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Journée de conférences
Une organisation du Laboratoire de Génie Chimique (ULg), parrainée par le pôle de compétitivité Greenwin
Regards croisés sur l'intérêt et les apports de la démarche ACV dans le domaine de la construction
Avec le soutien de :
ACV comme méthode d’évaluation de l’impact environnemental des bâtiments
DR. IR. ARCH. LISA WASTIELS CSTC - LABORATOIRE DÉVELOPPEMENT DURABLE
Conférence Liège Créative – Université de Liège 22 mars 2013
PLAN PRÉSENTATION
Analyse du cycle de vie Normes européennes EN 15804 et EN 15978
Points d’attention
Impact environnemental d’un élément Toits à versants
Impact environnemental d’un bâtiment Étude de cas maison passive
Étude de cas rénovation
CSTC | Développement Durable | Lisa Wastiels | 22 mars 2013
ACV | Evaluation de l'impact environnemental des bâtiments
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INTRODUCTION ANALYSE DU CYCLE DE VIE
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ACV | Evaluation de l'impact environnemental des bâtiments
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ANALYSE DU CYCLE DE VIE | EN BREF
Analyse du cycle de vie (ACV) = technique permettant de quantifier l’impact environnemental d’un produit sur son cycle de vie (du berceau à la tombe)
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Entrants:
- énergie
- ressources
Sortants:
- émissions
- déchets
ANALYSE DU CYCLE DE VIE | NORME EUROPÉENNE
CEN TC 350 : Sustainability of construction works NBN EN 15804 – Environmental product declarations
NBN EN 15978 – Assessment of environmental performance of buildings
NBN EN 15978 Contribution des ouvrages de construction au développement durable –
Evaluation de la performance environnementale des bâtiments
Instructions pour définir et analyser:
▪ Unité fonctionnelle
▪ Frontières du système
▪ Scénarios pour les différentes étapes de vie
▪ Impacts environnementaux
▪ …
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ANALYSE DU CYCLE DE VIE | NORME EUROPÉENNE
Étapes du cycle de vie considérées ▪ Production fin de vie = f (mise en œuvre): ex. peinture sur bois ou sur brique
▪ Production + (transport + entretien) + fin de vie scénarios
▪ Durée déterminée incl. remplacements et énergie
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CRADLE TO GATE
CRADLE TO GRAVE
CRADLE TO GRAVE with options
Re
use
/Rec
ove
ry/
Re
cycl
ing
po
ten
tial
MODULE D optional
Pro
du
ctio
n
Co
nst
ruct
ion
Uti
lisat
ion
Fin
de
vie
Ressources Transport Fabrication
Transport Installation
Maintenance Remplacements Consommation énergie/eau
Démolition Transport Traitement des déchets
ANALYSE DU CYCLE DE VIE | POINTS D’ATTENTION
Unité de base pour la comparaison (unité fonctionnelle) Ex. isolant: ne pas comparer impact par kg mais par unité de résistance
thermique
Ex. structure bois vs béton ou acier: quantité nécessaire pour certaine charge, portée
Durée de vie (ex. 1m² tapis vs 1m² de carrelage)
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Benodigde hoeveelheid Milieupunten (Pt)
Beton C25/30 0,94 m³ 15 Pt
Wapeningsstaal 100 kg 20 Pt
Gewapend beton 35 Pt
Stalen profiel 515 kg 171 Pt
Gelamelleerd hout 1,01 m³ 111 Pt
ANALYSE DU CYCLE DE VIE | POINTS D’ATTENTION
Unité de base pour la comparaison (unité fonctionnelle) De préférence comparaison au niveau de l’élément (ex. 1m² de mur intérieur)
▪ Ex. isolation souple ou rigide entre ou au-dessus structure
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ANALYSE DU CYCLE DE VIE | POINTS D’ATTENTION
Unité de base pour la comparaison (unité fonctionnelle) De préférence comparaison au niveau de l’élément (ex. 1m² de mur intérieur)
▪ Ex. isolation souple ou rigide entre ou au-dessus structure
ou même du bâtiment
▪ Ex. le choix de la structure portante va avoir un impact sur les fondations
▪ Inclure la phase d’utilisation: énergie, eau, remplacements,..
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0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
D C B A
Eco
-In
dic
ato
r 9
9 (H
/A) p
ts
Consommation d'énergie
Matériaux
Installations
D C B A
Facteur K 38 36 30 20
Niveau E 90 67 49 24
Impact de consommation d’énergie Maison unifamiliale avec différents niveaux
de performance énergétique
IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION
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ACV ÉLÉMENTS
Études ACV aux niveau des éléments de construction Toits à versants
ETICS
Murs extérieurs
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CSTC Contact 2010/4 CSTC Contact 2012/3 CSTC Contact 2013/1
ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS
Impact environnemental des toits à versants Impact des différents isolants
Impact de l’énergie (phases du cycle de vie)
Unité fonctionnelle surface de 1 m2 de toiture
avec R +/- égal
sur une durée de vie de 60 ans
Variation des composants Isolants souples
▪ remplissage complet entre structure
Isolants rigides
▪ posés sur la structure (Sarking)
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CSTC Contact 2010/4
ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS
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Isolant rigide (ex. PUR, EPS, XPS)
Isolant souple (ex. Laine minérale, Cellulose)
Pose Sur la structure: toiture “sarking” entre la structure
Contrelattes
Section: 30x50 mm Fixation: vis 6mm
Section: 15x30 mm Fixation : clous 2.5mm
Calcul de la
valeur U
Isolant = couche homogène mais facteur de correction suite aux fixations en métal transperçant l’isolant
Couche non-homogène: Bois: 12%, isolant: 88%
CSTC Contact 2010/4
ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS | MÉTHODE
ReCiPe Endpoint (H) v 1.06 / Europe ReCiPe H/A 17 catégories d’impacts environnementaux
Normalisé par rapport à la moyenne européenne
Score en Points
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ACV ÉLÉMENTS | TOITS À VERSANTS | RÉSULTATS
Résultats Impact consommation d’énergie > impact matériaux
Impact des toits à isolation rigide > toits à isolation souple (mais pas toujours)
Matériaux naturels pas néc. mieux que matériaux synthétiques
Laine de mouton: impact influencé par hypothèse de calcul
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CSTC Contact 2010/4
IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES BÂTIMENTS: ÉTUDE DE CAS MAISON PASSIVE
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ACV BÂTIMENT
Modélisation du bâtiment
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE
Maison unifamiliale Architecte Versele
Mariakerke
2007
217m²
Bâtiment passif
Structure en bois
Étude ACV Impact des étapes de vie
Comparaison avec structure massive
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | DONNÉES
Construction
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Bâtiment 1 - Structure en bois
Fondations Béton
Parois intérieures Structure en bois - Isolation fibres de bois - Placoplâtre
Parois extérieures Crépi/Bois - Panneau de bois tendre - Fibres de cellulose - OSB - Structure en bois - Laine de roche - Placoplâtre
Sol RDC Béton armé - Fibres de cellulose - Structure en bois - OSB - Carrelage
Sols intermédiaires Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - OSB - Liège
Toiture Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - Panneau de bois tendre - Tuiles en béton
Portes / fenêtres extérieures
Bois - Triple vitrage
Portes intérieures Bois
ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | DONNÉES
Remplacements
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Boiseries extérieures 30 ans Crépi 40 ans Châssis et vitrages 30 ans Plafonnage et placoplâtre 40 ans Finitions sols (Liège, carrelage) 30 ans
ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | DONNÉES
Consommation d’énergie Besoins en énergie
▪ Chauffage + électricité pour ventilation et installations: 1615 kWh/a
▪ Refroidissement – pas inclus dans l’ACV
▪ Eau sanitaire – pas inclus dans l’ACV
Impact des installations (pompe à chaleur, panneaux solaires) – pas inclus
Frontières de l’ACV Durée de vie du bâtiment (DVB): 60 ans
Durée de vie spécifique (DV) pour éléments et matériaux
▪ Ex. Portes/fenêtres extérieures: 40 ans
Analyse du berceau à la tombe
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | MÉTHODE
ReCiPe Endpoint (H) v 1.06 / Europe ReCiPe H/A
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | RÉSULTATS
Impact par étape de vie
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | RÉSULTATS
Impact par élément de construction (consommation d’énergie pas prise en compte)
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | RÉSULTATS
Impact par indicateur environnemental (consommation d’énergie pas prise en compte)
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Impacts dominants
Climate change Human health
Human toxicity
Particulate matter formation
Climate change Ecosystems
Agricultural land occupation
Fossil depletion
ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | COMPARAISON
Comparaison Bâtiment Structure en bois – Structure massive Consommation d’énergie identique
Différente conception
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Bâtiment 1 – Structure en bois Bâtiment 2 – Structure massive
Fondations Béton Béton
Parois intérieures Structure en bois - Isolation fibres de bois - Placoplâtre
Brique - Crépi
Parois extérieures Crépi/Bois - Panneau de bois tendre - Fibres de cellulose - OSB - Structure en bois - Laine de roche - Placoplâtre
Brique de parement -Isolation PUR - Brique - Crépi intérieur
Sol RDC Béton armé - Fibres de cellulose - Structure en bois - OSB - Carrelage
Béton armé - Isolation PUR - Chape en béton - Carrelage
Sols intermédiaires Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - OSB - Liège
Crépi intérieur - Hourdis - Chape en béton - Liège
Toiture Placoplâtre - Structure en bois - Fibres de cellulose - Panneau de bois tendre - Tuiles en béton
Placoplâtre - Structure en bois - Isolation PUR - Tuiles en béton
Portes / fenêtres extérieures
Bois - Triple vitrage Bois - Triple vitrage
Portes intérieures Bois Bois
ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | COMPARAISON
Impact par indicateur environnemental (consommation d’énergie pas prise en compte)
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ACV BÂTIMENT | MAISON PASSIVE | COMPARAISON
Impact par élément de construction (consommation d’énergie pas prise en compte)
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IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES BÂTIMENTS: ÉTUDE DE CAS RÉNOVATION
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ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION
Maison unifamiliale avec atelier Architect Dedeyne
Torhout
Transformation de 2 maisons en 1
1990s- présent
‘Low energy’ concept
Étude ACV Impact des étapes de vie:
▪ Matériaux
▪ Installations
▪ Énergie
Comparaison entre différents scénarios de rénovation énergétique
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ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | DONNÉES
SR-CB Standard Renovation –
Condensing boiler
LE-CB Low Energy – Condensing
boiler
LE-HP Low Energy - Heat pump
NZEB-HP Nearly zero energy
renovation – Heat pump
Roof 20 cm mineral wool between
existing battens
Adding 2x16 cm mineral wool on
top of existing roof structure
Adding 2x16 cm mineral wool
on top of existing roof structure
Adding 2x16 cm mineral wool
on top of existing roof structure
Walls
External insulation against the
façade wall: 12 cm cellular glass &
glued ceramic tiles (kerlite)
Demolition of external cavity wall,
2x12 cm cellular glass & glued
ceramic tiles
Demolition of external cavity
wall, 2x12 cm cellular glass &
glued ceramic tiles
Demolition of external cavity
wall, 2x12 cm cellular glass &
glued ceramic tiles
Floor New concrete structure, 6 cm
sprayed PU foam, screed & tiles
New concrete structure, 15 cm
EPS, screed & tiles
New concrete structure, 15 cm
EPS, screed & tiles
New concrete structure, 15 cm
EPS, screed & tiles
Doors & gates Alu-frame with PU-core Alu-frame with VIP-core Alu-frame with VIP-core Alu-frame with VIP-core
Windows Alu-frame with low-e glass (1.1) Alu-frame with triple glazing Alu-frame with triple glazing Alu-frame with triple glazing
Thermal bridges Not remediated (present) All thermal bridges remediated All thermal bridges remediated All thermal bridges remediated
Heating & hot water
production
Condensing boiler on natural gas
+ radiators (LT) & floor heating
(ground floor)
Condensing boiler on natural gas
+ radiators (LT) & underfloor
heating (ground floor)
Heat pump (water/air) +
radiators (LT) & underfloor
heating
Heat pump (water/air) +
radiators (LT) & underfloor
heating
Solar boiler / 5 m² 5 m² 25 m²
PV panels for electricity 0.9 kWp 0.9 kWp 0.9 kWp 3.4 kWp
Ventilation Natural ventilation (system A) Mechanical ventilation + heat
recovery (system D)
Mechanical ventilation + heat
recovery (system D)
Mechanical ventilation + heat
recovery (system D)
Air tightness (leakage
level) 7 2 2 2
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ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | DONNÉES
Consommation d’énergie Besoins en énergie
▪ Chauffage + électricité pour ventilation et installations
▪ Refroidissement – pas inclus dans l’ACV
▪ Eau sanitaire
Impact des installations (pompe à chaleur, panneaux solaires)
Frontières de l’ACV Durée de vie du bâtiment (DVB): 60 ans
Durée de vie spécifique (DV) pour éléments et matériaux
▪ Ex. Portes/fenêtres extérieures: 40 ans
Analyse du berceau à la tombe
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ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | MÉTHODE
ReCiPe Endpoint (H) v 1.06 / Europe ReCiPe H/A
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ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | RÉSULTATS
Impact par scénario de rénovation Matériaux + installations
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www.one-stop-shop.org
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP
Pts
(R
eC
iPe
)
Initial environmental impact of materials and installations (no replacements)
Installations
Windows
Floor
Façade
Roof
Method: ReCiPe Endpoint (H) V1.06 / Europe ReCiPe H/A / Single score
ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | RÉSULTATS
Impact par scénario de rénovation Matériaux + installations
+ remplacements
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2000
4000
6000
8000
10000
12000
SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP
Pts
(R
eC
iPe
)
Environmental impact of materials and installations over 60 years (incl. replacements, excl. energy)
Replacementsmaterials/installations
Installations
Windows
Floor
Façade
Roof
Method: ReCiPe Endpoint (H) V1.06 / Europe ReCiPe H/A / Single score
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ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | RÉSULTATS
Impact par scénario de rénovation Énergie pour chauffage et eau sanitaire
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www.one-stop-shop.org
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1500
2000
2500
3000
3500
OLD SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP
Pts
(R
eC
iPe
)
Yearly environmental impact caused by energy use
Natural gas
Gasoil
Electricity
Method: ReCiPe Endpoint (H) V1.06 / Europe ReCiPe H/A / Single score
ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | RÉSULTATS
Impact par scénario de rénovation TOTAL
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www.one-stop-shop.org
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60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
OLD SR-CB LE-CB LE-HP NZEB-HP
Pts
(R
eC
iPe
)
Total environmental impact over 60 years (incl. replacements)
Energy use
Installations
Materials
Method: ReCiPe Endpoint (H) V1.06 / Europe ReCiPe H/A / Single score
+ x 60 =
ACV BÂTIMENT | CAS RÉNOVATION | RÉSULTATS
Impact environnemental total En relation avec la durée de vie considérée
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ACV | Evaluation de l'impact environnemental des bâtiments
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0 10 20 30 40 50 60
Pts
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iPe
)
years
Total environmental impact over time
SR-CB
LE-CB
LE-HP
NZEB-HP
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CONCLUSIONS
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CONCLUSIONS
Impact environnemental des éléments de construction D’abord optimiser la performance énergétique du bâtiment
Importance de choix des matériaux augmente pour bâtiments passifs
ACV: données plus objectives, mais interprétation!
Considérer application et priorités
Analyse du cycle de vie dans la construction Aide à prendre des décisions
Comité CEN a créé une base pour l’évaluation de l’impact environnemental
▪ des éléments de construction
▪ des bâtiments
Actuellement: centres (de recherche) spécialisés nécessaires
Futur: outils plus accessibles pour la pratique ? (Elodie, GPR gebouw)
Nécessité des conventions et information générique pour la Belgique
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QUESTIONS ?
DR. IR. ARCH. LISA WASTIELS
CSTC - LABORATOIRE DÉVELOPPEMENT DURABLE
[email protected] | WWW.BBRI.BE