Bâtiment : innover en Bretagne avec les éco matériaux

Transcription

1 Bâtiment : innover en Bretagne avec les GWENAN Ingénierie des, Utilisation dans la construction : parois opaques, structure bois,. David DESCAMPS Ingénieur Construction / Gwenan Ingénierie

2 BET Structure Bois (Bâtiment) / cœur de métier Économiste Construction (Bois) (Co)Maîtrise d Œuvre Editeur de logiciel : eztimat Organisme de formation professionnelle Saint Jean Brévelay/ Vannes Rayonnement Bretagne + France.

3 : pour revenir aux sources «économie» : Etymologie du Grec "oikos", maison, et "nomos", administrer, gérer. L économie est l art de gérer une maison, d administrer les biens d une personne, et par extension, un pays. Elle ne se limite donc pas à une notion purement marchande et financière.

4 : pour revenir aux sources «écologie» : Etymologie du Grec oikos (maison, habitat) et logos (science) : science de l habitat. Ecologie & Habitat : historique L écologie est la science qui étudie les êtres vivants dans leur environnement et leurs interactions. Origine: Ernst Haeckel, naturaliste allemand, 1866

5 : pour revenir aux sources Construction écologique : Ou «la solution vient du lieux» «ACV»? FDES?

6 : : «postulat» Matériaux répondant aux critères suivants : notion de cycle de vie du «berceau au berceau» faible énergie grise production locale : extraction, transformation, mise en œuvre impact sur l environnement au sens large (bio diversité, humain : santé (cf. «habitat sain», ), limité et maîtrisé dimension sociale «réellement prise en compte» dimension économique non prévalant

7 «innover» : : pour revenir aux sources Introduire quelque chose de nouveau dans une technique, une organisation, etc. Mots clés pour deux conceptions recherche : fondamentale. appliquée invention, protection (brevet), contrats Par opposition : domaine publique : invention «libre» (de droit)

8 Quels? Pour quelles utilisations? enveloppe du bâtiment : architecture - parois opaques : isolation (thermique et acoustique), parement, protection, - parois vitrées : isolation, apports solaires, protection, support de l enveloppe : structure - bois - métal - béton - mixité des matériaux

9 Pour quels marchés? Quels modèles économiques? Marchés : publics ou privés? Production : artisanale (SCNI) ou industrielle?

10 : étude de cas Hygrothermiques & Economiques d une enveloppe du bâtiment : - parois opaques : isolation thermique (hors ACERMI) risque de condensation dans la masse (point de rosée ++ ; dégradations) coûts / prix de parois prix de performances Nota : hors acoustique, hors impact environnemental ; étude de cas selon les pratiques habituelles, sans études poussées.

11 Etude de cas Parois étudiées - Construction parpaings (ITI) - OB (145*45) isolation laine de verre - OB (145*45) isolation chanvre bois Conditions de l étude - Zone climatique: H1b - Altitude : 200 m - Température intérieure : 19 C - Humidité relative intérieure : 60%

12 Etude Paroi tradi Elevé Coût des perf. ( /unité) OB + laine minérale Coût des perf. ( /unité) OB + laine biosourcé Coût des perf. ( /unité) Coût total Risque de Parois étudiées fourni posé ( /m²) - OB (145*45) isolation laine de verre - OB (145*45) isolation chanvre bois Conditions de l étude - Zone climatique: H1b - Altitude : 200 m Résistance thermique - Température intérieure : 19 C Déphasage (h) * * : Pour une période journalière - Humidité relative intérieure : 67.5% condensa- - Construction tion (m².k/w) traditionnelle parpaings (ITI) Amortissement (%) * Résultats Capacité thermique intérieure (J/m².K) * Inexistant Inexistant

13 Les caratéristiques des : Interprétation Densité et chaleur spécifique plus avantageuses qu une laine minérale => déphasage, amortissement et capacité thermique intérieure supérieurs. Faible résistance à la diffusion la vapeur d eau => pas de risque de condensation dans la masse. Coût des performances plus avantageux => meilleure qualité / prix. Impacts sanitaires et environnementaux : cf. «postulat»

14 : ferme tradi. bois Structurelles & Economiques d une ferme traditionnelle : - focus sur l arbalétrier de ferme classes de résistance : C18, C22 et C24 classe de service : 2 coûts des bois selon provenance Nota : hors impact environnemental.

15 : ferme tradi. bois Structurelles & Economiques

16 Structurelles & Economiques Résultats Comparatif charpente en Douglas de Pays, bois du Nord et Sapin-Epicéa - Cl2 arbalétrier d'une ferme tradi. en Bretagne Ferme : portée = 10 m ; couvertrure = 90 dan/m² entraxe (m) Douglas C % 6 bois du Nord C % 6 Sapin-Epicéa C % 6 Bois quelconque C % 5.5

17 Résultats Les prix: en fonction de la classe de résistance Et de la provenance Comparatif charpente en Douglas de Pays, bois du Nord et Sapin-Epicéa - Cl2 modules (kn/mm²) prix HT / m3 prix unit. E mean G mean ratio E Douglas de Pays C % % Bois du Nord C % % Sapin - Epicéa C % % Bois quelconque C % prix unit. E mean G mean ratio E/ Douglas de Pays C % Bois du Nord C % Sapin - Epicéa C %

18 Interprétation Les caratéristiques des bois : C18 / C22 et C24 Résistances C18 / C22 ou C24 : écart de 8% Modules d élasticité : les déformations ne sont pas dimensionnantes du fait d une structure hyperstatique (cas des structures dites triangulées).

19 Interprétation Les caratéristiques des bois : C22 et C24 Résistances et modules d élasticité : en comparaison de l ensemble de la ferme : «elles jouent peu, du fait de la configuration de la ferme» Soit une structure hyperstatique (cas des structures dites triangulées). La conception «géométrique» joue sur les résultats d avantage que les seules caractéristiques des bois.

20 : solivage bois Structurelles & Economiques d un solivage bois : classes de résistance : C18, C22 et C24 classe de service : 1 coûts des bois selon provenance Nota : hors impact environnemental.

21 : solivage bois Structurelles & Economiques

22 Résultats Structurelles & Economiques Comparatif solivage en Douglas de Pays, bois du Nord et Sapin-Epicéa - section 65 x Cl2 solive plancher haut - portée 4,50 m - 2 appuis - flèche nette finale = 1/250e poids propre = 80 dan/m² ; exploitation = 150 dan/m² entraxe (m) - ratio Douglas C % % bois du Nord C % % Sapin-Epicéa C % % Bois quelconque C % % (1) : volume de bois : plancher 13 x 6 = 78 m² vol. bois (1)prix HT / m3 prix HT solivage - ratio Douglas C % bois du Nord C % Sapin-Epicéa C %

23 Interprétation Les caratéristiques des bois : Résistances C18 / C22 ou C24 : les contraintes oscillent entre 50 et 55% non dimensionnant Modules d élasticité : les déformations sont dimensionnantes écart de 7 à 8% par classe (ratio des entraxes) Nota : ces observations ne sont pas valables pour des solivages de portées différentes.

24 Interprétation Les prix des bois et de leurs caractéristiques le Douglas de pays reste un matériaux où les prix d approvisionnement varient sensiblement : de 420 à 550 HT/m3 en charpente, voire plus. Il peut donc être pénalisé non pas par sa «faible qualité de base» (C22 selon une norme européenne) mais par une politique de prix et/ou d exploitation inadaptée dans un objectif de. le bois du Nord n est pas aussi compétitif que le sapin ou épicéa de France, mais la marge est faible (les prix sont des moyennes avec de fortes disparités selon les régions, les volumes négociés, les transports, etc.)

25 Approche purement économique : avertissement comparaison des isolants en laine de verre et matériaux «bio sourcés» Comparaison de quelques propriétés laines de verre laines de bois fibres de bois unités densité apparente du matériau kg/m3 densité absolue (matière) kg/m3 densité de l'air kg/m3 volume d'air m3 volume de matière m3 volume total (du matériau) m3 conductivité thermique relative λ (matériau) W/(m. K) conductivité thermique absolue λ (matière) W/(m. K) prix du matériau /m3 de matériau prix de la matière équivalent /m3 de matière prix de la performance thermique (prix x λ) /{m. K/W} quel pour «Florapan»?

26 Premier constat pour déterminer les pistes de : besoin de DECLOISONNER les COMPETENCES APPROCHE TRANSVERSALE & MULTICULTURELLE

27 Conditions préalables : L «éco-différenciation multicritère» positionnement des produits selon une approche globale du bâtiment (ex : plus besoin de climatiseur en été ) intégration des matériaux dans leur paroi association de matériaux par leur complémentarité sur les plans hygrothermique et acoustique clarifier les notions écologiques («green-washing», «greenbusiness», etc.) quels outils? AVC, FDES BDA?

28 Quelles Innovations? Comment? rendre compréhensible et accessible les travaux de recherche décloisonner recherche / entreprises (sujet de 40 ans ) faciliter l accès aux procédures de vérification des performances, voire simplifier les procédures (répondre au problème du coût) Mutualisation / Partage du risque de l innovation : stade faisabilité : ATEx Moyens : SCIC partenariat «public / privé» autres : SAS, etc. = phase de maturation = phase de économique local. brevet / contrats

29 Quelles Innovations? Comment? différencier les marchés : production locale ou nationale? Production : disponibilité et gestion de la ressource? filière(s)? Commercialisation : zone de chalandise? Distribution : obstacle ou partenariat? (3 majors se partagent les réseaux nationaux = 98% du territoire national) Modèle économique? Taille critique? positionnement : industrie ou artisanale (SCNI)? Entre deux? publics ou privés (marchés de construction)? Privés : pas d obstacles à l innovation si contrats «béton» et si prescription amont efficace Publics : formation des agents publics et élus aux faisabilités légales (code des marchés publics - ex : lot «expérimentation» (ATEx) + mutualisation du risque : assurance ex : déchèterie de Fère en Tardenois dans l Aisne)

30 Quelle recette pour une innovation aboutie? pas de recette L innovation technique est la discipline économique la plus complexe et la plus risquée qu il soit (cf. la Chine : reine de la contrefaçon ) Elle demande une maîtrise : des marchés : produits (concurrents), techniques (Atec, DTU, ), publics : incendie des règles : code de la construction (publics : ERP, incendie, ) des procédures d innovation et des coûts induits des processus de production et de mise en œuvre Et des moyens conséquents : ressources humaines compétentes moyens financiers à très long terme.

31 Merci pour votre attention.