODIE, en mai 2008, sont aussi bien d ordre méthodologique qu ergonomique. 157

158 La décision est alors prise de changer la technologie de développement et ELODIE version 1 sera développée sous Silverlight. Ensuite, ELODIE version 1 aura pour ambition de traiter les points suivants, en cohérence avec le projet COIMBA : - L unité fonctionnelle du bâtiment n est traitée que sommairement sous ELODIE version 0. (SHON et DVP). Or pour comparer différents projets et pour capitaliser des données sur l ensemble du parc, il est essentiel de définir pour chaque projet ELODIE un équivalent fonctionnel précis. - Si ELODIE laisse l utilisateur libre dans la définition de ses frontières, des aides devront lui être apportées à terme. Notamment en créant des modules spécifiques à chaque contributeur pris en compte dans la norme XP P020-3 (énergie, eau, transport) - Le format des sorties des calculs sous ELODIE v0 n est pas satisfaisant en terme de possibilité de retraitement, d usage de graphiques esthétiques, etc. - La base de données INIES et celle d ELODIE sont lacunaires pour nombre de produits et matériaux, notamment les équipements qui sont systématiquement absents des évaluations environnementales effectuées. - ELODIE se comporte encore trop comme une boîte noire. ELODIE ne permet pas de stocker des informations sur les différents contributeurs pour aider à l interprétation des résultats. - La prise en compte des consommations d eau devrait être intégrée sous ELODIE par le biais d une calculette permettant d estimer ces consommations d eau (eau potable ou eau de pluie). 1.2 ELODIE en mars Présentation générale Le logiciel ELODIE est un outil web à présent disponible à l adresse suivante : Il est toujours possible d utiliser ELODIE, en version de démonstration en se créant un compte. Les fonctionnalités sont alors réduites et la version n évolue pas. La version complète d ELODIE est diffusée par le biais de formations, présentes dans le catalogue formation du CSTB. L ensemble de l outil a été redéveloppé en technologie Silverlight, au caractère plus esthétique. L interface du logiciel ELODIE est à présent disponible en français ou en anglais. Figure 24 : La page d'accueil d'elodie début mars

159 ELODIE, en mars 2011, permet de prendre en compte les contributeurs suivants : consommations d énergie de fonctionnement du bâtiment (postes RT ou autres usages), consommations d eau des bâtiments (résidentiels et tertiaires) contribution des produits de construction aux impacts environnementaux de l ouvrage, et celle spécifique de la phase de chantier de construction du bâtiment. Le schéma suivant illustre le principe général d ELODIE, interface permettant d associer des données environnementales à des quantités. Figure 25 : Le principe de base de l outil ELODIE Créer un projet sous ELODIE L outil permet la création de projet et le partage de ceux-ci entre différents utilisateurs d ELODIE. Cette fonctionnalité peut s avérer utile si l un les projets nécessite la saisie de données détenues par différents utilisateurs. 159

160 Figure 26 : Liste du projet de l utilisateur «Démonstration» sous ELODIE L outil ELODIE utilise plusieurs bases de données environnementales. La base de données INIES, à laquelle ELODIE est raccordé permet de mettre à disposition des utilisateurs les indicateurs de ces FDES pour les calculs à l échelle du bâtiment. (ELODIE peut également récupérer ces données phase par phase, si la saisie en a été faite sous INIES). ELODIE possède ensuite sa propre base données qui comporte les éléments suivants : Figure 27 : Bibliothèques de données environnementales sous ELODIE de Fiches composant ELODIE Fiches de profil énergie Fiches de profil eau Fiches de profil transport Fiches de profil immobilisation Bibliothèque contenant les valeurs par défaut diffusées par le CSTB et les fiches créés par les utilisateurs (un utilisateur peut choisir de partager ses fiches avec d autres utilisateurs, s il connait leurs identifiants) DES énergie DES eau DES transport DES immobilisation 160

161 L utilisateur a la possibilité de créer un projet vierge ou de créer un projet à partir d un modèle. Un modèle de projet comporte déjà des éléments renseignés. Les modèles peuvent être définis par le CSTB ou les utilisateurs eux-mêmes. L utilisateur est toujours libre des frontières d évaluation de son projet (en termes de contributeur, de données environnementales utilisées, etc.) Figure 28: Création d un nouveau projet, comprenant un bâtiment, sous ELODIE. A la création d un bâtiment, un certain nombre d éléments doivent être renseignés afin de définir l équivalent fonctionnel évalué : Description, Caractérisation du bâtiment, Typologie, Unités complémentaires, Localisation Géographique, Réglementation en Vigueur. Certaines données sont indispensables aux calculs, d autres seront essentielles lors d actions de capitalisation. 161

162 Figure 29 : Renseigner l équivalent fonctionnel d un bâtiment sous ELODIE pour permettre une analyse complète des résultats et leur capitalisation. Ensuite, la description d un bâtiment se fait par le biais de différents modules : Chaque bâtiment comporte quatre modules : - le Module Composant, - le Module Energie, - le Module Eau, - le Module Chantier. Figure 30: Découpage du projet suivant les lots pour le module Composant (contributeur produits et matériaux de construction) Prendre en compte le contributeur produits et matériaux de construction Pour le module Composants, les zones peuvent êtres utilisées comme une façon de ranger les produits par type ou par fonction. Renseigner un composant revient de la même façon que dans le béta-test à quantifier chaque composant et lui affecter des données environnementale et une durée de vie estimée. 162

163 Figure 31 : Renseigner un composant sous ELODIE : il faut spécifier une DVE, une quantité et documenter ces valeurs et le choix des données environnementales associées. Pour l affectation des données environnementales à un composant, l utilisateur a le choix entre une FDES (Fiches de Déclaration Environnementales et Sanitaires) existante dans la base INIES ou une fiche ELODIE (existante ou à créer). Figure 32 : A chaque composant, il faut associer une FDES (présente sous INIES) ou une fiche ELODIE Prendre en compte les consommations d énergie pendant la vie en œuvre du bâtiment Le module énergie d ELODIE permet de calculer les impacts environnementaux liés aux consommations d énergie qui ont lieu sur la parcelle pendant la phase d utilisation du bâtiment. La mise à disposition de l énergie engendre des impacts sur l environnement en termes de consommations de ressources énergétiques et non énergétiques, mais également en termes de pollution de l eau, pollution de l air, émission de CO2, etc. Ce module n a pas vocation à effectuer lui-même les calculs thermiques (réglementaires ou issus de simulations thermiques) : il permet seulement de transposer les résultats obtenus par d autres logiciels - ou par calculs- en impacts environnementaux. La récupération des données nécessaires se fait donc encore de façon manuelle. Le module énergie d ELODIE utilise ainsi, pour calculer les impacts de ces consommations, deux types de données environnementales : - des données conventionnelles (celles utilisées dans la RT) - des données issues d ACV (Analyse de Cycle de Vie). ELODIE effectue donc deux calculs en parallèle et exprime deux profils environnementaux : un conventionnel et un issu d une approche ACV. 163

164 Il est conseillé à l utilisateur de renseigner au minimum les postes RT (chauffage, ventilation, ECS, auxiliaires, éclairage), mais il peut également ajouter d autres consommations telles que l énergie spécifique. Cette énergie spécifique regroupe : - les consommations liées aux systèmes intégrés au bâtiment (consommations des ascenseurs, des escalators, des installations de sécurité, de communication) et - celles des appareils connectés au réseau électrique du bâtiment (électroménager, matériel de bureautique, etc.) Les valeurs des consommations doivent être renseignées pour l ensemble du bâtiment par année, en kwh d énergie finale. Figure 33 : La prise en compte des consommations d énergie sous ELODIE se fait en utilisant les sorties des logiciels de calcul thermique réglementaire ou de simulation thermique dynamique. A chaque consommation doit être associé une DES (déclaration environnementale de service) Prendre en compte les consommations d eau pendant la vie en œuvre du bâtiment Le module eau d ELODIE permet actuellement d estimer les consommations d eau de bâtiments résidentiel ou tertiaire. C est au sein du projet COIMBA, que le CSTB a développé la méthodologie d évaluation des consommations d eau des bâtiments résidentiels. Dans le module Eau, l utilisateur doit au choix : - répondre à une liste de questions et renseigner les caractéristiques des équipements présents dans le logement ou bâtiment étudié. - saisir directement la consommation totale d eau du bâtiment (en m 3 /an/bâtiment) ainsi que la part des rejets (en m 3 /an/bâtiment). Le module eau est alors découpé en quatre volets : Informations générales, Equipements, Résultats des calculs de consommation et Impacts sur l environnement. Le renseignement des informations générales et des équipements diffère légèrement suivant le type de bâtiment décrit (résidentiel ou tertiaire), certaines valeurs par défaut pouvant être automatiquement attribuées dans le cas d un bâtiment tertiaire. Pour tout autre type de bâtiment, l utilisateur ne peut que saisir la consommation totale d eau du bâtiment 164

165 et la part des rejets dans le volet Impacts sur l environnement. L utilisateur est une fois encore libre d intégrer ou non chacun des postes proposé par ELODIE. Figure 34: Le module Eau d ELODIE permet d estimer les consommations d eau des bâtiments résidentiels et tertiaires. Figure 35: Le module Eau d ELODIE permet d estimer les consommations d eau des bâtiments résidentiels et tertiaires en prenant en compte les équipements et les habitudes des occupants. 165

166 Le module eau d ELODIE permet d obtenir les résultats suivants : Consommation par poste d usage, Consommation par types d eau, Coût eau potable consommée. Figure 36 : Le module Eau d ELODIE permet d estimer les consommations d eau des bâtiments résidentiels et tertiaires et de donner des indications de performance Le dernier volet du module eau permet à l utilisateur d ELODIE d affecter des données environnementales aux différents types d eau consommée et rejetée. Figure 37 : Le module eau d ELODIE permet d associer des données environnementales (DES) aux consommations et rejets d eau du bâtiment en usage Prendre en compte la phase chantier du bâtiment Ce module a été créé de façon à permettre la prise des impacts de la phase chantier qui ne seraient pas comptabilisés à l échelle des produits et matériaux de construction. Il permet d estimer les impacts environnementaux liés aux activités de chantier (vie de chantier, terrassement, aménagement de la parcelle, déplacement des ouvriers sur chantier, etc.). Il s agit des consommations en énergie, en eau et celles liées au transport et à l immobilisation de matériels de chantier. 166

167 Figure 38: Le module chantier, poste énergie permet de prendre en compte les consommations d énergie spécifiques au chantier (hors consommations déjà prise en compte dans les FDES). Figure 39 : Le module chantier, poste eau permet de prendre en compte les consommations d eau spécifiques au chantier (hors consommations déjà prise en compte dans les FDES). Figure 40 : Le module chantier, poste transport permet de prendre en compte les déplacements spécifiques au chantier (hors transport déjà pris en compte dans les FDES). Figure 41 : Le module chantier, poste immobilisation permet de prendre en compte l amortissement des engins et installations de chantier (hors amortissement déjà pris en compte dans les FDES) Les transports des occupants Sous ELODIE a été développé un module permettant de pendre en compte les déplacements des occupants pendant la phase d utilisation du bâtiment. Ce module n est actuellement disponible qu en interne au CSTB Les résultats calculés par ELODIE A partir des informations renseignées par l utilisateur, ELODIE calcule pour chaque contributeur sa contribution aux impacts environnementaux de l'ouvrage par la méthode définie dans la norme XP P01-167

168 Un calcul phase par phase est également possible, mais cette possibilité n est pas encore offerte à l ensemble des utilisateurs, en raison du faible nombre de FDES définies phase par phase sous INIES ; Les résultats peuvent alors être exprimés sur le cycle de vie total du bâtiment ou ramenés à l annuité. Ensuite, les indicateurs peuvent être exprimés selon les unités disponibles (SHON, SHAB, nombre d occupants, etc.). Figure 42 : Les résultats de l évaluation d un bâtiment sous ELODIE peuvent être exprimés suivant diverses unités ; Les impacts de chaque contributeur peuvent être étudiés de manière absolue (par le calcul des indicateurs) ou relative (par la comparaison de différents contributeurs sur des graphiques camemberts). Par exemple, on observe ci-dessous la répartition des impacts pour l indicateur «Consommation des ressources énergétiques énergie non renouvelable» entre les différents contributeurs au sein de la zone «Cloisonnement et isolation». 168

169 Figure 43: ELODIE permet d évaluer les poids relatifs des contributeurs à différentes échelles : échelle du bâtiment, d un module ou d une zone (pour le module composant), ceci pour tous les indicateurs. Pour avoir une vision globale de la performance comparée des différents bâtiments, l utilisateur peut également obtenir le graphique radar du projet global : Figure 44 : Visualisation du graphique radar sous ELODIE permettant la comparaison des 2 bâtiments modélisés, pour chaque indicateur environnemental 169

170 L utilisateur peut enfin exporter les résultats d ELODIE sous Excel, cette fonctionnalité permet d exporter l essentiel des éléments renseignés et des résultats dans un unique fichier. La réutilisation des résultats calculés et leur exploitation en sont ainsi facilitées. Figure 45: Les résultats d un projet modélisé sous ELODIE peuvent être exportés sous Excel Vers un ELODIE V2 Entre ELODIE v0 et ELODIE version 1, COIMBA aura permis de traiter un certain nombre de points méthodologiques. D autres points, en relation avec ce projet seront ultérieurement développés sous ELODIE, notamment : - La cohabitation des données «cradle to gate» et «cradle to grave», en cohérence avec la norme XP P Création de profils environnementaux pour des bâtiments de référence 170

171 2 Évolution d EQUER vers novaequer 2.1 Point de départ : EQUER Présentation EQUER est un logiciel d'acv bâtiment fruit d'une collaboration entre le CEP de l'école des Mines de Paris et la société IZUBA énergies. Il permet d'évaluer l'impact environnemental d'un bâtiment et de ses occupants ; pour cela, il s appuie sur les résultats de simulation de Pleiades+COMFIE (noté P+C dans la suite de ce texte), logiciel de simulation thermique dynamique. La simulation du cycle de vie s appuie sur : une base de données d inventaires de cycle de vie et d indicateurs d'impacts : o pour la fabrication des matériaux o pour les procédés (transport de personnes ou de matériaux, énergie, traitement d'eau et des déchets...) les caractéristiques des bâtiments étudiés o les matériaux qui constituent le bâtiment et leurs quantités o le mode de gestion de déchets o le comportement des occupants o Fonctionnement Le fonctionnement du logiciel peut être compris en parcourant les différents onglets qui le composent ; ils sont structurés pour passer d étape en étape à la saisie, au calcul puis à l analyse des résultats. a) Bibliothèque 171

172 On retrouve dans la bibliothèque tous les éléments et procédés pris en compte dans les calculs et les impacts associés par catégorie, étape et procédé avec leur unité fonctionnelle (sous forme abrégée). Il est également possible d indiquer des informations générales sur les durées de vies des éléments et les distances de transport de ces éléments. b) Énergie On indique ici l énergie de chauffage et d ECS. On va pouvoir préciser la composition du mix énergétique utilisé pour l électricité de base et celui de l électricité tenant compte des pics de consommations pour le chauffage. Ceci permet, en cas de chauffage électrique, d évaluer les impacts correspondant aux besoins de chauffage calculés par P+C. On peut également indiquer des consommations supplémentaires en électricité et en gaz pour chaque habitant d une zone thermique, ce qui est lié à des usages comme la cuisson ou l électro-ménager. 172

173 c) Eau La fenêtre Gestion de l eau nous donne la possibilité de saisir le rendement du réseau d eau, l utilisation de toilettes sèches, la consommation quotidienne d ECS et les consommations quotidiennes supplémentaires d eau froide en litre par personne pour chaque zone du bâtiment. d) Déchets L onglet Déchets, en plus des consommations supplémentaires que l on retrouve dans les autres onglets, permet de définir les distances pour acheminer les déchets à leur destination et le comportement des occupants concernant le traitement de ces déchets (tri sélectif). e) Transport 173

174 On peut donner ici les informations relatives au comportement des occupants du bâtiment lors de leurs déplacements (choix du mode de transport) et aux distances parcourues. f) Calcul C est ici que l on peut choisir la durée considérées dans les simulations, lancer le calcul et consulter les résultats présentés sous la forme d un tableau dommant les indicateurs environnementaux calculés sur les différentes phases du cycle de vie. La base de données comporte le plus souvent des données «génériques», correspondant à une moyenne européenne d un type de produit, par exemple «laine de verre». Une description plus précise a pu être donnée à l étape de simulation thermique, par exemple en spécifiant le fabricant et la référence d un produit particulier. Dans ce cas, il faut établir une correspondance entre le nom de l élément dans P+C et le matériau le plus approprié de la base de données d Equer. Lors du lancement du calcul, si un élément en provenance de P+C n a pas de correspondance dans la bibliothèque EQUER, un choix d association à un élément de la bibliothèque est proposé autant de fois que cet élément apparait tant qu il n a pas été associé avec mémorisation. Les onglets suivants concernent l analyse et la représentation des résultats. 174

175 g) Graphiques Les graphiques affichent un histogramme des valeurs d impact que l on choisit pour les phases calculées par EQUER sur une variante donnée ; il est possible de l imprimer ou de le sauvegarder en bitmap au format BMP, ou bien en vectoriel au format EMF ou WMF. h) Comparatif Le comparatif permet de choisir une variante EQUER comme référence d un diagramme radar (les valeurs d impact de cette variante font le tour du bord extérieur du repère). Par ajout de nouvelles variantes par glisser/déposer de la «liste des résultats» vers la «liste des résultats à afficher» d ajouter au diagramme de nouveaux polygones qui représentent les valeurs d impact de ces variantes. On a ainsi une vision synthétique qui permet de comparer les impacts de plusieurs variantes ; comme pour les graphiques, on peut imprimer ou exporter le diagramme. 175

176 i) Écoprofil L éco-profil est un histogramme normalisé dont le but est de pouvoir comparer des variantes EQUER qui peuvent être complètement différentes en ramenant les valeurs d impacts à une référence en annéehabitant (étape de normalisation de l ACV). Ici encore on peut imprimer ou exporter le diagramme Limites Les résultats de simulations ne sont pas enregistrés avec la variante du projet Pleiades+COMFIE si on modifie le nom par défaut qui est proposé ; on ne peut associer qu un seul résultat EQUER à une variante P+C. Il est donc difficile de s y retrouver avec les calculs déjà effectués. Les associations effectuées entre des éléments en provenance de P+C et ceux d EQUER ne peuvent être mémorisés que pour l application, lorsqu on recharge une variante EQUER si on n a pas mémorisé les associations au niveau de l application, elles sont perdues. Une seule bibliothèque d impact peut être utilisée. Les unités des indicateurs environnementaux ne changent pas si on change de bibliothèque d impact. Or l utilisateur peut choisir entre une base composée de FDES (18 indicateurs correspondant à la norme AFNOR P01 020) ou issue d Ecoinvent et intégrant des indicateurs orientés dommages (santé et biodiversité). Les menuiseries internes ou en toiture ne sont pas prises en compte et les parois internes à une zone sont simplifiées ou négligées si ce sont des parois légères. Il est impossible de consulter/modifier le nombre d occupants de chaque zone. Il est difficile de représenter les quantités de tuyauterie, câblage, sauf en les ajoutant dans des parois au travers de compositions créées pour ce seul usage dans P+C en prenant garde que ces parois n influent pas sur le résultat du calcul thermique (intégration dans une zone non chauffée). 2.2 novaequer L intégration informatique des fonctionnalités présentées dans la partie méthodologique de COIMBA nous a amenés à envisager l outil comme pouvant être indépendant de Pleiades+COMFIE, c est donc sous l appellation novaequer que nous désignons dorénavant le logiciel. 176

177 Nous ne présenterons ici que les fonctionnalités qui ont été ajoutées dans le but de faciliter son utilisation, de supprimer les limites qui existaient ou de permettre à l utilisateur de donner de nouvelles informations au noyau de calcul. L'interface graphique a été reprise pour être plus facile et agréable à utiliser ; par exemple, lors du survol d'une liste de résultats ou d'une grille, celle-ci est automatiquement sélectionnée, on peut donc faire défiler les données avec la molette de la souris, des infobulles sont affichées dans les bibliothèques pour donner les valeurs d impact des éléments lors de leur survol, les recherches dans les boîtes de dialogue Pour détailler ces modifications, nous allons une fois de plus reprendre le déroulement de la saisie d une variante. Lors du lancement de l application la fenêtre de choix de la variante P+C ou novaequer à ouvrir Si c est une variante P+C qui est chargée, le retour à des valeurs par défaut est proposé, si c est une variante novaequer, c est le chargement des valeurs saisies pour cette variante qui est proposé ce qui n était pas le cas auparavant. En ne validant pas ces choix, on conserve les valeurs qui sont déjà affectées dans l interface Les bibliothèques a) Généralités Les informations concernant les impacts ne sont plus affichées sous forme abrégée mais en toutes lettres. 177

178 Il est maintenant possible de choisir la bibliothèque d impacts avec laquelle on effectue la simulation, la référence à cette bibliothèque est intégrée à la variante novaequer et cette bibliothèque est rechargée si nécessaire avec la variante. Étant donné que l on peut choisir la bibliothèque de calcul de chaque variante, les libellés et unités sont modifiés lors de l affichage des résultats ou graphiques d une variante et des contrôles de compatibilité des bibliothèques sont effectués lors de l utilisation de l outil comparatif. Ainsi, il n est pas possible de comparer un projet évalué sur la base des indicateurs Afnor à un autre projet évalué avec des indicateurs orientés dommages. b) Génération des bibliothèques La génération des bases de novaequer à partir des données Ecoinvent ou FDES est en cours de refonte pour essayer d automatiser les traitements et de limiter au maximum l intervention des personnes en charge de leur constitution ; le travail porte également sur la diminution des temps de traitement, sur la documentation des opérations à effectuer et de l historique des modifications. Nous avions auparavant une seule famille de bibliothèque : Ecoinvent ; la version de 1996 avait 12 indicateurs d impact, tout comme les suivantes, mais certaines unités fonctionnelles n étaient pas identiques. Pour la bibliothèque FDES, ce sont 18 indicateurs qui interviennent. Les unités fonctionnelles des éléments, leur durée de vie et les valeurs d impacts ne sont pas uniformes ou pas toujours renseignées, ce qui entraîne des processus de traitement de données supplémentaires difficilement automatisables. Pour la prise en compte de ces indicateurs qui sont plus nombreux et qui ne sont pas les mêmes que pour Ecoinvent, la structure des bibliothèques a été modifiée pour autoriser la prise en compte d'un nombre d'indicateurs variable. Des évolutions sont en cours de développement pour intégrer complètement ces changements dans le logiciel. Un utilitaire dont la fonction est de charger tout type de bibliothèque (STP, DBE, texte ou le nouveau format de bibliothèque NEQL) et de le sauvegarder vers n importe quel format a été écrit, il permettra également la comparaison des bibliothèques entre elles au travers de son export au format texte Le bâtiment Un onglet «Bâtiment» fait son apparition pour permettre de consulter/modifier les informations générales du bâtiment : Estimation de la SHON et du nombre d'habitants du bâtiment d'après le projet P+C permettant de nouveaux diagrammes dans le comparatif mais également les calculs de consommation d eau. Les quantités de tous les éléments récupérés du projet P+C qui est chargé avec la variante novaequer sont visibles 178

179 On peut aussi ajouter des quantités de matériaux, en provenance des bibliothèques P+C ou directement de la bibliothèque de novaequer (les correspondances ne sont plus à faire dans ce cas et seul le poids ou la surface doivent être renseignés) au travers d'une zone supplémentaire du bâtiment. On peut voir des exemples de choix pour des matériaux et des menuiseries : La présentation des matériaux pris en compte dans le calcul permet d avoir un aperçu des différents éléments et de leur emplacement, et en passant la souris sur un des éléments, les quantités (poids ou surface selon le type) sont affichées en infobulle L énergie Les rendements des chaudières et le COP des systèmes thermodynamiques sont pris en compte dans le calcul des consommations pour le chauffage et l'ecs. 179

180 On a maintenant la possibilité de visualiser et modifier les besoins de chauffage, de climatisation (et de lumière) par zone générés par P+C lors de la simulation et pris en compte dans les calculs de novaequer L eau On a intégré les calculs de consommation d'eau selon la méthode développée par le CSTB dans le cadre du projet COIMBA. Des bibliothèques d'équipements courants avec des caractéristiques prédéfinies rendraient la saisie plus aisée. Dans tous les cas les impacts des équipements ne sont pas pris en compte, seule la consommation d eau est gérée. 180

181 2.2.5 Le calcul C est maintenant le fichier projet P+C qui est utilisé pour obtenir les données représentant le bâtiment, on ne se base plus sur les fichiers générés par le noyau COMFIE. Lors du choix d'une association, seuls les éléments «compatibles» (en se basant sur l unité fonctionnelle) peuvent être sélectionnés. Les correspondances entre les matériaux de P+C et de novaequer sont présentées avant le calcul dans un tableau qui reprend tous les éléments présents et leur association : Lors du choix d une association une boite de dialogue permet de modifier l association : 181

182 Le choix d une association est toujours mémorisé dans la variante, lorsque la mémorisation du choix est proposée, elle concerne son enregistrement comme correspondance entre élément P+C et novaequer dans la bibliothèque d impact en cours d utilisation. Les correspondances ne sont plus mémorisées au niveau de l application : chacune des bibliothèques d impact a dorénavant ses propres correspondances. Les limites de novaequer concernant la représentation interne du bâtiment ont été supprimées : les vitrages en toiture, menuiseries internes et toutes les parois internes sont prises en compte. La réécriture du noyau de calcul pour conserver des inventaires et impacts au niveau le plus bas possible n'est pas encore terminée car cette opération est assez lourde et complexe Les résultats Les variantes de novaequer sont sauvées dans le dossier EQUER de la variante P+C associée ce qui permet de lier une ou plusieurs variantes novaequer à une variante P+C. Toutes les données saisies par l'utilisateur sont sauvegardées et peuvent être restaurées lors de l'ouverture d'une variante de novaequer Dans l onglet «Calcul» les résultats peuvent être exportés au formats CSV, texte, XLS, SYLK et HTML pour permettre leur exploitation ou visualisation dans la plupart des tableurs, traitements de texte ou navigateurs internet. Graphiques Dans le graphique du résultat, on a la possibilité de choisir non seulement les impacts à afficher mais également les étapes du cycle de vie 182

183 Comparatif Plusieurs types de comparatifs et choix des valeurs de référence sont dorénavant disponibles. Les choix des valeurs de référence sont les suivants : Les valeurs prises en compte étant celles saisies dans l onglet bâtiment. On peut imaginer d'autres valeurs (une évolution de novaequer avec une unité et une valeur libre est prévue) ou combinaisons possibles. Deux nouveaux types de diagrammes comparatifs sont disponibles : L histogramme en barre regroupé par impact Le graphe radar (le maximum de toutes les courbes pour chaque impact est choisi comme référence) ; 183

184 Ces diagrammes viennent s'ajouter au radar avec référence (la première courbe définit la référence de présentation des autres courbes) : En combinant les différentes représentations des valeurs possibles des comparaisons entre variantes et projets peuvent être effectués avec plus de cohérence. Écoprofil Dans l'écoprofil, les valeurs de référence sont affichées, si plusieurs références d'écoprofil sont disponibles, il est possible de choisir celle qui est utilisée. Le fichier des écoprofils a été externalisé pour faciliter l ajout de nouvelles références. 184

185 Au niveau de l'interface, des changements ont été apportés : un clic sur le titre de la référence permet de choisir la référence d'écoprofil affichée (si plusieurs références existent) un clic droit sur la zone des valeurs de référence ou sur le graphe permet d'afficher/masquer les références le déplacement de la zone de référence se fait en cliquer/glisser sur la zone des valeurs de références 2.3 Les évolutions En dehors de l interface qui devrait encore une fois être reprise pour que l utilisateur ne soit pas «noyé» dans les différentes saisies et puisse se focaliser sur une tâche particulière ; d autres éléments sont en cours d intégration ou devraient être ajoutés prochainement Noyau de calcul La prise en compte des impacts par matériau et par phase est encore en cours de développement Mix électrique dynamique L intégration d une fonction donnant la composition du mix énergétique en fonction du moment de l année reste à intégrer, cette fonctionnalité sera certainement ajoutée dans P+C lors du calcul des besoins horaires Bibliothèques d impact L utilisation de bibliothèques d impact n ayant pas les mêmes indicateurs impacts, ou les mêmes unités ou le même nombre d impact amène à une nouvelle refonte du noyau de calcul, mais également de la présentation des résultats qui doit devenir complètement paramétrable au lieu d être figée sur 12 impacts comme c est la cas actuellement. De la même façon que les correspondances entre matériaux sont enregistrées par bibliothèque, on devrait pouvoir indiquer des valeurs par défaut pour toutes les propriétés générales d une variante comme la durée de vie d éléments ou de catégories d éléments Bibliothèques d éléments L intégration dans les calculs des consommations d'énergie des équipements de chauffage et d'ecs est effectuée ; une bibliothèque d'équipements sera mise en place pour faciliter les choix de l'utilisateur ; elle peut être issue des bibliothèques d équipements que l on trouve dans le DPE. De la même manière, il serait intéressant d intégrer une bibliothèque pour les équipements consommateurs d eau dans le bâtiment ; une suite du développement consisterait à ajouter automatiquement les impacts liés à l équipement et à son utilisation (consommation énergétique éventuelle, ). 185

186 2.3.5 Gestion des résultats Dans la version actuelle, les indicateurs peuvent être rapportés au m² de surface utile ou à la personne. La liberté pourrait être donnée à l'utilisateur de choisir une autre référence, par exemple le lit pour un hôtel. Les indicateurs seraient alors rapportés à cette référence. De nouvelles références d écoprofil sont souhaitables pour pouvoir comparer les variantes à des valeurs plus récentes ou localisées. Enfin le travail sur le niveau de détail (matériaux, phases et procédés au lieu de phase uniquement) qui est en cours donne de nouvelles pistes d analyse des résultats. Des rapports reprenant les informations d une ou plusieurs variantes avec des modèles de présentation adaptés seront ajoutés pour permettre la constitution rapide de dossiers sur l ACV d une étude Étiquette Il est envisageable de créer une étiquette «impact environnemental» comparable à ce qu on retrouve pour le DPE dans le bâtiment permettant de communiquer les résultats plus facilement auprès du grand public ; il est par conséquent indispensable de trouver une fonction qui s appuiera sur les caractéristiques de la variante novaequer et ses résultats pour donner une valeur qui soit le plus parlante pour tous type de bâtiment. 2.4 Conclusion Le logiciel d ACV a déjà reçu de nombreuses améliorations, on mesure au travers des améliorations envisagées que cet outil peut devenir assez ouvert pour pouvoir utiliser tout type de bibliothèque d impact et permettre l analyse de n importe quel bâtiment avec un niveau de détail très fin. 186

187 CHAPITRE 4 : APPLICATION 187

188 Sommaire INTRODUCTION DESCRIPTION DES BÂTIMENTS ANALYSÉS Maison des Hauts de Feuilly a) Description du bâtiment b) Echanges entre les partenaires pour l harmonisation des données d entrée Bâtiment Nobatek Description du bâtiment Etude de variantes de systèmes constructifs sur une maison individuelle Description du bâtiment et des variantes RETOURS D EXPÉRIENCE ET MODIFICATIONS APPORTÉES AUX OUTILS Elodie a) Présentation succincte de l outil b) Retour d expérience c) Modifications apportées à l outil Equer a) Présentation succincte de l outil b) Retour d expérience c) Modifications apportées à l outil Simapro a) Présentation succincte de l outil b) Retour d expérience c) Modifications apportées à l outil PRÉSENTATION DES RÉSULTATS OBTENUS Comparaison des résultats par différents outils sur les Hauts de Feuilly a) Liste des matériaux complète b) Liste des matériaux simplifiée PRÉSENTATION DE L ÉTUDE SUR LE BÂTIMENT NOBATEK a) Liste des matériaux complète b) Liste des matériaux simplifiée ÉTUDE DE VARIANTES DE PROCÉDÉS CONSTRUCTIFS SUR UNE MAISON INDIVIDUELLE CONCLUSION

189 Introduction Le présent document présente les travaux qui ont été effectués par l ensemble des partenaires sur la phase d application des outils sur un cas pratique. Les objectifs de ces travaux sont : - de fournir un retour d expérience sur l utilisation pratique, ce qui a permis des améliorations sur les outils informatiques ; - de comparer les différents outils entre eux sur un bâtiment unique, en s efforçant d unifier les quantitatifs saisis pour mesurer les variations dans les résultats induits par les différences méthodologiques et les différences de bases de données utilisées ; - de mesurer l impact d une simplification de la liste des matériaux prise en compte dans le périmètre de l étude ; - d identifier les contributeurs principaux et de comparer quelques variantes de procédés constructifs. Présentation des modélisations réalisées : Bâtiment Liste de matériaux Outil Base de Données Réalisé par Hauts de Feuilly Détaillé Elodie Inies CSTB Détaillé Equer Ecoinvent Izuba / Armines Simplifié Equer Ecoinvent Izuba / Armines Détaillé Simapro Ecoinvent Nobatek Bâtiment Nobatek Détaillé Simapro Ecoinvent Nobatek Simplifié Simapro Ecoinvent Nobatek MAISON À ARBONNE Simplifié Simapro Ecoinvent Nobatek Maison à Arbonne, variante constructive Simplifié Simapro Ecoinvent Nobatek 189

190 1 Description des bâtiments analysés 1.1 Maison des Hauts de Feuilly a) Description du bâtiment Le bâtiment étudié est une maison individuelle d un niveau de performance équivalent au PassivHaus allemand. D une surface habitable de 149 m², elle a été construite en ossature bois. Sa toiture accueille 6 m² de capteurs solaires thermiques et 12 m² de capteurs photovoltaïques. Caractéristiques principales : Projet Intitulé du projet Hauts de Feuilly maison de type C Localisation Saint Priest (69) Maître d Ouvrage MCP Promotion SHAB 149 m² SHON 157 m² Nombre de 1 Nombre d étage R+1 logements Equipe de Architecte Atelier Thierry ROCHE maîtrise Economiste MCP Bureau d études d oeuvre BE fluides Cabinet Olivier SIDLER Enveloppe Procédé constructif Ossature bois. Garage en agglo. Compacité Architecture compacte Etanchéité à l air Test d infiltrométrie I4 = 0,24 m 3 /h/m² n50 = 1,14 vol/h Murs extérieurs Mur ossature bois : ossature de 15cm avec Laine de verre + doublage intérieur de 5 cm de laine de verre. U = 0,19 W/m².K Plancher bas 28cm de polystyrène sur terre plein Ue = 0,10 W/m².K Toiture 40 cm de laine de verre U = 0,11 W/m².K Ponts thermiques Le doublage intérieur de l ossature bois permet de rompre le pont thermique structurel. Rupture de pont thermique entre la dalle basse et les longrines. Menuiseries Vitrage Triple Cadre Bois - alu Occultations : Brise soleil orientable, treille végétale à feuilles caduques. Uw < A* 0,8W/m².K A4 Surface en tableaux 28,8 m² soit 19 % de la SHAB Systèmes Chauffage VMC thermodynamique Puissance installée 3,5 kw soit 23,5 W/m² 190

191 Emission Soufflage Rafraîchissement Confort d été passif (inertie, occultation). Rafraîchissement actif possible. Puissance installée - kw Ventilation Double flux thermodynamique Débit de pointe 240 m 3 /h Efficacité échangeur 70% ECS Solaire appoint électrique Capteurs solaires 6 m² Photovoltaïque Capteurs cristallins : 1,3 kwc Performance Objectif / label Equivalent PassivHaus : 120 kw.h EP / m² SHAB.an Simulation Réalisée. Besoin de chauffage de 37,6 kw.h/m².an dynamique Mesures Campagne de mesure en cours b) Echanges entre les partenaires pour l harmonisation des données d entrée a) Métrés L ensemble des données a été fourni par Enertech, ce qui a permis d établir une base commune, y compris sur les lots fluides (chauffage, ventilation, ECS, plomberie, électricité) pour lesquels les saisies sont particulièrement fastidieuses. Les données utilisées sont celles de la description du projet en phase Chantier (quantitatifs «MCP»), sauf pour les fondations. En effet en phase chantier l étude de sol a montré la nécessité de passer en fondations spéciales à cause d un sol très mauvais. La prise en compte des quantités réelles de béton en fondation n aurait pas été représentative de l immense majorité des maisons à ossature bois. Nous sommes donc restés sur les quantités correspondant à de fondations classiques. Des échanges entre les partenaires nous ont permis d harmoniser les surfaces vitrées (modifiée entre la phase conception et la phase chantier, au final 29 m²). La référence est celle des plans qui sont les plus à jour. A noter qu il est important de toujours préciser si l on parle de surface vitrée ou de surface en tableaux. Vérification du poids total des matériaux saisis : t pour Elodie t pour Equer, t pour Simapro : l écart s explique en partie par la non prise en compte des taux de chute (avec 5% de chutes on atteindrait 511 t). b) Nature des matériaux Les données utilisées sont celles de la phase chantier. En effet certaines modifications ont été apportées en cours de chantier comme le passage au triple vitrage partout, et des variantes proposées par les entreprises sur les matériaux (référence d isolant). Ces variantes ont été validées à performances thermiques supérieures ou égales, mais cela peut impacter l entrée utilisée dans les bases de données d ACV. 191

192 c) Calculs thermiques et énergétiques - Modélisation sous Elodie par le CSTB : o Consommations énergétiques harmonisées sur la base du calcul réalisé par Enertech. - Modélisation sous Equer par Armines : o Harmonisation du catalogue des ponts thermiques, o Intégration des ponts thermiques structurels des murs : prise en compte d une paroi multiple sous Pléiade, o Mise à jour des surfaces vitrées et passage au triple vitrage partout. - Modélisation sous Simapro par Nobatek : o Consommations énergétiques harmonisées sur la base du calcul réalisé par Enertech. Comparaison des résultats de consommation d énergie en utilisation : Les consommations ont été harmonisées sur une base commune : Répartition des consommations d'énergie primaire Electricité spécifique 49% Chauffage 29% ECS 10% Cuisson 9% Ventilation 0% Rafraîchissement 3% Total en kw.h EP /m² SHAB.an Electricité Chauffage ECS Rafraîchissement Ventilation Cuisson spécifique 40,5 14,6 4,1 Compris poste chauffage 12,9 67,8 Les valeurs ci-dessus sont celles du calcul d Enertech avec 3,23 comme coefficient d énergie primaire pour l électricité. Les calculs des différents partenaires divergent sur ce facteur, qui est explicité dans le tableau suivant : Elodie Pléiades / Equer Simapro Global 3,13 3,15 3,77 Ecoinvent, méthode "cumulative energy Fiche DES "Electricité ACV dynamique du mix Chauffage 3,13 3,1 3,77 demand", processus française" module DEAM électrique français "electricity, low voltage, at Autres usages 3,13 3,2 3,77 grid/fr U" EN DÉTAIL, QUELQUES DIVERGENCES APPARAISSENT SUR LES INDICATEURS PRINCIPAUX, SANS QUE CELA CHANGE LES ORDRES DE GRANDEUR : Poste chauffage : Elodie Pléiades / Equer SimaPro 192

193 Nom du module ACV Base de données ACV d'origine du module Unité fonctionnelle (UF) Electricity, France (2005): Production mix de différents modules, par exemple : electricity, nuclear, at power plant DEAM Ecoinvent Ecoinvent 1 MJ d'énergie sortie de 1 MJ d'énergie finale centrale Electricity, low voltage, at grid/fr U 1 kwh d énergie finale Part du nucléaire dans le mix 78,0 37,00 77,2 % Part de l'hydraulique dans le mix 12,5 15,00 11,7 % Part du gaz dans le mix 4,1 10,00 6,6 % Part du charbon dans le mix 4,5 28,00 4,4 % Part du pétrole (fioul) dans le mix 0,8 10,00 1,0 % Pertes sur le réseau 5,8 9,00 % Indicateur d'énergie primaire 3,13 3,1 13,6 MJ / UF Indicateur changement climatique 0,032 0,460 0,1 kg eq-co2 / UF Indicateur consommation d'eau 0,598 4,0 21,1 L / UF Indicateur d'acidification 1,9E-04 2,3E-03 4,6E-04 kg eq-so2 / UF Autres postes : Nom du module ACV Base de données ACV d'origine du module Unité fonctionnelle (UF) Elodie Pléiades / Equer SimaPro mix de différents modules, Electricity, France Electricity, low par exemple : electricity, (2005): Production voltage, at grid/fr U nuclear, at power plant DEAM Ecoinvent Ecoinvent 1 MJ d'énergie sortie de 1 MJ d'énergie finale centrale 1 kwh d énergie finale Part du nucléaire dans le mix 78,0 78,00 77,2 % Part de l'hydraulique dans le mix 12,5 14,00 11,7 % Part du gaz dans le mix 4,1 4,00 6,6 % Part du charbon dans le mix 4,5 4,00 4,4 % Part du pétrole (fioul) dans le mix 0,8 0,00 1,0 % Pertes sur le réseau 5,8 9,00 % Indicateur d'énergie primaire 3,13 3,2 13,6 MJ / UF Indicateur changement climatique 0,032 0,075 0,1 kg eq-co2 / UF Indicateur consommation d'eau 0,598 6,0 21,1 L / UF Indicateur d'acidification 1,9E-04 2,7E-04 4,6E-04 kg eq-so2 / UF L'étude d ACV dynamique réalisée par Armines montre que : - l équivalent en énergie primaire n'est pas très différent en fonction du mix de production, - par contre les différences sont très importantes sur le CO2. L étude sur la variation du mix en fonction de l'heure et de la température n'étant pas terminée, nous avons considéré ici une valeur forfaitaire (mix européen), justement pour bien montre l'influence de ce paramètre, qui dépend de l'hypothèse considérée (émissions moyennes ou marginales, avec une variation entre 180 et 600 g CO2/kWh...). 193

194 1.2 Bâtiment Nobatek Description du bâtiment Localisation : Anglet (64) Structure béton/acier, bardage bois, une façade alu/vitrée, charpente et couverture acier. Année de construction : 2009 DVT = 30 ans SHON = 815 m2 Surface de la parcelle = 4000 m2 Enveloppe Procédé constructif Ossature bois, pin des Landes (local). Structure en béton banché brut. Compacité Architecture compacte Murs extérieurs Laine de verre. Bardage bois autoclave. Plancher bas Polystyrène, dalle béton pour l inertie. Toiture Laine de roche. En partie végétalisée. Terrasse en bois autoclave Menuiseries Vitrage Double Cadre Aluminium Occultations : Caillebotis brise soleil, stores déroulants, avancée de toiture Systèmes Chauffage Pompe à chaleur Air - Eau Emission Plancher chauffant / Ventilo-convecteur Rafraîchissement Ventilation naturelle et inertie. Ventilation Double flux ECS Ballon électrique Photovoltaïque - Performance Objectif / label Simulation Réalisée dynamique Mesures Sur quelques mois. Données partielles à cause d un dysfonctionnement de la PAC. A compléter sur 12 mois. 1.3 Etude de variantes de systèmes constructifs sur une maison individuelle Description du bâtiment et des variantes Le bâtiment de référence est une maison individuelle de 160m 2 située à Arbonne (Pyrénées Atlantiques), ayant une durée de vie de 30 ans. 194

195 C est une habitation traditionnelle, isolée par l intérieur et munie d une ventilation simple flux, respectant la RT2005. Elle sera nommée «bâtiment 1». Une habitation optimisée, en ossature bois et munie d une ventilation double flux a été modélisée, elle sera nommée «bâtiment 2». 195

196 2 Retours d expérience et modifications apportées aux outils 2.1 Elodie a) Présentation succincte de l outil Outil développé par le CSTB, utilisant la base de données Inies. Cet outil a été utilisé par le CSTB dans le cadre des présentes études. b) Retour d expérience Le logiciel ELODIE n a pas pour vocation à effectuer les calculs thermiques. Par conséquent, seules les consommations énergétiques fournies par ENERTECH ont été saisies dans le logiciel en énergie finale, par usage et par type d énergie. Pour le reste, une étape importante consiste à saisir les différents éléments du métré dans le logiciel. Cependant le métré fourni n est pas toujours exploitable directement car l unité fonctionnelle est définie par le choix de la donnée environnementale. Ainsi, pour associer des données ACV de type FDES, il est parfois nécessaire de convertir des données, par exemple des métrés exprimés par kilogramme en m² et inversement : c est la première étape de la modélisation ACV. Puis la deuxième tâche est de choisir pour chaque élément du métré une donnée environnementale appropriée. Dans le logiciel ELODIE, plusieurs types de données peuvent être utilisés, dans l ordre de préférence suivant : - Les FDES disponibles dans la base INIES - Les valeurs par défaut (établis par le CSTB en 2010) - D autres sources de données saisies par l utilisateur (fiche Elodie) Cette étape d association est généralement responsable des écarts en sortie des différents outils d ACV bâtiment. Par exemple, la base de données FDES ou fiches ELODIE ne contient pas d acier galvanisé ou inoxydable à ce jour. Les éléments du métré correspondant ont donc été associés à la donnée environnementale sur l acier de bardage ou de ferraillage même s il ne s agit pas exactement du même procédé de fabrication. Toutefois, dans notre cas d étude, la majorité de l acier mis en œuvre dans les Hauts de Feuilly est de l acier de bardage ou de ferraillage ce qui limite l incertitude des résultats sur ce point là. Les résultats sont ensuite présentés sous la forme de diagrammes circulaires et permettent, lot technique par lot technique, d identifier les composants les plus contributeurs. A ce stade, une démarche d écoconception est alors possible. L analyse critique des résultats en sortie d Elodie est ensuite fonction de la personne qui modélise un projet. En effet, une bonne compréhension des données FDES et fiches Elodie manipulées permet de mieux comprendre les résultats et éventuellement d identifier des erreurs. 196

197 c) Modifications apportées à l outil Les évolutions d Elodie vont permettre de prendre en compte les différentes étapes du cycle de vie d un bâtiment. Ces évolutions seront cohérentes avec le projet de norme européenne sur l évaluation de la performance environnementale des produits de construction 12 et des bâtiments 13. Ces normes, qui devraient être publiées en 2012 décrivent les règles de catégories de produits mais également les méthodes de calcul des indicateurs environnementaux. Dans l outil ELODIE, il sera alors possible d évaluer un projet de bâtiment aux différentes phases : production, transport, chantier, utilisation et fin de vie. La saisie des FDES dans la base INIES prévoit déjà cette fonctionnalité, les industriels étant invités à saisir les indicateurs par phase du cycle de vie de leur produit. Par ailleurs, ce retour d expérience a montré qu il était nécessaire d investir un capital temps important pour la saisie et surtout pour la conversion des données du métré fourni par ENERTECH vis-à-vis des unités fonctionnelles des FDES. Le CSTB travaille actuellement au développement d un mode simplifié permettant à l utilisateur final de saisir rapidement les quantités des principaux matériaux d un bâtiment. Ce travail est mené en partenariat avec les acteurs de la construction (adaptation des unités sous ELODIE les plus pertinentes vis-à-vis des unités utilisées dans les études de prix notamment). Par ailleurs, des documents de cadrage des modélisations deviennent essentiels. A cette petite échelle, les différentes personnes ont pu discuter et sont parties d un même métré pour modéliser les mêmes bâtiments. Mais comment modéliser de manière homogène des bâtiments sans disposer de règles communes complètes. Dans la continuité de cette réflexion, le CSTB a participé à la création de l annexe HQE Performance définissant précisément les éléments à prendre en compte pour le contributeur produit et matériaux de construction. Enfin, le retour d expérience des Hauts de Feuilly a montré la nécessité de disposer de valeurs de référence afin de comparer les résultats obtenus sur ce bâtiment à un bâtiment type. Ce travail de capitalisation de données à l échelle bâtiment est actuellement en cours avec les projets HQEE (Haute Qualité Energétique et Environnementale) coordonné par la DHUP (Direction de l Habitat, de l Urbanisme et des Paysages) et l ADEME et le projet HQEPerf, porté par l Association HQE et les certificateurs. 2.2 Equer a) Présentation succincte de l outil Outil développé par Izuba et les Mines de Paris, utilisant la base de données Ecoinvent. Cet outil a été utilisé par Izuba et Armines dans le cadre des présentes études. 12 Draft pren15804 Sustainability of construction works Environmental product declaration Product category rules (2010), April 2010, 47 p. 13 Draft pren15978 Sustainability of construction works - Assessment of environmental performance of buildings - Calculation method, April 2010, 55 p. 197

198 b) Retour d expérience Le modeleur graphique Alcyone a permis la quantification automatique de la plupart des matériaux et composants considérés dans cette étude de cas, ce qui simplifie notablement la mise en œuvre de l ACV. L interface d Equer a été améliorée de manière à pouvoir ajouter des composants supplémentaires, correspondant par exemple aux lots électricité, plomberie et fondations. Un utilisateur expérimenté peut alors effectuer la saisie de ce type de bâtiment en moins d une journée, ce qui est compatible avec la durée d étude pour une opération impliquant un BET. Dans ce cas particulier, les difficultés ont été liées à l incohérence entre les quantitatifs des matériaux (phase chantier, réalisés par l économiste) et les données de la simulation thermique dynamique qui avaient été fournies (phase conception, réalisée par le BET). Une étape délicate consiste à choisir, dans la base de données environnementales, les matériaux ou composants les plus proches de ceux définis dans le projet. Par exemple, l élément «Terrasse en Silvadec» ne figure pas dans la base de données. Le matériau «bois certifié planches» a été considéré. Certains éléments, heureusement présents en faible quantité, n ont pas été pris en compte faute de pouvoir déterminer le matériau adéquat dans la base de données, par exemple : fourreau gaz DN90, fourreau pour plymouth, géotextile. Certains quantitatifs n étaient pas renseignés, en particulier : seuils de porte, tuyau pour ventilation de la cave, câble ethernet, habillage des gaines techniques. Les résultats des calculs intègrent la simulation thermique du bâtiment et l évaluation des impacts environnementaux. Ces différentes étapes sont présentées dans des manuels décrivant les algorithmes et les hypothèses des calculs. Ceci étant l évaluation est complexe et l effet «boite noire» est inévitable pour un utilisateur qui n a pas été formé à la méthode. Cette difficulté n est pas spécifique à l ACV : il en est de même de n importe quel outil (calculs thermiques, éclairage ). La décomposition des impacts sur les différentes phases et les graphes comparatifs permettent par des analyses de sensibilité de mieux cerner l influence des choix de conception, et d acquérir ainsi une expérience utile pour interpréter les résultats. c) Modifications apportées à l outil Les évolutions d EQUER vers novaequer ont été effectuées dans plusieurs directions comme cela est détaillé dans le livrable 3 du projet : intégrer les bibliothèques d impacts environnementaux Ecoinvent ou FDES : cela nécessite l utilisation sur toute la chaîne de saisie / calcul / résultat à un nombre variable d impacts environnementaux donner accès à toutes les données utilisées pour le calcul aussi bien en consultation qu en modification : l objectif est de permettre à l utilisateur de voir ce qui est pris en compte dans le calcul et éventuellement de le corriger par des valeurs mesurées ou envisagées. rendre la compréhension et l utilisation de l outil aussi aisées que possible : l ajout des fonctionnalités et l augmentation du volume de données consultable et modifiable nous amenés à revoir l interface du logiciel pour ne pas noyer l utilisateur dans de fastidieuses saisies éliminer les limites du noyau de calcul et permettre d obtenir un niveau de détail plus élevé des résultats augmenter les possibilités de présentation des résultats : les types de graphiques de sorties sont plus nombreux afin de rendre les comparaisons de variantes plus aisées, des formats d exportation de données ont été ajoutés pour pouvoir traiter les résultats avec d autres logiciels ajouter la possibilité d utiliser l outil de manière autonome en dehors de son couplage avec le logiciel de simulation thermique dynamique Pléiades+COMFIE. 198

199 Compte tenu de l ampleur des modifications, des difficultés rencontrées lors du développement et du temps disponible, certaines modifications ne sont pas encore finalisées. 2.3 Simapro a) Présentation succincte de l outil Outil d Analyse de Cycle de Vie, utilisant la base de données Ecoinvent. Cet outil a été utilisé par Nobatek dans le cadre des présentes études. b) Retour d expérience Concernant l ACV des hauts de Feuilly : La modélisation a été réalisée en utilisant le métré basé sur le DPGF (métré déjà utilisé par Enertech pour sa modélisation). Hormis pour les menuiseries dont l unité était le m², l unité de tous les autres matériaux était le kg. Ceci convenait donc parfaitement aux unités des processus Ecoinvent utilisés pour modéliser ces matériaux, sauf pour : Le bois qu il faut renseigner en m 3. Les masses volumiques suivantes ont donc été utilisées : 500kg/m3 pour du résineux, 800 kg/m 3 pour du feuillu, et 650 kg/m 3 pour de l OSB. Le béton qu il faut également renseigner en m 3. Ecoinvent propose les masses volumiques de kg/m 3 pour du béton normal et de kg/m 3 pour du béton de dalle et fondations. Les câbles qu il faut renseigner en mètres. Ecoinvent propose la masse linéaire de kg/m. Ensuite, il a fallu également faire quelques conversions pour les équipements. Par exemple, le ballon d eau chaude Ecoinvent est un 600 litres, il faut donc en utiliser 0,7 pour modéliser le 400 litres, etc. Pour la phase d usage : Concernant l électricité, il faut directement rentrer les kwh d énergie finale donc pas de conversion à faire. Concernant l eau, l unité du processus Ecoinvent est le kg, donc pas de conversion non plus (1 kg = 1 litre) Pour le transport des matériaux, il faut connaître la masse totale des matériaux, donc il faut déterminer le poids des éléments en m² et des équipements (à partir de masses surfaciques ou unitaires). En dehors de ces quelques conversions, on peut dire que ce ne sont pas les unités du DPGF qui ont influé sur le temps de saisie des données. Le plus long a été de sélectionner le bon processus Ecoinvent dans la base de données et de créer les bons assemblages qui permettent une visualisation intéressante des résultats. Au moment de la création des assemblages, il faut également penser à leur future fin de vie, et donc mettre à l intérieur d un même groupe des matériaux qui subiront le même traitement lors de la déconstruction du bâtiment. Cet aspect rallonge donc le temps de saisie des données. Un dernier aspect qui prend du temps est qu il faut parfois chercher comment modéliser des matériaux qui ne sont pas dans la base de données (ex : fermacell, composites ) en assemblant divers matériaux. Avec le logiciel Simapro, le seul moyen d avoir un regard sur les résultats en cours de saisie est de lancer des simulations intermédiaires. 199

200 Lorsque la totalité du bâtiment est modélisé, l analyse des résultats peut être menée assez finement en visualisant directement la part d impact de chaque groupe de matériaux sur les différents indicateurs, et en affichant sous forme de réseaux les différents contributeurs au sein de chaque groupe de matériaux. Cette architecture en réseau permet d identifier les sources principales d impact. Par exemple sur l indicateur «épuisement des ressources», si on remonte les flux d impact les plus importants, on peut identifier la ressource la plus épuisée : phases du cycle de vie transport des matériaux camion diesel pétrole brut. En revanche, si on veut représenter les résultats par indicateurs en présentant la valeur de l impact (sous forme d histogramme), et non le pourcentage, il faut extraire les résultats chiffrés, les exporter vers un tableur et les retraiter. Concernant l ACV du bâtiment Nobatek : Le travail a été beaucoup plus long car il n y avait pas de métré déjà réalisé. Il a donc fallu réaliser un inventaire complet des matériaux, équipements et consommations. Des sources très diverses ont été utilisées pour obtenir un relevé le plus exhaustif possible. Les documents qui ont été le plus utilisés, pour les matériaux et les équipements, sont les DOE (Dossier des Ouvrages Exécutés) et les factures. Mais comme la composition et la description des éléments n étaient pas toujours suffisamment précises, un complément d information a parfois dû être obtenu avec des CCTP (Cahier des Clauses Techniques Particulières), des DCE (Dossier de Consultation d Entreprise), des FDES (Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire), des fiches techniques de produits, des mesures sur des plans du bâtiment, ou des mesures et observations in situ. Le travail de conversion pour avoir toutes les quantités en kg ou en m 3 a été assez long, notamment car des nombreux éléments étaient chiffrés en unités (u). Concernant les consommations, les documents suivants ont été utilisés : fiches de suivi chantier, fiches de relevés de consommations énergétiques et de consommation d eau, fiches de simulations énergétiques. Ensuite, concernant la modélisation, le travail a été similaire à celui mené sur les Hauts de Feuilly, le plus long étant de créer les bons assemblages, puis de retraiter et d exploiter les résultats. c) Modifications apportées à l outil Sans objet. 200

201 3 Présentation des résultats obtenus Les rapports détaillés de chacune des études figurent en annexe. 3.1 Comparaison des résultats par différents outils sur les Hauts de Feuilly a) Liste des matériaux complète Le tableau de la page suivante permet de comparer les résultats de chaque étude, rapporté à une unité commune : 201

202 Tableau 1 : Résultats détaillés des analyses de la maison des Hauts de Feuilly, liste des matériaux complète. Logiciel Elodie Pléiades - Equer Simapro Unité Phase Constr. + Réno. + Fin de Vie Utilisation Total Construction Rénovation Fin de vie Utilisation Total Constr. + Réno. Fin de vie Utilisation Total Energie primaire totale consommée 62,8 108,6 171,3 48,5 9,5 6,0 115,0 179,0 66,6 8,5 130,0 205,1 kw.h EP / m² SHON.an Energie renouvelable 18,6 5,0 23, ,1 0,1 5,6 27,8 kw.h EP / m² SHON.an Energie non renouvelable 43,6 103,8 147, ,5 8,4 124,4 177,3 kw.h EP / m² SHON.an Epuisement des ressources 3,3 1,5 4,8 3,0 0,7 0,4 3,4 7,5 3,4 0,7 1,4 5,5 kg éq. Sb / m² SHON Consommation d'eau 7,6 88,2 95,8 7,5 0,6 3,5 75,8 87,4 16,8 0,8 104,0 121,7 m3 / m² SHON Déchets dangereux 1,74 22,12 23, ,26 0,00 0,01 0,27 kg / m² SHON Déchets non dangereux 664,4 18,7 683, ,4 934,4 40,5 1053,2 kg / m² SHON Déchets inertes 3 015,5 335, ,8 416,1 74, ,3 233, , kg / m² SHON Déchets radioactifs (poids) 0,058 0,195 0,253 0,013 0,002 0,003 0,187 0,206 0,018 0,001 0,295 0,315 kg / m² SHON Déchets radioactifs (volume) 0,70 0,12 0,18 9,80 10,80 dm3 Changement climatique 402,1 239,0 641,1 427,1 64,7 176,2 464, ,2 264,8 87,7 210,1 562,6 kg éq. CO2 / m² SHON Acidification atmosphérique 2,59 1,44 4,04 2,01 0,44 0,30 2,39 5,14 1,04 0,10 0,85 1,99 kg éq. SO2 / m² SHON Pollution de l'air m3 / m² SHON Pollution de l'eau m3 / m² SHON Formation d'ozone photochimique 0,319 0,013 0,332 0,138 0,023 0,013 0,097 0,271 0,132 0,012 0,055 0,199 kg éq. C2H4 / m² SHON Destruction de la couche d'ozone stratosphérique 0,029 0,018 0, ,409 0,015 0,010 0,433 g éq. CFC R11 / m² SHON Eutrophisation 0, ,289 0,074 0,049 0,978 1, kg éq. PO4(3-) / m² SHON Ecotoxicité aquatique PDF.m².an Toxicité humaine ,080 0,010 0,020 0,064 0, DALY Odeur Nm3 202

203 Ecarts entre les résultats : Les écarts relatifs à la moyenne entre les différents résultats sont présentés dans les graphiques suivants sur les indicateurs utilisés par les trois logiciels, en séparant les phases construction, rénovation et fin de vie de la phase utilisation : Ecarts à la moyenne des indicateurs communs aux trois étude Phase Construction Rénovation et Fin de vie -100% -75% -50% -25% 0% 25% 50% 75% 100% Ecarts à la moyenne des indicateurs communs aux trois étude Phase Utilisation -100% -75% -50% -25% 0% 25% 50% 75% 100% Energie primaire totale consommée Elodie Energie primaire totale consommée Epuisement des ressources Equer Epuisement des ressources Consommation d'eau Simapro Consommation d'eau Elodie Equer Déchets radioactifs (poids) Déchets radioactifs (poids) Simapro Changement climatique Analyse des divergences : Acidification atmosphérique Graphique 1 et 2 : comparaison des indicateurs communs Changement aux trois études climatique Acidification atmosphérique Sur l indicateur Energie primaire totale consommée, les valeurs sont très homogènes sur l ensemble des phases Construction, Rénovation, Fin de vie et Utilisation. Formation d'ozone photochimique Formation d'ozone photochimique 203

204 Energie primaire totale consommée en kw.h EP / m² SHON.an 250,0 Utilisation Fin de vie Rénovation Construction 200,0 150,0 100,0 50,0 Graphique 3 : comparaison de l indicateur énergie primaire totale sur les trois outils 0,0 Elodie Pléiades - Equer Simapro Si on entre dans le détail de la décomposition par lot de l énergie primaire de construction, Rénovation et Fin de vie, on constate la cohérence des résultats. NB : Le transport des matériaux sur le chantier est pris en compte dans chaque FDES du module composant sous Elodie. De même, le taux de chute sur chantier est pris en compte dans chaque FDES. Transport des matériaux Equipements techniques Finitions intérieures Isolation Menuiseries Couverture - Etanchéité Façades Structure Voirie - Réseaux divers Décomposition de l'énergie primaire de Construction, Rénovation et Fin de vie kw.h /m²shon.an 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Elodie Simapro Graphique 4 : décomposition de l indicateur énergie primaire totale sur les trois outils pour la phase Construction, Rénovation et Fin de vie. 204

205 NB : Les modules «Chantier» (postes communs de type engins de terrassement et grues) et «Transport des usagers» n ont pas été pris en compte conformément aux objectifs de l étude (cf. rapport d accompagnement tâche 4, CSTB) Equer ne permet pas encore la décomposition par lot. On souligne que l implémentation de cette décomposition nécessiterait au préalable de standardiser le classement des matériaux par lot. Par exemple un mur en brique monomur est-il classé dans structure, façade ou isolation? On peut se poser la question de la pertinence de ce classement s il n est pas standardisé. Cependant il nous semble utile afin de pouvoir en phase conception identifier les principaux contributeurs pour orienter les efforts de conception vers ces lots dans le but d en réduire l impact. Détail des divergences : Phase Construction + Rénovation + Fin de Vie Utilisation Total Energie primaire totale consommée 10% 9% 10% Energie renouvelable 13% 8% 12% Energie non renouvelable 14% 13% 13% Epuisement des ressources 13% 53% 24% Consommation d'eau 41% 16% 18% Déchets dangereux 105% 141% 138% Déchets non dangereux 29% 52% 30% Déchets inertes 40% 25% 38% Déchets radioactifs (poids) 69% 27% 21% Déchets radioactifs (volume) Changement climatique 36% 46% 40% Acidification atmosphérique 41% 50% 43% Pollution de l'air 0% 15% 3% Pollution de l'eau 22% 78% 13% Formation d'ozone photochimique 44% 77% 25% Destruction de la couche d'ozone stratosphérique 123% 41% 114% Eutrophisation 38% - - Ecotoxicité aquatique Toxicité humaine Odeur Tableau 2 : détail des différences entre les résultats sur tous les indicateurs. L écart est exprimé en écart type rapporté à la valeur moyenne. Dans le tableau 2, les valeurs en gras correspondent aux indicateurs pris en compte dans les trois outils, les valeurs en italique ne sont prises en compte que dans deux outils. Les cases vertes correspondent à un écart de moins de 25%, les cases vert clair à un écart de 25 à 50%, les cases jaunes de 50 à 75%, et les cases rouges à un écart de plus de 75%. Les divergences sont peu importantes (écart type rapporté à la moyenne de moins de 25% sur l analyse complète) pour : - Les indicateurs d énergie primaire, renouvelable ou non, - L épuisement des ressources, même si une divergence est visible sur la phase utilisation, - La consommation d eau, - Pollution de l air et de l eau, malgré un écart important sur la phase Utilisation, - Formation d ozone photochimique, 205

206 Divergences importantes (écart type de 25 à 100% de la valeur moyenne) : - Déchets non dangereux, déchets inertes, - Déchets radioactifs (valeur élevée en phase Construction Rénovation et Fin de vie dans Elodie et valeur élevée dans Simapro en phase utilisation), - Changement climatique, - Acidification atmosphérique, Divergences très importantes (écart type supérieur à 100% de la valeur moyenne) : - Déchets dangereux, écart entre Simapro et Elodie, - Destruction de la couche d ozone stratosphérique, écart entre Simapro et Elodie, Explications des divergences : L origine des divergences touchait principalement aux caractéristiques du bâtiment et aux hypothèses de modélisation ACV : 1) CARACTERISTIQUES DU BATIMENT (quantitatif/métré des matériaux, nombre d habitants, consommation énergétique et d eau pendant l utilisation) - Homogénéisation des quantités de matériaux Cet aspect n a pas pu totalement être mis en cohérence malgré l utilisation du même métré. Les quantités de matériaux modélisées varient de 487 t pour SimaPro, à 525 t pour Elodie et 537 t pour Equer. - Nombre d habitants considérés Cet aspect a pu être mis en cohérence. Le nombre d habitants est de 4 personnes. - Valeurs utilisées pour les consommations énergétiques Les consommations énergétiques utilisées dans SimaPro et Elodie se basent sur la simulation thermique dynamique effectuée par ENERTECH en avant-projet. Pour Equer, la simulation thermique a été reprise sous Pléiades-Comfie avec les caractéristiques du bâtiment en phase chantier (donc correspondant au métré du bâtiment). Malgré cette différence de méthodologie, les résultats en énergie finale sont très similaires. Par ailleurs les mix énergétiques de l électricité présentes des différences, qui contribuent également aux écarts sur l énergie primaire et les autres indicateurs. - Valeurs utilisées pour les consommations d'eau La consommation d eau retenue est de 133 l/pers/jour soit m 3 par an. Il s agit d une donnée statistique utilisée dans les trois logiciels. 2) HYPOTHESES DE MODELISATION ACV (métré des composants, consommation énergétique et d eau pendant l utilisation) - Durée de vie prescrite (DVP) en années Cet aspect a pu être mis en cohérence. La DVP retenue pour la maison individuelle est de 50 ans. - Modélisation ACV de la production des matériaux et produits 206

207 Les écarts sur un certain nombre d indicateurs proviennent des flux pris en compte dans les indicateurs qui sont différents selon la méthode d ACV utilisée. Les données utilisées dans SimaPro et Equer sont des données génériques de la base Ecoinvent. Elles sont représentatives de la situation suisse ou européenne. Pour réinterpréter la base Ecoinvent dans le contexte français, une méthodologie a été mise au point dans Equer afin de créer l équivalent d une fiche FDES pour des procédés à partir des données Ecoinvent : à chaque procédé de la base Ecoinvent correspond un inventaire des flux élémentaires. Après avoir listé les substances intervenant dans leur calcul, les indicateurs FDES sont calculés à partir de l inventaire Ecoinvent en appliquant la méthodologie de calcul FDES (avec des coefficients d équivalence). Ceci permet de disposer d une base de donnée plus complète qu Inies. Les données utilisées dans Elodie correspondent, pour partie, aux FDES fournies par les industriels français. Elles prennent en compte les données du procédé de fabrication du produit qui peut ne pas être considéré dans les données génériques (p. ex. cas du tuyau en PVC vs. matériau brut PVC générique). Les infrastructures et biens de production sont également omis dans les FDES utilisées dans Elodie. Cet aspect est généralement peut influant sur certains indicateurs comme l énergie primaire consommée ou le changement climatique mais constitue une source de variabilité potentielle. - Modélisation ACV du transport des matériaux et du retour à vide des camions Cet aspect est, a priori, traité de manière identique dans les modélisations sous Equer et SimaPro : utilisation d une seule donnée :la base Ecoinvent 2007 considère un taux de charge moyen de 9,68 tonnes pour un camion de 40 tonnes, soit 24%) et d une seule distance de transport forfaitaire de 100 km. Dans Elodie, le taux de retour à vide est fonction du circuit de distribution de chaque produit de construction : il peut donc varier de 0% à 100%. De même, la distance de transport usine-chantier peut varier de 15 km à 1260 km (données collectées dans les différentes FDES de la base INIES). Toutefois, le premier retour d expérience statistique sur la contribution des phases du cycle de vie des FDES montre que la phase transport des matériaux est plutôt faible. En effet, la majeure partie du transport des matériaux a lieu avant l usine de production (acheminement des matières premières notamment). - Modélisation ACV de la phase de mise en œuvre Un taux de chute de 5% a été considéré dans Equer pour l'ensemble des matériaux, et le traitement des déchets est pris en compte Dans Elodie, les FDES intègrent un taux de chute qui est spécifique au produit concerné. Par exemple, il est de 4% pour le mur en maçonnerie mais de 0% pour la poutre en bois lamellécollé. Dans Simapro, le taux de chute n a pas été pris en compte (cet aspect avait été omis au début et nécessitait trop de modifications par la suite pour être intégré, vu le mode de saisie des données sur Simapro. Cela explique en partie l écart sur les quantités de matériaux (masse totale du bâtiment). - Modélisation ACV de la consommation énergétique Les coefficients de conversion énergie primaire/énergie finale ne sont pas identiques (variant de 3,13 à 3,77) ce qui peut expliquer de légères différences sur ce poste de l ACV. - Modélisation ACV de la production d électricité PV pendant l utilisation Dans les trois outils, la production PV étant considérée comme de l énergie renouvelable, elle n est donc pas chargée d impacts. La production d électricité a été soustraite à la consommation 207

208 d électricité. Ainsi les consommations d électricité évitées correspondent à de l électricité française de base dont le mix est défini précédemment pour chaque logiciel. L impact de la production des modules a été pris en compte dans chacun des outils. - Modélisation ACV de la consommation d eau Le calcul des impacts lié à la consommation d eau s est appuyé sur des données Ecoinvent pour les trois outils : mise à disposition «tap, water» et traitement des eaux usées «sewage water». Il n existe donc pas de divergence liée à ce poste de l ACV. - Renouvellement des équipements : durées de vie typique (DVT) considérées Ces aspects ont été mis en cohérence par les différents membres du projet. Les revêtements de sols n ont pas été pris en compte car les données n étaient pas disponibles dans le métré. Il n y a donc pas de variabilité. Equer Simapro Elodie Portes et fenêtres 30 ans : 1 remplacement 1 remplacement 30 ans : 1 remplacement Revêtements de sol Equipements techniques Sans objet non quantifié Remplacement négligé 1 remplacement 25 ans : 1 remplacement - Fin de vie Dans Equer, il a été décidé de prendre en compte des fins de vies par type de matériaux. Le béton et les métaux seront recyclés (concassage du béton), le bois incinéré, et les autres matériaux seront placés en décharge de type 3 (DCIII) pour les déchets inertes et décharge de type 2 (DCII) pour les déchets industriels banals (DIB). Voir le détail dans le rapport complet d Armines. Dans Simapro, le béton pur (dallages, chapes) est considéré comme recyclé (concassé), les métaux sont recyclés, le bois est incinéré (sans récupération d énergie), le reste des matériaux va en décharge. Simapro prend de plus en compte le transport induit pour cette fin de vie (Décharge : 20km, Recyclage : 250 km, Incinération : 10 km). Voir le détail dans le rapport complet de Nobatek. Dans Elodie, par défaut les produits sont mis en décharge à l exception des produits pour lesquels une filière de valorisation pérenne existe déjà (cas des métaux), auquel cas seul le transport est pris en compte (32 km). 208

209 b) Liste des matériaux simplifiée L analyse des écarts entre une description complète et simplifié du bâtiment a été réalisée uniquement sous le logiciel Equer. Objet : la saisie complète de tous les composants d un bâtiment est très fastidieuse. L objet de ce chapitre est d évaluer l impact d une saisie simplifié, en négligeant les postes suivants : - Serrurerie, - Façades, - Menuiseries techniques, - Aménagements extérieurs, - Electricité, - Plomberie - Ventilation, - Chauffage : groupe thermodynamique), - ECS, - Photovoltaïque, Comparaison entre liste des matériaux complète et simplifiée sous Equer : Variante détaillée Variante simplifiée Graphique 5 : Comparaison des impacts évalués par les modèles détaillé et simplifié, extrait du rapport détaillé d Armines On note que l impact de la simplification des listes de matériaux est non négligeable. Les écarts sont importants, jusqu à 47% sur l écotoxicité. A noter que ce pourcentage est rapporté à l impact à toutes les phases de vie du bâtiment, y compris la phase Utilisation. L impact relatif sur le poste Construction serait a priori encore plus important. Aussi la simplification des listes de matériaux en négligeant totalement ces équipements amène à un résultat partiel. 209

210 La piste des indicateurs par ratio déterminés par typologie de systèmes (PAC + plancher, Chaudière gaz + radiateur, etc. ) nous semble donc à privilégier. 210

211 3.2 Présentation de l étude sur le bâtiment Nobatek a) Liste des matériaux complète Consommations d énergie en phase utilisation : Ces consommations ont été évaluées en partie sur des mesures et en partie sur des estimations. Total en kw.h EP /m² SHON.an Chauffage ECS Rafraîch. Ventil. Auxiliaires Ascenseur Eclairage Bureautique Total 6,0 0,0 4,2 43,0 10,5 2,4 12,1 14,5 92,7 Répartition des consommations d'énergie primaire Bureautique 16% Chauffage 6% ECS 0% Eclairage 13% Rafraîchissement 5% Ascenseur 3% Auxiliaires 11% Ventilation 46% Graphique 6 : décomposition des consommations d énergie en phase utilisation Le poste ventilation prend une part très importante qui est très surprenante. On souligne que ces chiffres avaient été estimés il y a plus d un an à partir de résultats de STD et de relevés sur les premiers mois d utilisation. Mais il y avait eu quelques problèmes de fonctionnement de la pompe à chaleur, sur ces premiers mois, qui (une fois multipliés pour modéliser les consommations sur la durée de vie) peuvent expliquer ce pourcentage élevé. 211

212 Tableau 2 : Résultats détaillés des analyses du bâtiment Nobatek, Liste des matériaux complète. Bâtiment Bâtiment Nobatek Unité Phase Construction + Rénovation Fin de vie Utilisation Total Energie primaire totale consommée 71,9 0,7 108,5 181,1 kw.h EP / m² SHON.an Energie renouvelable 7,4 0,0 4,6 12,0 kw.h EP / m² SHON.an Energie non renouvelable 64,5 0,6 103,9 169,1 kw.h EP / m² SHON.an Epuisement des ressources 3,19 0,03 0,63 3,85 kg éq. Sb / m² SHON Consommation d'eau 9,5 0,1 14,9 24,5 m3 / m² SHON Déchets dangereux 0,09 0,00 0,00 0,09 kg / m² SHON Déchets non dangereux 91,8 210,3 9,4 311,5 kg / m² SHON Déchets inertes 0,0 0,0 0,0 0,0 kg / m² SHON Déchets radioactifs (poids) 0,012 0,000 0,150 0,163 kg / m² SHON Changement climatique 442,8 73,9 93,7 610,5 kg éq. CO2 / m² SHON Acidification atmosphérique 1,1 0,0 0,4 1,47 kg éq. SO2 / m² SHON Pollution de l'air m3 / m² SHON Pollution de l'eau m3 / m² SHON Formation d'ozone photochimique 0,137 0,015 0,024 0,176 kg éq. C2H4 / m² SHON Destruction de la couche d'ozone stratosphérique 0,287 0,001 0,004 0,292 g éq. CFC R11 / m² SHON Attention ces résultats ne sont pas directement comparables avec ceux de la maison des Hauts de Feuilly car la durée de vie prise en compte est différente (50ans pour les Hauts de Feuilly, 30 ans pour le bâtiment Nobatek, ce qui implique moins de remplacements de matériaux pour les rénovations). Les consommations d énergie (trois premières lignes) sont rapportées à l année pour rendre comparables les valeurs en phase utilisation, mais cela a pour conséquence de diviser la consommation des autres phases par une durée de vie plus courte. Par ailleurs, certains matériaux notamment des systèmes ne sont pas pris en compte (réseau de ventilation, certains éléments de plomberie, le lot «électricité», et l ascenseur). 212

213 Transport des matériaux Equipements techniques Finitions intérieures Menuiseries Couverture - Etanchéité Façades Structure - isolation Voirie - Réseaux divers Décomposition de l'énergie primaire de Construction, Rénovation et Fin de vie ramenée à une année kw.h /m²shon.an 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Hauts de Feuilly Bâtiment Nobatek Le graphe ci-contre permet de donner des ordres de grandeur des divergences en répartition de l énergie primaire de Construction, Rénovation et Fin de vie si on ramène ces valeurs à un an. Cet indicateur reflète l impact rapporté au service rendu au maître d ouvrage (une surface et une durée d existence du bâtiment). Graphique 7 : décomposition de l indicateur énergie primaire totale ramenée à un an de la maison des Hauts de Feuilly et du bâtiment Nobatek pour la phase Construction, Rénovation et Fin de vie. Décomposition de l'énergie primaire de Construction, Rénovation et Fin de vie sur la durée de vie prise en compte kw.h /m²shon 3500,0 Transport des matériaux 3000,0 Equipements techniques 2500,0 Finitions intérieures Menuiseries 2000,0 Couverture - Etanchéité 1500,0 Façades 1000,0 Structure - isolation 500,0 Voirie - Réseaux divers 0,0 En revanche, le graphe ci-contre prend en compte la durée de vie totale supposée : - 50 ans pour la maison des Hauts de Feuilly - 30 ans pour le bâtiment Nobatek On considère ici un indicateur reflétant l impact initial de la construction. Graphique 8 : décomposition de l indicateur énergie primaire totale sur la durée de vie supposée de la maison des Hauts de Feuilly et du bâtiment Nobatek pour la phase Construction, Rénovation et Fin de vie. Hauts de Feuilly Bâtiment Nobatek Ces deux graphiques illustrent l importance de l hypothèse faite sur la durée de vie du bâtiment. La comparaison des deux bâtiments est radicalement différente selon l indicateur pris en compte, et ce à cause d une hypothèse de durée de vie différente. Il est donc essentiel pour pouvoir comparer des bâtiments entre eux de convenir d hypothèses cohérentes et justifiées sur la durée de vie à prendre en compte en fonction du procédé constructif. 213

214 b) Liste des matériaux simplifiée Graphique 7 : variation d impact entre ACV simplifiée et détaillée, Extrait du rapport détaillé de Nobatek Ici l impact de la simplification est jugé ici peu important (au maximum 14% sur l énergie renouvelable consommée). NB : la simplification porte sur 5,3 % de la masse, ce qui reste du même ordre de grandeur que la simplification de la liste des matériaux réalisée par Armines sur la maison des Hauts de Feuilly (6,2%) avec un résultat assez différent. La différence de conclusion sur la pertinence de la simplification de la liste des matériaux semble venir : - Des matériaux négligés même dans l étude complète sur le bâtiment Nobatek (réseau de ventilation, certains éléments de plomberie, le lot «électricité», et l ascenseur). - de la liste des matériaux négligés dans la version simplifiée, qui comportait plus d équipements techniques (groupes thermodynamiques, capteurs solaires ) dans l étude de la maison des Hauts de Feuilly, et dont l impact rapporté à la masse est particulièrement important. Aussi il nous semble qu il faut rester sur l idée que la simplification de la liste des matériaux génère un résultat partiel qui peut comporter selon les cas une divergence non négligeable sur certains indicateurs. 214

215 3.3 Étude de variantes de procédés constructifs sur une maison individuelle Cette petite étude est tirée de l analyse de sensibilité du poids du transport des produits qui avait été menée dans le cadre de la phase 2 «Méthodologie» du projet COIMBA. C est pourquoi la phase d usage n est pas très détaillée (seulement les consommations d électricité et de gaz), et la fin de vie n avait pas été modélisée. Hypothèses sur les bâtiments : Les tableaux suivants présentent les matériaux, quantités, et modules choisis évaluer les impacts environnementaux sur SimaPro, pour toute la durée de vie du bâtiment (30 ans). La base de données de matériaux utilisés pour l ACV est Ecoinvent version 2.0. Bâtiment 1 : 215

216 Bâtiment 1 - une habitation traditionnelle, isolée par l'intérieur et munie d'une ventilation simple flux Modèle de bâtiment Quantité Modèle de transport Camion (T.km) Bâteau (T.km) Commentaires Lot Element Unité dans Quantité Quantité en kg SimaPro Module utilisé dans Simapro Distance (km) (camion de 16-32T) Module utilisé dans Simapro : Transport, lorry 16-32t, EURO4/RER U Module utilisé dans Simapro : Transport, transoceanic freight ship/oce U Enduit (projeté/tranché mortier ciment) kg _ Cement mortar,at plant/ CH U Parpaing kg Concrete block, at plant/de U _ Murs extérieurs Murs intérieurs Laine de verre kg Glass wool mat, at plant/ch U _ BA13 kg Vitrage(double vitrage)(u=2,2 M2K/W;66% de vitrage) m Gypsum plaster board,at plant/ch U Glazing,double(2-IV), U<1,1 W/m2K, at plant/rer U _ _ hypothèse: 4 fenêtres ; largueur unit: 1,14 m; hauteur 1,33 m Menuiseries bois m Window frame, wood, U=1,5kW/m2K, at plant RER U _ Placoplâtre kg Gypsum plaster board,at plant/ch U 231,5 884 _ plâtre kg Base plaster, at plant/ch U 231,5 250 _ 2835 Parpaing kg Concrete block, at plant/ch U _ km (camion de 24 tonnes) 5091 Plâtre kg Base plaster, at plant/ch U 231,5 250 _ Chape ciment avec ragréage kg Cement mortar,at plant/ch U _ Dalle béton armé ep. 16 cm sur 135 m2 Concrete,sole plate and foundation,at plant/ch U Plancher bas m 3 21, _ 3100 Film+Isolation répartie(polystyrène expansé) kg Polystyrene foam slab,at plant/rer U _ Béton de proprété,sur gravier de protection contre le gel(sable) m 3 6, Concrete,exacting,with deicing _ salt contact,at plant/ch U Plancher intermédiaire Parquet m 3 2, Isolant(laine de verre)+aggloméré Sawn de Shanghai à timber,hardwood,planed,air/k Bordeaux(18718 km) iln dried,u=10%,at plant/rer U Glass wool mat,at plant/ch U kg _ 501 Etudier également avec 500 km Tuiles terre cuite kg _ Roof tile,at plant/rer U Toiture Isolant-laine de verre Glass wool mat,at plant/ch U kg _ 1583 Enduit plâtre kg Base plaster,at plant/ch U _ Transport total (T.km)

217 Bâtiment 2 Bâtiment 2-une habitation optimisée,en ossature bois et munie d'une ventilation double flux Lot Element Unité dans SimaPro Quantité Quantité en kg Bardage+ossature m 3 10, Panneau OSB+pare pluie Isolation(laine de verre) Modèle de bâtiment Quantité m 3 2, Module utilisé dans Simapro Sawn timber, softwood, planed, air dried, at plant/rer U Oriented strand board, at plant/rer U Modèle de transport Camion (T.km) Bâteau (T.km) (camion de 16-32T) Module utilisé dans Module utilisé dans Distance (km) Simapro : Transport, Simapro : Transport, transoceanic freight lorry 16-32t, ship/oce U EURO4/RER U _ _ kg Glass wool mat,at plant/ch U _ Murs extérieurs Isolation extérieure (laine de roche 5cm) m 3 10, Rock wool, at plant/ch U _ BA 13 kg Gypsum plaster board,at plant/ch U _ Vitrage(double vitrage)(u=2,07 M2K/W;66% de vitrage)argon m ,8 Glazing,double(2-IV), U<1,1 W/m2K, at plant/rer U _ Murs intérieurs Menuiseries bois m Briques de terre crue kg Window frame, wood, U=1,5kW/m2K, at plant RER U Light clay brick, at plant/de U (modifié pour simuler de la terre crue) _ _ Plâtre kg Base plaster, at plant/ CH U _ Parpaings kg Concrete block, at plant/de U _ Plâtre kg Base plaster, at plant/ CH U _ Chape ciment avec ragréage kg Cement mortar,at plant/ch U _ Dalle béton armé m 3 21, Concrete,sole plate and foundation,at plant/ch U _ Plancher bas isolé en sous face Film+isolation répartie(polystyrè ne expansé) kg polystyrene foam slab,at plant/rer U _ Béton de propreté,sur gravier de protection contre le gel(sable) m 3 6, Parquet m 3 2, Plancher intermédiaire Isolant(laine de cellulose)+agglom kg éré Toiture Concrete, exacting,with deicing salt contact, at plant/rer U Sawn timber,hardwood,planed,air/ kiln dried,u=10%,at plant/rer U Cellulose fibre,inclusive blowing in,at plant/ch U _ _ Tuiles terre cuite kg Roof tile,at plant/rer U _ Isolant-ouate de Cellulose fibre,inclusive kg cellulose blowing in,at plant/ch U _ Enduit plâtre kg Base plaster,at plant/ch U _ Transport total (T.km)

218 De nombreux matériaux sont les mêmes entre les deux bâtiments, les différences se situent au niveau : - Des murs extérieurs : l enduit (7 378kg), les parpaings ( kg) et la laine de verre (217 kg) du bâtiment 1, ont été remplacés par du bardage/ossature bois (4 991 kg), du panneau OSB (1 736 kg), de la laine de verre (434 kg), et de la laine de roche en isolation extérieure (651 kg) dans le bâtiment 2. - Des murs intérieurs : le Placoplâtre (3 817 kg) a été remplacé par des briques de terre crue ( kg) pour améliorer l inertie. - De la toiture : la laine de verre (286 kg) a été remplacée par de la ouate de cellulose (858 kg). Evaluation des besoins de chauffage. Cette simulation a été réalisée sur les logiciels Alcyone et Comfie-Pléiade. Hypothèses : - Scénarii de fonctionnement : occupation par une famille standard de 4 personnes - Températures de consigne : chauffage 19 C en journée et 15 C la nuit - Débits de ventilation : 0,6 vol/h Les résultats des simulations de Simulation Thermique Dynamique ont donc permis de définir les consommations énergétiques pour le chauffage, d où les hypothèses suivantes prises en compte dans le modèle : Bâtiment 1 : Modèle d'énergie Source Module utilisé dans SimaPro Consommation d'électricité kwh INES Electricity,medium voltage,production FR, at grid/fr U Consommation énergétique pour le chauffage(gaz naturel) MJ STD heat,natural gas,at boiler condensing modulating<100kw/rer U Bâtiment 2 : Modèle d'énergie Source Module utilisé dans SimaPro Consommation d'électricité kwh INES Electricity,medium voltage,production FR, at grid/fr U Consommation énergétique pour le chauffage(gaz naturel) MJ STD heat,natural gas,at boiler condensing modulating<100kw/rer U 218

219 Résultats de l analyse des impacts environnementaux : Les résultats des indicateurs environnementaux (indicateurs que l on retrouve dans la norme XP P «Qualité environnementale des produits de construction et des bâtiments») ont été calculés avec une méthode élaborée par Nobatek et basée sur la norme XP P , les méthodes «Cumulative Energy Demand», «Abiotic depletion» de CML2000, IPCC GWP100, etc. Bâtiment 1 Construction du bâtiment Usage du bâtiment Catégorie d'impact Unité Total Murs extérieurs Murs intérieurs Plancher bas Plancher intermédiaire Toiture Transport bâteau Transport camion Electricité Gaz naturel Energie renouvelable MJ 1,34E+05 2,20E+04 3,60E+03 3,42E+03 3,77E+04 1,99E+03 5,87E+01 4,66E+02 5,93E+04 5,40E+03 Energie non renouvelable MJ 3,28E+06 9,33E+04 4,46E+04 8,10E+04 2,81E+04 3,60E+04 4,09E+03 3,27E+04 1,42E+06 1,54E+06 Epuisement des ressources kg Sb eq 9,50E+02 3,85E+01 1,91E+01 3,36E+01 9,24E+00 1,43E+01 1,75E+00 1,41E+01 7,34E+01 7,46E+02 Consommation d'eau litre 3,51E+06 5,27E+05 1,09E+05 2,45E+05 8,46E+04 6,48E+04 3,32E+03 2,47E+04 2,23E+06 2,17E+05 Déchets dangereux kg 8,54E+00 5,78E-01 1,58E-01 5,24E+00 1,41E-01 1,23E-01 3,48E-03 9,77E-02 3,27E-01 1,87E+00 Déchets non dangereux kg 4,37E+03 1,15E+03 4,40E+02 7,14E+02 1,84E+02 1,14E+02 2,55E+00 2,06E+02 8,49E+02 7,16E+02 Déchets radiocatifs kg 2,03E+01 2,79E-01 1,02E-01 1,57E-01 1,37E-01 1,03E-01 5,00E-03 2,72E-02 1,92E+01 2,86E-01 Changement climatique kg CO2 eq 1,25E+05 9,44E+03 4,94E+03 7,54E+03-2,06E+03 2,69E+03 2,61E+02 1,95E+03 1,10E+04 8,95E+04 Acidification atmosphérique kg SO2 eq 1,27E+02 1,31E+01 5,18E+00 8,63E+00 3,44E+00 4,73E+00 3,36E+00 2,13E+00 4,23E+01 4,40E+01 Pollution de l'air m3 4,43E+06 7,16E+05 3,91E+05 3,61E+05 1,37E+05 2,07E+05 3,75E+04 1,18E+05 9,71E+05 1,49E+06 Pollution de l'eau m3 5,39E+06 1,32E+06 5,33E+05 2,59E+05 1,19E+05 1,32E+05 2,70E+04 2,69E+05 4,75E+05 2,26E+06 Destruction couche d'ozone kg CFC-11 eq 1,41E-02 5,24E-04 2,81E-04 2,76E-04 1,34E-04 2,03E-04 2,95E-05 3,11E-04 4,97E-04 1,19E-02 Formation ozone photochimique kg C2H4 1,87E+01 1,28E+00 5,06E-01 3,18E+00 3,99E-01 5,03E-01 1,84E-01 2,50E-01 2,48E+00 9,94E+00 Bâtiment 2 Construction du bâtiment Usage du bâtiment Catégorie d'impact Unité Total Murs extérieurs Murs intérieurs Plancher bas Plancher intermédiaire Toiture Transport bâteau Transport camion Electricité Gaz naturel Energie renouvelable MJ 2,56E+05 1,45E+05 2,94E+03 3,42E+03 4,00E+04 3,00E+03 5,87E+01 5,90E+02 5,93E+04 1,49E+03 Energie non renouvelable MJ 2,14E+06 1,01E+05 2,66E+04 8,10E+04 9,17E+03 2,93E+04 4,09E+03 4,15E+04 1,42E+06 4,24E+05 Epuisement des ressources kg Sb eq 4,01E+02 4,12E+01 1,15E+01 3,36E+01 3,68E+00 1,29E+01 1,75E+00 1,78E+01 7,34E+01 2,05E+02 Consommation d'eau litre 1,73E+06 1,48E+05 6,38E+04 1,96E+05 1,89E+04 3,20E+04 2,38E+03 1,98E+04 1,22E+06 3,64E+04 Déchets dangereux kg 7,35E+00 9,42E-01 1,03E-01 5,24E+00 2,36E-02 6,82E-02 3,48E-03 1,24E-01 3,27E-01 5,15E-01 Déchets non dangereux kg 3,29E+03 6,54E+02 4,65E+02 7,14E+02 8,13E+01 6,92E+01 2,55E+00 2,60E+02 8,49E+02 1,97E+02 Déchets radiocatifs kg 1,99E+01 2,95E-01 7,33E-02 1,57E-01 3,46E-02 5,73E-02 5,00E-03 3,45E-02 1,92E+01 7,88E-02 Changement climatique kg CO2 eq 4,31E+04-6,49E+03 3,85E+03 7,54E+03-2,65E+03 2,51E+03 2,61E+02 2,47E+03 1,10E+04 2,46E+04 Acidification atmosphérique kg SO2 eq 9,47E+01 1,53E+01 3,64E+00 8,63E+00 1,81E+00 4,86E+00 3,36E+00 2,70E+00 4,23E+01 1,21E+01 Pollution de l'air m3 3,34E+06 8,78E+05 2,21E+05 3,61E+05 9,62E+04 2,14E+05 3,75E+04 1,49E+05 9,71E+05 4,10E+05 Pollution de l'eau m3 3,07E+06 6,08E+05 5,93E+05 2,59E+05 4,22E+04 1,01E+05 2,70E+04 3,41E+05 4,75E+05 6,21E+05 Destruction couche d'ozone kg CFC-11 eq 5,24E-03 4,18E-04 1,50E-04 2,76E-04 4,28E-05 1,73E-04 2,95E-05 3,94E-04 4,97E-04 3,26E-03 Formation ozone photochimique kg C2H4 1,18E+01 1,82E+00 3,88E-01 3,18E+00 2,03E-01 4,58E-01 1,84E-01 3,17E-01 2,48E+00 2,73E

220 D une façon générale : La modification des murs extérieurs sur le bâtiment 2 entraîne des impacts moins élevés, via l emploi du bois et le fait que le poids global des matériaux soit beaucoup diminué (125,3 tonnes au lieu de 170,9 tonnes). L utilisation de ouate de cellulose, à la place de la laine de verre sous la toiture, apporte aussi un petit un gain environnemental. Au niveau de la phase d usage, le bâtiment 2 est également plus vertueux envers l environnement puisqu il nécessite moins de gaz naturel pour le chauffage. Ci-dessous, quelques exemples d indicateurs pour illustrer cela : Changement climatique Le bâtiment 1 est donc plus impactant que le bâtiment 2 sur cet indicateur. Sur la phase d usage cela s explique facilement, car le bâtiment 2 consomme beaucoup moins de gaz pour le chauffage, ce qui a pour effet d émettre moins de GES. De même, l usage du bois dans la construction diminue l impact des matériaux puisque le bois a un impact «négatif» sur le changement climatique, via l effet «puits de carbone». Energie primaire 220

221 Au niveau de l énergie primaire, on peut faire la même observation pour la phase d usage que sur l indicateur précèdent (le fait qu il ait moins besoin de gaz évite de la consommation d énergie primaire). En revanche pour la phase de construction, le bâtiment 2 qui est un peu plus impactant que le bâtiment 1. Si on regarde le détail de cet impact, on constate que l écart vient essentiellement de la consommation d énergie renouvelable. Et sur l énergie renouvelable, ce sont les murs extérieurs qui sont le plus impactants (notamment le bois, qui représente de la biomasse à fort pouvoir calorifique), Déchets non dangereux Au niveau de la production de déchets non dangereux, le bâtiment 2 est moins impactant que le premier. Cela s explique par le qu il y a beaucoup moins de déchets inertes générés lors de la production des matériaux des murs extérieurs. Acidification L impact sur l acidification est quasiment équivalent pour la construction des deux bâtiments. L emploi de matériaux classiques sur le bâtiment 1, a donc peu d effet sur cet indicateur. 221

222 En conclusion, on peut retenir que, dans ce cas d étude, l utilisation d un système constructif à base de bois a été moins néfaste pour l environnement qu une structure classique (béton). En effet, la structure bois, associée à une isolation extérieure (laine de roche), à des cloisonnements intérieurs en terre crue, etc., nécessite une production de matériaux moins impactante et permet un gain de poids. On remarquera toutefois que les distances de transports sont plus élevées pour ces matériaux et donc le bilan global du transport en t*km est quand même supérieur pour le bâtiment 2 ( t*km en camion, contre t*km pour le bâtiment 1). Avec un effort supplémentaire sur la provenance des matériaux, l impact du bâtiment 2 pourrait donc être encore plus réduit. La phase d usage est également plus favorable au système constructif bois qui est équipé d une ventilation double flux. On peut noter que la durée de vie utilisée dans la modélisation est de 30 ans, ce qui n est pas très élevé. Si on avait considéré une durée de vie plus longue, le gain environnemental lors de la phase d usage aurait été amplifié et les impacts liés aux matériaux auraient été réduits sur l ensemble du cycle de vie. Il faut également noter que la fin de vie n a pas été modélisée, et qu elle aurait probablement influé aussi (de façon différente pour les deux bâtiments) sur le bilan environnemental du cycle de vie. 222

223 Conclusion Comparaison des résultats de l ACV des Hauts de Feuilly à partir des logiciels Elodie, Equer, SimaPro Les différents écarts de résultats observés entre les outils, peuvent être liés à plusieurs sources d incertitude (qui peuvent s accumuler) : o 1 ère couche d incertitude induite par les inventaires (simplifications, précision ) o 2 ème couche d incertitude induite par le logiciel (mode de calcul) o 3 ème couche d incertitude induite par la pratique/l utilisateur (élaboration du métré, hypothèses sur le cycle de vie, base de données utilisées ) Une analyse plus poussée des écarts entre les différents outils n a pas pu être menée faute de temps et d outil d analyse adéquat. La comparaison des résultats d outils logiciels comme SimaPro, EQUER ou ELODIE sur un bâtiment réel semble trop complexe en raison de la diversité des matériaux pris en compte, des hypothèses de modélisation à tous les niveaux et de l effet boîte noire. C est, du reste, une des raisons qui ont poussé les membres d un précédent projet Européen à s intéresser dans un premier temps à un cube de béton à la géométrie simple en ne faisant intervenir qu un nombre limité de données ACV avant d'étudier une maison réelle dans une deuxième étape (Peuportier et al, 2004). Ce projet européen a permis d'étudier quelques sources d'écart entre les différents modèles par une analyse de données concernant par exemple les masses de matériaux, le type de ciment et d'acier, le % d'acier dans le béton, le mix de production d'électricité, les inventaires pour quelques matériaux de la maison et le chauffage gaz. La thèse de S. Lasvaux (Lasvaux, 2010), qui s est déroulée en parallèle du projet COIMBA, a justement permis d approfondir l analyse des données ACV de type Ecoinvent et FDES. Un outil d analyse a été mis au point à l issue de ce travail de recherche. Il serait alors utile de l utiliser, à l avenir, pour approfondir les écarts dans les résultats d ACV bâtiment. En complément de l analyse des données ACV, des documents de cadrage des modélisations deviennent également indispensables. A l échelle du projet COIMBA, les différentes personnes ont pu discuter et sont parties d un même métré pour modéliser les mêmes bâtiments. Mais comment modéliser de manière homogène des bâtiments sans disposer de règles communes complètes. Ce premier comparatif montre qu'il reste encore de nombreuses questions à éclaircir et d'ouvrir quelques perspectives pour progresser vers davantage de fiabilité des ACV et vers une aide à l'interprétation des résultats. Comparaison entre l étude sur la liste complète des matériaux et l étude sur une liste simplifiée Les deux études réalisées aboutissent à des conclusions différentes : dans un cas des écarts importants sont constatés, et dans l autre les écarts sont jugés faibles. Il existe donc des perspectives pour simplifier les listes de matériaux, mais le choix des matériaux à négliger doit se faire avec une grande prudence. Ces deux études ne permettent par ailleurs pas de rendre compte de l ensemble des typologies de systèmes utilisés dans les bâtiments, il serait nécessaire de poursuivre ce travail dans d autres configurations. 223

224 Piste de recherches à poursuivre : - Analyse approfondie des écarts entre les outils, notamment avec l outil de Sébastien Lasvaux. - Définir des durées de vie de référence pour les bâtiments en fonction du procédé constructif. Ce point a une importance cruciale dans la comparaison des projets entre eux, et les valeurs prises en compte devront être justifiées et consensuelles. - L Analyse de Cycle de Vie ayant pour but d être un outil d aide à la conception, deux pistes sont envisageables : o Standardiser le classement des matériaux par lots afin de permettre la décomposition de l analyse par sous-ensembles ; o Prévoir dans les outils d identifier les contributeurs principaux à un impact. Ainsi lorsque l on identifie un indicateur montrant un impact important du bâtiment, il serait facile de remonter aux contributeurs principaux à cet impact, et ainsi d identifier les matériaux ou procédé sur lesquels il faudrait travailler pour améliorer l impact du bâtiment. - Nous avons vu que la simplification de la liste des matériaux prise en compte peut conduire selon les cas à des écarts non négligeables. Il nous semblerait intéressant de développer des ratios sur des indicateurs pertinents par typologie de systèmes pour simplifier la saisie très fastidieuse des métrés des lots fluides sans perdre en précision comme on le ferait en négligeant totalement ces éléments. Ceci passe par un travail de modélisation d un grand nombre de bâtiments présentant des procédés constructifs et des systèmes différents. 224

225 225

226 Conclusion générale Les travaux réalisés ont permis d aboutir à une véritable maitrise de la méthodologie ACV appliquée au bâtiment, maitrise traduite dans deux outils spécifiques. Tant le contenu de l analyse que sa précision et son adéquation aux besoins des concepteurs des bâtiments ont été optimisés par les travaux réalisés sur de nombreux points. Ces propositions ont été en partie intégrées dans les outils Elodie et Equer, offrant par conséquent la possibilité d utiliser l ACV pour évaluer plus précisément et plus facilement les impacts des bâtiments en phase conception. Enfin, les versions améliorées des outils ACV Equer et Elodie ont été évaluées par des analyses comparatives réalisées sur des bâtiments à faible consommation d énergie. L effet de levier du projet COIMBA consiste à l harmonisation et à la consolidation de l ACV bâtiment. L amélioration de la méthodologie permet de rendre la pratique d autant plus possible. La tendance est à la généralisation de l approche ACV pour maîtriser la Qualité Environnementale des Bâtiments. On le constate en effet avec les travaux de l association HQE qui vont dans ce sens là. Le projet COIMBA a ainsi apporté une valeur ajoutée à l approche environnementale dans le bâtiment. Les perspectives sont orientées vers la systématisation de l analyse quantifiée en phase conception pour mesurer les impacts environnementaux des bâtiments, ce qui suppose de poursuivre le travail de maîtrise des différents outils d analyse et en particulier la pratique de l ACV bâtiment. 226

227 Annexes 227

228 Annexe 1 Communication retenue pour la conférence World Sustainable Building Conference 2011 à Helsinki Methodological improvements in life cycle analysis of buildings: results from the COIMBA project Authors: N. Salmon 5, Bruno PEUPORTIER 1, Jacques CHEVALIER 2, Renaud MIKOLASEK 3, Olivier SIDLER 4, Nicoleta SCHIOPU 2, Sébastien LASVAUX 2, Alexandra LEBERT 2, Lucie DUCLOS 5, Thierry RIESER 4, Gregory HERFRAY 1, Fabien FILLIT 5, Jean-Louis SENEGAS 3 1- ARMINES ; 2-Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ; 3-IZUBA ; 4-ENERTECH ; 5-NOBATEK Fast development of sustainable construction requires more precise and relevant tools for low impact buildings design and decision-making assistance. Methods already exist but they need to be adapted to new demands, whether it aims at a better understanding of low energy buildings environmental profile or at allowing a daily use of environmental evaluation tools in the design process. COIMBA is a collaborative project initiated by a team of 5 partners in 2008 with the goal to improve buildings LCA tools available in France: Equer and Elodie. Water Calculation modules allowing the evaluation of water consumption in buildings and rainwater management on building sites were developed and integrated in LCA tools. Energy The first work concerns the homogenisation between LCA tool and dynamic thermal simulation. To enable the evaluation of the thermal performance of a building, it is necessary to clarify the physical properties of the materials (density, thermal conductivity, specific heat...). Another approach undertaken during the project is that of the dynamic LCA. This may be applied particularly to the energy mix used in the calculations. This approach was applied to each mode of production, as well as total output, to determine trends in the energy mix. Taking into account the seasonal mix may allow a more precise calculation of climate change indicators. Three specific morphologies were determined: an annual trend, a weekly trend and a daily trend. Indicators An analysis was conducted on the use of "end-points" indicators such as land use or ecotoxicity, in LCA of buildings. The land use indicator is still rarely used today in construction products and building LCA, due to its complexity, its dependence on local conditions and numerous calculation assumptions. Nevertheless an experimental approach with this type of indicator can be interesting in order to observe the relative importance of both the impact of the plot and that of the materials. We modelled two types of buildings with, for each one of them, three building systems: concrete structure, steel structure and timber structure. Both buildings meet the same specifications, but have different shapes that give them a different occupation of the plot. The results show surprisingly that the impact of materials has a strong influence on the overall impact generated by the transformation and the use of the plot. It is therefore important to integrate materials and products in an impact analysis on biodiversity, and not just on the plot. Concerning human health, the ILCD project workgroup recommends using the DALY indicator, which combines qualitative and quantitative information on health, when the damage is caused by several stressors related to the environment, aggregated into a single indicator impact. Concerning the ecotoxicity, only an approach seeking to determine the effects on diversity in terms of population seems sufficiently developed to be applied to a building LCA. The PDF method seems best suited to this type of analysis. To optimize this method, one solution might be the coupling of the LCA approach with the approaches of health risk assessment (HRA) and approaches to ecological risk assessment (ERA). Data and simplification of inventories There are several types of LCA databases: inventory databases, and ecoprofiles databases (EPD, FDES...). Among all the identified databases, we selected 13 that provide relevant and timely data for the construction 228

229 sector: INIES, Ecoinvent, DEAM, IVAM, GEMIS, IBU ELCD, Athena, U.S. LCI Database, IBO, GaBi CPM LCI Database, and EIME. These databases provide information on nearly 650 types of products or materials and 250 data on active systems available. Two approaches are confronted: material and process data (e.g. Ecoinvent), or data on construction products (e.g. INIES database). Currently, the most complete databases (often generic databases) consider several thousands of potential elementary flows for each data. On the opposite, the most synthetic databases (often corresponding to data specific to a product category) reduce the number of inventory flows to a few dozen. A comparative analysis of Ecoinvent and NFP inventories was conducted onto toxicity indicators (study on the "damage to health (DALY) indicator). We were thus able to highlight one of the limits of the simplified inventory as presented in the NF P standard. Indeed, the categorization of substances does not allow to calculate the DALY indicator in a relevant and consistent way, since some substances, that present a specially high toxicological nature, here the dioxins, are classified in a category that does not include this feature. In order to integrate aspects of health impact assessment of a system, it requires to better integrating health aspects while simplifying inventories, establishing categories on the basis of toxicological characteristics of substances. Perimeter An analysis was conducted on defining the study perimeter to be used for a building LCA, and in particular on the treatment of end of life. Existing approaches on recycling can be grouped into three families: the approaches by temporal cuts rules, called "cut-off", that consider only an average production mix with a certain degree of incorporation (A1); The avoided impacts approaches, "avoided burden", that consider the recycling loop between the end of life and production of a material as a bonus which is then necessary to assign (A2); Approaches by stocks, stock flow, which is based on the principle of the existence of secondary raw materials stocks (A3). Today, the tool EQUER is based on a method taking into account the recycling of the A2 family, while ELODIE, which uses FDES to take recycling into account, is based on an approach of A3 family. It may also be useful to adapt the end of life scenarios, not considering the type of material, but the type of use instead. It is also interesting to study beside conventional scenarios, probabilistic scenarios. Pilot case evaluation Some methodological elements previously mentioned or proposed have led to imrpovements of the two French LCA softwares: EQUER and ELODIE. These two tools, alongside the software SimaPro, were then tested and compared by studying a practical case: the construction of a new individual home. The objective of this analysis was to observe the real conditions use of these solutions of building LCA, with all factors of complexity and uncertainty inherent in the reality of practices. Significant differences between the results given by each tool were observed. They may be linked to several sources of uncertainty: inventories, software, and user. Conclusion LCA use is growing fastly in the construction sector, particularly in France with specific tools such as EQUER and ELODIE that recently allow taking into account the full life cycle of a building. This is supported by new standards, regulations and frameworks including the LCA of buildings. Moreover, the databases of construction products such as INIES, offer an ever widening and growing range of products. The project COIMBA has highlighted many methodological points to harmonize for a consensus approach usable by any user. These proposals have partly been integrated into the ELODIE and EQUER tools, offering henceforth the possibility of using LCA to more accurately and easily assess the impacts of buildings in design phase. It seems therefore essential to define a framework for the realization of inventories, and continue to work on the transparency of the databases. Making comparisons between buildings on the basis of different tools must also be avoided. Acknowledgments The project COIMBA was conducted under the PREBAT (Research and Experimentation Program on energy in the building), The five project partners were so able to receive support from the ANR (Research National Agency) for this work. 229

230 portrait of the presenting author Methodological improvements in life cycle analysis of buildings: results from the COIMBA project Nicolas Salmon Head of the Technologies for Construction Unit NOBATEK, Technical Research Centre France portrait of the co-author Co-authors : Bruno PEUPORTIER 1, Jacques CHEVALIER 2, Renaud MIKOLASEK 3, Olivier SIDLER 4, Nicoleta SCHIOPU 2, Sébastien LASVAUX 2, Alexandra LEBERT 2, Lucie DUCLOS 5, Thierry RIESER 4, Gregory HERFRAY 1, Fabien FILLIT 5, Jean-Louis SENEGAS 3 1- ARMINES ; 2-Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ; 3-IZUBA ; 4-ENERTECH ; 5-NOBATEK Summary Fast development of sustainable construction requires more precise and relevant tools for low impact buildings design and decision-making assistance. Methods already exist but they need to be adapted to new demands, aiming either at acquiring a better understanding of low energy buildings environmental profile or at allowing a daily use of environmental evaluation tools in the design process. COIMBA is a collaborative project initiated by a team of 5 partners in 2008 with the goal to improve buildings LCA tools available in France: EQUER and ELODIE. After a detailed analysis of existing tools (in Europe, North America, Australia...) work has been dedicated to improve methodological approaches: Water. Introducing fine analysis of water consumption and management in assessment tools: calculation modules allowing the evaluation of water consumption into buildings and rainwater management on building sites were developed and integrated in LCA tools Energy. Performing better integration of energy issues into LCA tools: compulsory information to be delivered about thermal performance of products to be used in a LCA analysis; to include daily and seasonally variations of the electricity production mix into the calculations and thus allowing more precise climate change indicators calculation. Indicators. Analysing the use of end-points indicators like land use and eco-toxicity in buildings LCA Data. Defining the way to use both Ecoinvent data and French EPDs (FDES) in LCA tools, and the possibility to simplify life cycle inventories Perimeter. Analysis of end of life and transports treatment in buildings LCA Ergonomics. Practical recommendations for tools editors on data transparency and results reporting. Finally, improved version of LCA tools EQUER and ELODIE have been evaluated through comparative analysis performed on low impact buildings. Keywords: sustainable construction, LCA tools, LCA methodology 230

231 1. Introduction Life Cycle Analysis (LCA) is a scientific tool to measure the environmental impacts associated with the lifecycle of a product or a service. It is a multi-criteria and multi-stage method and can be used for ecodesign. In a LCA, the entire lifecycle of the product is analysed, from the extraction of raw materials to the end of life (waste or recycling), through the manufacture of materials, assembly, product use and maintenance. The procedure for conducting an LCA is defined by the standards of ISO "Environmental management - Life Cycle Analysis". For several years the construction sector has been the subject of a growing awareness of environmental issues. Indeed, the real estate residential and commercial uses count for a 44 percent of energy use in France and it is the third source of CO2 emissions (23 percent). Taking into account the environmental dimension is now at the heart of the construction industry agenda. In France, as elsewhere in Europe, several approaches have been implemented to address this problem: High Environmental Quality (HQE ), thermal regulation (RT 2005, RT 2012), Low Consumption Building (BBC Effinergie label)... LCA methods are however difficult to apply directly in the construction industry since the buildings are quite special "products". On one hand, their complexity requires analysis of many different elements for which data are often not available. On the other hand, several environmental aspects cannot be taken into account in this analysis because of the difficulty to quantify them and the lack of adequate indicators. This is the case today for the impact on the implantation site, the impact on the quality of indoor air, or the impact related to user satisfaction. Compared to existing systems for the environmental evaluation of buildings, rather centred on qualitative approaches, some specific tools that have been developed for the building sector offer the advantage of quantitative analysis, so the results are objective and allow for comparison. However, they are limited by the approximations imposed on multiple calculation steps: this being the case for the quality of data, the types of available data, the environmental aspects taken into account, the translation of results in environmental impacts (inventory), and possibly additional steps, such as standardization. Sixteen tools were examined for the state of the art phase of COIMBA project. The available tools are either free of charge, have a license fee, or follow differentiated access and use schemes. Among the existing tools, there are different levels and different types of chaining: linkings can be established between juxtaposed modules (including the module "Building Products" for example), or even between different tools (eg EQUER which is linked to the COMFIE PLEIADES tool). The description of a building can be done at different scales and with different approaches. A building can be described as a sum of materials, a sum of manufactured products or a sum of assembled components. The tools work with either internal databases, external ones chained to the interface, or no database at all. Some tools, which have only one construction products module, just deliver an impact factor of the building: the contribution of materials and construction products impacts on the scale of the site. Some other tools are more advanced and include modules to calculate the impacts during the life period of the building (in use). On the other hand, few of them seem to fully address end of life of buildings. Among the tools reviewed, it appears that all the trends, from the "black box" to the most transparent tool, are represented. The tools deliver results based on standard methodologies: it is the case for example of ELODIE which is based on indicators from French standards (see Table 1). The choice of calculated indicators often comes from consensus, whether from industrial standards or scientific work (e.g. climate change). Other indicators show, however, a more anecdotal presence (e.g. air quality). Indicators are often the result of aggregating data from the LCI (Life Cycle Inventory). Some tools provide yet a higher level of aggregation of indicators, sometimes into a single indicator (with the aim of providing the user with results that are more manageable but with the risk of an information loss). The results are generally expressed in tables of results or graphs, they can be given for the full life cycle of a building or for each stage of the life cycle for the entire building, or even for different sections of the same building. They can be expressed with different units. 231

232 Table 1: Standards for analysis of the life cycle of building materials and buildings Among the sixteen tools studied in project COIMBA's state of the art, targeted users are different (architects, technical consultancy agencies, local authorities) and don t meet the same needs neither show the same methodological transparency. For a majority of the tools observed, complete and detailed documentation is merely not available. The tools offer in common the aggregation of environmental data (materials, products, assemblies) to obtain data on the scale of the whole site. They differ in format and method of acquisition of environmental data: automatic or manual acquisition; data concerning materials, products, or assemblies; data "from cradle to gate" or "cradle to grave"; adaptability of data). They also differ on the expression of the results, both in substance (indicators shown) as in form (graphical presentation). In terms of methodology, the tools appear to be classified according to two alternatives: 1 The tool is based on LCA data of the complete product ( from cradle to grave ") and the user can modify the data for customization. 2 The tool is based on partial LCA data ("from cradle to gate") and the user provides the necessary complement to his/her case study. (E.g.: a tool like EQUER) Alongside with the development of the LCA tools, their corresponding databases, whether national or European, have also become more consistent. LCA databases (Ecoinvent, Idemat, Buwal..), often corresponding to the European context, are regularly updated and expanded, now there is data available on a wide range of materials and commodities, including construction. However these data generally do not allow integration into the tools specifically dedicated to the building sector and do not feature French products. In the French context, the INIES database includes a set of Environmental and Health Declaration Fiches (FDES in French) that deliver accurate and complete information about the products they concern. These fiches are produced according to standard NF P which specifies the framework for evaluating these data and their mode of representation. The complexity of the results thereby declared (LCA inventory) actually hinders their use, and the integration of these data in ergonomic tools (like ELODIE) can be particularly beneficial to end-users. At the European level, environmental fiches also do exist in most other countries, and works towards harmonizing all these data are under way. In this context, the COIMBA project aimed at developing tools for the quantitative assessment of the environmental quality of buildings, to be used in an HQE type approach. The main innovation comes from the intellectual work carried around a tool based on a consensual pooling of current scientific knowledge and powered by reliable, verified and approved data. This led to an overall methodology capable of promoting the French approach to the environmental quality of buildings. 2. Methodological developments The COIMBA project has improved two LCA of buildings tools available in France, ELODIE and EQUER, including working on methodological approaches. 232

233 2.1. Taking into account water related issues The work aimed at developing a model to estimate household water consumption and a model of stormwater management. Indeed, these aspects have been neglected or poorly regarded in available tools Drinking water A model for estimating the water consumption of buildings has been developed for the residential sector and is in particular based on data available from different French agencies responsible for water management and/or research. The development model has been implemented in several stages: Detailed identification of water requirements of a building. Identification of equipment consumption characteristics. Identification and definition of the frequency of use by equipment type and duration of use, according to statistics on usage and water consumption in France. Identification of all the other parameters that impact on water consumption of a building (number of occupants, the interior surface, the surface of green spaces, etc.). Definition of formulas for calculating water consumption, taking into account specific factors like water flow reduction equipment. Distinctions between hot (DHW) or cold water consumption have been made. Validation of the model by simulation and comparison with measured values from the technical literature. An "average" consumption rate of approximately 44 m 3 per person per year has been obtained by simulation using the model, which roughly corresponds to the average consumption in France, according to CIEAU (French Water Information Centre) data. In the end, the calculation results are expressed as water consumption in m 3 per year per person; m 3 per year per building; m 3 per person throughout the life of the building; m 3 per building throughout its entire life cycle Storm water The key issues of storm water management on the parcel are : preventing the oversize of sanitation infrastructures, the recharge of groundwater (which determines the future preservation of water resources), and limiting flooding and pollution associated with water runoff.the aim here is to promote devices that prevent or limit the impermeable surfaces to provide a direct infiltration to the place where the rain meets the floor, that collect rain water from impermeable surfaces for use or returning it to the cycle, that hold water and slowly evacuate it. However, the overall impact of these issues is difficult to demonstrate by a single indicator. The leakage rate at the outlet of the plot is a useful indicator of the quantitative management of storm water within the plot. A module was developed to calculate such indicator. It contributes to reduce oversizing of the network and other installations, however the indicator does not include the problems of infiltration and pollution. The recovery of rainwater is also a technique that should be included in the analysis. It has been considered in the development of the module "domestic water consumption, based on the following input data: Local rainfall, mm / year, Collecting area, m² Type of collecting surface for rainwater harvesting. The input data allow to see the following information: Green space need Month day Rainfall (mm) Generated Volume (m 3 ) Other needs (m (m 3 /m²) 3 ) Global needs (m 3 ) Intermediate values of output are then as follows: G-N Generated Volume / Needs Losses (m 3 ) (m 3 ) The main resulting indicators are: The inputs to the network (m 3 per year). Rain water consumption (m 3 per year). Tank level Inputs to network (m 3 ) Recovered rain water consumption (m 3 ) 233

234 2.2. Improving Energy aspects The consideration of energy issues is at the heart of environmental approaches of construction. At the life cycle scale, this results however in important simplifications. The COIMBA project worked to introduce new precise factors in this consideration. The first works concerns the homogenisation between LCA tools and dynamic thermal simulations. To enable the evaluation of the thermal performance of a building, it is necessary to clarify the physical properties of materials (density, thermal conductivity, specific heat...). Materials and products used in the LCA must have the same physical properties. For modelling the operation of specific equipment, such as a heat pump, it is important to know their operating characteristics. It will be useful, during the integration of such devices in a building, to introduce the appropriate operating curves (capacity based on outdoor temperature, Performance coefficient based on the charge rate), which can be obtained by correlation from different operating points where the various quantities are known, to the LCA analysis. The PEP (Product Environmental Profiles) will, on the scale of the whole site, allow this estimation of the part of embodied energy (grey energy) related to energy equipments. Another approach undertaken during the project is that of dynamic LCA. Dynamic LCA refers to an LCA taking into account both the changes in certain parameters over time, and their consequential effects. This may be applied particularly to the energy mix used in the calculations. In France RTE provides data since 2007, on hours of electricity production per year, according to different modes of production (nuclear, hydro, coal + gas + oil + peak). Graph 1: Electricity generation by coal and gas in France in 2008 Coping with peak demands for electricity, for example related to the use of electric heating, requires the use of advanced production methods, especially thermal power plants producing high emissions of CO2. The electricity production mix depends on the season (especially temperature), day of the week, and time. The objective here was to develop a model using data available for 2008, and then use 2009 data for validation. This approach was applied to each mode of production, as well as total output, to determine trends in the energy mix. Taking into account the seasonal mix may allow a more precise calculation of indicators of climate change. Three specific trends were identified: An annual trend characterized by the existence of a global minimum during the warm period of the year, against which, during that same period, appear a local maximum and an overall increase in output, which corresponds to air conditioning use. There is also a weekly trend, where electricity production is highest during the first five days (with local maxima value remaining almost constant), and a production whose importance is diminished during the weekend. This trend can be seen as illustrating the influence of professional uses of electricity, which overlap with domestic uses which almost only appear for the last two days of the week. Finally, we observed a daily trend, which highlights two peaks of production, one during the daylight period at around 1 PM, the other at 9 PM. These peaks probably correspond to a household electricity consumption, and should therefore be treated as such. These observations refer to future work on determining functions describing the different types of power generation, then the mathematical formalization of the relationship between use and production methods, which can provide the basis for impact assessment for each type of use of electricity involved in the building sector Indicators 234