Conférence Mardi 22/05/2012 Cycle «Construire durable» Avec le soutien du programme européen LIFE+ CHOISIR UN MATÉRIAU DE CONSTRUCTION Marie Darul, consultante en éco-construction (association CD2E) Lors de la conception ou la rénovation du bâtiment, l objectif premier est de minimiser les besoins énergétiques de l enveloppe tout en garantissant un bon confort (thermique, acoustique, visuel) aux usagers. Ceci passe par la conception et l orientation du bâtiment (dans le cas d un bâtiment neuf) mais aussi par le choix des matériaux de construction Critères techniques Les propriétés Les propriétés recherchées dans un matériau dépendent de son rôle dans le bâtiment. Le matériau peut-être utilisé pour : sa fonction porteuse dans le bâtiment (résistance structurelle) sa fonction de sécurisation (résistance mécanique, capacité pare feu ) Sa capacité thermique (isolation, déphasage) ses propriétés en termes d étanchéité à l air, à l eau et au vent (résistance à la diffusion de vapeur d eau) son aspect esthétique et ses fonctions de finitions intérieures et extérieures Confort d hiver Les températures et pressions intérieures et extérieures du bâtiment vont chercher à s équilibrer ; ceci va constituer un flux thermique du côté chaud vers le côté froid. Le rôle de l isolation sera donc de limiter au maximum les pertes de chaleur au niveau des parois opaques Macrophotographie d un isolant à base de (murs, toitures, planchers bas). textile recyclé DR Le meilleur isolant est le vide suivi de l air immobile. Le rôle de l isolant est donc de d enfermer un maximum de cet air dans les alvéoles les plus petites et nombreuses possibles afin d éviter les mouvements de convection de l air et conduction de la chaleur. Principe de fonctionnement d un isolant DR La performance isolante est caractérisée par : La conductivité thermique du matériau : «λ» en W/m.K 1.3 Le jardinage La résistance participatif thermique de l épaisseur d isolant : «R» en m².k/w Le coefficient de déperdition surfacique de la paroi : «U» en W/m².K
Confort d été L inertie thermique représente la capacité du matériau à stocker Macrophotographie d'une ouate la chaleur, à se réchauffer ou se refroidir lentement. Ce de cellulose DR phénomène permettra donc d éviter les surchauffes en journée en répartissant les apports de chaleur. Le déphasage correspond à la durée nécessaire aux calories provenant du soleil pour traverser la paroi et chauffer l air intérieur du bâtiment ; un déphasage adapté à l orientation du bâtiment et à sa périodicité d occupation permet d éviter es problèmes de surchauffes. Propriétés à observer : Masse volumique : «ρ» en kg/m³ Chaleur spécifique : «c» en J ou Wh/kg.K Capacité thermique : «ρc» en J ou Wh/m³.K Déphasage : «d» en heures L effusivité La nature du matériau choisi pour les finitions intérieures sera importante au regard de son effusivité. La température ressentie par l occupant résulte de la température de la paroi et la température de l air, en lien avec le degré d hygrométrie et la vitesse de l air. L'effusivité thermique est la capacité d un matériau à augmenter sa température de surface plus ou moins rapidement. Dans un climat tempéré, nous préfèrerons les matériaux à faible effusivité. Par exemple dans les pays scandinaves, les salles de bain sont revêtues de bois ou de liège. Propriété à observer : Effusivité thermique : «e» en Wh 0,5 /m².k La gestion de la vapeur d eau Du fait de l activité humaine (respiration, cuisine, nettoyage ), l intérieur des locaux fait souvent l objet d une pression partielle de vapeur intérieure supérieure à celle qui est extérieure. La vapeur d eau se diffuse des zones à forte concentration en vapeur vers celles à plus faible concentration. La paroi doit donc être conçue de façon à éviter tout risque d apparition de point de rosée ou phénomène de condensation à l intérieur de celle-ci. Ceci est fonction de l ouverture des matériaux à la diffusion de vapeur d eau ainsi qu à leur stratégie d assemblage dans la paroi. Les conséquences et désordres occasionnés peuvent aller de la sensation de froid, d une consommation énergétique accrue jusqu au développement de moisissures et de dégradation du bâti en général. Propriétés à regarder : Résistance à la diffusion de vapeur d eau : µ sans unité Equivalent colonne d air : sd en mètres Macrophotographie d'une membrane frein-vapeur hygro-variable DR
Les critères environnementaux Les impacts environnementaux observés dans le cadre de l ACV (Analyse en cycle de vie) correspondent aux modifications (négatives et/ou positives) apportées sur l'environnement engendré par le cycle de vie du produit considéré. Cycle de vie d'un matériau DR L ACV peut également s effectuer sur le cycle de vie global du bâtiment, de l extraction des matières premières jusqu à la déconstruction de celui-ci. La performance énergétique des bâtiments se renforçant (RT 2012, standard «Passif», BBC-rénovation ) : l impact environnemental de la phase «vie en œuvre» du bâtiment diminue l impact du choix des matériaux devient plus important sur le cycle de vie global du bâtiment. Il peut représenter jusqu à plusieurs dizaines d années de chauffage d un bâtiment passif. Outils permettant d apprécier l empreinte environnementale d un matériau : La FDES (Fiche de déclaration environnementale et sanitaire) suivant la norme NF P 01-010. Les EPD (Environmental product declaration) sont des documents similaires mais à l envergure européenne Les labels comme NaturePlus, Nordic swan, l éco-label européen et NF Environnement considèrent l efficacité du produit ainsi que ses impacts environnementaux L affichage environnemental en cours d expérimentation (en région Nord-Pas-de-Calais : www.avnir.org) L outil d aide à la décision : CAP EM. CAP EM vise à proposer un outil d aide au choix des matériaux via une base de données techniques, environnementales et sanitaires qui comportera à terme 100 produits de construction. Cet outil sera disponible sur www.capem.eu ; CAP EM (Cycle assessment procedure for eco-materials) est un projet Interreg IVB de 8 millions d euros regroupant dix partenaires de cinq pays (France, Allemagne, Royaume-Uni, Belgique et Pays- Bas) sur la période 2009-mi 2013. Les analyses en cycle de vie ayant été réalisées selon une méthodologie harmonisée définissant strictement les paramètres de l étude, l utilisateur peut comparer les impacts environnementaux de différents produits de construction.
Les critères sanitaires La qualité de l air intérieur est également un point à ne pas négliger dans le choix d un matériau de construction et plus encore de finition intérieure, et important à considérer lors de la conception du bâtiment : L homme passe près de 80% de son temps à l intérieur des bâtiments Les bâtiments mieux isolés et plus étanches à l air dépendent de la ventilation pour voir l air intérieur se renouveler et les polluants intérieurs évacués vers l extérieur L air intérieur est 5 fois plus pollué que l air extérieur. Les émissions de polluants sont liées à l aménagement (matériaux ou produits de construction et décoration) et aux usages (produits d entretien, tabac ). Parmi les polluants les plus présents se trouvent les COV (Composés organiques volatils) comme le benzène ou le formaldéhyde. S agissant des matériaux d isolation, il est important de veiller aux fibres émises ors de la mise en œuvre du produit. La dangerosité des fibres est fonction de leur taille et de leur bio-persistance dans le corps humain. Outils permettant d apprécier l impact sanitaire d un matériau : Pour orienter le choix des matériaux vers les moins impactants pour la santé, l'étiquetage des produits de construction et de décoration au regard de leurs émissions en polluants volatils est mis en place depuis début 2012. Des labels portant sur l aspect sanitaire peuvent également aider au choix des matériaux comme l Ange bleu, Emicode, Ökotest. Les critères acoustiques L enveloppe des bâtiments a également comme fonction d isoler des bruits aériens provenant de l extérieur ou de l intérieur du bâtiment, des bruits de choc et des bruits d équipement. Les parois doivent être conçues de manière à affaiblir la puissance des bruits perçus à l intérieur du bâtiment. Pour cela, quatre règles principales à considérer : Concevoir des parois hétérogènes notamment en constituant des systèmes masse/ressort/masse Utiliser des matériaux ayant une masse volumique élevée (loi de masse) Rendre la paroi étanche à l air vis-à-vis de l extérieur car là où l air s infiltre passe également le bruit Désolidariser les éléments entre eux.
Propriétés à observer : Affaiblissement acoustique : Rw en db Niveau de pression du bruit de contact : Ln en db Eco-matériaux? Matériaux bio-sourcés? Ces appellations commencent tout juste à avoir une existence réglementaire dans les lois d application du Grenelle de l Environnement. Des groupes de travail se réunissent régulièrement pour établir la définition réglementaire. En l absence de définition officielle, voici quelques critères de choix quant aux matériaux de construction. Sur l association CD2E : www.cd2e.com Sur le projet CAP EM : www.cd2e.com/nos-projets/eco-materiaux-capem