Analyse de Cycle de Vie des bâtiments et des quartiers

La sensibilisation des décideurs aux problématiques environnementales a suscité diverses initiatives comme le développement de la démarche « haute qualité environnementale » des bâtiments ou la création de nombreux « éco-quartiers », sans que les concepts correspondants soient toujours précisément étayés. Or, l’importance des risques, du niveau local et au niveau planétaire, demanderait une gestion plus rigoureuse de ces problèmes. En effet, les décisions prises en matière d’urbanisme et de construction ont une forte influence sur les secteurs du bâtiment et des transports, qui contribuent de manière très importante à la plupart des impacts environnementaux.

La simulation du cycle de vie des bâtiments

Les bâtiments constituent des systèmes complexes dans lesquels interviennent de nombreux phénomènes physiques et comportementaux. L’éco-conception nécessite d’identifier les principales causes des impacts environnementaux et d’étudier des solutions permettant de réduire ces impacts. L’analyse de cycle de vie est utilisée dans cet objectif, en lien avec des réseaux européens travaillant dans ce domaine. L’analyse de cycle de vie est généralement appliquée de manière statique. Le groupe ETB développe un outil de simulation, EQUER, permettant une analyse en dynamique : par exemple le mix de production d’électricité, et donc les impacts environnementaux correspondants, varie heure par heure, ce qui peut induire, par rapport à l’utilisation d’un mix moyen annuel, jusqu’à 30% de variation sur certains indicateurs sur le cycle de vie d’un bâtiment. Le chaînage avec la simulation thermique permet de prendre en compte l’influence du choix des produits de construction sur la performance énergétique des bâtiments. L’ensemble logiciel est diffusé par un éditeur de logiciels, IZUBA Energies, qui a développé une interface utilisateurs conviviale.

 

Simulation du cycle de vie, algorithme (à gauche) et émissions en CO2 du kWh électrique sur un an (à droite)

Afin de mieux cerner la fiabilité de ces outils, une inter-comparaison logicielle a été menée dans le cadre du réseau thématique européen PRESCO. Plusieurs outils européens ont été utilisés pour évaluer la même maison (maison FUTURA en Suisse, à ossature bois et chauffée au gaz) et les résultats ont été comparés.

 

Inter-comparaison logicielle dans le cadre du réseau thématique européen PRESCO, maison Futura (à gauche) et résultats concernant les émissions de gaz à effet de serre (à droite)

La base de données Ecoinvent est utilisée car c’est l’une des plus complètes au niveau international (très nombreux procédés, et plus de 1000 flux dans les inventaires de cycle de vie, ce qui permet d’évaluer des indicateurs concernant la santé et la biodiversité), sa documentation est très détaillée et elle est structurée de manière à faciliter son actualisation.

L’outil EQUER permet d’évaluer une douzaine d’indicateurs environnementaux concernant les ressources (énergie primaire, eau, matières premières), les déchets, les impacts sur la santé et la biodiversité, etc.

Extension à l’échelle des quartiers

L’orientation des voiries, le plan masse et certains équipements mutualisés (réseau de chaleur, gestion des déchets, traitement des eaux…) constituent des leviers supplémentaires pour réduire les impacts environnementaux des ensembles bâtis. L’extension de l’ACV à l’échelle d’un îlot ou d’un quartier permet d’étudier ces aspects en incluant les voiries, espaces verts et réseaux (logiciel novaEQUER).

Exemple d’application sur la ZAC Claude Bernard à Paris (19e), comparaison de deux variantes du plan masse

A titre d’exemple, l’outil a été utilisé sur le quartier Lyon Confluence, sur la ZAC Claude Bernard à Paris, et sur la Cité Descartes à Marne la Vallée.

Etude d’innovations technologiques
La simulation du cycle de vie a été utilisée pour évaluer l’intérêt environnemental de murs solaires à isolation transparente, et d’isolants nanostructurés.

Murs solaires à isolation transparents, Mouzon (Ardennes)

Résultats de l’ACV

 

Etude de concepts de bâtiments

Le bilan effectué sur les premières maisons passives construites en France à Formerie (Oise) en 2007 montre l’importance de l’énergie « grise », correspondant à la fabrication, la mise en œuvre, le remplacement et la fin de vie des composants (étapes de construction, rénovation et démolition). Par rapport à la référence correspondant au niveau réglementaire, cette énergie grise est un peu plus importante, mais ceci est compensé par les économies d’énergie sur le chauffage et l’eau chaude, tout au long de la durée de vie du bâtiment. Dans cette étude, les consommations d’électricité spécifique (électroménager, éclairage etc.) sont supposées identiques car elles dépendent du comportement des habitants et non de la conception du bâti.

Maisons passives à Formerie (Oise) et bilan énergétique sur le cycle de vie (à droite)

D’autres applications ont été menées sur des logements collectifs, des bâtiments scolaires et des bureaux.

 

Exemple de projets

LORE LCA

 

Le réseau thématique européen LORE LCA a regroupé 8 centres de recherche afin d’élaborer un état de l’art de l’application de l’ACV dans la construction, d’identifier des bonnes pratiques et des manques de connaissances, et de promouvoir l’utilisation de cette méthode parmi les professionnels du secteur.

ACV Quartier

Le projet ANR ACV Quartier a permis d’étudier l’extension de l’ACV des bâtiments à l’échelle des quartiers, en incluant la problématique des quartiers à énergie positive. Les partenaires sont ARMINES (coordinateur), VINCI, ACT Consultants et IZUBA Energies.

BAZED

Le projet BAZED vise le développement d’une méthodologie d’aide à la conception de bâtiments pour réduire leur production de déchets à toutes les étapes de leur cycle de vie. Le projet est lancé dans le cadre du Programme de R&D « Déchets du BTP » 2012 de l’ADEME. L’équipe du projet est composée du Centre Technologique NOBATEK (coordinateur), d’ARMINES et de l’Agence d’architecture XB Architectes.

Epsencity Plusieurs morphologies urbaines ont été comparées sur la base d'une ACV dans le cadre du projet Epsencity : maisons individuelles, villas  et immeuble. Des enquêtes sociologiques ont complété l'ACV sur des aspects d'usage et de qualité de vie.

 

 

Analyse de cycle de vie (ACV) des bâtiments - MINES ParisTech
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