Analyse de Cycle de Vie

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1 jean pierre moya énergie consultant Architecte DPLG, Thermicien, Docteur en Urbanisme SIRET APE 742A ONA TVA FR Diagnostiqueur DPE ODI/DPE/ jean pierre moya énergie consultant Sentier de la calade Aubenas les Alpes Téléphone 0/ Télécopie 0/ Courriel Analyse de Cycle de Vie Salle communale Aubenas les Alpes mercredi 18 janvier 2012 La norme NF P définit l Analyse de Cycle de Vie (ACV) comme la compilation et l évaluation des entrants et des sortants, ainsi que des impacts potentiels environnementaux d un système de produits au cours de son cycle de vie. L'approche «cycle de vie» consiste à prendre en compte l'ensemble des étapes de la vie d'un produit, pour évaluer les conséquences sur l'environnement du produit tel qu'il a été conçu Dans la norme, les étapes du cycle de vie d'un produit de construction sont : production, transport, mise en œuvre, vie en œuvre, fin de vie. jean pierre moya énergie consultant! 1 / 43

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3 Sommaire Le contexte! 5 Le projet! 8 Le parti architectural retenu! 8 Conception du projet! 8 Le système constructif retenu! 9 Implantation du projet! 9 L analyse de cycle de vie selon COCON! 11 Le logiciel COCON! 11 La simulation ACV! 11 Les données d entrée! 12 Composition des dalles de plancher 12 Composition des murs 12 Composition des toitures plates 13 Composition des menuiseries 13 Composition des fondations 13 Etat des surfaces prises en compte 13 Résistance thermique des parois 14 Indicateurs environnementaux des matériaux 14 Les résultats : les parois! 17 Impact environnemental des parois 18 Energie primaire des Dalles et Planchers 19 Energie primaire des Murs 21 Energie primaire des Toitures plates 23 Energie primaire des Menuiseries 25 Energie primaire des Fondations 27 Comparaison des parois 29 Les résultats : le bâtiment! 31 Impact environnemental du bâtiment 32 Energie primaire totale (avec fondations) 33 Energie primaire totale (hors fondations) 35 Changement climatique (avec fondations) 37 Changement climatique (hors fondations) 38 Synthèse : Changement climatique (avec fondations) 39 Synthèse : Changement climatique (sans fondations) 39 Synthèse : Energie grise et énergie blanche (avec fondations) 40 Synthèse : Energie grise et énergie blanche (sans fondations) 40 Synthèse : Annualisation des énergies grises (avec fondations) 41 Synthèse : Annualisation des énergies grises (hors fondations) 41 Synthèse : Annualisation des émissions de GES (avec fondations) 42 Synthèse : Annualisation des émissions de GES (hors fondations) 42 Conclusion! 43 jean pierre moya énergie consultant! 3 / 43

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5 Le contexte Dans la perspective de la lutte contre les changements climatiques et de l objectif de division par un facteur 4 de l ensemble des consommations d énergie, le Parc naturel régional du Luberon a décidé de lancer un programme sur la réalisation de bâtiments basse énergie. Les techniques constructives actuellement disponibles peuvent permettre d atteindre des consommations bien inférieures à 50 kwhep par m2 et par an. Ce programme s adresse à tous types de bâtiments résidentiels et tertiaires. L objectif est de disposer courant 2009 d un échantillon de bâtiments neufs très performants et d apprécier les conditions techniques, architecturales et économiques de leur réalisation. Dans le cadre de ce dispositif, des techniques ou matériaux à caractère innovant pourront être mis en oeuvre. Par exemple, les techniques à base de génie végétal, pourront être mobilisées pour atteindre les performances énergétiques fixées, dès lors que les techniques mises en œuvre seront compatibles avec les règles d urbanisme. La commune d Aubenas les Alpes ne dispose pas d espace collectif permettant l organisation de manifestations au bénéfice de la population locale : réunion du conseil municipal, salle des mariages, cérémonie des vœux, expositions, réunion des syndicats, du Conseil de la Communauté de Communes, exposition sur le silex. L objectif est de réaliser un équipement parfaitement intégré dans son environnement paysager permettant de répondre à ces attentes. Le bâtiment se divisera en 3 espaces : - Une salle pour l organisation de diverses manifestations à destination de la population (entre 80 et 100m2), - Un espace d environ 50m2 pour y installer la future exposition sur le silex, - Le dernier espace sera constitué par les sanitaires, un point chauffe plat avec comptoir, une réserve, une chaufferie?. Le traitement des espaces extérieurs, le stationnement, les liaisons avec l aire de jeu et avec le village font partie intégrante du projet. La sobriété primera et l aspect «nature» du site sera évidemment préservé. Le projet est implanté sur la parcelle B340. L aire de stationnement est implantée sur la parcelle B339. La parcelle B342 sera aménagée en gradins. jean pierre moya énergie consultant! 5 / 43

6 Extrait du plan cadastral Vue du chemin d accès vers l aire d implantation du projet jean pierre moya énergie consultant! 6 / 43

7 Vue de l aire d implantation du projet située au pied du village actuel Vue de l aire d implantation du projet jean pierre moya énergie consultant! 7 / 43

8 Le projet Le parti architectural retenu Une grande salle (144 m2) orientée au sud et protégée au nord par des espaces tampons (locaux techniques, locaux sanitaires et hall d entrée). Conception du projet jean pierre moya énergie consultant! 8 / 43

9 Le système constructif retenu Structure à ossature poteaux/poutres en bois avec remplissage en bottes de paille de lavande. L objectif thermique est de réaliser une enveloppe dont les parois (plancher, murs et toiture) ont une résistance thermique supérieure à 10 m 2.K/W avec des valeurs de ponts thermiques Ψ = 0 (ou très proche de 0). Implantation du projet jean pierre moya énergie consultant! 9 / 43

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11 L analyse de cycle de vie selon COCON Le logiciel COCON Cocon (COmparaison de solutions COnstructives, de CONfort et d émission de CO2) est un logiciel d estimation de la Qualité Environnementale de Bâtiment (QEB) afin de comparer différentes solutions constructives en terme technique et environnemental. COCON permet d analyser pour une série de parois et de bâtiments composés par l utilisateur : Leurs performances thermiques (résistance thermique, inertie quotidienne, déphasage). Leur positionnement selon les exigences de différents labels ou règlementations (RT2005, HPE, THPE, BBC EFFINERGIE, Maison 3 litres, PASSIV HAUS, MINERGIE, MINERGIE-Passif). Leurs impacts environnementaux (émissions de gaz à effet de serre, énergie grise, pollution de l air, de l eau, déchets radioactifs,...). La taxe carbone appliquée aux matériaux de construction, aux parois et aux constituants des bâtiments ainsi qu à l ensemble des bâtiments eux mêmes. L impact environnemental et énergétique de la localisation d un bâtiment en fonction de la part modale des transports utilisés par ses usagers lors de leurs déplacements. Il utilise des données issues de nombreuses sources dont les FDES (Fiches de Déclaration Environnementales et Sanitaires) consignées pour partie dans la base de données INIES mais aussi pour une autre part chez les fabricants de produits de construction. La base de données "Matieres" du logiciel contient une description des matériaux, de leurs caractéristiques thermiques, de leurs impacts environnementaux et sanitaires. Cocon est édité par Luc Floissac, conseiller environnemental et chercheur à l école d architecture de Toulouse. La simulation ACV L impact environnemental du bâtiment projet (nommé Bois & Paille) sera comparé à un bâtiment fictif dit de référence et réalisé avec des techniques de construction courante (béton pour la structure et isolation thermique extérieure en polystyrène, nommé Béton & Polystyrène). Les menuiseries sont identiques pour les deux bâtiments, ainsi que les fondations. Les performances thermiques (résistance thermique des parois de l enveloppe et consommation d énergie de chauffage) des deux bâtiment (bâtiment projet et bâtiment référence) sont quasi identiques. L objet est de comparer, à performance thermique quasi identique, l impact environnemental des matériaux constitutifs de ces deux bâtiments. jean pierre moya énergie consultant! 11 / 43

12 Les données d entrée Pour chacune des parois constituant l enveloppe de chacun des deux bâtiments (projet et référence), à savoir : - Dalles de plancher - Murs - Couverture (Toiture plate) - Menuiseries - Fondations Nous précisons leur composition (matériaux) ainsi que leurs principales caractéristiques à savoir l épaisseur en cm, la masse volumique en kg/m3 et la conductibilité thermique en W/m.K.!! Composition des dalles de plancher Bâtiment référence : (1) Plancher bas béton 6 cm en BAP + entrevous PSE, plaque de PSE et chape BAP de 6 cm kg\m3 λ:1,650 W/m.K (25 cm) Isolant thermique support de chappe EFISOL TMS MF SI 100 mm - 48 kg\m3 λ:0,022 W/ m.k (5 cm) Mortier d'égalisation de sols kg\m3 λ:1,700 W/m.K (1,5 cm) Grès cérame plain masse kg\m3 λ:2,600 W/m.K Bâtiment projet : (1,6 cm) Panneau de lamelles de bois minces orientées OSB (Oriented Strand Board) de type 3 (travaillant milieu humide) ep 9, 10, 12, 15, 16 et 18 mm kg\m3 λ:0,130 W/m.K (70 cm) Paille RT 2012 (perpendiculaire à la fibre) kg\m3 λ:0,052 W/m.K (1,6 cm) Panneau de lamelles de bois minces orientées OSB (Oriented Strand Board) de type 3 (travaillant milieu humide) ep 9, 10, 12, 15, 16 et 18 mm kg\m3 λ:0,130 W/m.K (1) Membrane d'étanchéité synthétique fixée mécaniquement kg\m3 λ:1,000 W/m.K (5 cm) Mortier d'égalisation de sols kg\m3 λ:1,700 W/m.K (1,5 cm) Grès cérame plain masse kg\m3 λ:2,600 W/m.K!! Composition des murs Bâtiment référence : (2 cm) Mortier de chaux kg\m3 λ:0,870 W/m.K (40 cm) Panneau Isolant KNAUF Therm ITEx Th38 SE 200mm - 17 kg\m3 λ:0,038 W/m.K (16 cm) Mur béton armé kg\m3 λ:2,300 W/m.K (2 cm) Mortier de chaux kg\m3 λ:0,870 W/m.K Bâtiment projet : (2 cm) Mortier de chaux kg\m3 λ:0,870 W/m.K (70 cm) Paille RT 2012 (perpendiculaire à la fibre) kg\m3 λ:0,052 W/m.K (1,6 cm) Panneau de lamelles de bois minces orientées OSB (Oriented Strand Board) de type 3 (travaillant milieu humide) ep 9, 10, 12, 15, 16 et 18 mm kg\m3 λ:0,130 W/m.K (10 cm) Enduit de terre kg\m3 λ:1,200 W/m.K (0,2) Ossature bois poteaux-poutres (100% résineux) - 1m² kg\m3 λ:0,130 W/m.K jean pierre moya énergie consultant! 12 / 43

13 !! Composition des toitures plates Bâtiment référence : (1) Etanchéité bi-couche bitume-polymère sous toiture végétalisée kg\m3 λ:0,500 W/m.K (40 cm) Graphipan mm - 15 kg\m3 λ:0,032 W/m.K (1) Pare-vapeur Bitumeux kg\m3 λ:1,000 W/m.K (16 cm) Dalle béton armé kg\m3 λ:2,500 W/m.K (2 cm) Mortier de chaux kg\m3 λ:0,870 W/m.K Bâtiment projet : (1) Etanchéité bi-couche bitume-polymère sous toiture végétalisée kg\m3 λ:0,500 W/m.K (1,6 cm) Panneau de lamelles de bois minces orientées OSB (Oriented Strand Board) de type 3 (travaillant milieu humide) ep 9, 10, 12, 15, 16 et 18 mm kg\m3 λ:0,130 W/m.K (70 cm) Paille RT 2012 (perpendiculaire à la fibre) kg\m3 λ:0,052 W/m.K (1,6 cm) Panneau de lamelles de bois minces orientées OSB (Oriented Strand Board) de type 3 (travaillant milieu humide) ep 9, 10, 12, 15, 16 et 18 mm kg\m3 λ:0,130 W/m.K!! Composition des menuiseries Bâtiment référence : Fenêtre bois (3 vitrages krypton très performant) - Uw=0, kg\m3 λ:0,053 W/m.K Bâtiment projet : Fenêtre bois (3 vitrages krypton très performant) - Uw=0, kg\m3 λ:0,053 W/m.K!! Composition des fondations Bâtiment référence & projet : Massifs de béton (au m3) kg\m3 λ:2,500 W/m.K!! Etat des surfaces prises en compte Bâtiment référence & projet : Dalles de plancher : 185 m2 Murs : 174 m2 Toitures plates : 185 m2 Menuiseries : 24 m2 jean pierre moya énergie consultant! 13 / 43

14 !! Résistance thermique des parois Parois Béton & Polystyrène Bois & Paille Dalles et planchers 11,65 m2.k/w 13,95 m2.k/w Murs 10,82 m2.k/w 13,89 m2.k/w Toiture plate 12,74 m2.k/w 13,85 m2.k/w Menuiseries 1,50 m2.k/w 1,50 m2.k/w!! Indicateurs environnementaux des matériaux Parois Energie primaire totale Changement climatique Béton fondations kwh/m kg eq CO2/m2 Béton Murs 133,93 kwh/m2 49,07 kg eq CO2/m2 Bois ossature 14,31 kwh/m2-1,94 kg eq CO2/m2 Paille 0 kwh/m2-115,43 kg eq CO2/m2 Isolant Polystyrène Murs 402,78 kwh/m2 57 kg eq CO2/m2 Menuiseries bois 1625 kwh/m2 100,15 kg eq CO2/m2 La norme NF P définit l énergie primaire totale comme la somme de toutes les sources d énergie qui sont directement puisées dans les réserves naturelles telles que le gaz naturel, le pétrole, le charbon, le minerai d uranium, la biomasse, l énergie hydraulique, le soleil, le vent, la géothermie. L énergie primaire totale est divisée en énergie non renouvelable et énergie renouvelable d une part, et en énergie procédé et énergie matière d autre part. L équation suivante illustre cette définition : Énergie primaire totale = énergie non renouvelable + énergie renouvelable. = énergie procédé + énergie matière. L énergie matière correspond à la part de l énergie primaire contenue dans les matériaux non utilisés comme combustibles entrant dans le système. Cette quantité d énergie (pouvoir calorifique inférieur) peut être récupérée en fin de vie si les filières de collecte et de valorisation existent. jean pierre moya énergie consultant! 14 / 43

15 L énergie procédé est l apport d énergie nécessaire dans un processus élémentaire pour mettre en œuvre le processus ou faire fonctionner l équipement correspondant, à l exclusion des entrants énergétiques de production et de livraison de cette énergie, selon [ISO 14041]. Cette même norme indique la méthode de calcul de l indicateur de changement climatique. On part des émissions dans l air (émission de CH4, de CO2 et de N2O) que l on convertit en kg puis que l on multiplie par les coefficients de conversion. La somme des résultats est l indicateur de changement climatique. Il est seulement pris en compte les trois substances possédant un potentiel de réchauffement global que l on rencontre le plus souvent. Cependant, certains composés fluorés ont aussi un potentiel de réchauffement global. S il apparaît une quantité de composés fluorés supérieure à 1/ e de la quantité de CO2, il faut le prendre en compte en introduisant autant de lignes complémentaires que nécessaire. jean pierre moya énergie consultant! 15 / 43

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17 Les résultats : les parois Ce paragraphe est consacré à l impact environnemental des parois, selon le logiciel COCON, à savoir, pour chacune d entre elle (Dalles & Planchers, Murs, Toit plat, Menuiseries et y compris les fondations) la valeur de l énergie primaire totale en distinguant : l énergie primaire matière, l énergie primaire procédé, l énergie renouvelable, l énergie non renouvelable, l énergie électrtique. Les valeurs indiquées sont issues pour beaucoup d entre elles des données des industriels fabricants ou de la base de données de l INIES. Pour la paille (paille générique et non pas paille de lavande), les valeurs de l énergie primaire sont une extrapolation effectuée à partir des sources suivantes : Gernot Minke "Building with straw" Habitat sain Bretagne ( Jean-Pierre Oliva & Samuel Courgey «L'isolation thermique écologique» Office fédéral de l'énergie (OFEN) - Suisse ( lang=fr) Sont également indiquées les valeurs des résistances thermiques des parois et leur situation vis-à-vis des réglementations et labels existants. Nous comparons l énergie primaire totale des parois de deux bâtiments pour lesquels seules les parois «planchers», «murs» et «toiture» sont composées avec des matériaux différents, et pour lesquels les valeurs de résistance thermique de ces parois sont proches. Et en premier lieu l impact environnemental des parois selon les 17 critères du paragraphe 6.1 de la norme NF P (déc. 2004). jean pierre moya énergie consultant! 17 / 43

18 !! Impact environnemental des parois jean pierre moya énergie consultant! 18 / 43

19 !! Energie primaire des Dalles et Planchers Dalle pour Béton et polystyrène Dalle pour Bois et paille jean pierre moya énergie consultant! 19 / 43

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21 !! Energie primaire des Murs Mur pour Béton et polystyrène Mur pour Bois et paille jean pierre moya énergie consultant! 21 / 43

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23 !! Energie primaire des Toitures plates Toit pour Béton et polystyrène Toit pour Bois et paille jean pierre moya énergie consultant! 23 / 43

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25 !! Energie primaire des Menuiseries Menuiserie pour Béton et polystyrène idem Menuiserie pour Bois et paille Menuiserie pour Bois et paille jean pierre moya énergie consultant! 25 / 43

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27 !! Energie primaire des Fondations jean pierre moya énergie consultant! 27 / 43

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29 !! Comparaison des parois En résumé, en kwhep/m2 BA & Polystyrène Bois & Paille Surface Planchers Murs Toiture Menuiseries Fondations jean pierre moya énergie consultant! 29 / 43

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31 Les résultats : le bâtiment Ce paragraphe est consacré à la comparaison des deux bâtiments (bâtiment référence et bâtiment projet), pour lesquels nous considérons que leur consommation d énergie de chauffage et autres usages sont équivalentes, selon les critères ci-après ; Energie primaire totale (avec les fondations) Energie primaire totale (sans les fondations) Changement climatique (avec les fondations) Changement climatique (sans les fondations) Synthèse : Changement climatique (avec les fondations) Synthèse : Changement climatique (avec les fondations) Synthèse : Energie grise et énergie blanche (avec fondations) Synthèse : Energie grise et énergie blanche (sans fondations) Synthèse : Annualisation des énergies grises (avec les fondations) Synthèse : Annualisation des énergies grises (sans les fondations) Synthèse : Annualisation des émissions de GES (avec les fondations) Synthèse : Annualisation des émissions de GES (sans les fondations) Les Synthèses permettent de réaliser une comparaison entre : L énergie utilisée pour la construction + entretien + destruction d un bâtiment et ses besoins annuels en énergie. Les émissions de CO2 réalisées lors de la construction puis de l utilisation du bâtiment. Le nombre d années de crédit ou de dette carbone dont dispose le bâtiment à la fin de sa construction en regard avec ses consommations à venir. Les comparaisons sont faites avec et sans les fondations qui représentent une part non négligeable de l énergie primaire totale affectée à leur réalisation et faussent ainsi la comparaison. Les différents graphiques obtenus permettent de comparer les impacts environnementaux liés respectivement à la construction et à l usage des bâtiments. On y remarquera que les consommations de ressources liées aux usages sont généralement supérieures à celles qui sont liées à la construction. Et en premier lieu l impact environnemental du bâtiment selon les 17 critères du paragraphe 6.1 de la norme NF P (déc. 2004). jean pierre moya énergie consultant! 31 / 43

32 !! Impact environnemental du bâtiment jean pierre moya énergie consultant! 32 / 43

33 !! Energie primaire totale (avec fondations) jean pierre moya énergie consultant! 33 / 43

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35 !! Energie primaire totale (hors fondations) jean pierre moya énergie consultant! 35 / 43

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37 !! Changement climatique (avec fondations) jean pierre moya énergie consultant! 37 / 43

38 !! Changement climatique (hors fondations) jean pierre moya énergie consultant! 38 / 43

39 !! Synthèse : Changement climatique (avec fondations)!! Synthèse : Changement climatique (sans fondations) jean pierre moya énergie consultant! 39 / 43

40 !! Synthèse : Energie grise et énergie blanche (avec fondations)!! Synthèse : Energie grise et énergie blanche (sans fondations) jean pierre moya énergie consultant! 40 / 43

41 !! Synthèse : Annualisation des énergies grises (avec fondations)!! Synthèse : Annualisation des énergies grises (hors fondations) jean pierre moya énergie consultant! 41 / 43

42 !! Synthèse : Annualisation des émissions de GES (avec fondations)!! Synthèse : Annualisation des émissions de GES (hors fondations) jean pierre moya énergie consultant! 42 / 43

43 Conclusion La construction de bâtiments tertiaires sobres et performants d un point de vue environnemental peut aujourd hui être réalisée à des coûts proches des approches conventionnelles. Il va de soi et il est nécessaire de le rappeler, que selon les matériaux utilisés dans la composition des parois, des fortes valeurs de leur résistance thermique ne sont pas forcément synonymes de fort impact sur l environnement (énergie primaire totale, changement climatique...). Hors prise en compte des fondations, le bâtiment projet (Bois & Paille) permet donc de réaliser un bâtiment à la fois très sobre pour son usage (idem pour le bâtiment référence) mais surtout un bâtiment piège à carbone de par sa constitution et surtout les matériaux mis en oeuvre (matériaux biosourcés). Cela se traduit par un stockage net de carbone durant les 80 ans de vie du bâtiment. Il est à noter que la comparaison a été établie sur la base d un matériau générique «paille». Le bâtiment projet sera réalisé avec de la paille de lavande pour laquelle il n existe pas à ce jour d information sur son impact environnemental au sens de la norme NF P Par ailleurs, à la différence de nombreuses autres pailles (blé, orge...) qui doivent être ensemencées tous les ans, la paille de lavande reste en place 10 ans (elle est en production au bout de la seconde année). Le très fort impact environnemental que représente le poste fondations doit amener la commune d Aubenas les Alpes à s interroger sur la pertinence du choix d implatantion du projet (terrain en forte déclivité), même si celui-ci correspond à l implantation du village d origine. jean pierre moya énergie consultant! 43 / 43