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Contenu
CHAPITRE 1 : ETAT DE L’ART....................................................................................................................... 5
ANALYSE DES OUTILS EXISTANTS POUR L’ACV DES BÂTIMENTS ........................................................................................ 6
CONCLUSION ........................................................................................................................................................ 12
ANNEXES DU CHAPITRE 1 : ...................................................................................................................................... 13
CHAPITRE 2 : DEVELOPPEMENTS METHODOLOGIQUES ................................................................. 66
INTRODUCTION...................................................................................................................................................... 68
1 MÉTHODOLOGIE D’ÉVALUATION.............................................................................................................................. 69
1.1 Unité fonctionnelle et frontières de l’analyse................................................................................................. 69
1.2 Modélisation du transport, du recyclage et de la fin de vie ............................................................................. 71
1.3 Usage du sol ............................................................................................................................................ 79
1.4 Indicateurs pour la santé et l’écotoxicité ...................................................................................................... 86
1.5 Simplification des inventaires...................................................................................................................... 92
1.6 Intégration d’évaluations qualitatives dans les données quantitatives ........................................................... 105
1.7 Cahier des charges pour le module de rendu des résultats .......................................................................... 105
2 DONNÉES SUR LES MATÉRIAUX ............................................................................................................................ 108
2.1 Recensement des bases de données ........................................................................................................ 108
2.2 Impératifs pour l’harmonisation des données ............................................................................................. 113
2.3 Qualification de la fiabilité, de la transparence et de la qualité des données .................................................. 113
3 QUALITÉ DE L’AIR, DE L’EAU ET DES SOLS............................................................................................................... 118
3.1 Matériaux et produits associés à la problématique de qualité de l’air intérieur ................................................ 118
3.2 Qualité des milieux extérieurs (eaux de ruissellement et d'infiltration et sols) ................................................. 119
3.3 Proposition de pistes de recherche ........................................................................................................... 120
4 ENERGIE ......................................................................................................................................................... 121
4.1 Energie blanche et énergie grise ............................................................................................................... 121
4.2 Liens avec la simulation thermique............................................................................................................ 122
4.3 Equipements « énergétiques » ................................................................................................................. 123
4.4 ACV dynamique ...................................................................................................................................... 124
5 EAU : CONSOMMATION DOMESTIQUE ET GESTION DES EAUX PLUVIALES........................................................................ 131
5.1 Estimation de la consommation d’eau ....................................................................................................... 131
5.2 Rétention d’eau ....................................................................................................................................... 133
5.3 Utilisation d’eau de pluie .......................................................................................................................... 134
6 INTERPRÉTATION .............................................................................................................................................. 137
6.1 Normalisation (ou normation).................................................................................................................... 137
6.2 Analyses de sensibilité (durée de vie, fin de vie) ......................................................................................... 139
6.3 Incertitudes sur différents indicateurs ........................................................................................................ 139
6.4 Approche multicritère pour la comparaison de solutions .............................................................................. 140
6.5 Exigences de performances dans un programme ....................................................................................... 141
CONCLUSIONS .................................................................................................................................................... 142
Annexe 1 : Répartitions des substances listées dans Ecoinvent dans les différentes catégories FDES .................. 143
CHAPITRE 3 : INTEGRATION INFORMATIQUE ................................................................................... 150
INTRODUCTION.................................................................................................................................................... 152
1 ELODIE ........................................................................................................................................................... 153
1.1 La version Béta-test d’ELODIE, en mai 2008 ............................................................................................. 153
1.2 ELODIE en mars 2011 ............................................................................................................................. 158
2 ÉVOLUTION D’EQUER VERS NOVAEQUER ........................................................................................................... 171
2.1 Point de départ : EQUER ......................................................................................................................... 171
2.2 novaEQUER ........................................................................................................................................... 176
2.3 Les évolutions ......................................................................................................................................... 185
2.4 Conclusion ............................................................................................................................................. 186
CHAPITRE 4 : APPLICATION ..................................................................................................................... 187
INTRODUCTION.................................................................................................................................................... 189
1 DESCRIPTION DES BÂTIMENTS ANALYSÉS ............................................................................................................... 190
3
1.1 Maison des Hauts de Feuilly ..................................................................................................................... 190
1.2 Bâtiment Nobatek .................................................................................................................................... 194
1.3 Etude de variantes de systèmes constructifs sur une maison individuelle ...................................................... 194
2 RETOURS D’EXPÉRIENCE ET MODIFICATIONS APPORTÉES AUX OUTILS.......................................................................... 196
2.1 Elodie .................................................................................................................................................... 196
2.2 Equer ..................................................................................................................................................... 197
2.3 Simapro ................................................................................................................................................. 199
3 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS OBTENUS ............................................................................................................. 201
3.1 Comparaison des résultats par différents outils sur les Hauts de Feuilly ........................................................ 201
3.2 PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE SUR LE BÂTIMENT NOBATEK ................................................................................... 211
a) Liste des matériaux complète ..................................................................................................................... 211
b) Liste des matériaux simplifiée .................................................................................................................... 214
3.3 ÉTUDE DE VARIANTES DE PROCÉDÉS CONSTRUCTIFS SUR UNE MAISON INDIVIDUELLE .............................................. 215
CONCLUSION ...................................................................................................................................................... 223
CONCLUSION GÉNÉRALE.................................................................................................................................... 226
ANNEXES ......................................................................................................................................................... 227
ANNEXE 1 – COMMUNICATION RETENUE POUR LA CONFÉRENCE WORLD SUSTAINABLE BUILDING CONFERENCE 2011 À HELSINKI
........................................................................................................................................................................ 228
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ........................................................................................................................... 241
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CHAPITRE 1 : ETAT DE L’ART
5
Analyse des outils existants pour l’ACV des
bâtiments
Le secteur de la construction évolue vers une prise en compte accrue des impacts environnementaux, ce qui
implique la création d'outils d'aide à la décision permettant de répondre à ces enjeux. Plusieurs méthodes existent déjà mais
il n'y a pas aujourd'hui d'outil consensuel et harmonisé à l'échelle européenne. Le projet COIMBA a pour objectif de
développer les outils d’évaluation quantitative de la qualité environnementale des bâtiments (QEB), utilisable à différentes
phases d’un projet.
Le projet COIMBA est découpé en différentes phases et la première a pour ambition l’établissement d’une cartographie des
principaux outils ACV (Analyse de Cycle de Vie) existants à l’échelle du bâtiment. Parmi l’ensemble des outils identifiés,
seize ont été analysés en vue de distinguer leurs principales caractéristiques. Cette analyse devait permettre d’évaluer ainsi
la pertinence d’une étude détaillée de leur méthodologie en phase 2. Les résultats de ces premières analyses ont été
présentés suivant un format de fiche de synthèse, préalablement retenu par les partenaires. Ces fiches, que vous trouverez
en annexe de cette synthèse ont été établies par Armines, le CSTB et Nobatek sur la base d’une recherche documentaire
incluant le projet PRESCO.
Cette cartographie avait pour objectif principal d’identifier quelles sont les données utilisées par les outils, les indicateurs
exprimés et la forme sous laquelle les résultats étaient exprimés. Elle a été effectuée à partir des seules informations
disponibles et communiquées par les éditeurs des outils. Cette recherche a donc trébuché sur les difficultés d’accès aux
méthodes et outils utilisés et nous n’avons donc travaillé que sur la partie émergée de l’information.
1.
Modèle économique :
Les stratégies commerciales adoptées par les concepteurs ou les éditeurs des différents outils sont variées et assurent des
modes de diffusion des outils différents.
A défaut d’être un indicateur pertinent pour évaluer la viabilité d’un outil ou le degré de recherche associé à ce même outil, la
connaissance du modèle économique peut permettre de comprendre quels utilisateurs sont susceptibles d’utiliser le logiciel
et d’en déduire les attentes auxquelles les concepteurs des logiciels ont essayé d’apporter une réponse.
Les outils peuvent être :
 Gratuits
 A Licence payante


Ecotect (Australie) € 1120 la licence
GreenCalc+ licence à 3500 €

ENVEST (UK) : Il existe 2 logiciels distincts : Envest 2 Estimator (les coûts des produits et leur durée de vie sont
prédéterminées et ne peuvent être modifiées) et Envest 2 Calculator (les coûts des produits et leur durée de vie peuvent
être modifiés).
BEES (USA) : Gratuit pour les utilisateurs. Payant pour les industriels (insertion données ACV du produit)
ATHENA (Canada) : Version de démonstration téléchargeable et CD d’utilisation à $1100.
ECOQUANTUM (Pays Bas) correspond à deux logiciels distincts : ECO QUANTUM Recherche (qui est un outil pour
analyser et développer des conceptions innovatrices et complexes pour des constructions durables) et ECO QUANTUM
Domestique (qui est un outil adaptés aux architectes et révèle rapidement les conséquences environnementales des
choix de conception).
TEAM (France) Il existe sous format web avec un accès grand public gratuit (après enregistrement) et un accès payant
pour les personnes souhaitant prendre connaissance de la partie détaillée de l’évaluation (étape par étape, flux par flux)
et réaliser des comparaisons d’inventaires et d’impacts avec l’outil.
EQUER : Version de démonstration gratuite. Licence à 500 €
 A Accès et usage différenciés :





2.
Niveau d’intégration de l’outil et chaînage éventuels.
6
Les logiciels et outils étudiés avaient été sélectionnés en tant qu’outils utilisant une approche analyse de cycle de vie à
l’échelle du bâtiment. Certains de ces outils, préalablement choisis, se sont avérés ne pas être pertinents pour ce projet
puisqu’ils n’incluaient pas de réelle approche ACV mais ont permis l’élargissement de cette analyse.
Les outils peuvent être classés en plusieurs catégories selon leur niveau d’intégration et selon leur chaînage avec d’autres
outils:
Parmi les outils, on distingue différents niveau d’intégration, notamment :
 Un outil correspond à un module. Ces outils n’ont qu’une seule fonction et s’attachent essentiellement aux calculs des
impacts imputables aux produits de construction.
 Un outil correspond à plusieurs modules. Ces outils sont ceux pour lesquels le module produits de construction est un
module parmi d’autres au sein d’un outil plus global. Les modules sont considérés comme juxtaposés.
L’outil Ecotect (Australie) combine différents outils : en plus d’évaluer les impacts environnementaux des
bâtiments, Ecotect calcule les masques, les besoins en protections solaires, l'accès au soleil, les niveaux
d'éclairement naturels et artificiels, l'exposition au vent, le confort thermique et la réponse acoustique des
bâtiments. ECOTECT fournit également des résultats économiques : investissements mis en jeux et coûts de
maintenance prévus.
 Un outil correspond à un ensemble de modules. Pour ces outils, le module produits de construction est un module
parmi d’autres. Mais le cœur de l’outil est alors un outil « chapeau » qui coordonne plus ou moins les modules en les
rendant plus ou moins interdépendants.
Par exemple, l’outil BDA (Building Design Advisor, USA) s’avère ne pas être un outil d’ACV à l’échelle du
bâtiment. Seulement, il s’agit d’une boîte à outil, qui est chaînée à de nombreux outils extérieurs. Il est couplé,
par exemple, à l’outil DCM pour l’éclairage naturel, à l’outil ECM pour calculer l’éclairage artificiel, à DOE-2
pour l’analyse énergétique globale du bâtiment…Cet outil chapeau s’efforce d’aborder tous les aspects de la
conception en intégrant au fur et à mesure des liens avec des outils extérieurs. Il permet de centraliser les
données et favorise le contrôle de l’ensemble des processus de conception d’un bâtiment. Le BDA devrait
être très prochainement relié à l’outil ATHENA et devenir ainsi l’un des outils les plus complet pour
l’évaluation de la performance environnementale des bâtiments.
Remarque :
Parmi les modules rencontrés qui complètent l’analyse de la performance environnementale des bâtiments, les plus
fréquemment mis en place sont les modules rattachés aux thématiques suivantes: consommations énergie durant la vie en
œuvre, consommations d’eau et transport.
Parmi les outils, on distingue différents niveaux et différents types de chaînage, notamment :
 Des chaînages peuvent être établis entre des modules juxtaposés
 Des chaînages peuvent être établis entre plusieurs outils différents
Par exemple, l’outil comprenant le module produits de construction est chaîné à d’autres outils. L’outil, dans
son fonctionnement fait donc appel à d’autres moteurs de calcul.
Par exemple, l’outil Ecosoft (Autriche) est chaîné à un outil d’analyse énergétique correspondant à la certification
autrichienne. L’outil EQUER est quant à lui chaîné à l’outil de simulation dynamique PLEIADES-COMFIE.
 Les chaînages peuvent être de type fermés ou ouverts, c’est-à-dire qu’ils sont plus ou moins obligatoires.
Par exemple certains outils utilisent les sorties d’autres logiciels. Si l’utilisateur n’a pas le choix quant à l’utilisation
de cet autre logiciel, on appellera ce chaînage comme fermé ou exclusif. Si au contraire, il est libre d’utiliser
d’autres données, ce chaînage sera considéré comme ouvert.
 Les chaînages peuvent être caractérisés des couplages forts ou faibles.
Lorsqu’un outil utilise les sorties d’un autre logiciel, le chaînage peut être faible (l’utilisateur rentre lui-même les
sorties du premier logiciel comme les entrées du second), modéré (le second logiciel utilise un fichier généré par le
premier, contenant les sorties) ou fort (le premier logiciel a été intégré au second, c’est devenu une extension du
système).
3.
Description du bâtiment
Dans chacun des logiciels, l’utilisateur doit décrire le bâtiment sur lequel il souhaite travailler.
 Description Top-down
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Selon la construction des bases de données sur lesquelles sont construites les logiciels (base de données
environnementales ou de matériaux), la description d’un bâtiment peut se faire à différentes échelles et avec
différentes approches. Un bâtiment peut ainsi être décrit comme une somme de matériaux (du béton, du bois, de l’acier),
une somme de produits de construction (des éléments simples ou composés : des briques, des tuiles, des fenêtres), une
somme d’assemblages (un toit, un mur porteur) ou une somme d’éléments disparates.
Dans LEGEP, un bâtiment peut être décrit simultanément et de façon complémentaire à différentes échelles :
inventaires de cycle de vie, caractéristique des matériaux, données de process, éléments simples, éléments
composés (tels que des fenêtres) ou à l’aide de macro-éléments, (tels qu’un toit).
Dans ELODIE, une description à l’échelle des produits de construction (l’unité fonctionnelle comprend alors
des composants complémentaires) est suggérée par le format des FDES.
Le logiciel EQUER, quant à lui privilégie une description orientée objets, comme l’incite le choix de la base
d’ECOINVENT.
La description d’un même bâtiment sera donc forcément différente selon la structure du logiciel et de la base de données
utilisée. Certaines bases de données proposent des données uniquement sur les matériaux alors que d’autres mêlent à la
fois produits et matériaux de construction.
La description de certains bâtiments se trouve parfois fortement handicapée par les lacunes de certaines bases de données.
Lorsque les bases de données ne sont pas exhaustives, il est alors plus facile d’utiliser une base de données qui n’est pas
homogène (données matériaux, produits, d’assemblages…) et qui se complète elle-même, plutôt qu’une base de données
homogène, qui peut s’avérer limitante dans le choix des produits.
4.
Données environnementales sur les produits de construction.
Les modules « impacts des produits de construction » nécessitent le renseignement de données environnementales
concernant les produits de construction.
 Origine des données utilisées par l’outil:
Les outils fonctionnent avec des bases de données :
- Bases de données internes (BEES, TEAM, ECOEFFECT, GreenCalc+, EQUER, ATHENA) Ces bases de
données peuvent être complétée ou non par les utilisateurs de l’outil en fonction des manques. Ces bases de données ont
été constituées à partir de base de données sur les matériaux de construction, de valeurs par défauts…
Par exemple, EQUER, utilise des données ECOINVENT pour proposer des inventaires comportant plusieurs
centaines de substances, pour les matériaux et les procédés. Un inventaire pour un nouveau produit peut être
ajouté dans la base Ecoinvent puis exporté vers EQUER.
- Bases de données externes, chaînées à l’interface. Certains outils utilisent un lien dynamique avec une base
de données externe.
Par exemple, ELODIE utilise la base INIES qui compile les FDES disponibles.
- Absence de bases de données imposée.
Les utilisateurs sont alors libres d’aller chercher les données où ils le souhaitent.
 Qualité et représentativité des données environnementales utilisées
Les données environnementales sont caractérisées non seulement par la technologie auxquelles elles sont associées, mais
elles ont également besoin d’être caractérisées dans le temps et dans l’espace.
o La représentativité spatiale des données caractérise leur validité géographique. Les bases de données
rassemblent en général des données homogènes : données génériques (valeurs par défaut, destinées à
marquer des tendances.), données moyennées (internationales, européennes ou nationales, les valeurs
sont valables pour un secteur géographique défini) ou données spécifiques (données sont issues d’ACV
réalisées pour un ou plusieurs produits avec des scénarios de transports. Les valeurs sont valables pour
un secteur géographique défini dans l’unité fonctionnelle de l’ACV). Pour une meilleure représentativité
des données, certaines données environnementales peuvent être personnalisées : les données sont
issues d’ACV et peuvent être modifiées en fonction du projet réalisé. Par exemple, le chantier pouvant se
trouver à proximité de la fabrication des produits de construction, les impacts liés aux transports peuvent
être révisés.
8
o
o
La représentativité temporelle atteste de la validité des données dans le temps pour des industries,
dont les process et les technologies employées évoluent. Cette représentativité est plus ou moins
sensible selon les données considérées.
Le soin apporté à la représentativité technologique (technologie spécifique ou mélange des
technologies) des données permet d’estimer au plus juste celles-ci. Chaque fabricant a ses propres
process, plus ou moins optimisés. Par ailleurs, pour respecter une approche cycle de vie, il est
nécessaire de coller au plus près des produits de construction utilisés. Pour cette raison, et d’un point de
vue méthodologique un produit de construction n’est pas une somme de matériaux.
Parce qu’il est très difficile de prendre en compte les évolutions technologiques issues d’innovation de process et
d’innovations techniques, la réalisation d’ACV à l’échelle du bâtiment correspond à «une projection de l’état actuel de la
connaissance sur tout le cycle de vie d’un bâtiment »1.
Cette première analyse ne nous a pas permis de distinguer la qualité (mesure des incertitudes, disponibilité, précision des
données, niveau de vérification des données utilisées) des différentes données utilisées par les différents outils. Ce travail
sera réalisé en phase 2 à travers une recherche approfondie des bases de données à utiliser.
 Durée de vie des produits de construction et des bâtiments
L’identification des méthodologies utilisées dans les outils existants pour traiter les données concernant les durées de vie
des produits de construction et des bâtiments modélisés est complexifiée par le manque d’information accessible sur ce
point .
La durée de vie est pourtant une donnée environnementale non négligeable, puisqu’elle induit, entre autres, la fréquence de
renouvellement des produits de construction.
Elodie propose -par défaut- une Durée de Vie Estimée -pour chaque produit- égale à la Durée de Vie Typique renseignée
par le fabricant dans la FDES. L’utilisateur, en fonction de sa propre expérience peut modifier cette valeur.
D’autres critères, tels que la prise en compte de la dégradation dans le temps des performances, auraient pu être étudiés.
5.
Utilisation des données
 Comment les données environnementales sont-elles utilisées ?
Les logiciels étudiés ici ont été sélectionnés en fonction de l’approche ACV qu’ils semblaient appliquer à l’échelle du
bâtiment. Les fonctionnements étudiés semblent plus ou moins matures et plus ou moins justes, d’un point de vue approche
ACV.
Certains outils, ceux qui n’ont qu’un seul module produits de construction, ne délivrent qu’un facteur d’impact du bâtiment : la
contribution des matériaux et produits de construction aux impacts à l’échelle de l’ouvrage par l’agrégation des données
environnementales. La justesse de cette approche partielle réside dans les données environnementales elles-mêmes : les
données prennent-elles en compte, outre la fabrication du produit de construction lui-même (assemblage des matériaux de
construction), la phase de chantier, celles de vie en œuvre, de déconstruction et de fin de vie du bâtiment et des produits ?
Le choix de l’échelle de description d’un bâtiment (dicté bien souvent par le choix d’une base de données spécifique) n’est
pas anodin et suggère les choix méthodologiques privilégiés par les concepteurs des logiciels. Pour une approche ACV, un
produit de construction n’est pas égal à une simple somme de matériaux. En effet, tout simplement parce que l’addition des
impacts de différents produits ne prend pas en compte la phase d’assemblage de ces matériaux et que d’autres phases sont
évincées de l’analyse : la complétude (au sens de la norme ISO 14044) n’est pas assurée. De la même façon,
méthodologiquement, l’ACV d’un bâtiment ne correspond pas à la simple somme de données sur les produits de
construction. Les données doivent être adaptées et complétées (phases chantiers et transport).
Certains outils sont plus avancés et intègrent des modules pour calculer les impacts lors de la vie en œuvre du bâtiment.
Peu d’outils semblent traiter de façon approfondie la fin de vie des bâtiments.
Quelques outils (GreenCalc+) proposent une analyse à l’échelle quartier, mais celle-ci est encore balbutiante.
 L’adaptabilité et la transparence des données et de leur l’utilisation
Parmi les outils étudiés, il semblerait que toutes les tendances entre « la boite noire » à l’outil le plus transparent soient
représentées. Les stratégies de transparence ou d’adaptabilité sont fortement liées aux objectifs auxquels entend répondre
l’outil. Si certains acteurs se contentent largement d’un outil « presse-bouton », la transparence (affichage et accessibilité
des données) est parfois essentielle. La transparence concerne la définition des frontières de l’étude, l’utilisation de bases
1
POLSTER Bernd. CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES BATIMENTS
PAR ANALYSE DU CYCLE DE VIE. Thèse de doctorat. Soutenue le 14 Décembre 1995
9
de données, les hypothèses de calculs, les méthodologies mises en œuvre, les éléments permettant l’interprétation des
résultats ACV, etc.
Par exemple, l’utilisateur, dans l’outil BEES peut modifier les paramètres dominants de l’évaluation, comme les poids des
catégories et a également accès aux bases de données et aux algorithmes.
L’usager, dans l’outil LISA peut accéder aux détails des calculs.
Dans ELODIE, l’utilisateur ne peut consulter qu’une partie des FDES : les tableaux d’indicateurs et pas les tableaux
d’inventaires
6.
Les résultats exprimés par les outils
 Interprétation des résultats : Indicateurs et normalisation des méthodes de calcul
Pour chacun des outils, les indicateurs calculés ont été relevés. Pour la plupart d’entre eux, les unités ont également été
renseignées. Les méthodes associées à chaque indicateur n’ont pas été précisées. Sur la base de ces données, quelques
remarques peuvent être formulées.
Les outils expriment des résultats en s’appuyant sur les méthodologies normalisées.
Par exemple, l’ensemble des indicateurs utilisés par ELODIE sont normalisés. L’outil Greencalc+ s’appuie sur une série de
normes hollandaises pour ses calculs sur les consommations d’eau et d’énergie.
Les critères (ou thématiques) évalués et les indicateurs calculés sont souvent issus de consensus, qu’ils soient
normalisés ou scientifiques.
Par exemple, l’indicateur changement climatique (en kg éq. CO2) fait largement consensus parmi les outils suivants : Equer,
Elodie, Envest, Legep, Ecoquantum, Athena, BEES, Ecosoft, GreenCalc+ et Ecotect. D’autres indicateurs (Destruction de la
couche d’ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11 ou Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2) sont également largement
utilisés.
Mais pour le critère de la préservation des ressources, traité par chaque outil, il existe des divergences d’approches. Par
exemple l’indicateur de consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ se restreint parfois aux
énergies fossiles. De plus, si les indicateurs des différents outils semblent porter le même nom, cette première analyse ne nous
permet pas d’affirmer qu’il s’agit bien d’indicateurs équivalents calculés avec la même méthodologie. D’autres indicateurs
semblent exprimer le même questionnement, mais s’expriment de façon différente : la consommation de ressources s’exprime
en t de matières premières ou en kg éq. Antimoine (Sb), qui intègre une pondération.
D’autres indicateurs affichent, au contraire, une présence plus anecdotique. Ils peuvent s’attacher à des préoccupations
annexes, nouvelles ou sur lesquelles la communauté scientifique n’a pas trouvé de consensus de travail.
Par exemple, les indicateurs Qualité de l’air intérieur (BEES), santé humaine, génération d’odeurs n’ont été retenus que par de
rares outils. Ecoeffect propose des indicateurs pour l’air intérieur, les allergies et un indicateur de Sick Building Syndrome.
 Interprétation des résultats : Agrégation des indicateurs et Échelles de référence
Les indicateurs sont bien souvent le résultat de l’agrégation de données issues de l’ICV (Inventaire de Cycle de Vie).
Certains outils proposent pourtant un niveau d’agrégation des indicateurs plus élevé allant parfois jusqu’à un indicateur
unique. Ces agrégations ont pour objectif de fournir à l’utilisateur des résultats plus facilement maniables avec le risque
d’une perte d’information au cours de l’étape de l’agrégation.
L’agrégation s’appuie bien souvent sur une pondération des indicateurs initiaux.
Certains outils, comme ELODIE, proposent comme résultat les mêmes indicateurs que ceux observés à l’échelle du produit.
D’autres outils proposent une agrégation « partielle » comme ECO QUANTUM qui définit quatre scores distincts ; ressources,
émissions, énergie et déchets. Chacun de ces indicateurs et scores est divisé en trois catégories : matériaux, énergie et eau.
Enfin d’autres outils proposent comme seul résultat final ou en complément des autres indicateurs un indicateur issu d’une
agrégation totale : ENVEST parle d’ecopoints (pour lesquels la normalisation et la pondération sont spécifiques au RoyaumeUni) comme Ecosoft et GreenCalc+ calculent un indice de sustainabilité.
Certains outils proposent, en complément d’indicateurs agrégés ou en parallèle, la comparaison du projet -rentré par
l’utilisateur- avec d’autres projets. L’appel à une référence constitue une première étape de l’aide à la décision.
Le profil environnemental du projet peut être comparé avec d’autres profils de solutions modélisées par l’utilisateur lui-même
(Elodie…).
Le profil environnemental du projet peut également être comparé avec un bâtiment de référence prédéfini dans l’outil (les outils
GreenCalc+ et LISA dans lequel bâtiment est comparé à un bâtiment typique de d’une région Australienne) ou encore avec un
ensemble de référence prédéfini dans l’outil (Ecoeffect).
Le profil environnemental peut être traduit en équivalences. Par exemple, les résultats pour l’ensemble du bâtiment peuvent
être exprimés en équivalent habitant année (profil normalisé) comme le fait EQUER ou ENVEST (dont les éco-points sont
spécifiques au Royaume-Uni)
Le profil environnemental agrégé peut également confronté à des classes d’évaluation : GreenCalc+ propose, quant à lui, deux
indices agrégés associés à des échelles de référence : L’indice environnemental de la qualité environnementale du bâtiment
(MIG) correspond à la comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation standard) avec ceux d’un
10
bâtiment de référence. Ceci reflète la qualité environnementale intrinsèque du bâtiment. L’indice environnemental de gestion du
bâtiment (MIB) correspond à la comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation effective) avec
ceux d’un bâtiment de référence
 Unités d’expression des résultats et format de représentation des résultats
Les résultats, exprimés sous forme de tableaux de résultats, de graphiques radars ou autre, peuvent être donnés pour le
cycle de vie complet d'un bâtiment ou pour chaque étape du cycle de vie (opposition par exemple de l’énergie grise avec
l’énergie de fonctionnement). Les résultats peuvent être calculés pour l’ensemble du bâtiment ou pour des sections diverses
de ce même bâtiment, telles qu'un matériel particulier, un simple composant, des groupes d’assemblage.
Ils peuvent être exprimés avec différentes unités, par exemple : par m², par m3 ou par personne.
L’outil ENVEST permet de comparer à l’échelle des bâtiments, mais permet également de confronter plusieurs matériaux de
constructions et différentes stratégies de maintenance. Ce même outil offre la possibilité de comparer l’énergie grise avec
l’énergie consommée durant la vie en œuvre.
L’utilisateur peut ainsi étudier les contributions des composants pour chaque indicateur (graphiques camembert ou
histogrammes), comparer plusieurs bâtiments avec l’ensemble des indicateurs (graphiques radar), faire exprimer les
résultats dans les unités qui « lui parlent le mieux ».
Quelques fonctions proposées par les outils :
EQUER : Les variantes sont comparées sur l’ensemble du cycle de vie. La contribution des différentes phases peut être
visualisée par un histogramme pour chaque indicateur.
ELODIE : Pour chacun des indicateurs environnementaux, un graphique donne la répartition des impacts imputable à chaque
zone.
LEGEP : Dessine un diagramme de Sankey. Un graphique représente la répartition des pollutions dans le temps
GreenCalc+ : Donne une étiquette avec classe du bâtiment
11
Conclusion
Les 16 outils étudiés ne s’adressent pas tous aux mêmes acteurs (architectes, BET, architectes, consultants, collectivités
locales), ne répondent donc pas aux mêmes besoins et n’affichent pas tous la même transparence. Pour une majorité des
outils observés, de la documentation consistante et disponible est quasi-inexistante. Les outils proposent -pour l’essentielun cœur commun qui est l’agrégation des données environnementales (matériaux, produits, assemblages) pour obtenir des
données à l’échelle de l’ouvrage. Les outils divergent sur le format et la méthode d’acquisition des données
environnementales (acquisition automatique ou manuelle ; données à l’échelle matériaux, produit, assemblage ; données
« from cradle to gate » ou « cradle to grave » ; adaptabilité des données), sur l’expression des résultats (indicateurs
renseignés, présentation graphique)…
Les outils semblent pouvoir se classer selon deux alternatives, en termes de méthodologie :
- Soit l’outil travaille à partir de données d’ACV produits complètes (« from cradle to grave ») et l’utilisateur peut
modifier les données s’il souhaite les personnaliser.
- Soit l’outil travaille à partir de données d’ACV partielles (« from cradle to gate ») et l’utilisateur apportent les
compléments nécessaires pour son cas d’étude. (Outil type EQUER)
12
Annexes du chapitre 1 :
EQUER ..................................................................................................................................................................................... 14
ELODIE .................................................................................................................................................................................... 17
ENVEST ................................................................................................................................................................................... 20
LEGEP ..................................................................................................................................................................................... 23
ECO QUANTUM ...................................................................................................................................................................... 26
TEAMTM BÂTIMENT ................................................................................................................................................................. 28
ATHENA .................................................................................................................................................................................. 30
BUILDING DESIGN ADVISOR ................................................................................................................................................ 36
BEES ........................................................................................................................................................................................ 40
ECOEFFECT ............................................................................................................................................................................ 42
ECOSOFT ................................................................................................................................................................................ 45
GREENCALC+......................................................................................................................................................................... 48
ECOTECT ................................................................................................................................................................................ 51
GBTOOL .................................................................................................................................................................................. 54
LCAID ...................................................................................................................................................................................... 57
LISA ......................................................................................................................................................................................... 60
LA NORME XP P 01-020-3 ...................................................................................................................................................... 65
Projet financé par l’Agence Nationale de Recherche (PREBAT)
ANR-07-P BAT-003-01
13
EQUER
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
ARMINES
IZUBA Énergies
Traitement de la
fin de vie
Localisation des
filières locales de
traitement
Distances de transport
vers une décharge
(déchets inertes et
déchets banals), un
incinérateur, une usine
de recyclage
Acteurs de la
construction.
Prise en main aisée de
l’outil.
Toutes.
Permet une aide à l’écoconception des
bâtiments (neuf et
réhabilitation)
Disponibilité de l’outil :
Diffusé depuis 2002
www.izuba.fr
EQUER permet d’évaluer les impacts environnementaux d’un bâtiment par analyse de
cycle de vie, et de comparer diverses variantes de conception.
Calcul des impacts environnementaux d’un bâtiment.
Visualisation des impacts sur les différentes phases du cycle de vie.
Bâtiments neufs ou
Bâtiments abritant des
existants, transports
Sont exclus :
procédés industriels
induits par le choix du
site.
Énergie
Chaînage à l’outil de
simulation dynamique
PLEIADES-COMFIE
Traitement de la vie en œuvre
Eau
Consommation d’eau froide
et d’eau chaude
Émissions
Déchets d’activité
Pour quel
public ?
Quelle étape du
projet ?
Données d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Relié à quelles
bases de
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage
effectif)
Mise en décharge,
incinération (inventaires
différents pour bois,
plastiques…), recyclage
(verre, acier, béton,
aluminium)
Inventaires comportant plusieurs centaines de substances, pour les matériaux et les
procédés. Un inventaire pour un nouveau produit peut être ajouté dans la base Ecoinvent
puis exporté vers EQUER.
- plans par niveau (visualisation 3D)
- techniques de construction (parois, vitrages, équipements…)
- scénarios d’utilisation
- type d’énergie, mixe de production d’électricité, données sur le site
Base Ecoinvent, www.ecoinvent.ch , version 2003 (prochainement 2007)
Ou Oekoinventare 1996
14
données ?
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
Présentation des
résultats :
Douze indicateurs environnementaux
- Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ
- Épuisement des ressources en kg éq. Antimoine (Sb)
- Consommation d’eau totale, en m3
- Déchets ultimes, en tonnes eq. inertes
- Déchets radioactifs, en dm3
- Changement climatique, en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Eutrophisation, en kg eq. phosphates
- Toxicité humaine, en eq. années de vie perdues
- Atteinte à la biodiversité, en % d’espèces disparues x m2 x an
- Génération d’odeur, en m3 d’air pollué
- Formation d’ozone photochimique, en kg éq. éthylène
Tableaux, graphiques radars et histogrammes
Plusieurs variantes peuvent être comparées à l’aide d’un diagramme radar :
Les résultats pour l’ensemble du bâtiment peuvent être exprimés en équivalent habitant
année (profil normalisé)
Résultats :
signification et
usage possible
Les variantes sont comparées sur l’ensemble du cycle de vie. La contribution des
différentes phases peut être visualisée par un histogramme pour chaque indicateur.
15
Sources :
Les résultats sont fournis dans un fichier gérable par Excel pour des analyses
spécifiques.
Bernd Polster, Thèse de doctorat, École des Mines de Paris, 1995
Bruno Peuportier, Eco-conception des bâtiments, Presses de l’EMP, 2003
http://www.cenerg.ensmp.fr/francais/themes/cycle/index.html
Références
Application de cet
outil (type de
bâtiment, études
spécifiques, etc.)
Validation / intercomparaison de
logiciels :
Exposition Eco-Logis (maison individuelle neuve), 1996
Projet tertiaire Le Nautile à Mèze, 2000
Réhabilitation HLM à Montreuil (projet européen REGEN LINK), 2003
Logements sociaux à Montreuil et à Trondheim (projet européen Eco-housing),
2005
Quartier Lyon Confluence à Lyon (projet ADEQUA), 2006
Maisons passives à Formerie, 2008
Projet européen REGENER, 1996
Annexe 31 de l’Agence Internationale de l’Énergie, 2001,
http://www.iisbe.org/annex31/index.html
Réseau thématique européen PRESCO, 2004,
http://www.etn-presco.net/generalinfo/index.html
16
ELODIE
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de l’outil
CSTB_ France
Fonctions
principales
Calcule la part produit des impacts environnementaux d’un bâtiment.
ELODIE n'est, dans cette version, pas un outil complet d'évaluation
environnementale des bâtiments.
Données produits
Pas de consommations
« cradle to grave » à
Sont exclus :
énergétiques ou d’eau
l’échelle du bâtiment.
durant la durée de vie du
Bâtiments neufs
bâtiment lui-même
Énergie
Prévu dans le futur
Périmètre :
domaine
d’application
Disponibilité de l’outil :
ELODIE a été développé dans l’objectif d’utiliser les Fiches de Déclaration
Environnementale et Sanitaire des produits (FDES) de construction (en utilise pour le
moment uniquement les données environnementales).
Outil d’aide au choix des produits de construction à l’échelle des composants du
bâtiment ou parties d’ouvrages. (on compare des unités fonctionnelles)
Traitement de la vie Eau
en œuvre
Émissions
Prévu dans le futur
Traitement de la fin
de vie
Localisation des
filières locales de
traitement
non
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
Pour quel public ?
Acteurs de la
construction.
Prise en main aisée de
l’outil.
Toutes.
Permet une aide à la
conception
environnementale des
bâtiments
Quelle étape du
projet ?
Données d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Relié à quelles
bases de
données ?
En cours de béta-test
Prévu dans le futur
non
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage
effectif)
- données environnementales des produits et matériaux de construction (extraites
automatiquement dans INIES ou gestion d’une base de données personnelle) « cradle to
grave » (les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010)
- métré quantitatif du bâtiment à homogénéiser avec les UF des FDES
- DVT et DVE des produits de construction
- SHON du bâtiment
- Base INIES, répertoriant des FDES. (www.inies.fr)
- Possibilité de gérer sa propre base de données et de partager des produits
entre les différents utilisateurs.
17
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
Présentation des
résultats :
Les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010, excepté les déchets
valorisés. Ils sont calculés grâce à l’agrégation des données produits.
- Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale, énergie
renouvelable et énergie non renouvelable) en MJ
- Épuisement des ressources (ADP) en kg éq. Antimoine (Sb)
- Consommation d’eau totale, en L
- Déchets solides éliminés (déchets dangereux, déchets non dangereux, déchets
radioactifs, déchets inertes), en kg
- Changement climatique, en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Pollution de l’air, en m3
- Pollution de l’eau, en m3
- Destruction de la couche d’ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11
- Formation de d’ozone photochimique, en kg éq. éthylène
Tableaux, graphiques radars et graphiques « camemberts».
Pour les résultats pour l’ensemble du bâtiment, les unités des résultats peuvent être
choisies parmi les suivantes :
- totaux pour l’ensemble du cycle de vie,
- totaux par m² de SHON et
- totaux par m² de SHON et par annuité.
Résultats :
signification et
usage possible
Les résultats affichés sont le résultat de l’agrégation des données
environnementales des produits : les phases de construction et de remplacement
sont prises en considération. Les données « produit » intègrent les phases de vie
en œuvre et de fin de vie.
ELODIE met à votre disposition des fonctions de comparaison de solutions
constructives ; il est donc possible de comparer plusieurs bâtiments.
Pour chacun des indicateurs environnementaux, un graphique donne la répartition des
impacts imputable à chaque zone.
18
Sources :
http://ese.cstb.fr/elodie/default.aspx
Références
_
Application de cet outil
(type de bâtiment,
études spécifiques,
etc.)
Validation / intercomparaison de
logiciels :
_
19
ENVEST
Outil développé par :
Vocation /
description sommaire
de l’outil
Fonctions principales
Périmètre : domaine
d’application
Traitement de la vie
en œuvre
Traitement de la fin
de vie
Localisation des filières
locales de traitement
UK
Disponibilité de l’outil :
Envest 2, interface web, sous
licence.
Outil permettant de calculer les impacts environnementaux à l’échelle du bâtiment et le coût global
de celui-ci. Il existe 2 logiciels distincts : Envest 2 Estimator (les coûts des produits et leur durée de
vie sont prédéterminées et ne peuvent être modifiées) et Envest 2 Calculator (les coûts des
produits et leur durée de vie peuvent être modifiés).
Il est possible d’échanger des informations avec les autres utilisateurs.
Calcule la part produit des impacts environnementaux d’un bâtiment et la consommation du
bâtiment durant sa vie en œuvre.
Bâtiments neufs ou
existants.
Sont exclus :
« Cradle to grave »
Énergie
Chauffage (pertes de chaleur par paroi, …), éclairage (demande de
la charge d’éclairage, du type de matériel installé, de l’investissement
demandé), ventilation, refroidissement, ascenseurs, …
Eau
Oui
Émissions
Non
néant
Traitement de la fin de vie
néant
Recyclage des matériaux
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage effectif)
Pour quel public ?
Quelle étape du
projet ?
large
Phase de conception
Données d’ACV
utilisées
Les données d’Envest 2 sont spécifiques au Royaume-Uni:
a) la durée de vie
b) les facteurs d'expositions
c) les référence en matière de consommation d'énergie et d'eau
d) les analyse du cycle de vie des matériaux
e) les éco-points (la normalisation et la pondération sont spécifiques au Royaume-Uni)
- Type de bâtiment
- Métré quantitatif du bâtiment (nombre d’étage, surfaces, forme du bâtiment, périmètre,
hauteur des étages, % de surface vitrées, % de surface occupées par des portes)
- durée de vie du bâtiment (et % de perte de performance)
- durée d’occupation du bâtiment et nombre d’occupants
- type de sol sur lequel le bâtiment est implanté
- Description des équipements techniques (climatisation, éclairage, ascenseurs…)
- Composition du bâtiment (nature des matériaux…)
- Le logiciel utilise la base de données de BRE.
Données du bâtiment
Relié à quelles bases
de données ?
20
BRE a une base de données répertoriant les impacts environnementaux pour 1 tonne de chacun
des matériaux. La performance environnementale des produits est exprimée à l’aide de 13
indicateurs différents, qui donnent le profil environnemental « cradle to gate » des produits. La
performance environnementale « cradle to grave » est disponible pour des éléments, la durée de
vie ayant été fixée pour tous à 60 ans.
Résultats principaux :
13 indicateurs environnementaux valeur quantitative des indicateurs
et un indicateur à points : Ecopoint score
Des indicateurs économiques
Liste des indicateurs
- Consommation de ressources énergétiques fossiles, en TEP
- Extraction de minéraux, en kg
- Consommation d’eau totale, en L
- Déchets éliminés, en kg
- Changement climatique, en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Destruction de la couche d’ozone stratosphérique, en kg CFC11
- Formation de d’ozone photochimique, en kg éq. Éthylène
- La toxicité pour l'homme dans l'air, en kg de toxicité (la toxicité est calculée comme la masse
nécessaire pour diluer chaque substance toxique au-dessous de sa concentration maximale
tolérable)
- La toxicité pour l'homme à l'eau
- L’eutrophisation, en kg éq. Phosphate
- Écotoxicité, m3 de toxicité
Indicateur complémentaire :
- La pollution associée au transport et à la congestion du trafic, en tonnes. kilomètres (t.km)
Présentation des
résultats :
Graphique, tableaux, rapports
Possibilité de comparer plusieurs bâtiments, plusieurs matériaux de
constructions et différentes stratégies de maintenance.
Possibilité de comparer l’énergie grise avec l’énergie consommée
durant la vie en œuvre.
Résultats :
signification et usage
possible
Embodied (in red) Vs.
Pour les résultats pour l’ensemble du bâtiment, les unités des
operational
résultats peuvent être choisies parmi les suivantes :
- totaux pour l’ensemble du cycle de vie,
- totaux par m².
Les résultats affichés sont le résultat de l’agrégation des données environnementales des
produits : les phases de construction et de remplacement sont prises en considération.
L’indicateur à points « Ecopoints » est calculé en faisant la somme des scores obtenus pour
chaque indicateur environnemental. Le score pour un indicateur est obtenu en multipliant l'impact
normalisé avec sa pondération.
La norme est correspond à l’'impact sur l'environnement causé annuellement par un citoyen du
Royaume-Uni typique : cette norme vaut 100 Ecopoints. Ce qui correspond au profil suivant :
21
Pour un citoyen du
Royaume-Uni typique
Sources :
Références
Climate Change
12,300 kg CO2 eq
Acid Deposition
58.9 kg SO2 eq
Ozone Depletion
0.286 kg CFC11eq
Human Toxicity to Air
90.7 kg tox.
Photochemical Ozone
32.2 kg ethene eq
Creation (Summer Smog)
Human Toxicity to Water
0.0777 kg tox
Ecotoxicity
178,000 m³ tox.
Eutrophication
8.01 kg PO4 eq.
Fossil Fuel Depletion
4.09 tonnes of oil eq
Mineral Extraction
5.04 t
Water Extraction
418,000 litres
Waste Disposal
7.19 t
Transport Pollution &
4140 tonne.km,
Congestion
http://www.bre.co.uk/page.jsp?id=52
http://envestv2.bre.co.uk/
La pondération des impacts
est la suivante:
38%
5%
8%
7%
4%
3%
4%
4%
12%
3.5%
5,5%
6%
Wessex Water Operations Centre, par Bennetts Associates (Étude non disponible
Application de cet outil
(type de bâtiment,
études spécifiques, etc.)
Validation / intercomparaison de
logiciels :
_
22
LEGEP
Outil développé
par :
Allemagne, LEGEP-Software
GmbH
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
LEGEP a été développé dans l’objectif d’être un outil complet pour évaluer le cycle de vie d’un bâtiment.
C’est un outil composé de quatre logiciels, permettant d’obtenir, et ce pour chacune des phases du cycle
de vie d’un bâtiment, non seulement
- ses consommations énergétiques (chauffage, l'eau chaude, l'électricité)
- ainsi qu’une évaluation de son coût global (construction, vie en œuvre -consommations, coût
des produits d’entretien-, maintenance, rénovation, démolition) ;
- mais également ses impacts sur l’environnement.
Calcule les impacts environnementaux d’un bâtiment et son coût global.
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
Traitement de
la vie en œuvre
Données produits « cradle to grave »
à l’échelle du bâtiment.
Bâtiments neufs et existants ou
produits de construction.
Énergie
Eau
Émissions
Traitement de
la fin de vie
Localisation des
filières locales de
traitement
Pour quel
public ?
Quelle étape du
Disponibilité de l’outil :
Sous licence
Sont exclus :
Sont calculées les consommations de chauffage, d'eau chaude,
d'électricité …
Construction du diagramme de Sankey sur les consommations
et pertes thermiques.
Type d’utilisation et densité d’occupation des locaux pour
calculer certains usages. Possibilité d’intégrer aux calculs les
apports solaires et la production d’électricité à partie de
panneaux solaires PV.
Type d’utilisation et densité d’occupation des locaux pour
calculer la consommation d’eau ( à partir de données
statistiques). Possibilité d’intégrer l’usage d’eau de pluie.
Néant
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux (Démontabilité,
Séparabilité, Recyclabilité, Recyclage effectif)
Toutes.
23
projet ?
Données d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
Figure 1:Changement climatique (kg équivalent CO2, GWP
100) au cours de la vie en œuvre du bâtiment.
LEGEP récupère différents données : données environnementales, énergétiques et économiques.
Dans LEGEP, un bâtiment peut être décrit simultanément et de façon
complémentaire à différentes échelles : inventaires de cycle de vie, caractéristique des matériaux,
données de process, éléments simples, éléments composés (tels que des fenêtres) ou à l’aide de macroéléments, (tels qu’un toit).
L’utilisateur établi également des scénarios de maintenance, d’entretien, et de modifications du
bâtiment…
LEGEP est organisé autour de quatre logiciels qui ont chacun leur base de données.
tous contenus dans une base de données interne au logiciel. L’utilisateur peut également utiliser une
base de données de matériaux de construction ou renseigner l’inventaire du cycle de vie d’un produit (à
partir des bases de données ECOINVENT, GEMIS, Baustoff Okoinventare et la propre base de LEGEP).
Pour évaluer le coût de chaque élément renseigné, LEGEP utilise ainsi une base de données extérieure
nommée SIRADOS, mise à jour annuellement.
LEGEP fournit donc les impacts environnementaux pour les étapes de construction, et de vie en œuvre.
Pour les indicateurs environnementaux, LEGEP propose huit indicateurs :
- Changement climatique GWP100 ans (méthode CML) en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Formation d’Ozone photochimique, en kg éq. éthylène
- Destruction de la couche d’ozone stratosphérique, en kg.éq CFC-R11
- Eutrophisation, en éq. Phosphate
- Consommation d'énergie primaire, en MJ
- Consommation d’énergie renouvelable et non-renouvelable, en MJ
- Ressources, en kg éq. Antimoine
Des indicateurs supplémentaires devraient être bientôt proposés.
Présentation
des résultats :
Résultats :
signification et
usage possible
Sources :
http://www.legoe.de/
PRESCO www.etn-presco.net
24
Références
Application de
cet outil (type
de bâtiment,
études
spécifiques,
etc.)
Validation /
intercomparaison de
logiciels :
LEGEP est un outil complet d'évaluation environnementale des bâtiments
au même titre que l'outil français EQUER.
25
ECO QUANTUM
Outil développé par :
Vocation /
description sommaire
de l’outil
Fonctions principales
Périmètre : domaine
d’application
Traitement de la vie en
œuvre
Traitement de la fin de
vie
Pays Bas_
Disponibilité de
Financé par le Steering Committee for
l’outil :
Experiments in Public Housing, la Fondation
pour la Recherche dans la construction,
l'Association des Architectes hollandais et le
gouvernement hollandais
ECO QUANTUM a été développé dans l’objectif d’offrir aux architectes la possibilité d’effectuer une
rapide analyse de leurs proposition, de faciliter la communication entre les différents acteurs et
d’optimiser la conception des bâtiments.
ECO QUANTUM est un outil d’aide à la décision basé sur les ACV donnant des informations
quantitatives sur les impacts environnementaux des bâtiments.
Il existe deux versions d’ECO QUANTUM :
- ECO QUANTUM Recherche (qui est un outil pour analyser et développer des conceptions
innovatrices et complexes pour des constructions durables) et
- ECO QUANTUM Domestique (qui est un outil adaptés aux architectes et révèle
rapidement les conséquences environnementales des choix de conception).
ECO QUANTUM est couplé à l’outil SimaPro qui calcule les données environnementales par kg de
matériaux utilisé.
Calcule la part produit des impacts environnementaux d’un bâtiment.
Données produits « cradle to grave » à
Pas de consommations
l’échelle du bâtiment.
Sont exclus :
énergétiques ou d’eau durant
Bâtiments neufs
la durée de vie du bâtiment
lui-même
Énergie
oui
Eau
Émissions
oui
Localisation des filières
locales de traitement
Traitement de la
fin de vie
Recyclage des
matériaux
(Démontabilité,
Séparabilité,
Recyclabilité,
Recyclage effectif)
Pour quel public ?
Quelle étape du
projet ?
Données d’ACV
utilisées
Données du bâtiment
Architectes
Maîtrise d’ouvrage
Toutes. Mais en particulier phase de
conception
Selon la phase de construction, EQ est utilisé
différemment : pendant la phase de
conception préliminaire : les
recommandations sur la forme et des
dimensions et rempli des éléments de
construction peuvent être le résultat d'EQ.
Plus tard dans le processus de construction,
les recommandations deviendront plus
détaillées. Indiquant par exemple un
composant qui devrait être remplacé pour
réduire l'impact sur l'environnement de la
construction.
- cf. « Relié à quelles bases de données ? »
- composants du bâtiment et les quantités
26
Relié à quelles bases
de données ?
Résultats principaux :
Liste des indicateurs
Présentation des
résultats :
Résultats : signification
et usage possible
Sources :
ECO QUANTUM utilise deux bases de données : les Profils Environnementaux et les Composants.
Une version spécifique du LCA SimaPro donne les profils environnementaux pour plus de 100
matériaux de construction et certains process, comme la production d'énergie et l'eau, le transport et
le traitement des déchets.
La base de données est structurée en 4 niveaux : le logement complet, 8 « parties » de bâtiment, 24
éléments et environ 60 composants.
Les onze indicateurs environnementaux et mesures environnementales calculés grâce à
l’agrégation des données produits :
- Consommation de ressources énergétiques, en kWh/unité
- Epuisement des ressources, en t de matières premières
- Déchets éliminés, en t/unité
- Déchets dangereux éliminés, en kg
- Changement climatique, en t CO2/ unité
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Destruction de la couche d’ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11
- Formation de d’ozone photochimique, en kg éq. Éthylène
- Toxicité humaine, en kg
- Écotoxicité (eau, sédiments et terrestre), en m3/ kg
- Nutrification
Ces indicateurs sont ensuite agrégés de manière à obtenir 4 scores distincts ; ressources, émissions,
énergie et déchets. Chacun de ces indicateurs et scores sont divisés en trois catégories : matériaux,
énergie et eau.
Tableaux, graphiques et rapports générés par le logiciel.
Les résultats peuvent être donnés pour le cycle de vie entier d'un bâtiment complet mais également
pour des sections transversales diverses du bâtiment, telles qu'un matériel particulier, un simple
composant ou une phase du cycle de vie, par m², par m3 ou par personne.
Les résultats affichés sont le résultat de l’agrégation des données environnementales des produits.
Les données « produit » intègrent les phases de vie en œuvre et de fin de vie.
http://www.uni-weimar.de/scc/PRO/TOOLS/nl-quantum.html
(IEA-BCS Annexe 31 du rapport “Energy related Environmental impact of Buildings”)
Centre for Design at RMIT pour le Department of the Environment and Heritage, Environment
Australia. Greening the Building Life Cycle: Life cycle assement tools in building and construction.
Building LCA. Tools Description. 51 pages. 2001. Disponible sur [http://buildlca.rmit.edu.au]
27
TEAMTM Bâtiment
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
Outil Web_ accès
grand public (après
Écobilan_ France
Disponibilité de l’outil :
enregistrement)
Et accès payant pour
les personnes
souhaitant prendre
connaissance de la
partie détaillée de
l’évaluation (étape par
étape, flux par flux) et
réaliser des
comparaisons
d’inventaires et
d’impacts avec l’outil.
TEAM TM Bâtiment a été développé dans l’objectif d’utiliser les Fiches de Déclaration
Environnementale et Sanitaire des produits (FDES) de construction (en utilise pour le
moment uniquement les données environnementales).
Outil d’aide au choix des produits de construction à l’échelle des composants du bâtiment ou
parties d’ouvrages. (on compare des unités fonctionnelles)
Calcule la part produit des impacts environnementaux d’un bâtiment.
Données produits « cradle to
grave » à l’échelle du bâtiment.
Énergie
Traitement de la
vie en œuvre
Traitement de la
fin de vie
Localisation des
filières locales de
traitement
Pour quel
public ?
Quelle étape du
projet ?
Données d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Sont exclus :
Eau
Oui. Les résultats des simulations thermiques doivent
être rentrés pour pouvoir être utilisés
oui
Émissions
non
non
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage
effectif)
non
Accès grand public.
Toutes.
Prise en compte de la
maintenance/rénovation
- données environnementales des produits et matériaux de construction (extraites
automatiquement dans INIES ou gestion d’une base de données personnelle) « cradle to
grave » (les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010)
- métré quantitatif du bâtiment à homogénéiser avec les UF des FDES (quantités de produits
et de matériaux)
28
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
Présentation des
résultats :
Résultats :
signification et
usage possible
Sources :
- Propre base de FDES constituée à partir de la base INIES (www.inies.fr), de sites web de
fédérations ou de FDES provenant directement des fabricants eux-mêmes.
- L’outil stocke parallèlement l’ensemble des données du fascicule AFNOR concernant les
énergies et les transports ainsi que des données de sa base de données DEAM.*
- En absence de FDES, pour décrire certains produits, l’outil permet d’utiliser des
modélisations simples (à partir d’ACV publiques différentes des FDES, ou des calculs
d’ingénieurs)
Les dix indicateurs environnementaux de la norme NF P01-010, excepté les déchets
valorisés. Ils sont calculés grâce à l’agrégation des données produits.
- Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale, énergie renouvelable
et énergie non renouvelable) en MJ
- Épuisement des ressources (ADP) en kg éq. Antimoine (Sb)
- Consommation d’eau totale, en L
- Déchets solides éliminés (déchets dangereux, déchets non dangereux, déchets radioactifs,
déchets inertes), en kg
- Changement climatique, en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Pollution de l’air, en m3
- Pollution de l’eau, en m3
- Destruction de la couche d’ozone stratosphérique, en kg CFC éq. R11
- Formation de d’ozone photochimique, en kg éq. éthylène
Sous forme tabulaire et graphique.
Les résultats affichés sont le résultat de l’agrégation des données environnementales des
produits.
Possibilité de comparer plusieurs bâtiments.
Possibilité de comparer les résultats avec des ordres de grandeurs de la vie courante.
http://www.ecobilan.com/lci-building/fr/index.php (rien actuellement)
Références
Application de cet
outil (type de
bâtiment, études
spécifiques, etc.)
29
ATHENA
Impact Estimator for Buildings
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
ASMI_Canada
(Athena Sustainable
Materials Institute)
CD distribué par Morrison
Hershfield Consulting Engineers
~ $1100
Version démo téléchargeable
Le logiciel permet de simuler plus de 1000 combinaisons différentes et permet de modéliser
95% des constructions de bâtiments en Amérique du Nord. L’estimateur tient compte des
effets sur l’environnement dus à la fabrication industrielle, y compris l’extraction de ressources,
les produits recyclés, les effets du transport, l’incidence régionale de l’utilisation d’énergie, du
transport et les autres facteurs…
L’outil peut être utilisé de manière autonome ou peut s’adapter dans un système comme par
exemple le GBC.
Outils de décision, outils d’évaluation environnementale des bâtiments canadiens.
Permet d’obtenir un profil environnemental du bâtiment et par conséquent d’établir des
comparaisons entre différentes alternatives de conception et d’usage de matériaux.
Évalue l'impact du bâtiment en prenant en compte :
- la fabrication des matériaux (incluant l'extraction des ressources et le contenu en produits
recyclés)
- le transport
- la construction in-situ
- la variation régionale en utilisation d'énergie, transport et autres facteurs
- le type de bâtiment et la durée de vie
- la maintenance, la réparation et le remplacement
- démolition et traitement des déchets
- consommations énergétiques liées à l’usage du bâtiment
Qualité de l’air intérieur
Sont exclus :
Traitement de la vie en œuvre
Traitement de
la fin de vie
Localisation
des filières
locales de
traitement
Disponibilité de l’outil :
Pas de filières identifiées
Énergie
OUI
Eau
En cours d’élaboration
Émissions
En cours d’élaboration
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité,
Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage
effectif)
OUI : Énergie nécessaire à la
démolition des systèmes
structurels.
30
Pour quel
public ?
Quelle étape
du projet ?
Données
d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Architectes
Ingénieurs
Chercheurs
Toutes
Conçu pour les
bâtiments neufs
industriels
et
institutionnels,
les bureaux et
les
bâtiments
résidentiels
à
usage individuel
ou collectifs.
Bases de données ACV (qui contiennent 90-95% des systèmes structurels (bois, acier, et
béton ; produits pour les revêtements ; isolants ; plaques de plâtre et matériaux de finition,
choix de marques des fenêtres et des vitrages)).
Consommation d’énergie et émissions sur l’air pour la construction in situ d’assemblages
;Énergie nécessaire à la démolition des systèmes structurels.
Évolutions actuelles en termes de nouveaux produits et sur les étapes opérationnelles
(pendant l’usage) et de maintenance.
- Durée de vie du bâtiment
- Localisation du projet
- Type de bâtiment
- Sources et quantités d’énergie durant l’utilisation du bâtiment
L’utilisateur précise le type ou l’épaisseur des matériaux, ainsi que le métré pour chaque
élément.
Relié à
quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Utilise les bases de données de l’institut Athena internationalement reconnues pour l’inventaire
du cycle de vie, couvrant plus de 90 matériaux de structure et d’enveloppe. Utilise également
les données de la US Life Cycle Inventory Database (www.nrel.gov/lci ).
Consommation d’énergie (GJ)
Index de pollution d’air
31
Liste des
indicateurs
Présentation
des
résultats :
Index de pollution de l’eau
Production de déchets solides (Tonnes)
Changement climatique : GWP (Tonnes éq. CO2)
Épuisement des ressources (T) Weighted Ressource Use
Graphiques et tableaux
Graphes de synthèse
-
Graphiques par étapes du cycle de vie (disponibles pour les 6 indicateurs)
-
Graphiques par groupes d’assemblage (enveloppe extérieure détaillée,
structure et enveloppe…) : disponibles pour les 6 indicateurs
-
Camembert de comparaison des opérations de maintenance et de l’énergie
grise du bâtiment (disponible uniquement pour les indicateurs suivants :
énergie primaire et changement climatique)
32
Graphiques de détails des indicateurs - Absolute values
33
Bill of materials : liste et quantité de matériaux
Tableaux
Synthèse par étape du cycle de vie (tableau de résultats annuels et tableau de résultat
sur la durée de vie)
34
Résultats :
signification
et usage
possible
Sources :
Il est possible de comparer plusieurs projets.
Par indicateur ou pour l’ensemble des indicateurs
Pour chaque indicateur environnemental, un graphique donne la répartition des impacts
imputables à chaque phase du cycle de vie, ou à chaque assemblage d’éléments.
 www.athenasmi.ca
 IPENCO (Imapct Environnemental des Produits de Construction), Rapport final
 Les outils d’analyse environnementale des bâtiments, Durabuild, Novembre
2004
35
BUILDING DESIGN ADVISOR
Outil
développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
Lawrence Berkeley National Disponibilité de l’outil :
Version démo
Lab_USA
téléchargeable ;
Financé par U.S.
Department of Energy
(DOE) and the California
Institute for Energy
Efficiency (CIEE).
Logiciel visant à répondre aux besoins des acteurs de la conception de bâtiments pour
la prise de décision depuis les phases initiales de dessin conceptuel jusqu’aux
spécifications détaillées sur les composants et systèmes du bâtiment.
N’EST PAS UN OUTIL ACV
Mode de représentation des données intéressant
Outil d’aide à la décision, analyse multicritères
Nouvel environnement, logiciel sophistiqué destiné à faciliter la prise de décisions en
matière de concepts de construction.
Ce logiciel est à la fois un outil de recherche, une aide pédagogique et, finalement, un
outil professionnel pratique qui facilite le processus décisionnel stratégique et détaillé.
Le BDA est compatible avec l'utilisation intégrée et simultanée de multiples outils de
simulation et de bases de données et ses résultats sont compatibles avec des
jugements multicritères.
_
Données d’ACV
Sont exclus :
Traitement de la vie en œuvre
Énergie
OUI
Eau
OUI
Émissions
Traitement de
la fin de vie
Localisation
des filières
locales de
traitement
NON
Pour quel
public ?
Acteurs de la conception
des bâtiments.
Quelle étape
du projet ?
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
NON
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage effectif)
Prise en main facile,
utilisation rapide
Tout au long de la procédure
de conception, dès la
première phase d'esquisse
de conception d'un bâtiment
jusqu'à la spécification
36
détaillée des composants et
des systèmes de ce
bâtiment.
Les objectifs ultimes du BDA
sont d'étudier les besoins en
données du processus
d'analyse du cycle de vie
complet d'un bâtiment:
conception,
construction,
mise
en
service,
exploitation/performances et
démolition.
Données
d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
Présentation
des résultats :
_
Schematic graphic editor : modélisation du bâtiment
Building browser : paramétrage
_
_
Visualisation de plusieurs variantes
37
Résultats :
signification et
usage
possible
Décision desktop :
Exemples de résultats :
- Consommation énergétique mensuelle en fin de vie DOE2 (1)
- Consommation énergétique totale DOE2 (1)
- Coût total annuel
- Luminosité spatiale éclairage artificiel
- Apports en éclairage naturel…
Sources :
http://gaia.lbl.gov/bda/
Références
_
Application de
cet outil (type de
bâtiment, études
spécifiques, etc.)
Validation / intercomparaison de
logiciels :
_
38
(1)
DOE-2 is a widely used and accepted freeware building energy analysis
program that can predict the energy use and cost for all types of buildings. DOE2 uses a description of the building layout, constructions, operating schedules,
conditioning systems (lighting, HVAC, etc.) and utility rates provided by the user, along
with weather data, to perform an hourly simulation of the building and to estimate utility
bills. The “plain” DOE-2 program is a “DOS box” or “batch” program which requires
substantial experience to learn to use effectively while offering researchers and experts
significant flexibility; eQUEST is a complete interactive Windows implementation of the
DOE-2 program with added wizards and graphic displays to aid in the use of DOE-2.
39
BEES
(Building for Environmental and Economic Sustainability (construire pour une durabilité
environnementale et économique)
Outil développé par :
Vocation /
description sommaire
de l’outil
Fonctions principales
Périmètre : domaine
d’application
NIST_USA
Disponibilité de l’outil :
Gratuit pour les utilisateurs
(Building and Fire
Research Laboratory of the
Payant pour les industriels
National Institute of
(insertion données ACV du
Standards and
produit)
Technology)
Outil d'aide à la décision prenant en compte l'évaluation du cycle de vie. Cet outil
dispose d'une base de données sur la performance environnementale et économique
pour plus de 230 produits de construction.
Choix des produits de construction qui correspondent au meilleur compromis entre la
performance environnementale et économique.
Plateforme : Visual basic
Conception : outil CAD, Évaluation : outil CAD
Analyse environnementale et économique par l’évaluation du cycle de vie
« Cradle to grave » à
Vie en œuvre
l’échelle des éléments de
Sont exclus :
construction
Énergie
NON
Traitement de la vie en œuvre
Traitement de la fin
de vie
Localisation des
filières locales de
traitement
Pas de filières locales
identifiées
Pour quel public ?
Tous sauf les services
d’exploitation des
entreprises.
Quelle étape du
projet ?
Données d’ACV
utilisées
Données du bâtiment
Eau
NON
Émissions
NON
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité,
Séparabilité, Recyclabilité,
Recyclage effectif)
OUI (précisé dans la fiche
produit, End of life)
Pratique, souple (les
usagers peuvent modifier
les paramètres dominants
de l’évaluation, comme les
poids des catégories) et
transparent (accès aux
bases de données et aux
algorithmes).
Toutes
Base de données intégrée, pas de saisie manuelle possible
Unité Fonctionnelle pour la plupart des produits de construction : 0.09 m2 (1 ft2) pour
une durée de vie de 50 ans.
40
Relié à quelles bases
de données ?
Données ACV des industriels
Résultats principaux :
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Eutrophisation
Épuisement des ressources fossiles
Qualité de l’air intérieur
Altération de l’habitat (espèces menacées)
Polluants de l’air de référence
Prélèvement d’eau
Destruction de la couche d’ozone
santé humaine
Toxicité écologique
Tableaux et graphes sur les procédés de production, les consommations d’énergie et la
performance environnementale
Liste des indicateurs
Présentation des
résultats :
~200 produits dans la base de données
Comparaison pour chaque élément de construction, de manière indépendante
Résultats :
signification et usage
possible
Comparaison de plusieurs produits ayant la même fonction dans le bâtiment
Sources :
www.bfrl.nist.gov/oae/software/bees.html
Références
Application de cet
outil (type de
bâtiment, études
spécifiques, etc.)
Bureaux, commerces, habitat
Validation / intercomparaison de logiciels :
41
ECOEFFECT
Outil
développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
KTH
Disponibilité de l’outil :
www.ecoeffect.se
Décrire quantitativement les impacts du cadre bâti sur l’environnement et la santé, et fournir une
base pour la comparaison et l’aide à la décision permettant de réduire ces impacts
Calcul des impacts d’un bâtiment sur l’environnement et la santé.
Coûts sur le cycle de vie
Visualisation des impacts sur les différentes phases du cycle de vie.
Périmètre :
Bâtiments neufs
Bâtiments abritant des
domaine
résidentiels,
Sont exclus :
procédés industriels
d’application tertiaires et scolaires
Énergie
Calcul séparé, par exemple
réglementation thermique
Eau
non
Traitement de la vie en œuvre
Émissions
Traitement
de la fin de
vie
Localisation
des filières
locales de
traitement
Pour quel
public ?
Espaces intérieurs et
environnement proche
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage effectif)
Urbanistes,
concepteurs et
gestionnaires de
bâtiments
Prise en main aisée
de l’outil.
Quelle étape Toutes.
du projet ?
Permet une aide à la
conception et à la
gestion des
bâtiments
Données
d’ACV
utilisées
Données du
Inventaires pour différents types d’énergies et matériaux génériques
- géométrie (surfaces des parois, épaisseurs des couches de matériaux
42
bâtiment
Relié à
quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
- techniques de construction (parois, vitrages, équipements…)
- type d’énergie, mix de production d’électricité, données sur le site
Base développée par le KTH
Liste des
indicateurs
Présentation
des
résultats :
Tableaux, graphiques et histogrammes
Résultats :
signification
et usage
possible
La contribution des différents matériaux peut être visualisée par un histogramme pour
chaque indicateur.
Les résultats pour le projet sont comparées à un ensemble de références :
43
Les indicateurs de qualité des ambiances intérieures sont comparés à une référence..
Sources :
Glaumann, Mauritz; Malmqvist, Tove, Environmental assessment of built environment : ecoeffect method,
background and summarized description, KTH, Stockholm, 2004
Références
Application de
cet outil (type
de bâtiment,
études
spécifiques,
etc.)
Validation /
intercomparaison
de logiciels :
Getachew Assefa, On sustainability assessment of technical systems, experience from
system analysis with the Orware and Ecoeffect tools, doctorate thesis, KTH, Stockholm,
Décembre 2005
44
ECOSOFT
Outil
développé
par :
IBO
(Österreichisches
Institut für
Baubiologie und
Bauökologie)
Disponibilité de l’outil :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
Évaluation environnementale des bâtiments selon la méthode des éco-indicateurs.
Calcul des impacts environnementaux d’un bâtiment.
Visualisation des impacts sur les différentes phases du cycle de vie.
Bâtiments neufs
Bâtiments abritant des procédés
ou existants
Sont exclus :
industriels
Énergie
Traitement de la vie en œuvre
Traitement de
la fin de vie
Localisation
des filières
locales de
traitement
Pour quel
public ?
Quelle étape
du projet ?
Données
d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
http://www.ibo.at/de/ecosoft.htm
Inclut le transport
des matériaux en
fin de vie
Eau
Chaînage à l’outil de calcul correspondant
à la certification autrichienne
non
Émissions
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
non
Mise en décharge, incinération et
recyclage
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage
effectif)
Architectes et BET
Prise en main
aisée de l’outil.
Toutes.
Permet une aide à
l’éco-conception
des bâtiments
(neuf et
réhabilitation)
Inventaires des matériaux (sortie usine) et des procédés
- géométrie (surfaces des parois, épaisseur des couches de matériaux)
- techniques de construction (parois, vitrages, équipements…)
45
Relié à
quelles bases
de données ?
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
Présentation
des résultats :
- type d’énergie, mixe de production d’électricité, données sur le site
Base WBF développée par IBO avec plus de 500 matériaux de construction, inventaires avec
émissions dans l’air, l’eau et le sol, déchets, utilisation de matières premières et d’énergie
Indicateurs environnementaux :
- Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ
- Changement climatique, en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Eutrophisation, en kg eq. phosphates
- Formation d’ozone photochimique, en kg éq. éthylène
- Eco-indicateur (pondération des précédents)
Tableaux, graphiques et histogrammes
Plusieurs variantes peuvent être comparées à l’aide d’histogrammes :
Résultats :
signification et
usage
possible
46
Sources :
IBO, Leitfaden für die Berechnung von Oekokennzahlen für gebäude, Vienne Décembre 2006
Références
Utilisé couramment pour la certification ökopass en Autriche
Application de
cet outil (type de
bâtiment, études
spécifiques, etc.)
Validation / intercomparaison de
logiciels :
Réseau thématique européen PRESCO, 2004,
http://www.etn-presco.net/generalinfo/index.html
47
GreenCalc+
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Dutch Institute for
Disponibilité de l’outil :
Diffusé en néerlandais :
Building Biology and
http://www.greencalc.com/
Ecology (NIBE)
GreenCalc+ permet d’évaluer la « soutenabilité environnementale » d’un bâtiment ou d’un
quartier en estimant le coût nécessaire pour réparer les dommages évalués par analyse de
cycle de vie
Calcul des coûts externes et des impacts environnementaux générés par un
bâtiment ou un quartier.
Répartition des coûts entre 4 sources (matériaux, énergie, eau et transport)
Modèle TWIN2002, basé sur CML2
Périmètre :
Bâtiments neufs ou
Bâtiments abritant des
domaine
existants, transports
Sont exclus :
procédés industriels
d’application
induits par le choix du
site..
Énergie
Calcul selon les normes
hollandaises NEN 5128
(résidentiel) et 2916 (autres
bâtiments)
Traitement de la vie en œuvre
Eau
Consommation d’eau basée
sur la norme hollandaise NEN
6922
Émissions
Transports, méthode
hollandaise VPL-KISS
Traitement de la
Traitement de la fin de
Durée de vie, réparabilité,
fin de vie
vie
réutilisabilité
Localisation des
Recyclage des matériaux
(Démontabilité, Séparabilité,
filières locales
Recyclabilité, Recyclage
de traitement
effectif)
Pour quel
public ?
Quelle étape du
projet ?
Architectes,
consultants,
collectivités locales
Prise en main aisée de
l’outil.
Toutes.
Permet de quantifier
un « indice de
soutenabilité » élaboré
par RGD (Dutch
Government Buildings
Agency)
Données
d’ACV utilisées
48
Données du
bâtiment
- plans et visualisation 3D
- techniques de construction (parois, vitrages, équipements…)
- occupation (nombre d’habitants)
- localisation et données sur le transport (accès, parking…)
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Base de données interne
Liste des
indicateurs
Présentation
des résultats :
Résultats :
signification et
usage possible
Un indicateur agrégé en €/m2 et plusieurs indicateurs environnementaux :
- Consommation de ressources énergétiques (énergie primaire totale) en MJ
- Consommation d’eau totale, en m3
- Déchets ultimes, en tonnes eq. inertes
- Changement climatique, en kg éq. CO2
- Acidification atmosphérique, en kg éq. SO2
- Eutrophisation, en kg eq. phosphates
- Toxicité humaine (CML)
- Atteinte à la biodiversité, en % d’espèces disparues x m2 x an
- Génération d’odeur, en m3 d’air pollué
- Formation d’ozone photochimique, en kg éq. éthylène
- altération de la couche d’ozone, en eq. CFC 11
- écotoxicité aquatique et terrestre (CML)
Tableaux exploitables par Excel, graphiques camemberts, histogrammes
Le coût externe total peut être décomposé sur 4 sources principales : matériaux, énergie,
eau et transports.
Des histogrammes fournissent des décompositions plus détaillées.
L’indice environnemental de la qualité environnementale du bâtiment (MIG) correspond à la
comparaison des impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation standard)
avec ceux d’un bâtiment de référence .Ceci reflète la qualité environnementale intrinsèque
du bâtiment.
L’indice environnemental de gestion du bâtiment (MIB) correspond à la comparaison des
impacts environnementaux du bâtiment (avec son utilisation effective) avec ceux d’un
bâtiment de référence .Ceci reflète la qualité du bâtiment plus celle de son utilisation.
Le bâtiment de référence est un bâtiment typique des années 1990, l’indice correspondant
étant 100.
Les variantes sont comparées sur l’ensemble du cycle de vie. La contribution des
différentes phases peut être visualisée par un histogramme pour chaque indicateur.
49
Étiquette présentant la classe du bâtiment pour différents indicateurs : MIG/MIB, matériaux,
eau et énergie.
Les résultats sont fournis dans un fichier gérable par Excel pour des analyses
spécifiques.
Sources :
Michiel Haas, NIBE Environmental classification for building materials, Nederlands Instituut
voor Bouwbiologie en Ecologie (Consultant), Naarden / Bussem, Pays Bas, 2005
Références
Plusieurs dizaines de projets en ligne sur le site internet http://www.greencalc.com/
Application de cet
outil (type de
bâtiment, études
spécifiques, etc.)
Validation / intercomparaison de
logiciels :
_
50
ECOTECT
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
SQUARE ONE
Disponibilité de l’outil :
€ 1120 la licence
Research _
Australie
Outil australien de design conceptuel environnemental conçu pour les architectes, avec des
applications visant également l'ingénierie et la planification. Les architectes peuvent évaluer et
contrôler les masques, les besoins en protection solaire l'accès au soleil, les niveaux
d'éclairement naturels et artificiels, l'exposition au vent, le confort thermique et la réponse
acoustique de leur bâtiment. En conjonction avec ces données techniques, ECOTECT fournit
un accès instantané aux investissements mis en jeux, aux coûts de maintenance prévus et à
l'évaluation du cycle de vie à tous les stades de la conception.
Outil de conception (orienté thermique + confort visuel et acoustique)
Module de coût et impacts environnementaux des matériaux existant mais base de données
vide
« Cradle to
Qualité de l’air intérieur
grave » à
Sont exclus :
l’échelle du
bâtiment
Énergie
OUI
Traitement de la vie en œuvre
Eau
Émissions
Traitement de
la fin de vie
Localisation
des filières
locales de
traitement
Pas de prise en
compte des filières
locales
Pour quel
public ?
Quelle étape
du projet ?
Architectes,
Bureaux d’études
Toutes
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité, Séparabilité,
Recyclabilité, Recyclage effectif)
OUI (consommation d’eau
potable et rejet d’eaux usées)
NON
NON
51
Données d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Renseignée par l’usager
Issues de l’outil LCAid ( ?)
Modélisation 3D du bâtiment avec affectation des matériaux ;
-
L’usager renseigne les coûts du matériau et ses impacts environnementaux :
- Définition de l’unité fonctionnelle (surface, longueur, élément)
- Coût du matériau
- Émissions de GES (kg)
- Énergie grise (Wh)
- Énergie blanche annuelle (Wh)
- Coûts annuels de maintenance
- Durée de vie (années)
- Référence externe (accès à une base de donnée externe ?)
- Référence LCAid (possibilité d’interactions avec le logiciel LCAid, l’utilisateur doit
saisir la référence LCAid dans la description et peut ainsi intégrer les données
ACV) : apparemment obsolète
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Données environnementales à renseigner par l’utilisateur
LCAid ?
-
Coûts et impacts environnementaux des matériaux
Ressources énergétiques
Changement climatique
Liste des
indicateurs
Présentation
des résultats :
Résultats :
signification et
usage possible
Pas de fonction comparative dans l’affichage des résultats.
52
Sources :
www.squ1.com
Références
_
Application de
cet outil (type de
bâtiment,
études
spécifiques,
etc.)
Validation /
intercomparaison de
logiciels :
_
53
GBTool
Désormais appelé SBTool (intègre des variables socio-économiques)
Outil développé par :
Vocation /
description sommaire
de l’outil
Fonctions principales
Périmètre : domaine
d’application
RNCan_IISBE
(International Initiative for a
Sustainable Built
Environment) pour la
méthode GBC.
Disponibilité de l’outil :
$250 CAD for a permanent
or contracted staff of less
than 10 persons (jusqu’au
31 octobre 2008)
CETC Buildings Group,
CANMET, Natural
Resources Canada by
INPOL Consulting , Kanata
(Ottawa)
Système d’évaluation multicritère
Il s’agit d’un cadre ou d’une boîte à outils mais pas un outil de conception.
Mis en application sous forme de feuille de calcul Excel.
Méthode d’évaluation environnementale - Rating tool
Intègre à la fois des indicateurs environnementaux (potentiel de réchauffement global,
potentiel d'acidification…), des critères qualitatifs (espaces verts, adaptabilité du
bâtiment), et des critères techniques (présence d'une climatisation, d'une ventilation à
double flux...).
Capacité à s’adapter aux conditions locales.
Inconvénients: problèmes liés aux spécificités régionales, aux méthodologies
simplifiées, aux jugements de valeur implicitement contenus dans les évaluations
(pondération entre critères, structuration des critères) => cet outil répond à un objectif
de sensibilisation au niveau international, mais ne constitue pas un réel outil d'aide à la
conception.
L’approche développée par SBTool est très exhaustive, sur tous les aspects du
développement durable.
Second-œuvre dans
énergie grise
Sont exclus :
Énergie
OUI
Eau
Traitement de la vie en œuvre
Émissions
Traitement de la fin
de vie
Localisation des
filières locales de
traitement
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité,
Séparabilité, Recyclabilité,
Recyclage effectif)
Pas de filières locales
identifiées
OUI (Quantités d’eau
potable)
OUI (Critères qualitatifs :
stockage des matériaux,
ventilation forcée, choix de
matériaux à faible teneur
en COV)
OUI (Plan de gestion des
déchets & % de
réutilisation et de recyclage
des matériaux prévus dans
le plan)
54
Pour quel
public ?
Usage non commercial
Lourdeur de mise en
œuvre
Quelle étape du
projet ?
Adaptabilité, flexibilité :
Permet aux
organisations locales
de
développer un ou
plusieurs systèmes
d'évaluation convenant
à la région.
Toutes les phases
4 phases
d’évaluation :
Pre-design (APS),
Design(DCE),
Construction
(réalisation), Opération
(après 1 an)
Données d’ACV
utilisées
Saisie manuelle de valeurs issues de méthode ACV « acceptable » ou valeurs par défaut de
GBTool
Données du
bâtiment
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Métré gros œuvre
Liste des
indicateurs
Approximate SBTool values
A-Sélection du site, organisation du projet et développement
B-Énergie et consommation des ressources
C-Impacts environnementaux
D-Qualité environnementale intérieure
E-Qualité des services
F-Aspects socio-économiques
G-Aspects culturels et perceptuels
Cf. résultats dans le 2ème cadre présenté ci-dessous (« Absolute performance results »)
55
Présentation
des résultats :
Design target scores for Megaplex project, Ottawa, Canada
Predicted performance results based on
information available during Design Phase
Active Phase
(set in Region file)
Relative Performance Results
Design Phase
Project Information
This is a Renovation project with a total gross area of 7000 m2. It has an
estimated lifespan of 75 years, and contains the following occupancies:
Apartment and Retail and is located in Ottawa, Canada. The assess ment is
valid for the Design Phase.
0 = Acceptable Practice; 3 = Good Practice; 5 = Best Practice
A
5
Assumed life span is 75 years, and
monetary units are in CD
Amortization rate for embodied energy of
existing materials is set at 2 %
4
G
The project contains 20 apartment
units
B
3
Design target scores
1
2
With current context and building data, the
number of active low-level parameters is:
116
1
The number of active low-level mandatory
parameters with a score of less than 3 is:
3
0
Activ e low-lev el
mandatory
parameters:
To see a full list of Issues, Categories and Criteria, go to
Active Weights
the Issues worksheet.
F
C
E
Max. potential lowlev el parameters:
118
10
Weighted
scores
A
Site Selection, Project Planning and
Development
8%
3.3
B
Energy and Resource Consumption
23%
2.3
C Environmental Loadings
27%
3.7
D Indoor Environmental Quality
18%
3.4
E
Service Quality
16%
2.9
F
Social and Economic as pects
5%
2.9
D
Performance Issue Areas
Design Phase scores indicate Potential Performance as predicted by an assessment of
building features and plans for construction and operation that are developed during the
design process.
G Cultural and Perceptual Aspects
3%
4.3
T o t a l we Ig h t e d b u i l d i n g s c o r e
3.1
Absolute Performance Results
Total performance level is Good Practice or better
These data are b ased on the Self-Assessment values
By area
By area & occupancy
1
Total net consumption of primary embodied energy for structure and envelope, GJ/m2
22
27
GJ/m 2*maph
2
Net annualized consumption of embodied energy for envelope and structure, MJ/m2*yr.
296
361
MJ/m 2*maph
3
Net annual consumption of delivered energy for building operations, MJ/m2*year
617
751
MJ/m 2*maph
4
Net annual consumption of primary non-renewable energy for building operations, MJ/m2*yr.
1258
1533
MJ/m 2*maph
5
Net annual consumption of primary non-renewable energy per dwelling unit in project, MJ/m2*yr.
63
77
MJ/m 2*maph
6
Net annual consumption of primary non-renewable energy per dwelling unit in residential element, MJ/m2*yr.
63
77
MJ/m 2*maph
7
Net annualized primary embodied energy and annual operating primary energy, MJ/m2*yr.
1554
1893
MJ/m 2*maph
8
Total on-site renewable energy used for operations, MJ/m2*yr.
90
109
MJ/m 2*maph
9
Net annual consumption of potable water for building operations, m3 / m2 * year
0.3
0.3
m3/m2*maph
10
Annual use of grey water and rainwater for building operations, m3 / m2 * year
18
22
m3/m2*maph
11
Net annual GHG emissions from building operations, kg. CO2 equivalent per year
69
84
kg/m 2*maph
12
Total present value of 25-year life-cycle cost fot total project, CD per m2.
8,886
13
Proportion of gross area of existing structure(s) re-used in the new project, percent
64%
14
Proportion of gross area of project provided by re-use of existing structure(s), percent
63%
Résultats :
signification et
usage possible
Évaluation globale du bâtiment / Certification
Sources :
www.iisbe.org
http://www.greenbuilding.ca/
Références
Bâtiments résidentiels collectifs, Bureaux, Ecoles
Application de
cet outil (type de
bâtiment,
études
spécifiques,
etc.)
Validation /
intercomparaison de
logiciels :
11 ha. urban expansion of Monaco (en cours)
A servi au développement de “Protocollo ITACA” (système d’évaluation italien), de CASBEE
au Japon et de VERDE en Espagne
56
LCAid
Outil
développé
par :
DPWS_Australie
Square One Research
Disponibilité de l’outil :
N’est plus
disponible
DPWS : Département de services
et travaux publics de Sydney
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Outils d’aide à la décision pour les concepteurs par l’évaluation des performances et
impacts environnementaux des variantes de conceptions sur toute la durée de vie du
bâtiment.
Périmètre :
domaine
d’application
« cradle to grave » à
l’échelle du bâtiment
Selon la méthode ISO/FDIS 21930
Peut fonctionner sur la base d’un modèle 3D CAD (Autocad…) ou ECOTECT et à
partir des données d’ACV DPWS.
Peut être également utilisé pour les classements de SEDA's Building Greenhouse
Rating Scheme et de Green Building Challenge's Tool 2000.
Ne cible pas en particulier les matériaux de construction mais s’attarde sur le bâtiment
et définit une unité fonctionnelle pour un usage particulier du bâtiment (ex : UF = n lits
d’hôpitaux pour un hôpital).
Sont exclus :
Qualité de
l’environnement
intérieur / Confort
Energie
Eau
Traitement de la vie en œuvre
Émissions
Traitement de la fin de
OUI
+ Prise en compte
de l’énergie
nécessaire à la
production d’eau
potable
NON
Traitement de la fin de vie
57
vie
Localisation des filières
locales de traitement
Recyclage des matériaux (Démontabilité,
Séparabilité,Recyclabilité, Recyclage effectif)
Pour quel public ?
Acteurs de la
construction.
Prise en main
aisée de
l’outil.
Quelle étape du projet ? Toutes
Outils d’aide
à la décision
Données d’ACV
utilisées
Données du bâtiment
Relié à quelles bases
de données ?
Résultats principaux :
Liste des indicateurs
Données propres, pas de saisie manuelle des données ACV
Matériaux et quantités : sélection de matériaux de la bibliothèque ACV des
matériaux et saisie des quantités.
OU métrés issus d’Ecotect…
Utilise les données relatives à un modèle qui doit être rentré par l’utilisateur et ne se
base pas sur une série de modèles établis ou définis pour différents types de
bâtiments.
Données d’ACV DPWS
Eco Indicator 95 + rapport sur l’eau, les déchets et l’énergie primaire
-
Changement climatique (en kg GWP)
Destruction de la couche d’ozone (en kg ODP)
Acidification atmosphérique (en kg AP)
Eutrophisation (en kg NP)
Métaux lourds (en kg equiv. Pb)
Substances cancérigènes (en équiv. PAH)
Pollution de l’air d’hiver (en équiv. SO2)
Pollution de l’air d’été (en kg POCP)
Pesticides (en kg active ingr.)
Déchets solides
Consommation d’eau
Energie primaire
58
Présentation des
résultats :
Résultats : signification
et usage possible
Fonction de comparaison par rapport à un modèle de base
Sources :
Review of Methodology for Assessing the Environmental Performance of
Building Materials, June 2007, Murray Hall
CSIRO Sustainable Ecosystems
Références
Application de cet outil (type
de bâtiment, études
spécifiques, etc.)
Validation / intercomparaison de logiciels :
59
LISA
(LCA In Sustainable Architecture)
Outil développé
par :
Vocation /
description
sommaire de
l’outil
Fonctions
principales
Périmètre :
domaine
d’application
BHP Steel_Australie
Disponibilité de l’outil :
?
3e version
- Aide à identifier les aspects environnementaux clés dans un projet de construction
- Donne aux concepteurs un outil facile à utiliser pour évaluer les aspects
environnementaux pour la conception de bâtiment
- Permet aux concepteurs et aux prescripteurs de faire des choix éclairés basés sur
des considérations sur toute la durée de vie environnementale (ie ACV)
Aide à la décision ;
Evaluation de l’impact environnemental du bâtiment
“cradle to grave” à
Sont exclus :
Landfill emissions are
l’échelle du bâtiment
excluded.
The entire life cycle is
considered, from
resources in ground
through to demolition
and recycling/landfill of
the structure.
Transportation mode
and distance are
included for each
material.
La localisation du projet
Energie
Traitement de la vie en œuvre
Traitement de la
fin de vie
Localisation des
filières locales
de traitement
Pour quel
public ?
Pas d’identification des
filières locales
Quelle étape du
projet ?
Conception
Aide à la conception
Eau
Gross energy (GJ/t), or
high heating value (HHV),
is used.
NON
Emissions
NON
Traitement de la fin de vie
Recyclage des matériaux
(Démontabilité,
Séparabilité,Recyclabilité, Recyclage
effectif)
Acteurs du bâtiment.
Prise en main aisée.
60
Données d’ACV
utilisées
Données du
bâtiment
Relié à quelles
bases de
données ?
Résultats
principaux :
Liste des
indicateurs
environnementale de
bâtiment.
Toutes les données d’ICV australiennes sont issues du modèle ACV du BHP denommé
EMMA (Eco-model for Materials and Manufacturing Assessment)
Les ACV permettent à l’usager de préciser l’utilisation de l’énergie stockée dans le bois, ainsi
que la fabrication de fer et d’acier (données de production moyenne).
The LCA options and allow the user to specify the use of timber feedstock energy, and global
iron and steelmaking LCI data (ie averaged production data).
Métrés
Construction data were obtained from Fairweather Homes and detailed plans of the house.
Data for utilisation were gathered from various sources, including manufacturers data and the
Australian Bureau of Statistics.
Données d’ACV australiennes :
- EMMA (Eco-model for Material and Manufacturing Assessment)
- Base de données ACV de BHP
Consommation d’énergie primaire resource energy consumption
Emissions de gaz à effet de serre (IPCC weighting factors (global warming potentials) are
used in the calculation of greenhouse gas emissions, eg for CH4 and N2O.)
Nox
SOx
NMVOC (non-methane volatile organic compounds)
Matières et particules en suspension
Consommation d’eau potable
61
Présentation
des
résultats :
Les résultats peuvent être visualises de plusieurs manières, avec notamment : un
graphique d’impacts, un affichage des matériaux et des détails sur les matériaux de
base.
Graphique d’impact total
Pour comparaison : impact NSW moyen
Détails de l’élément
Les détails contiennent les équations qui ont permis de calculer la consommation
du matériau, et montre également les impacts de l’élément.
62
Listing des matériaux
Détails du matériau
Résultats :
signification
et usage
possible
Comparaison avec impact NSW moyen
Sources :
www.lisa.au.com
63
Références
Application
de cet outil
(type de
bâtiment,
études
spécifiques,
etc.)
Environmental credentials of the Olympics in Sydney 2000
Environmental credentials of housing in Australia - Autonomous mountain home
Environmental credentials of housing in Australia - Fairweather Homes
…
64
La norme XP P 01-020-3
Bâtiment – Qualité environnementale des bâtiments.
Partie 3 : Définition et méthodes de calcul des indicateurs environnementaux pour l’évaluation des
performances d’un bâtiment (titre non définitif)
Date de rédaction : 20/10/08
Mots clés : Indicateurs environnementaux, évaluation, performance environnementale des bâtiments.
Date de sortie de la norme : La norme est passée favorablement en enquête commission, elle devrait être
disponible publiquement fin 2008 ou début 2009.
L’objectif de la norme :
Il s’agit de fournir une méthode pour l'évaluation de la performance environnementale des bâtiments. Cette
norme est un outil d'aide à la programmation, à la conception et au diagnostic.
Domaine d’application :
La norme peut s’appliquer à l’évaluation de bâtiments neufs et existants. La méthode exclut de son champ
d'application l'évaluation du risque et de la qualité sanitaire des bâtiments. Elle permet l'évaluation des
indicateurs environnementaux à différentes étapes d'un projet (Faisabilité/ programme, conception,
réalisation, exploitation/fin de vie) et assure la cohérence entre ces différentes évaluations pour : - évaluer
un bâtiment,
- comparer différentes options d'implantation,
- comparer réhabilitation et construction neuve,
- comparer différentes options de conception,
- comparer différentes options d'amélioration d'un bâtiment existant.
Description du document :
La méthode décrite par la norme comprend un ensemble d'indicateurs et leurs règles de calcul associées.
Cette méthode est basée sur des approches de cycle de vie permettant de couvrir la durée de vie du
bâtiment et chacune des phases du cycle de vie du bâtiment (construction/ réhabilitation, exploitation, fin de
vie). Elle s'appuie fortement sur la méthode d'analyse de cycle de vie décrite dans les normes de la série ISO
14040.
Ce document fournit :
• la liste des indicateurs pertinents à l'échelle du bâtiment,
• l'unité dans laquelle ces indicateurs doivent être exprimés
• les méthodes de calcul des valeurs de ces indicateurs,
• un format de présentation du résultat de l'évaluation.
La méthode comprend :
• la définition des frontières du système pertinentes,
• la définition des contributions à la valeur de l'indicateur,
• les hypothèses, scénarios et algorithmes de calcul de ces contributions (source de l'information,
outils de calcul existants, note de calcul spécifique…).
• les éléments d’évaluation d’un projet à différentes étapes de son avancement.
Commentaires :
En attendant la future norme européenne sur le sujet, cette norme expérimentale va cadrer les
développements d’outils et méthodes d’évaluation et de cotation des bâtiments dans les prochaines années.
Elle servira aussi de référence pour la mutation engagée par les référentiels de certification HQE des
bâtiments vers l’approche performancielle.
Les intervenants :
Le CSTB a été fortement impliqué dans l’élaboration de cette norme. Les industriels de la construction et des
concepteurs ont également contribué à la rédaction de ce document.
65
CHAPITRE 2 :
DEVELOPPEMENTS
METHODOLOGIQUES
66
Sommaire
INTRODUCTION ...................................................................................................................................................................... 68
1 MÉTHODOLOGIE D’ÉVALUATION ..................................................................................................................................... 69
1.1 UNITÉ FONCTIONNELLE ET FRONTIÈRES DE L’ANALYSE .............................................................................. 69
1.2 MODÉLISATION DU TRANSPORT, DU RECYCLAGE ET DE LA FIN DE VIE .......................................................... 71
1.3 USAGE DU SOL ....................................................................................................................................... 79
1.4 INDICATEURS POUR LA SANTÉ ET L’ÉCO-TOXICITÉ...................................................................................... 86
1.5 SIMPLIFICATION DES INVENTAIRES ........................................................................................................... 92
1.6 INTÉGRATION D’ÉVALUATIONS QUALITATIVES DANS LES DONNÉES QUANTITATIVES..................................... 105
1.7 CAHIER DES CHARGES POUR LE MODULE DE RENDU DES RÉSULTATS ....................................................... 105
2 DONNÉES SUR LES MATÉRIAUX .................................................................................................................................... 108
2.1 RECENSEMENT DES BASES DE DONNÉES ................................................................................................ 108
2.2 IMPÉRATIFS POUR L’HARMONISATION DES DONNÉES................................................................................ 113
2.3 QUALIFICATION DE LA FIABILITÉ, DE LA TRANSPARENCE ET DE LA QUALITÉ DES DONNÉES........................... 113
3 QUALITÉ DE L’AIR, DE L’EAU ET DES SOLS ................................................................................................................. 118
3.1 MATÉRIAUX ET PRODUITS ASSOCIÉS À LA PROBLÉMATIQUE DE QUALITÉ DE L’AIR INTÉRIEUR ....................... 118
3.2 QUALITÉ DES MILIEUX EXTÉRIEURS (EAUX DE RUISSELLEMENT ET D'INFILTRATION ET SOLS) ....................... 119
3.3 PROPOSITION DE PISTES DE RECHERCHE ............................................................................................... 120
4 ENERGIE ............................................................................................................................................................................ 121
4.1 ENERGIE BLANCHE ET ÉNERGIE GRISE.................................................................................................... 121
4.2 LIENS AVEC LA SIMULATION THERMIQUE ................................................................................................. 122
4.3 EQUIPEMENTS « ÉNERGÉTIQUES » ........................................................................................................ 123
4.4 ACV DYNAMIQUE .................................................................................................................................. 124
5 EAU : CONSOMMATION DOMESTIQUE ET GESTION DES EAUX PLUVIALES ........................................................... 131
5.1 ESTIMATION DE LA CONSOMMATION D’EAU .............................................................................................. 131
5.2 RÉTENTION D’EAU................................................................................................................................. 133
5.3 UTILISATION D’EAU DE PLUIE.................................................................................................................. 134
6 INTERPRÉTATION ............................................................................................................................................................. 137
6.1 NORMALISATION (OU NORMATION) ......................................................................................................... 137
6.2 ANALYSES DE SENSIBILITÉ (DURÉE DE VIE, FIN DE VIE)............................................................................. 139
6.3 INCERTITUDES SUR DIFFÉRENTS INDICATEURS ........................................................................................ 139
6.4 APPROCHE MULTICRITÈRE POUR LA COMPARAISON DE SOLUTIONS ........................................................... 140
6.5 EXIGENCES DE PERFORMANCES DANS UN PROGRAMME........................................................................... 141
CONCLUSIONS ..................................................................................................................................................................... 142
67
Introduction
La méthodologie d’analyse de cycle de vie est décrite dans les normes ISO 14040 et
14044. S’appliquant à n’importe quelle activité humaine, ces documents restent assez
généraux : par exemple ils ne précisent pas quels indicateurs sont calculés, ni selon quelle
méthode. Or ces précisions sont nécessaires par exemple pour comparer différents
matériaux de construction sur une même base. Des travaux sont alors menés plus
spécifiquement dans le secteur du bâtiment.
Le projet COIMBA s’est déroulé en parallèle de travaux menés au sein de différents
groupes de normalisation, en particulier le comité technique n°350 du CEN (Contribution
des ouvrages de construction au développement durable), le CEN/TC 351 (Produits de
construction : Évaluation de l’émission de substances dangereuses) et la commission
AFNOR P01E (développement durable dans la construction) ave la parution de la norme
expérimentale XP P01-020-3 en juin 2009. Certains éléments concernant par exemple les
indicateurs orientés dommages ou l’analyse de cycle de vie dynamique ne sont pas
intégrés dans ces normes ou projets de norme, et correspondent à des activités plutôt
orientées vers la recherche, le projet COIMBA étant soutenu par l’ANR. Des travaux de
recherche sont également menés au niveau européen, par exemple dans le cadre des
projets LORE-LCA et SUPERBUILDINGS afin de continuer à faire progresser la
démarche.
Le présent document aborde la méthodologie globale d’évaluation, la question des
données, puis des aspects plus spécifiques concernant l’énergie, l’eau, la qualité de l’air,
de l’eau et des sols, et enfin des aspects plus généraux concernant l’interprétation et
l’exploitation des résultats.
68
1 Méthodologie d’évaluation
1.1 Unité fonctionnelle et frontières de l’analyse
Unité fonctionnelle
Le choix de l’unité fonctionnelle au cours d’une ACV est une étape essentielle, qui
permet de définir les bases sur lesquelles vont être comparés différents projets. Dans le
cas d’un bâtiment, cette unité fonctionnelle recouvre de nombreux aspects, notamment :
- Une quantité, par exemple la surface utile : l’unité fonctionnelle peut correspondre
au bâtiment entier, ou être ramenée à 1 m² de surface utile de manière à
comparer le projet à des références. Néanmoins les différents types d’usages
(résidentiel, tertiaire…) impliquent différentes conditions (consignes de
température, scénarios, exigences réglementaires,…). Les performances
correspondant à une unité fonctionnelle ramenée au m² seront donc issues d’un
calcul où interviendront des valeurs correspondant à différents usages (dans le
cas de bâtiments à usages mixtes), qui devront être comparées à des valeurs
moyennes de références pour chaque usage. A technologie égale, on notera de
plus que certaines performances environnementales exprimées par m² dépendent
souvent de la taille du bâtiment, par exemple la consommation de chauffage en
kWh/m² décroit du fait d’une augmentation de la compacité du bâtiment.
-
La fonction : l’unité fonctionnelle devra correspondre à un usage donné
(logements, bureaux, usage mixte…)
-
La qualité de la fonction, liée en particulier au niveau de confort, qui dépend de
plusieurs facteurs : thermique (locaux climatisés, ou définition d’une température
maximale pour une année type ou prise en compte des Degrés-Jours d’Inconfort
(DJI)), luminosité (prise en compte de l’éclairement moyen naturel ou du Facteur
de Lumière du Jour (FLJ)), acoustique (avec des dispositifs de protection dont les
caractéristiques sont réglementées), qualité de l’air (débits hygiéniques
réglementaires)…
-
La durée : celle-ci peut être ramenée à une année, mais le calcul doit se faire sur
une durée plus longue, de manière à « amortir » les impacts liés en particulier à la
phase de construction.
Ces différents aspects sont pour la plupart étroitement liés et interdépendants. Ainsi
les paramètres d’ambiance (températures, humidité, éclairements, niveau de bruit,…)
varient en général d’une variante à l’autre. Ce qui pratiquement semble le plus simple et le
plus pertinent à fixer est la présence ou non d’un système de régulation de la température
(système de chauffage ou refroidissement), ainsi que les valeurs des consignes
thermostatiques liées. C’est sans doute pourquoi les documents normatifs européens
emploient plutôt le terme d’ « équivalent fonctionnel ».
La norme XP P01-020-3 remplace quant à elle la notion d’unité fonctionnelle par celle
d’unité de référence et de description du système. Il convient alors d’accompagner toute
69
évaluation environnementale, outre des éléments proposés ci-dessus, d’éléments de
contextualisation permettant d’interpréter les résultats :
- la localisation géographique
- les données climatiques
- les masques proches et lointains
- les paramètres géologiques et hydrologiques
- les réglementations en vigueur (dont contraintes d'urbanisme)
- les infrastructures et réseaux disponibles.
Frontières du système
Les frontières du système doivent elles aussi être précisément définies. Un bâtiment
est en effet en lien sur de nombreux aspects avec son environnement extérieur. Outre le
bâtiment, il est alors préférable d’inclure les impacts induits par la fourniture d'énergie et
d'eau, le traitement de l'eau et éventuellement des déchets ainsi que le transport des
matériaux et éventuellement des personnes. De plus, il convient de prendre en compte les
infrastructures de production, en particulier d'énergie et de traitement de l'eau, car ces
procédés peuvent être localisés dans le bâtiment lui-même ou sur sa parcelle,
contrairement aux cas des infrastructures pour le transport et du traitement des déchets
(hors compost).
Les limites du système dépendent de l’objectif de l’étude. Si l'objectif est de comparer
différents sites pour une nouvelle construction, il convient d'inclure les transports (par
exemple domicile-travail), la gestion des déchets ménagers, les réseaux d'énergie
(électricité, gaz, éventuellement chaleur...) et d'eau, qui peuvent varier d’un site à l’autre.
Si par contre l’objectif est l’aide à la conception sur un terrain déjà choisi, l'étude se
restreint à l'enveloppe et aux équipements du bâtiment, le transport des personnes peut
alors être négligé si toutes les variantes comparées sont équivalentes de ce point de vue.
L’allocation des flux au cours d’une ACV peut fortement influencer les valeurs des
indicateurs obtenus. Dans le cas d’un chauffage urbain alimenté par une récupération de
chaleur sur l’incinération d’ordures ménagères par exemple, les impacts de l’incinération
peuvent être répartis de différentes manières entre le traitement des déchets et la
production de chaleur. Le traitement des déchets d’activité du bâtiment n’est pas
forcément inclus dans le système étudié.
La norme XP P01-020-3 explicite quatre types de processus :
- processus liés à la mise à disposition du bâti (construction/réhabilitation)
- processus liés aux flux de fonctionnement du bâtiment
- processus liés à l'activité dont le bâtiment est le support
- processus liés aux déplacements des usagers.
La norme précise que seuls les deux premiers types de processus doivent être
systématiquement pris en compte dans l’évaluation de l’ouvrage. Les processus liés à
l’activité et aux déplacements des usagers sont à inclure en fonction des objectifs de
l’étude.
La question de la fin de vie du bâtiment reste un sujet ouvert.
70
1.2 Modélisation du transport, du recyclage et de
la fin de vie
Modélisation du transport
-
transport des produits et matériaux de construction entre l’usine de fabrication et le
chantier
La modélisation du transport des matériaux peut être effectuée de différentes
manières. Le plus simple est de considérer une valeur par défaut, tirée d’une base de
données (par exemple la valeur moyenne pour un matériau fournie par la base de données
INIES) mais il est intéressant de la rendre modifiable par l’utilisateur, afin de permettre une
adaptation au contexte local et/ou particulier au projet.
Une des hypothèses couramment posées dans la modélisation du transport des
matériaux est celle du retour à vide des camions, qui permet une prise en compte
raisonnable et conservative de l’impact de cette partie du système. Une valeur moyenne
peut également être considérée. Généralement, les FDES considèrent un taux de retour à
vide de 30% comme le préconise la norme. Néanmoins, cette valeur varie d’un produit à
un autre tout en étant fonction du mode de distribution. Si le mode de distribution est
générique i.e. plusieurs produits livrés sur plusieurs chantiers, le taux de retour à vide sera
réduit. Dans le cas contraire où il existe un mode de livraison spécifique au produit, le taux
de retour à vide sera voisin de 100%.
-
Transport des matières premières et des produits intermédiaires
Il est à noter par ailleurs que les transports des matières premières et des produits
intermédiaires nécessaires à la fabrication des produits sont inclus dans les données « du
berceau à la sortie d’usine » communiquées dans les bases de données ou dans les
déclarations environnementales des fabricants pour la phase « production »). Pour de
nombreux produits, ces transports sont bien plus importants que le transport au chantier et
ne sont pas des paramètres modifiables facilement.
Analyse de sensibilité du poids du transport des produits à l’échelle du bâtiment sur les
indicateurs Énergie et CO2 – Cas d’étude
Une étude a été réalisée sur une maison individuelle afin d’illustrer l’évaluation des impacts
environnementaux de l’étape du transport des produits.
L’étude comparative a été effectuée sur deux cas types :
- une habitation traditionnelle, isolée par l’intérieur et munie d’une ventilation simple
flux, respectant la RT2005 (bâtiment 1) ;
- une habitation optimisée, en ossature bois et munie d’une ventilation double flux
(bâtiment 2).
Le détail de l’étude est présenté en Annexe 1 (hypothèses des bâtiments et résultats
détaillés).
Le transport des produits de l’usine au chantier s’avère faible dans le cas du bâtiment 1.
Elle reste faible sur tous les indicateurs : elle atteint au maximum 5,5% (indicateur pollution
71
de l’eau). Elle est inférieure à 2% pour les indicateurs changement climatique et énergie
non renouvelable.
Le transport des produits prend une part un peu plus conséquente dans le cas du bâtiment
2 (~ 6% sur l’indicateur changement climatique et ~ 2% sur l’indicateur énergie non
renouvelable), notamment en raison de l’utilisation des briques de terre crue en
cloisonnement intérieur (13,8 tonnes sur 350 km) et de l’ossature + bardage bois (environ
5 tonnes sur 500 km). Le transport des produits peut atteindre jusqu’à 12% sur d’autres
indicateurs.
72
Le transport des matières premières, étudié pour le bâtiment 1 (cf. graphes ci-dessous),
représente une part faible de l’impact des matériaux de construction (< 4% pour les deux
indicateurs). Dans cette faible part, le BA13 est l’élément le plus impactant sur les deux
indicateurs, de par sa quantité et l’origine de la donnée Ecoinvent qui considère 0,3 T.km
de camion pour un kg de plaque de plâtre.
Energie non-renouvelable (MJ Ep)
Changement climatique (kg eq CO2)
Matériaux
282962
22560
Transport des matières
premières
10600
3,7%
636
2,8%
73
Modélisation du recyclage et de la fin de vie, comparaison de modèles
La modélisation du recyclage fait aujourd’hui appel à de nombreuses méthodes
hétérogènes tant sur leur philosophie que sur les résultats auxquels elles conduisent..
Pourtant, une évaluation homogène et précise de ces flux de matériaux semble requise
notamment pour correctement évaluer ces flux qui ne seront plus forcément négligeables
dans les nouveaux types de bâtiments. Cependant, l’évaluation du recyclage se heurte
souvent à des choix arbitraires des différentes méthodes illustrant une nouvelle fois
l’approche « goal-oriented » de l’ACV. Ainsi, en fonction de l’objectif de l’outil d’ACV de
promouvoir la recyclabilité et/ou d’évaluer un recyclage effectif, les résultats ne seront pas
identiques.
74
Les méthodes de recyclage implémentées dans les outils considèrent les paramètres
suivants : le taux d’incorporation en fabrication et le taux de recyclage en fin de vie.
S’ajoutent également à ce taux de recyclage les taux relatifs aux autres procédés de fin de
vie : taux de mise en décharge, taux d’incinération avec ou sans récupération d’énergie.
Les méthodes existantes peuvent être classées par rapport à un ensemble de critères de
modélisation du recyclage. Dix critères ont été définis dans le cadre de ce travail. Il s’agit
des critères suivants:
- C1 : Définition des frontières du système (quelles sont les règles d’allocation
notamment au niveau du procédé de recyclage)
- C2 : Choix retenu pour l’évaluation environnementale (attributionnelle,
différentielle ou conséquentielle)
- C3 : Forme de « recyclage » évaluée (recyclage effectif et/ou recyclabilité)
- C4 : Type de recyclage pris en compte (boucle ouverte et/ou fermée)
- C5 : Partage de la responsabilité environnementale entre deux produits
(allocation ?)
- C6 : Statut du déchet valorisé en fin de vie du système bâtiment
- C7 : Complétude du cycle de vie et Autoportance du modèle de recyclage
(dépendance au niveau des cycles de vie amont et avals ?)
- C8 : Gestion des incertitudes associées aux procédés en fin de vie (scénarios de
prudence ou scénario probabiliste)
- C9 : Implication de l’évaluation du recyclage sur l’inventaire de cycle de vie
- C10 : Implication de l’évaluation du recyclage sur les indicateurs d’impacts
- C11 : Implication sur le processus d’aide à la décision
Les approches de recyclage existantes peuvent être regroupées en trois familles
conceptuellement bien distinctes : soit A1 les approches par règles de coupures
temporelles dites « cut-off » qui considèrent uniquement un mix moyen de production avec
un certain taux d’incorporation ; A2 les approches par impacts évités « avoided burden »
qui considèrent la boucle de recyclage entre la fin de vie et la production d’un matériau
comme un bonus qu’il convient ensuite d’affecter ; et enfin A3 les approches en stocks
« stock flow » qui partent du principe de l’existence de stocks de matières premières
secondaires (MPS).
Ces trois types d’approches ont été comparés à la fois par rapport à la liste de critères
définis précédemment mais ont également été comparées sur une étude de cas à l’échelle
d’un kilogramme de produit.
Pour information, à ce jour, l’outil EQUER se base sur une méthode de prise en compte du
recyclage de la famille A2bis tandis qu’ELODIE qui utilise pour prendre en compte le
recyclage, les FDES s’appuie sur une approche de la famille A3.
A1 « Cut-off »
C1
De la fabrication à
l’utilisation du
produit. Le
procédé de
recyclage est donc
A2 « Avoided burden »
WorldSteel
De la fabrication à la fin de
vie du produit. Le procédé
de recyclage est affecté
en totalité à la phase de
fabrication par
A2bis « Avoided
burden » 50-50
De la fabrication à la fin
de vie du produit. Le
procédé de recyclage
est affecté pour moitié
à la fabrication et pour
A3 « Stock flow"
1 système de produit
considéré.
Procédé de
recyclage affecté en
totalité en fabrication
75
inclus en
fabrication au
prorata du taux
d’incorporation par
type de produit.
l’intermédiaire d’un bonus
(approche retenue par le
WorldSteel par exemple)
moitié à la fin de vie
(bonus 50-50)
ACV
attributionnelle
(photographie des
impacts avec règle
de coupures
temporelle des flux
de recyclage.
Recyclage effectif
ACV différentielle (ou
conséquentielle)
ACV différentielle (ou
conséquentielle)
Pourquoi ?
Recyclabilité
Boucle ouverte et
fermée
La méthode
favorise les filières
fournissant des
matériaux recyclés
en fabrication.
Boucle fermée
Recyclage effectif et
Recyclabilité
Boucle ouverte et
fermée
Partage égal du bonus
(en cas de recyclage)
entre l’acteur qui utilise
un produit recyclé et
celui qui recycle en fin
de vie.
C6
Sans objet (fin de
vie non
considérée)
Sans objet puisque le
principe de la méthode
raisonne par impacts
évités et la fin de vie est
assimilée à la fabrication
(bonus)
Sans objet puisque la
méthode est basée sur
les impacts évités, on
ne définit donc pas de
co-produit
C7
Non.
Pas d’approche
cycle de vie
complet
Non. Oui mais
Si les taux de recyclage et
d’incorporation sont
maximisés le bonus de
recyclage est nul ce qui
est incohérent
Oui le cycle de vie est
complet : il intègre les
procédés de recyclage
en fin de vie
C8
Sans objet puisque
la fin de vie est
Le bonus prenant en
compte le recyclage en fin
L’allocation du procédé
de recyclage en fin de
C2
C3
C4
C5
Méthode valide pour des
boucles fermées
seulement, la question de
la responsabilité
environnementale n’est
donc pas plus discutée (1
seul matériau en jeu).
du produit.
Lieu de définition du
stock (frontière du
système) reste sujet
à débat. Il peut en
première approche
être basé sur un
critère économique
(par ex. NEN8006).
ACV attributionnelle
(photographie des
impacts du
« berceau à la
tombe »)
Recyclage effectif
Boucle ouverte
Partage de la resp.
env. entre le
système de produit
qui génère un déchet
valorisable et celui
qui l’incorpore en
tant que MPS.
Le système qui
envoie un déchet
vers un recyclage est
« récompensé » si la
filière existe.
Le déchet valorisé
est considéré à ce
jour comme un sousproduit donc aucun
impact ne lui est
imputé (flux
intermédiaire).
EN revanche si le
statut du déchet
évolue la méthode
des stocks n’est plus
applicable.
Oui.
Modèle non
dépendant des
cycles de vie amont
et aval au produit
étudié (pas
d’élargissement des
frontières)
Je dirais plutôt non,
car on ne prend pas
en compte le
procédé de
recyclage en fin de
vie
L’allocation du
procédé de
76
négligée
de vie est affecté en
fabrication et masque
l’incertitude sur ce que
seront réellement les
techniques de recyclage
lorsque le système
arrivera en fin de vie
(l’impact de la boucle de
recyclage correspond aux
technologies actuelles).
vie induit une forte
incertitude sur ce que
seront les techniques
de recyclage lorsque le
système arrivera en fin
de vie. Mais l’utilisateur
peut aussi considérer
une technique
contemporaine
(scénario de prudence).
C9
Si recyclage il y a :
l’ensemble des flux
d’ICV sont réduit
en phase de
fabrication en
fonction du taux
d’incorporation
Si recyclage il y a :
l’ensemble des flux d’ICV
est diminué par le bonus
(différentiel entre les
masses recyclées et
recyclables entrants et
sortantes du système)
C10
Même remarque
que C9 mais avec
les indicateurs
d’impacts (Energie,
GWP,
Ressources…)
Même remarque que pour
C9 mais avec les
indicateurs d’impacts
(Énergie, GWP,
Ressources…)
Si recyclage il y a :
l’ensemble des flux
d’ICV sont réduits en
fonction du taux
d’incorporation et de
recyclage ; possibilités
de flux négatifs en fin
de vie
Même remarque que
pour C9 mais avec les
indicateurs d’impacts
(Énergie, GWP,
Ressources…)
C11
N’incite pas à
l’emploi de
matériaux à fort
potentiel de
recyclage
Incite à l’utilisation de
matériaux à fort potentiel
de recyclage.
Récompense à la fois
l’utilisation de matières
recyclées en fabrication
et l’envoi vers un
recyclage en fin de vie.
recyclage à la
fabrication du produit
permet de toujours
évaluer une
technologie
contemporaine et en
conséquence
diminue les
incertitudes. Mais le
fait de ne pas
prendre en compte le
procédé de
recyclage en fin de
vie induit une
imprécision
Si recyclage il y a :
Apparition au niveau
de l’ICV du flux de
déchets valorisés (en
masse)
correspondant à un
flux intermédiaire (au
sens de l’ACV)
Un indicateur agrégé
sommant les flux
intermédiaires de
déchets valorisés
(mis en stock dans
une filière de
recyclage existante),
mais peut-on ajouter
1 kg d’acier et 1 kg
de béton ?
Gains associés au
recyclage moins
important que
d’autres approches
sur la plupart des
indicateurs d’impacts
ACV.
Mais création d’un
indicateur spécifique
au recyclage
permettant d’informer
le décideur de la
masse brute ou nette
de matières
recyclées utilisées
et/ou mobilisées par
le système
Ces trois types d’approches après avoir été comparées par rapport à un ensemble de
critères et sur une étude de cas à l’échelle du kilogramme de produit (acier, bois, béton)
vont pouvoir être analysés à l’échelle d’une étude de cas de bâtiment du projet. Lors de
l’application sur l’étude de cas de bâtiment se posera notamment la question de la
définition des scénarios de fin de vie à retenir par type de produits ou matériaux. La
problématique est donc maintenant un peu plus large que le seul « recyclage » puisque les
autres procédés de fin de vie (mise en décharge, incinération…) sont introduits.
77
Le choix d’une méthode peut influencer la décision, comme le montre la figure suivante
concernant le recyclage d’une tonne de béton. Elle représente l’indicateur de
consommation d’énergie primaire en fonction de la distance de transport vers le recyclage.
A partir d’une certaine distance, les impacts liés au transport deviennent supérieurs à
l’impact évité par le recyclage. Avec la méthode des stocks, le seul impact évité est la mise
en décharge, donc il suffit d’une distance de 80 km pour annihiler l’intérêt du recyclage.
Dans ce même exemple, la méthode des impacts évités donne un intérêt au recyclage
jusqu’à 400 km.
Devant la complexité et les incertitudes associées à la fin de vie, une approche de
scénarios contemporains semble être bien adaptée bien que probablement conservatrice.
Sur la base des statistiques actuelles de fin de vie de matériaux et produits de
construction, des taux peuvent être définis et appliqués. Il peut être également intéressant
lors de ce travail d’adapter les scénarios de fin de vie non pas relativement au type de
matériau mais au type d’usage. En effet, l’usage détermine grandement la capacité d’un
matériau donné à être recyclé ou mis en décharge (par ex. bétons de fondations vs.
bétons de superstructures d’un bâtiment).
A ce titre, il est également intéressant d’étudier à côté des scénarios conventionnels, des
scénarios dits probabilistes. Ceci en faisant l’hypothèse que lorsque le bâtiment arrivera en
fin de vie les technologies et procédés de fin de vie se seront améliorés notamment pour
ce qui concerne le recyclage. Le test de ces scénarios probabilistes peut par exemple se
faire dans le cadre d’une étude de sensibilité des résultats pour tester leur robustesse.
Modélisation de la fin de vie
Là encore, il faut faire des choix :
- Utiliser les scénarios (taux et procédés) contemporains,
- Utiliser des scénarios probabilistes.
Bien que considérée très conservatrice, l’utilisation de scénarios contemporains permet
d’assurer une homogénéité des hypothèses et de parier sur « si on peut faire ça
78
aujourd’hui, alors on ne fera pas moins demain ». Toutefois, comme n’importe quel autre
scénario probabiliste, elle ne permet pas de s’affranchir des nombreuses incertitudes
planant sur la valorisation des déchets : réglementations diverses et contradictoires,
augmentation des coûts de transport, segmentation des marchés des matériaux,…
La question de la prise en compte de la fin de vie des matériaux et produits de construction
du bâtiment est rendue plus complexe par leur longue durée de vie qui conduit à introduire
des incertitudes quelle que soit la méthode employée liée à l’évolution des scénarios de fin
de vie et des process industriels mis en jeu.
1.3 Usage du sol
Ce chapitre traite l’analyse de l’origine des impacts sur un indicateur d’usage du sol. Ce
type d’indicateur est encore peu utilisé aujourd’hui dans l’ACV de produits de construction
et l’ACV de bâtiments de par sa complexité, sa dépendance aux spécificités locales et ses
nombreuses hypothèses de calcul. Néanmoins une approche expérimentale avec ce type
d’indicateur peut se révéler intéressante dans le but d’observer l’importance relative de
l’impact de la parcelle et celle des matériaux.
Il peut en effet traduire l’effet de consommation de territoire, engendré par l’extension
urbaine et la consommation croissante de terres agricoles, en évaluant les impacts
générés à la fois par la transformation du sol et par sa « mise à disposition » pendant la
durée de vie du bâtiment. Plutôt que d’accorder une importance à la nature du sol en tant
que tel, traitée par d’autres indicateurs qui recensent la ressource consommée, c’est
principalement le sol comme support de biodiversité qui est évalué. Cela se traduit par un
impact sur la faune et la flore (nombre, diversité, disparitions, fragmentation de l’espace,
etc.), sur le sol et sa qualité environnementale, et sur les régulations écologiques locales et
régionales (climat, ruissellement, érosion, etc.). L’indicateur « usage du sol » permet
d’évaluer en définitive la perte (ou le gain) de biodiversité engendrée par un projet de
construction ou d’aménagement réalisé dans un contexte donné.
Au-delà de l’impact généré par la transformation et utilisation de la parcelle à construire, on
retrouve un impact sur l’usage du sol (et donc la biodiversité) dans chaque matériaux et
produits qui composent le bâtiment. Ces impacts trouvent leur origine dans le sol ou
territoire transformé ou occupé pour les étapes d’extraction de matières premières,
transformation ou de transport.
Il est intéressant alors d’observer quelle est, pour un bâtiment type, la part d’impact sur
l’usage du sol des matériaux qui composent le bâtiment comparativement à l’impact
généré par l’occupation de la parcelle.
Dans cet objectif deux bâtiments ont été modélisés et tous deux analysés
comparativement de façon à en extraire l’impact sur l’usage du sol des matériaux et de la
parcelle utilisée). Les deux bâtiments répondent au même cahier des charges de base
(nombre de logements) mais sont de deux formes différentes avec une occupation de
parcelle différente. Pour évaluer le poids du type de matériaux utilisé, trois modes
constructifs ont été évalués pour chaque bâtiment : construction béton, construction bois
et construction acier.
L’indicateur « Land use » :
79
L’indicateur usage du sol a été développé initialement par le Ministère des transports,
travaux publics et gestion de l’eau des Pays-Bas en 1998. Il a depuis été repris et optimisé
par divers travaux, principalement menés en Hollande. L’un d’eux2 a notamment mené à
l’intégration de cette méthode pour l’ACV dans l’indicateur Eco Indicator. On le retrouve
également intégré dans des versions particulières dans les indicateurs Impact 2002+ et
CML 2001. Tous les processus inclus dans Ecoinvent intègrent dans leur inventaire la
notion de transformation et occupation du sol.
L’indicateur utilisé dans cette étude est l’indicateur « Land use » mis à disposition dans
Eco Indicator 99 dans sa version « hiérarchique ». L’Ecoindicateur 99, développé par Pre
Consultants, évalue l’usage du sol en estimant la perte d’espèces végétales vascularisées
et la zone concernée.
Changement de la
taille de l’habitat
Effet régional sur les espèces
de plantes vasculaires
Land use : occupation
et transformation
Effet local sur les espèces de
plantes vasculaires
Dommage sur la qualité de
l’écosystème (% d’espèces
de plantes vasc.*km2*an)
Indicateur
(PDF*m2*an)
L’indicateur est basé sur deux types d’impact :
- l’impact de la transformation du sol : de terre arable à espace urbain peu dense
par exemple
- l’impact de l’utilisation du sol : utilisation pendant 50 ans pour un usage industriel
construit par exemple ou encore pour un usage de forêt à exploitation intensive
Des précisions sur ces deux types d’impacts sont apportées en Annexe 2
Les interventions génératrices d’impact sont de plusieurs types :
- extraction de matières premières (mines, carrières, etc.)
- process de production (exploitation agricole ou forestière, zone industrielle, etc.)
- transport (route, etc.)
- usage (zone résidentielle, zone de loisir, etc.)
- processus de traitement de déchets (décharges, zones d’implantation d’usines
d’incinération, etc.)
Pour chaque processus les points suivants doivent être spécifiés dans l’inventaire :
- le domaine transformé
- la nature de la transformation (de quoi en quoi), incluant ou non un caractère
irréversible
- la zone occupée,
- la durée de l’occupation
- la nature de l’occupation
Pour calculer les différents impacts, les modèles utilisés intègrent les impacts sur les
capacités/propriétés suivantes :
2
Méthode Köllner, Köllner, PhD thesis, 2001 ; Goedkoop et Spriensma, 2000
80
-
-
disponibilité de ressources naturelles : l’utilisation d’espace peut entraîner une
raréfaction de certains types d’écosystème et en conséquence une compétition
entre espèces pour l’occupation du territoire
services de support du vivant :
o Maintenance des cycles naturels (régulation du climat – température et
humidité -, purification de l’air, fertilité du sol, inertie du sol (dégradation de
polluants), purification de l’eau)
o Structure de l’écosystème (régulation du climat –albedo et barrière de vent
-, protection contre les inondations, protection contre l’érosion,
structuration du sol)
o Impact structurant sur des espèces (pollinisation, régulation de maladies
par des prédateurs naturels)
Valeur intrinsèque de la nature : biodiversité :
o Diversité des écosystèmes,
o Diversité des espèces,
o Diversité génétique
L’impact sur la biodiversité est notamment provoqué par la réduction directe d’espace
naturel, mais aussi par des actions indirectes :
- fragmentation des milieux
- création de couloirs,
- dégradation des milieux (perte de niches de biodiversité)
- modification de conditions abiotiques (humidité, vent)
- sur-sensibilisation à des événements exceptionnels (inondations)
La traduction méthodologique de ces considérations passe par l’intégration dans les
calculs des paramètres de « densité d’espèces de plantes » et de « qualité des
écosystèmes ». Ces paramètres sont par ailleurs contrastés par les facteurs de
- « rareté de l’écosystème »,
- « vulnérabilité de l’écosystème », et
- « qualité de l’écosystème au niveau du biome considéré ».
L’indicateur d’impact se traduit finalement en PDF (Potentially Damaged Fraction) rapporté
à une durée (un an) et une superficie (m2)
PDF 
Sréférence  Suse
Sréférence
Sréférence = diversité d’espèces sur le type d’espace de référence
Suse = diversité d’espèces sur l’espace occupé ou modifié.
Il y a quatre facteurs de caractérisation (occupation du sol locale et régionale,
transformation du sol locale et régionale). L’effet local se réfère au changement du nombre
d’espèces se produisant sur le sol occupé ou transformé, alors que l’effet régional se
réfère au changement des espaces naturels hors du sol occupé ou transformé. Les
données sur le nombre d’espèces sont basées sur des observations et non sur des
modèles. Le problème avec ce type de données est qu’il n’est pas possible de séparer
l’influence du type d’usage du sol de l’influence des émissions. Il faut donc veiller à éviter
81
le double comptage d’effets qui sont inclus dans l’usage du sol et qui pourraient être inclus
dans d’autres modèles de dommages.
Bâtiments d’étude
Nous avons modélisé deux types de bâtiments avec, pour chacun d’eux, trois systèmes
constructifs : structure en béton, structure en acier et structure en bois. Les deux bâtiments
répondent au même cahier des charge, mais ont différentes formes qui leur procurent une
occupation différente de la parcelle : l’un est vertical avec une emprise au sol faible et six
niveaux, l’autre est horizontal avec une emprise au sol plus importante sur deux niveaux.
Ces différences structurelles impliquent également des différences dans les quantités de
matériaux utilisés pour chaque type de système constructif
Il y a vingt-quatre appartements dans chaque bâtiment, chaque appartement possède la
même surface et le même nombre d’habitants.
Le détail des hypothèses (plans des bâtiments étudiés, quantifications des matériaux
correspondantes,...) est présenté en Annexe 2.
Résultats d’analyse
Les résultats de simulation réalisés sur les modèles aboutissent aux résultats suivants
pour l’indicateur usage du sol :
Usage du sol
(PDF.m2.an)
Bâtiment 1 (vertical)
Bâtiment 2 (horizontal)
809
Structure
béton
854
2428
1339
Parcelle
46817
Structure
acier
5070
116019
4335
Structure bois
82
Les résultats montrent que l’impact sur l’usage du sol est très dépendant des matériaux utilisés.
Ceux-ci sont à l’origine de plus de 50% des impacts hormis dans le cas du bâtiment horizontal
en structure béton.
Les différences de matériaux dans les systèmes constructifs ont d’importantes
conséquences. Le béton est peu impactant alors que le bois est à l’inverse très impactant.
Ceci s’explique par les larges surfaces de forêt occupées pendant de longues périodes de
temps pour l’exploitation forestière.
Le choix privilégié de la verticalité reste pertinent dans les trois cas. Ces résultats incitent
à une vigilance accrue sur l’occupation de la parcelle dans le cas de construction
traditionnelle en béton.
Les résultats surprenants du cas de la construction bois a conduit à une recherche plus
approfondie de l’impact de l’exploitation forestière sur un indicateur de type usage du sol,
en partie pour pouvoir identifier les différences éventuelles entre différents modes de
gestion de la forêt ou encore entre les différences entre espèces.
Impact du bois
L’étude s’est focalisée sur les impacts du bois lamellé-collé « Glued laminated timber, indoor
use, at plant/RER U » sur l’indicateur « land use ». Le tableau ci-dessous présente à titre
d’exemple l’analyse par substance de des poteaux LC 40*40 du bâtiment 1.
83
2,2
2
1,8
normalisation []
1,6
1,4
1,2
Catégorie
1
Land use
Substance
Unité
Total of all compartments
PDF*m2yr
0
Occupation,
forest, intensive, normal
PDF*m2yr
PDF*m2yr
PDF*m2yr
PDF*m2yr
0,8
0,6
0,4
0,2
1
2
3
4
-0,2
Transformation, to arable, non-irrigated
-0,4
Transformation, to forest, intensive, normal
-0,6
Occupation,
traffic area, road embankment
-0,8
2,6
2,4
Glued laminated timber,
indoor use, at plant/RER U
15095
13569
4499
3391
1030
Glued laminated timber, indoor use, at plant/RER U
Occupation, forest, intensive, normal
Transformation, to forest, intensive, normal
Transformation, to traffic area, road embankment
2
Occupation, industrial area, vegetation
1,8
Occupation, industrial area
Transformation, to industrial area
1,6
Transformation, to water bodies, artificial
1,4
Transformation, to industrial area, built up
Glued laminated timber, indoor use, at plant/RER U
1,2
Occupation, traffic area, road network
Transformation, to arable
1
Occupation, forest, intensive, normal
Transformation, to arable, non-irrigated
Analyse de 1 p 'Poteaux LC 40*40 bois 1', méthode: Eco-indicator 99 (H) V2.06 / Europe EI 99 H/H / normalisation
0,8to forest,
Transformation,
intensive, normal
Occupation, traffic area, road embankment
Transformation,
Transformation, to mineral extraction site
0,6to traffic area, road embankment
Occupation, industrial area, vegetation
Occupation, arable, non-irrigated
0,4
Occupation, industrial area
Transformation, to industrial area, vegetation
0,2to industrial area
Transformation,
Occupation, industrial area, built up
Transformation,0to water bodies, artificial
Transformation, to dump site, benthos
Transformation, to industrial area, built up
Occupation, dump site
-0,2 area, road network
Occupation, traffic
Occupation, mineral extraction site
Transformation,
Transformation, to dump site
-0,4to arable
2,2
Transform
Occupatio
Transform
Occupatio
Transform
Occupatio
Transform
Occupatio
Occupatio
Transform
-0,6 99 (H) V2.06 / Europe EI 99 H/H / normalisation
ois 1', méthode: Eco-indicator
-0,8
Glued laminated timber, indoor use, at plant/RER U
On constate que les impacts importants viennent de l’occupation de la forêt, de la
transformation en terres arables non irriguées, Occupation,
et de la transformation
en forêt.
forest, intensive,
normal
Transform
Occupatio
Transform
Occupatio
Transform
Occupatio
Transform
Occupatio
Occupatio
Transform
Transformation, to forest, intensive, normal
Transformation, to traffic area, road embankment
L’indicateur « land use » de la forêt
Occupation, industrial area, vegetation
L’usage du sol pour la production de bois et les
processus de foresterie est calculé selon
Occupation, industrial area
les informations et hypothèses données dans leTransformation,
tableau suivant
to :industrial area
Transformation, to water bodies, artificial
Transformation, to industrial area, built up
Occupation, traffic area, road network
Transformation, to arable
Analyse de 1 p 'Poteaux LC 40*40 bois 1', méthode: Eco-indicator 99 (H) V2.06 / Europe EI 99 H/H / normalisation
84
La construction bois peut être fortement pénalisée par ce type d’indicateur. Les impacts
liés à l’exploitation de la forêt sont importants, néanmoins il existe des incertitudes sur
certains aspects :
- La totalité de la surface de forêt est allouée à la production de bois bien que les
forêts aient de nombreuses fonctions parallèles, telles que la protection contre les
avalanches et les inondations, son rôle essentiel dans l’écosystème global,
l’habitat des animaux et des plantes, l’utilisation en lieu de détente et de loisirs,
etc...
- Étant donné que les données utilisées sont valides pour une espèce et une région
en particulier, l'incertitude est assez élevée.
- Les données d’usage du sol peuvent varier considérablement en fonction de
l’intensité avec laquelle la forêt est utilisée [Life cycle inventories of wood as fuel and construction
materials – data V2.0 (2007), Ecoinvent Centre]. En revanche, il n’est pas possible de prendre
en compte le mode de gestion forestière. En effet, les mêmes coefficients sont
employés pour l’extensif et l’intensif
- Les données pour les infrastructures d’usines de production ne sont pas
disponibles. Souvent il n’y a pas d’usines fixes, mais des lieux de production près
des forêts sans infrastructures fixes. Donc les infrastructures ne sont pas
évaluées.
- Notons également que le temps de croissance des arbres pris en compte entre le
plant et la coupe (table 4.2 ligne n°2) semble plus élevé que les pratiques
actuelles connues, en particulier pour les résineux.
85
Conclusions
- Les indicateurs d’usage du sol ont fait l’objet de nombreux développements scientifiques
et trouvent même un fort niveau d’approbation aux Pays-Bas. Leur utilisation, a minima à
titre expérimental, peut être intéressante pour l’ACV de bâtiments dans l’objectif d’observer
les impacts directs et indirects sur la biodiversité, puisque cet aspect reste encore non
évalué dans les indicateurs « classiques ».
L’impact des matériaux est fort voire prédominant sur celui généré par la transformation et
utilisation de la parcelle : il est important en conséquence d’intégrer la dimension
matériaux et produits dans une analyse d’impact sur la biodiversité et non seulement celle
de la parcelle. En revanche il semble particulièrement pénalisant pour le bois: il serait alors
opportun sur ce point de réaliser des analyses d’incertitude complémentaires et d’intégrer
des facteurs de différenciation plus marqués selon le type de gestion utilisé pour la forêt à
l’origine du bois.
1.4 Indicateurs pour la santé et l’écotoxicité
Les indicateurs caractérisant les impacts sur la santé et ceux liés à l’éco-toxicité sont
des indicateurs relativement élaborés, dont le calcul dépend de nombreuses données,
hypothèses et modèles. Une attention toute particulière doit être apportée à tous ces
facteurs d’incertitudes et à la rigueur des méthodes employées. Plusieurs analyses
critiques et études des méthodologies existantes ont déjà été menées, notamment dans le
cadre du projet ILCD (International Life Cycle Database), pour lequel certaines
recommandations ont été émises.
La collecte des données représente un facteur d’incertitude assez important, la
transparence et la représentativité de celles-ci doit être la plus élevée possible. Des
recommandations ont ainsi été émises [ILCD, 2008], ces dernières sont explicitées dans la
partie 2.2 d).
La méthodologie de calcul de ces indicateurs hautement élaborés est elle aussi
particulièrement importante. Ainsi une évaluation des différentes méthodes disponibles a
été menée [ILCD, 2008], aboutissant à certaines recommandations.
Santé humaine
Le but d’un indicateur sur la santé humaine est de quantifier les modifications
concernant la mortalité et la morbidité générées par les émissions de substances
intervenant dans le cycle de vie d’un produit ou un procédé.
L’indicateur DALY, issu de la méthode Eco-Indicator 99, permet ce genre
d’évaluation. C’est un indicateur orienté dommages, basé sur une modélisation de
l’évolution et des effets des substances émises dans l’environnement. Cet indicateur se
base sur des données statistiques mondiales concernant la santé humaine. Il a été calculé
pour un grand nombre de maladies, notamment de nombreux types de cancers [Frischknet
& al, 2000 ; Goedkoop & Spriensma, 1999 ; Murray & Lopez, 1996]. Son calcul, à partir de
l’inventaire établi pour le système étudié, se base sur quatre étapes principales :
- Une analyse de l’évolution des substances considérées, consistant à décrire et
modéliser les transferts entre les différents compartiments écologiques (air, eaux
de surface, nappes phréatiques, sols…) et les phénomènes de transport, la
86
dégradation des substances, afin de calculer la concentration résultante dans
chacun des compartiments écologiques
-
Une analyse de l’exposition, basée sur les concentrations calculées, qui estime à
quel point les hommes, les animaux, la végétation… peuvent être contaminés, en
déterminant la dose reçue soit directement par l’homme, soit indirectement par
transfert (via l’eau potable ou la nourriture par exemple)
-
Une analyse des effets, en lien avec la dose déterminée pour une certaine
substance, permet de connaitre les types et les fréquences de pathologies (ou
autres effets) qui seront développés
-
Une analyse des dommages, qui permettra l’expression dans l’unité considérée
des résultats de l’analyse des effets.
On calcule ici l’impact des substances cancérigènes sur la santé en utilisant EUSES
(European Uniform System for the Evaluation of Substances) [EUSES, 1996]. L’analyse de
l’évolution des substances cancérigènes considérées au cours du temps est prise en
compte, et permet de calculer la concentration présumée de substance dans l’air, l’eau
douce et les aliments, liée à une émission instantanée de substance.
Ces données sur la quantité de substance présente dans l’environnement sont mises
en lien avec la relation dose-effets, tirée d’une analyse d’effet. Cette analyse est basée sur
la notion de risque : la probabilité qu’un individu moyen développe un cancer après avoir
été exposé pendant 70 ans à une concentration en substance considérée de 1 µg/m3. Ce
paramètre permet de calculer le taux de cancer pour 1 kg de substance émise.
La densité de population détermine le nombre de personnes qui seront exposées,
selon la durée de présence de la substance dans les différents compartiments écologiques
considérés, qui eux-mêmes déterminent l’évolution de la répartition et de la concentration
de la substance (ainsi l’air représente le compartiment le plus important en ce qui concerne
la dispersion de substances sur une grande échelle). On prendra en compte les
hypothèses suivantes :
-
La densité de population est égale à la densité en Europe de l’ouest (160 hab/km²)
si le temps de résidence de la substance est égal à un jour, avec une dispersion
localisée à l’Europe
Elle est prise égale à la densité mondiale si on considère un temps de résidence
de 1 an
Elle est maximale (300 hab/km²) pour des temps de résidence plus longs.
L’autre grande catégorie de substances prises en compte correspond à celles ayant
des effets respiratoires, qu’elles soient organiques ou inorganiques. Leur prise en compte
repose là aussi principalement sur l’analyse de l’évolution de la substance, de sa
concentration, de son transport… Les données les plus pertinentes pour l’Europe sont
utilisées, en considérant une relation linéaire entre les émissions et les concentrations.
Ainsi les grandeurs spécifiques concernant les COV sont calculés par Hofsteter [Hofsteter,
1998] en utilisant le POCP (Photochemical Ozone Creation Potential) et les facteurs
d’évolution donnés par Jenkin [Jenkin & al, 1997]. Concernant l’ozone, des mécanismes
de formation non-linéaires et des relations marginales sont utilisées. Une approche
87
épidémiologique permet ensuite d’estimer une relation dose-réponse, en prenant en
compte la concentration en substance, la densité de population, le nombre de personnes
hospitalisées avec des problèmes respiratoires et le risque relatif.
Ainsi, concernant la santé humaine, en sachant qu’un certain niveau d’exposition
entraine par exemple un risque d’augmentation d’un certain type de cancer quantifié, il est
possible d’obtenir des données sur l’âge moyen des personnes susceptibles de
développer ce cancer, le risque moyen de décès, et ainsi calculer les valeurs des YLD
(Years of Life Disabled, durée pendant laquelle un être humain soumis aux émissions
induite par le système étudiée vivra sous l’effet d’une pathologie) et YLL (années de vie
perdues), selon la méthodologie développée par la banque mondiale [Murray & lopez,
1996] :
D : poids de la pathologie (facteur d’équivalence en année de vie perdue, entre 0 et 1)
K : facteur de modulation de la pondération en âge, =1 (cf. ci-dessous)
C : constante d’ajustement, =0.1658
e=2.1718
r : taux de décompte, 0.03
a : âge d’apparition de la pathologie
β : paramètre de pondération de l’âge, 0.04
L : durée de la pathologie
a : âge au décès
L : espérance de vie standard à l’âge a (actuellement à la naissance 82.5 ans pour les
femmes et 80 pour les hommes)
On obtient alors le DALY en années de vie équivalentes perdues :
DALY = YLD + YLL
Le calcul de cet indicateur dépend ainsi de nombreux choix et hypothèses, induisant
des incertitudes et est donc largement soumis à discussion.
Ainsi dans la plupart des ACV le calcul du DALY ne tient pas compte de critères d’âge
ni d’actualisation selon de possibles futurs dommages à la santé. La pertinence pratique
de ces deux aspects est en général considérée comme limitée (ainsi la prise en compte de
l’âge ne modifie sensiblement l’estimation du DALY que dans le cas où une atteinte à la
santé des enfants a un poids élevé dans le calcul du DALY d’une maladie. La santé des
enfants n’intervient en général que faiblement dans le cas des ACV), nous proposons de
ne pas les prendre en compte, l’ACV ne pouvant de plus que difficilement fournir les
88
informations temporelles nécessaires à une bonne appréhension de ces aspects. Une
ACV ne considère pas la santé humaine comme une valeur fonctionnelle mais cherche à
évaluer les changements prenant comme point de départ un humain bien portant. Il n’est
alors pas judicieux d’affecter un poids moindre à une pathologie future, tant qu’il n’est pas
question d’évaluer d’éventuels coûts liés à ces dernières.
Le calcul des YLD implique lui l’élaboration d’une échelle de valeurs afin de pondérer
les différentes pathologies, et requiert l’avis de spécialistes. Ainsi si pour les cancers
l’importance du YLD est relativement faible, il en va autrement pour certaines maladies
musculo-squelettiques, neuropsychiatriques, des affections des organes sensoriels… il est
néanmoins supposé que l’influence des jugements subjectifs sur les estimations des YLD
auront une influence faible sur la valeur du DALY, cette supposition devant être considérée
avec de nombreuse précautions, et doit être prise en compte dans toute phase
d’interprétation des résultats
L’indicateur DALY se réfère de plus à une région spécifique et à un cadre temporel
précis, comme par exemple le monde entier en 1990. Néanmoins dans le cas d’une ACV
ayant une visée plus locale, l’usage de cette grandeur doit être accompagné de
précautions. Ainsi selon la zone géographique considérée les résultats peuvent varier,
notamment selon l’état du système de santé considéré (ainsi des facteurs DALY calculés
dans les pays occidentaux seront moins élevés que si la planète est considérée dans sa
globalité). De même des valeurs de DALY calculées aujourd’hui risquent de présenter un
écart notable avec celles qui résulteront d’un calcul effectué dans un futur lointain (ce qui
peut être significatif dans le cas de substances émises aujourd’hui mais dont l’impact se
fera ressentir dans le futur, ayant de fortes périodes de latence).
On notera de plus que dans le cadre d’une étude des pathologies, cette prise en
compte de l’état des infrastructures médicales considérées constitue l’introduction dans
l’étude d’éléments externes au système. L’impact de ces éléments est en général négligé
dans une ACV.
On notera enfin que l’utilisation du DALY dans le cadre d’une ACV implique de faire
bien plus d’hypothèses que dans le cas d’un DALY tiré uniquement de données
statistiques liées aux maladies. Ainsi dans une ACV il est nécessaire de connaître l’effet
d’une substance sur la santé. Un manque conséquent d’information reste problématique
dans le cas notamment de produits chimiques ayant des effets toxiques, cancérigènes ou
non. Si dans le cas des effets cancérigènes, la valeur du DALY peut être choisie comme la
valeur moyenne du DALY des différents cancers (l’amplitude des valeurs concernant ce
type d’affection étant inférieure aux incertitudes concernant le potentiel toxique de la
majorité des substances cancérigènes), le cas des effets non cancérigènes reste plus
problématique. En effet l’étude de ces pathologies par des tests sur animaux se fait sur la
base de critères de réponse corporelle non simplement transposables à l’homme (étude de
la perte de poids des cobayes par exemple). Il n’y a ainsi en général pas de DALY obtenu
pour les effets sur la santé des substances toxiques non-cancérigènes.
A la lumière de ces éléments, le groupe de travail du projet ILCD recommande
d’utiliser l’indicateur DALY, qui permet de combiner des informations qualitative et
quantitative sur la santé, lorsque les dommages sont causés par plusieurs facteurs de
stress liés à l’environnement, agrégés en un unique indicateur d’impact. Le calcul du DALY
89
devrait préférentiellement être mené sans pondération d’âge (facteur de pondération K = 1)
ni d’actualisation.
Si l’état des services de santé actuels entre en compte dans l’évaluation d’un DALY
spécifique à une maladie, il sera important de prendre en compte les éventuels effets
rebonds et de spécifier la méthodologie correspondante utilisée dans l’ACV. On notera de
plus que le point de départ de l’analyse portant sur la santé humaine, la valeur intrinsèque
d’une vie humaine, est soumis à débat.
Il est de plus recommandé d’effectuer certaines analyses de sensibilité de l’indicateur
DALY afin de déterminer l’influence de différents paramètres :
-
Donner les valeurs des YLL et YLD séparément permettra ainsi d’évaluer
l’influence de la pondération des différentes pathologies dans le calcul du DALY
L’application optionnelle d’une pondération suivant l’âge et une actualisation selon
un taux standard de 3 % fournira des informations sur l’importance de ces
paramètres.
Eco toxicité
Cette catégorie concerne les écosystèmes naturels, leur fonction et leur structure.
Sont considérés comme des dommages tous les changements intervenant de façon
incontrôlée dans l’écosystème suite à la mise en œuvre du système (ainsi dans le cas
d’une station d’épuration, les impacts positifs sur l’environnement de la structure
interviennent dans la phase d’inventaire, et pas dans l’évaluation des dommages),
consécutivement à une exposition à des produits chimiques ou à une transformation
physique.
La complexité des écosystèmes, des liens entre différentes espèces, de
l’environnement physique et chimique rend difficile l’étude des changements consécutifs à
la mise en œuvre du système étudié. L’éco toxicologie s’est donc focalisée sur la
biodiversité d’un écosystème. Cette dernière peut se définir selon trois niveaux : la
diversité écologique (diversité des écosystèmes), la diversité des populations (diversité
des espèces) et la diversité génétique.
La biodiversité ne rend pas directement compte de la santé d’un écosystème, qui
dépend aussi de la protection des fonctions de l’écosystème (par exemple la production de
biomasse ou le cycle des éléments nutritifs). Elle ne représente donc pas la seule façon de
modéliser les dommages engendrés sur les écosystèmes. C’est néanmoins elle qui sera
considérée ici, les fonctions d’un écosystème étant étudiées lorsque l’on s’intéresse aux
ressources naturelles, en se penchant plus particulièrement sur la diversité des espèces,
qui sera considérée comme représentative de l’état de la structure et des fonctions d’un
écosystème.
Il existe différentes approches permettant d’évaluer la perte de biodiversité d’un
écosystème :
-
L’approche des PDF (Potentially Disappeared Fraction of species) et des PAF
(Potentially Affected Fraction of species). Le PDF caractérise la part d’espèce dont
la probabilité de présence dans un milieu est faible, à cause notamment de
90
conditions non favorables. La sensibilité d’une espèce à une substance est
déterminée par des tests en laboratoires, et les courbes de sensibilité obtenues
permettent la détermination du PDF ou du PAF (le lien entre PAF et PDF se fait en
considérant que la nature du milieu est en lien direct avec la biodiversité, c'est-àdire qu’une espèce disparait quand la concentration de toxique atteint une certaine
limite dans le milieu considéré).
-
L’approche du MET (Mean Extinction Time). Cette démarche consiste à
considérer que l’exposition à un stress toxique n’entraine pas la disparition
immédiate d’une population, mais rapproche l’instant d’extinction prévu. Cette
méthode nécessite une connaissance de l’historique des différentes populations
des espèces en présence, afin de déterminer le taux d’accroissement de cette
dernière.
-
Il est aussi intéressant, d’après les différentes conceptions de la biodiversité
explicitées ci-dessus, de chercher à connaitre les modifications intervenant dans le
patrimoine génétique d’une espèce, ainsi que dans sa diversité. Ainsi une
exposition à des produits polluants peut entrainer des perturbations dans le
patrimoine génétique d’une espèce, que ce soit à la suite de mutations, de
migrations, de dérives génétiques ou de sélection naturelle. Cette méthode reste
aujourd’hui un champ de recherche.
Parmi ces méthodes, seule une approche cherchant à déterminer les effets sur la
diversité en termes de population semble suffisamment développée pour être appliquée à
une ACV. La méthode du PDF semble la plus adaptée à ce type d’analyse, la méthode
MET présentant des spécificités peu compatibles avec une ACV (les données nécessaires
représentent un objectif peu réaliste dans le cadre d’une ACV).
Cette méthode, en caractérisant la disparition ou le stress ressenti par une espèce, de
façon réversible ou irréversible, sur une certaine zone et durant une période donnée,
permet une bonne cohérence avec les conditions aux limites d’une ACV, qui peut
concerner une petite unité fonctionnelle, avec peu d’information sur les conditions de
stress ressenties par l’écosystème considéré découlant des effets d’un autre système.
Néanmoins cet aspect peut constituer une des lacunes de la méthode, et les facteurs
utilisés pour l’obtention des autres indicateurs nécessitent des études plus poussées.
Pour pallier les difficultés et les lacunes liées à l’utilisation de ces méthodes dans les
études ACV afin de caractériser les impacts sur la santé et les impacts sur les
écosystèmes, une solution pourrait être le couplage des approche ACV avec les
approches d’évaluation des risques sanitaires (HRA – Health Risk Assessment) et les
approches d’évaluation des risques écologiques (EDR ou ERA – Ecological Risk
Assessment). Une évaluation intégrée, prenant en compte l’ensemble des exigences
sanitaires et environnementales permettra d’appréhender l’impact environnemental global
d’un bâtiment ainsi que son impact local sur la qualité des milieux intérieur et extérieur.
Ainsi l’avenir est peut être à l’utilisation dans l’ACV d’une approche simplifiée utilisant
des indicateurs environnementaux dits « midpoint » et au couplage de l’ACV avec des
évaluations de risques sanitaires et environnementaux pour évaluer correctement les
systèmes sur les aspects santé et écotoxicité.
91
Une autre option consiste à utiliser des flux localisés (selon la densité de population du
site d’émission), ce qui permettrait de comparer sur la base d’indicateurs communs un
projet induisant davantage d’émissions locales à une variante induisant des émissions
ailleurs. Cette option nécessite d’affiner l’évaluation des indicateurs de manière à prendre
en compte cette localisation des flux. Sinon, l’utilisateur devra arbitrer entre des
performances locales et globales (santé des habitants d’un bâtiment et des riverains ou
santé publique globale).
1.5 Simplification des inventaires
A l’heure actuelle, les bases de données d’ACV les plus complètes (souvent des bases de
données génériques) considèrent plusieurs milliers de flux élémentaires. A l’opposé, les
bases de données les plus réduites (correspondant souvent à des bases spécifiques à une
catégorie de produit) réduisent le nombre des paramètres de l’inventaire à quelques
dizaines. Ces formats ou modèles d’inventaires différents entrainent bien souvent une
propagation de ces hétérogénéités jusqu’à la phase de caractérisation des impacts. Or,
ces hétérogénéités peuvent entraîner des erreurs à plus large échelle notamment pour la
comparaison de variantes de systèmes constructifs ou de bâtiments.
Le problème peut être exprimé de la manière suivante :
Sachant l’alternative A meilleure que B sur la base d’un modèle d’inventaire ICV1, qu’en
est-il de la comparaison d’alternatives A et B lorsque ICV1 est remplacé par ICV2 ?
Pour répondre à cette question, considérons trois modèles d’Inventaire de Cycle de
Vie (ICV) respectivement repris par les bases de données Ecoinvent, DEAM et INIES se
basant sur la norme NFP01-010.
La figure 1 représente les étapes de la simplification des flux élémentaires entre
chacun des trois modèles d’ICV. Ces étapes sont illustrées en prenant quelques flux
élémentaires d’émission dans l’air. Dans un souci d’alléger la figure, seul le flux « styrène »
est représentée pour la partie Ecoinvent. La figure 1 montre ainsi que la base Ecoinvent a
choisi de dissocier chaque flux (ici d’émissions dans l’air) en sous-catégories fonction du
lieu d’émission. Ainsi, il est fait distinction des émissions de styrène à proximité de lieux à
forte densité de population (près des villes) des lieux à faible densité de population
(extraction de granulats dans une carrière), d’émission sur le long-terme (sans objet dans
l’exemple du styrène sauf pour les substances radioactives), de l’émission dans la
troposphère (en lien avec le transport aérien) ou non spécifiés si l’information n’a pu être
établie. La seconde approche (DEAM) constitue déjà une simplification puisque ce niveau
de précision est omis. Finalement, le modèle simplifié3 de la norme NFP01-010 va plus loin
en agrégeant les flux d’émission aux propriétés chimiques équivalente. A titre d’exemple,
les hydrocarbures (dont le styrène) sont donc regroupés au sein d’une seule ligne de
même que les différents composés organiques et inorganiques chlorés, halogénés et
fluorés.
3
A la base l’inventaire type de la norme NF P01-010 n’a pas été conçu comme un inventaire
simplifié mais comme un inventaire type pouvant être complété à loisir.
92
amoniaque
Classification
directe
amoniaque
...
...
toluène
Styrène, densité faible population
...
Styrène, densité faible population,
long terme
Styrène, basse stratosphère et haute
troposphère
Agrégation
styrène
Agrégation
hydrocarbures
...
Styrène, densité forte population
Styrène, non spécifiés
...
xylène
...
cobalt
Classification
directe
cobalt
...
Norme NFP01-010
hélium
Simplification
hélium
Base de données DEAM
Base de données ECOINVENT
Figure 1. Illustration de la simplification des Inventaires de Cycle de Vie
Au total, cette démarche de simplification de la norme NFP01-010 permet de
considérer non plus 4000 lignes de flux d’inventaire (Ecoinvent) ni même 600-1000 lignes
(DEAM) mais « seulement » 171 lignes.
En raison de la sensibilité attendue des hypothèses simplificatrices sur la
caractérisation des indicateurs d’impacts classiques de l’approche ACV, un travail
d’analyse comparative des inventaires Ecoinvent et NFP01-010 a été mené. Ce travail a
été restreint aux indicateurs de toxicité. En effet, ce type d’indicateur est généralement
sensible aux nombres et types de flux d’inventaire sélectionnés.
Dans le cadre du projet COIMBA, ont été considérés les indicateurs de toxicité
suivants :
- Approche orienté dommages : indicateur de dommages sur la santé (DALY)
- Approche par volume critique : indicateur de pollution de l’air (PA)
Ces deux indicateurs ont été retenus car ils sont à l’heure actuelle implémentés pour l’un
dans EQUER et pour l’autre dans ELODIE.
La suite présente une étude de cas réalisée sur deux types de revêtements de sols (bois
et PVC).
93
L’approche simplifiée facilite la production de données par les fabricants, en
particulier dans le cas de petites entreprises. Il est alors envisagé de rendre ce choix
possible dans l’outil EQUER. Mais ceci pose deux principaux problèmes.
Tout d’abord, le choix d’un matériau ou de la quantité mise en œuvre (par exemple
l’épaisseur d’isolant) influence généralement la consommation énergétique d’un bâtiment.
Une analyse sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment est alors nécessaire. Or il n’existe
actuellement pas de FDES concernant les procédés (chauffage, éclairage…). Il s’agit alors
d’étudier la possibilité d’évaluer des données équivalentes à partir de la base Ecoinvent,
mais il convient de vérifier si la simplification des inventaires n’introduit pas d’erreur trop
importante.
Ensuite, les unités fonctionnelles considérées dans les FDES ne sont pas toujours
adaptées à des études en phase de conception : par exemple des données sur les impacts
d’un kg de béton permettent à un concepteur de faire varier l’épaisseur d’une paroi, et sont
alors plus adaptées que des données correspondant à un m2 de mur d’une certaine
épaisseur. Il s’agit alors d’étudier la possibilité de passer d’une unité fonctionnelle à une
autre, et là encore d’évaluer l’erreur éventuellement commise lors de cette transformation.
Cette erreur pourrait dépendre de la simplification des inventaires, selon les produits
auxiliaires considérés.
La simplification modifie le calcul des indicateurs d’impact, en considérant des
groupes de substances et non chaque substance séparément :
Les conséquences d’une telle simplification du modèle doivent être analysées et
éventuellement limitées. Ainsi le mode d’agrégation des substances dans une catégorie
doit permettre de minimiser la différence qui apparait dans le calcul de l’indicateur selon
que l’on considère le modèle détaillé ou le modèle simplifié. On peut exprimer cette
condition en introduisant une valeur seuil qui ne doit pas être dépassée :
94
En remplaçant Gj par sa valeur,
, on peut préciser les conditions
portant sur les facteurs de caractérisation permettant de respecter l’inégalité précédente :
Avec
On voit donc que si l’on souhaite déterminer un critère à respecter en ce qui concerne
les facteurs de caractérisation, il est nécessaire de tenir compte de l’importance relative de
la substance i dans la catégorie concernée, ainsi que du flux total lié à cette catégorie. La
grande variabilité des valeurs de flux pour les différents produits considérés rend difficile la
systématisation d’un critère. L’analyse de l’influence de la réduction d’inventaire concerne
donc ici plus particulièrement la méthodologie d’agrégation des substances au sein de
catégories, et la cohérence de cette démarche avec les méthodes de calculs des différents
indicateurs utilisés dans la phase d’analyse d’impact d’une ACV.
Nous comparons ci-dessous des résultats obtenus avec des inventaires simplifiés et
détaillés dans le cas d’une étude impliquant deux types de revêtements de sol, en utilisant
les données issues de la base Ecoinvent et celles fournies par la base de données INIES.
Afin d’analyser les conséquences de la catégorisation des différents flux mise en
œuvre dans les FDES, des calculs ont été menés à partir des données Ecoinvent
disponibles, qui intègrent les substances dont les émissions sont mesurées de façon
détaillée et unitaire, alors que la méthodologie décrite dans la norme AFNOR P 01010
comporte des valeurs correspondant à des catégories de substances.
Nous avons donc ici cherché, dans un premier temps, à évaluer les indicateurs DALY
à partir d’un nouvel inventaire, construit à partir de données Ecoinvent agrégées suivant la
méthodologie des FDES.
Le calcul de l’indicateur DALY représente un des enjeux clés de la simplification de
l’inventaire, puisqu’il met en jeu un nombre important de substances (250 sont pour
l’instant prises en compte dans le modèle EUSES), et puisqu’il repose sur des modèles
élaborés, qui peuvent être sensibles à la qualité des données en entrée. Il convient donc
d’analyser l’influence des inventaires simplifiés sur les valeurs obtenues pour cet
indicateur.
Ainsi dans le cas de l’air, les substances ont été regroupées sur la base de la norme et
des classifications telles qu’elles sont menées dans la méthode CML. Les listes de
substances sont données en Annexe. A partir de ces différentes catégorisations, un
facteur moyen a été affecté à chaque catégorie, calculé à partir des coefficients existants
pour les substances prises en compte dans celles-ci. On notera que dans le cas où il
n’existe pas de facteur de caractérisation pour une substance, une valeur nulle est utilisée
dans le calcul de la moyenne.
95
Les valeurs obtenues sont les suivantes :
Substances
Facteur de
caractérisation pour
le calcul du DALY
(a) Hydrocarbures (non spécifiés, excepté méthane)
(a) HAP (non spécifiés)
(a) Méthane (CH4)
(a) Composé organiques volatils (ex : acétone, acétate, etc,
(a) Dioxyde de Carbone (CO2)
(a) Monoxyde de Carbone (CO)
(a) Protoxyde d'Azote (N2O)
(a) Oxydes d'Azote (Nox en NO2)
(a) Ammoniaque (NH3)
(a) Poussières (non spécifiées)
(a) Oxydes de Soufre (SOx en SO2)
(a) Hydrogène Sulfureux (H2S)
(a) Acide Cyanhydrique (HCN)
(a) Acide Chlorhydrique (HCl)
(a) Composés chlorés non spécifiés (en Cl)
(a) Composés fluorés non spécifiés (en F)
(a) Composés halogénés (non spécifiés)
(a) Métaux (non spécifiés)
(a) Antimoine et ses composés (en Sb)
(a) Arsenic et ses composés (en As)
(a) Cadmium et ses composés (en Cd)
(a) Chrome et ses composés (en Cr)
(a)g Cobalt et ses composés (en Co)
(a) Cuivre et ses composés (en Cu)
(a) Etain et ses composés (en Sn)
(a) Manganèse et ses composés (en Mn)
(a) Mercure et ses composés (en Hg)
(a) Nickel et ses composés (en Ni)
(a) Plomb et ses composés (en Pb)
(a) Sélénium et ses composés (en Se)
(a) Zinc et ses composés (en Zn)
(a) Vanadium et ses composés (en V)
(a) Silicium et ses composés (en Si)
8,63808E-06
2,07708E-03
4,41287E-06
5,64535E-05
1,39999E-07
1,60999E-07
6,89997E-05
8,87002E-05
8,50003E-05
3,61596E-04
5,46007E-05
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
3,35557E-08
0,00000E+00
5,42809E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
2,46000E-02
1,35000E-01
2,92003E-03
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
4,29006E-05
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
0,00000E+00
Tableau 1: valeurs du facteur de caractérisation pour le calcul de l'indicateur DALY, pour chaque
catégorie de substances FDES considérée
Une partie de l’inventaire support aux FDES ne permet pas d’associer immédiatement
un facteur DALY pour les flux regroupants plusieurs substances. Il s’agit notamment de :
- Les hydrocarbures hors HAP
- Les composés chlorés inorganiques
Les composés agrégés concernés ne sont alors pas pris en compte.
96
Une seconde partie de l’inventaire des flux d’émissions dans l’air ne possèdent pas de
facteurs DALY (tout comme l’inventaire Ecoinvent). Il s’agit de :
- L’hydrogène sulfureux
- L’acide cyanhydrique
- L’acide chlorhydrique
- Le cuivre, l’étain, le manganèse, le mercure, le sélénium, le tellure, le zinc, le
vanadium et le silicium
Le calcul du DALY a donc été mené à partir de ces données (aucune correspondance
n’ayant pu être déterminée dans le cas de la pollution de l’air et du sol, les catégories de
flux retenues ne les permettant pas), afin de comparer les résultats obtenus avec ceux
basés sur des données Ecoinvent détaillées et des données contenues dans les FDES.
Le premier cas considéré est celui d’une dalle de PVC homogène, disponible dans la
base INIES, et reconstituée pour la base de donnée Ecoinvent à partir des fiches
concernant le PVC.
La comparaison a été effectuée sur une dalle PVC homogène de 1 m², disponible
dans la base de données INIES, en considérant la masse équivalente de PVC prise sous
Ecoinvent (la fiche Ecoinvent concerne un kilogramme de PVC, sa production et sa fin de
vie). Dans un premier temps le calcul mené à partir des données Ecoinvent ne prend en
compte que le PVC, et pas les différents éléments constituant l’emballage du produit
répertoriés dans la FDES (les différents constituants du système ne pouvant pas être pris
séparément dans la base de donnée INIES), les quantités correspondantes pouvant être
considérées comme négligeables devant celle du PVC. En revanche il sera intéressant
dans un deuxième temps de considérer les colles et détergents intervenant comme
produits complémentaires dans l’unité fonctionnelle.
Ainsi, en considérant le poids de la plaque PVC de 2,974 kg, on obtient pour les
valeurs DALY calculées à partir de l’inventaire Ecoinvent complet :
DALY production plaque
DALY incinération plaque
DALY décharge plaque
3,52E-06
3,27E-06
1,06E-06
Tableau 2: Valeurs du DALY pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir
des fiches Ecoinvent détaillées, pour une plaque PVC de 2,974 kg
Les valeurs obtenues pour les inventaires simplifiés selon FDES tel que décrit
précédemment sont celles-ci :
DALY production plaque
DALY incinération plaque
DALY décharge plaque
4,65E-03
4,57E-06
9,41E-08
Tableau 3:: Valeurs du DALY pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir
des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg
On observe donc ici une distorsion dans les résultats consécutive à l’utilisation de
valeurs moyennes pour les facteurs de caractérisation du DALY. Ainsi on notera que la
valeur du facteur de caractérisation pour la dioxine est comparativement aux autres
facteurs de caractérisation très élevée, le calcul de la moyenne donne une valeur élevée
97
qui surévalue la toxicité de la plupart des substances classifiées avec la dioxine dans la
catégorie « composés halogénés non spécifiés ».
Benzene, hexachloro-
Benzene, pentachloro-
Dioxins, measured as
2,3,7,8-tetrachlorodibenzop-dioxin
Phenol, pentachloro-
Acetic acid, trifluoro-
Ethane, 1,1,1,2-tetrafluoro-,
HFC-134a
Ethane, 1,1,1-trichloro-,
HCFC-140
Ethane, 1,1,1-trifluoro-,
HFC-143a
Figure 2 : valeurs des facteurs de caractérisation pour le calcul de l'indicateur DALY, concernant les
substances faisant partie de la catégorie "composés halogénés non spécifiés"
La valeur moyenne obtenue à partir de ces grandeurs pour le facteur de
caractérisation dans ce cas est :
Afin de pallier cette distorsion, une prise en compte spécifique est donc nécessaire : il
s’agit d’utiliser le coefficient de caractérisation associé aux dioxines dans la méthode de
calcul du DALY. La valeur moyenne affectée à la catégorie « composés halogénés non
spécifiée » est alors recalculée :
98
Benzene, hexachloro-
Benzene, pentachloro-
Phenol, pentachloro-
Acetic acid, trifluoro-
Ethane, 1,1,1,2-tetrafluoro-,
HFC-134a
Ethane, 1,1,1-trichloro-,
HCFC-140
Figure 3 : valeurs des facteurs de caractérisation pour le calcul de l'indicateur DALY, concernant les
substances faisant partie de la catégorie "composés halogénés non spécifiés", dioxines exclues
On obtient alors pour le facteur de caractérisation :
Un nouveau calcul est mené pour les valeurs de DALY :
DALY production plaque
DALY incinération plaque
DALY décharge plaque
6,61E-06
2,26E-06
6.95E-08
Tableau 4: Valeurs du DALY pour les différentes phases du cycle de vie du produit calculées à partir
des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg, dioxine traitée à part
Les résultats obtenus ici sont plus proches des valeurs obtenues en utilisant les
données Ecoinvent détaillées, les ordres de grandeur étant sensiblement les mêmes. Une
forte disparité existe dans le cas de la mise en décharge. Celle-ci s’explique par l’absence
de prise en compte des émissions dans l’eau et dans le sol pour le calcul avec la fiche
Ecoinvent simplifiée, aucune correspondance n’ayant pu être déterminée. Or ces
émissions ont une importance non-négligeable dans le cas de la mise en décharge.
L’utilisation de valeurs moyennes semble néanmoins sensiblement modifier les résultats. Il
serait intéressant de recourir à un calcul de moyenne pondéré par les flux respectifs pour
chaque substance impliquée dans l’inventaire. Les différents résultats obtenus sont
regroupés dans le graphique suivant, où en ordonnée sont représentés, en échelle
logarithmique, les valeurs de l’indicateur DALY dans les différents cas.
99
Figure 4 : Valeurs de l'indicateur DALY pour la plaque PVC homogène
On a donc pu mettre ici en avant l’une des limites de l’inventaire simplifié tel que
présenté dans la norme NF P01 010. En effet cette catégorisation des substances ne
permet pas de calculer l’indicateur DALY de façon pertinente et cohérente, puisque
certaines substances, qui présentent un caractère toxicologique particulièrement élevé, ici
les dioxines, sont classées dans une catégorie ne tenant pas compte de cette particularité.
Ce mode de classement conduira donc nécessairement soit à une sous-évaluation du
caractère toxique de ces substances, soit à la surévaluation de l’impact sur la santé de
l’ensemble de la catégorie considérée, ce en fonction de la méthode choisie pour calculer
le facteur de caractérisation de la catégorie. Dans l’optique d’intégrer des aspects santé à
une évaluation des impacts d’un système, il pourrait donc être judicieux de mieux intégrer
les aspects sanitaires lors de la simplification des inventaires, en établissant les catégories
en tenant compte des caractéristiques toxicologiques des substances.
Dans un deuxième temps c’est le calcul de l’indicateur de pollution de l’air implémenté
dans les FDES, basé sur la méthode des volumes critiques, qui est étudié. En effet pour
permettre la prise en compte de procédés dans l’ACV du bâtiment, il est nécessaire, pour
utiliser une base de donnée type INIES complète, de produire des FDES pour ces
procédés (chauffage, électricité, eau potable…). Il est donc important de vérifier la
cohérence des résultats obtenus quand sont calculés les indicateurs FDES à partir de
données Ecoinvent.
Le calcul du nombre de m3 d’air pollué a donc ici été effectué pour la base de données
Ecoinvent simplifiée selon la méthodologie FDES :
100
m3 production plaque
m3 incinération plaque
m3 décharge plaque
20,5
7,97
0,67
Tableau 5: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du
produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg, ramené
à une année
Ces valeurs sont alors ici aussi recalculées en considérant à part les dioxines, en
cohérence avec les résultats obtenus précédemment, en considérant un seuil d’émission
de dioxines de 0,1 ng/m3, grandeur tirée des réglementations relatives à la loi sur l’air, qui
permet de déterminer la grandeur correspondante pour la méthode des volumes critiques.
On obtient alors :
m3 production plaque
m3 incinération plaque
m3 décharge plaque
48,0
9,13
0,67
Tableau 6: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du
produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque PVC de 2,974 kg, ramené
à une année, dioxine traitée à part
Figure 5 : Valeurs du nombre de m3 d'air pollués dans le cas de la dalle PVC, selon le mode de prise
en compte des dioxines
On voit donc ici qu’un traitement différencié de la dioxine dans les inventaires tels
qu’ils sont élaborés dans la méthodologie des FDES conduit à une valeur d’indicateur plus
élevée que lorsque la dioxine et incorporée dans la catégorie « composés halogénés non
spécifiés ». Il semblerait donc qu’intégrer ces substances dans une sous-catégorie (ici les
composés halogénés non spécifiés) conduise à une sous-estimation des impacts en phase
de fabrication. Intégrer les dioxines dans une autre catégorie possible, les composés
chlorés, donnerait des écarts encore plus importants, la toxicité de ces derniers étant
considérée comme moindre.
Afin d’affiner l’analyse, le même calcul sur l’indicateur FDES de pollution de l’air a été
mené sur le cas d’une dalle bois, reconstituée à partir de la fiche Ecoinvent de la planche
bois dur.
101
m3 production plaque
m3 incinération plaque
m3 décharge plaque
4,31
0,66
0,15
Tableau 7: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du
produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque bois dur de 14 kg,
ramené à une année
Dans le cas de la prise en compte particulière de la dioxine pour le calcul de
l’indicateur :
m3 production plaque
m3 incinération plaque
m3 décharge plaque
4,32
1,71
0,15
Tableau 8: Valeurs du nombre de m3 d'air pollués pour les différentes phases du cycle de vie du
produit calculées à partir des fiches Ecoinvent simplifiées, pour une plaque bois dur de 14 kg,
ramené à une année, dioxine traitée à part
Figure 6 : Valeurs du nombre de m3 d'air pollués dans le cas de la dalle PVC, selon le mode de prise
en compte des dioxines
Le résultat obtenu ici correspond à ce qu’on pouvait attendre compte tenu des
caractéristiques du bois, et met en relief l’importance de la dioxine dans le cas du PVC,
lorsqu’il est question d’évaluer les impacts de ce produit en termes de toxicité.
Voyons maintenant les résultats obtenus lorsque l’on cherche à comparer les deux
alternatives pour le revêtement de sol étudié ici, selon le type d’inventaire utilisé. Nous
comparons ici les valeurs obtenues pour l’indicateur FDES calculé à partir d’un inventaire
Ecoinvent simplifié, puis en traitant les dioxines à part (deux alternatives ont été
considérées avec les données Ecoinvent, l’une correspondant à la transformation de
l’inventaire concernant la poutre lamellée collée afin de le faire correspondre aux
caractéristiques d’une plaque, l’autre étant le calcul de l’inventaire de la plaque bois à
partir de la fiche « bois dur »), et enfin à partir des fiches FDES, en ne considérant que les
phases de production et de fin de vie (dans le cas de la plaque en bois, faute d’une fiche
de ce type de produit disponible, le calcul a été mené à partir de la fiche de la poutre
lamellée collée adaptée pour correspondre aux caractéristiques de la plaque).
102
m3 d'air pollués
m3 d'air pollués
m3 d'air pollués
fin de vie
production
fin de vie
production
fin de vie
production
Figure 7 : indicateur FDES de pollution de l'air, calculé à partir de différents inventaires, pour la
plaque PVC homogène (en haut) et la plaque en bois dur (milieu), et la plaque en lamellé collé (en
bas)
Ce graphique montre que quel que soit le cas de figure, la comparaison est robuste, la
plaque PVC demeurant plus impactante que son équivalent en bois. On remarquera
néanmoins que si pour la plaque bois dur les valeurs obtenues à partir de données
Ecoinvent restent dans tous les cas inférieures à celle calculée dans les FDES, la prise en
compte spécifique des dioxines dans le calcul donne une valeur plus élevée que la
103
grandeur FDES dans le cas du bois dur et dans le cas du lamellé collé lorsque la plaque
est incinérée en fin de vie. Ceci semble mettre en évidence la sous-évaluation de l’impact
des dioxines telle que prises en compte dans la méthodologie FDES, dont les émissions
sont particulièrement importantes dans le cas du PVC et pour les procédés d’incinération.
Nous nous proposons donc ici de recalculer l’indicateur de pollution de l’air en
effectuant un traitement spécifique des dioxines, basé sur le seuil d’émissions défini dans
la loi sur l’air, soit 0.1 ng/m3.
Le flux correspondant à cette substance n’étant pas spécifiquement disponible dans la
base de données INIES, la valeur de l’indicateur a été calculée en considérant les flux de
dioxines listés dans Ecoinvent, de la façon suivante :
étant le flux de dioxine inventorié dans la base de données Ecoinvent
étant le facteur de caractérisation pour la méthode des volumes critiques déterminé
à partir de la norme de la loi sur l’air
étant le facteur utilisé par défaut à partir de la norme AFNOR, soit celui des
composés halogénés non spécifiés.
Le résultat fourni par cette nouvelle méthode est ensuite comparé aux valeurs
obtenues à partir des autres méthodes :
Figure 8 : Calcul de l'indicateur AFNOR m3 d'air pollués pour les phases de production et
d'incinération de la dalle PVC
Il apparait donc que le données brutes tirées des bases de données INIES ou
Ecoinvent ne sont utilisables telles quelles qu’avec précaution, si l’on souhaite par exemple
calculer l’indicateur FDES de pollution de l’air à partir de données Ecoinvent. Ainsi un
travail plus poussé devra être mené :
- Sur les inventaires et les hypothèses faites pour l’élaboration de ceux-ci, afin
d’adapter les flux pris en compte.
- Sur les regroupements de substances effectuées dans l’un ou l’autre des
inventaires. Ainsi il serait intéressant de bien mettre en lien les catégories utilisées
104
dans les FDES et l’inventaire Ecoinvent, ce afin de limiter au maximum l’utilisation
de coefficient « par défaut » dans le calcul de l’indicateur de pollution de l’air.
1.6 Intégration d’évaluations qualitatives dans les
données quantitatives
Il est proposé d’intégrer les aspects évalués qualitativement aujourd’hui dans les
exigences de base de l’Unité fonctionnelle en assumant que les bâtiments étudiés
respectent la réglementation qui s’y applique (sécurité, feu, PMR etc..) et d’autre part en
précisant dans l’UF les niveaux de confort visés (acoustique, visuel, thermique, etc) cf. 1.1.
Des critères d’évaluation architecturale (intégration au site, esthétique, caractère innovant,
fonctionnalité, modularité, possibilité d’évolution etc), de qualité de vie (exemple :
nuisances du chantier), ou encore de qualité de management du projet (exemple :
participation des futurs usagers / riverains à l’élaboration du projet) apparaissent
aujourd’hui comme difficiles à associer à une évaluation quantitative consensuelle.
1.7 Cahier des charges pour le module de rendu
des résultats
L’interview de praticiens de l’AMO et de l’ACV de bâtiments a abouti à la définition des
exigences suivantes pour un outil ACV bâtiment. L’utilisation de ces outils est plutôt
orientée vers de l’aide à la conception que pour la certification de projets.
Les résultats obtenus doivent permettre à l’usager d’évaluer la contribution des différents
composants à l’impact global du bâtiment, de comparer plusieurs projets de bâtiments et
de comparer des variantes sur un même bâtiment.
Les résultats à afficher seront le résultat de l’agrégation des données environnementales
des produits, des consommations pendant la phase d’usage, et des données
environnementales de la phase chantier et de la fin de vie.
La présentation des résultats doit se faire sous forme de résultats détaillés et de
graphiques. Il est pertinent de faire apparaître en instantané les graphiques et les résultats
en parallèle de la modélisation du bâtiment.
Concernant la liste des indicateurs d’impacts, il existe aujourd’hui une liste plus ou moins
établie, que l’on retrouve dans les méthodes internationales. Le tableau ci-dessous
récapitule les indicateurs pris en compte dans ces différentes méthodes.
105
Indicateur
Energie primaire totale
Energie renouvelable
Energie non renouvelable
Consommation ressources
énergétiques non renouvelables
Consommation de ressources non
énergétiques non renouvelables
épuisables
Epuisement des ressources (ADP)
Consommation d’eau potable /
totale / eau douce
Déchets valorisés
Déchets dangereux
Déchets non dangereux
Déchets inertes
Déchets radioactifs
Déchets ultimes
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Pollution de l’air
Pollution de l’eau
Formation d’ozone photochimique
Destruction de la couche d’O3
Energie primaire procédé
Eutrophisation
Toxicité humaine
Atteinte à la biodiversité
Génération d’odeur
Unité
MJ
MJ
MJ
NF P 01-010 XP P 01-020-3
X
X
X
X
kWhep
kg éq. Antimoine (Sb)
X
m3
X
t
X
X
X
X
X
t
t
t
dm3 / t
ISO21930
kg éq. SO2
m3 air
m3 eau
kg éq. Éthylène
kg eq. Phosphates
X
X
X
X
X
X
ELODIE
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
tonnes eq. Inertes
kg éq. CO2
EQUER
X
eq. années de vie perdues
% d’espèces disparues x m2 x an
m3 d’air pollué
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Tableaux de résultats détaillés et graphiques
Pour chaque indicateur environnemental, un graphique (camembert, histogramme,...)
donne la répartition des impacts imputables à chaque phase du cycle de vie, ou à chaque
assemblage d’éléments. Les résultats peuvent également être exprimés en valeur absolue
et en pourcentage.
Pour chaque indicateur d’impact, les résultats peuvent faire apparaître :
- A l’échelle du projet, la répartition des impacts des différents bâtiments,
- A l’échelle du bâtiment, la répartition des impacts des différentes familles de produits, des
différents composants ou des différents lots.
Les résultats peuvent être présentés sur un an et sur toute la durée de vie du bâtiment
(tableau de résultats annuels et tableau de résultat sur la durée de vie).
Ils pourront être présentés pour différentes types « d’unités de bâtiment » afin de pouvoir
comparer plusieurs bâtiments sur une même base :
- SHON (m2)
- Durée d’occupation du bâtiment, en nombre de mois par an (mois)
- Nombre de postes de travail
Les résultats peuvent être donnés pour le cycle de vie entier d'un bâtiment complet mais
également pour des extraits de l’ACV du bâtiment, tels qu'un matériau particulier, un
simple composant ou une phase du cycle de vie, par m², par m3 ou par personne.
Pour chaque résultat, il sera précisé le nom de l’indicateur, sa valeur, son unité.
106
Les tableaux de résultats détaillés doivent faire apparaître le nom du composant, les
sources des données (nom de la FDES,...), la durée de vie du composant, les quantités de
matériaux en précisant l’unité.
Fonction de comparaison par rapport à un modèle de base : Les résultats pour le projet
pourront être présentés par rapport à un ensemble de références, d’une part des bâtiments
de références, d’autre part des ordres de grandeurs de la vie courante.
107
2 Données sur les matériaux
2.1 Recensement des bases de données
Il existe plusieurs types de bases de données d’ACV:
- Bases de données d’inventaire
- Bases de données d’écoprofils (EPD, FDES…).
Parmi ces bases, certaines sont génériques et portent sur tout type de procédés et
matériaux (énergie, transport, matériaux…) . D’autres sont spécifiques à un secteur donné
(matériaux plastiques, bases de données énergétiques, bases de données sur les produits
et matériaux de construction, bases de données sur les procédés agricoles…). Enfin,
certaines bases sont orientés matériaux (Ecoinvent, APME…) et d’autres produits (World
Steel, INIES,…)
Au final pour faire l’ACV d’un bâtiment ou d’un produit de construction, il faut souvent
utiliser différentes sources de données. Que ces bases stockent des inventaires ou des
écoprofils elles utilisent comme référence dans le meilleur des cas uniquement la norme
ISO14040 ce qui est insuffisant pour assurer leur cohérence. Ainsi les FDES de la base
INIES intègrent souvent des données de la base Ecoinvent non compatibles avec
l’application de la norme NF P01-010. Comme la plate-forme ADEME/AFNOR sur
l’affichage environnemental des produits de grande consommation du grenelle de
l’environnement, seule une méthode d’ACV unique appliquée à tout type de
produit/matériau/procédé permettrait d’assurer une cohérence complète. On peut donc
regretter que la base Ecoinvent qui possède ces qualités d’homogénéité ait été
développée avec une concertation limitée avec les différentes parties prenantes au niveau
européen. Ainsi, l’adhésion à la méthode Ecoinvent n’est pas totale alors que tout le
monde utilise ces données faute d’autres sources facilement accessibles et que cette base
est reconnue de facto par beaucoup comme la source la plus fiable de données
environnementales génériques. En effet, les données numériques sont complétées par
des milliers de pages décrivant les procédés considérés. D’autre part un comité éditorial
permet une vérification, même minime, de ces données, ce qui n’est pas le cas dans la
plupart des autres bases, alimentées directement par les industriels.
Données matériaux et produits : la base de l’ACV
Le développement de la pratique de l’ACV à l’échelle du bâti passe obligatoirement par la
disponibilité de données environnementales quantifiées pour les matériaux et produits
utilisés dans le secteur de la construction. Pour être utilisables par un pratiquant d’ACV,
qu’il soit architecte ou bureau d’étude environnement, ces données doivent correspondent
aux produits utilisés pour son projet, doivent être récentes, et suffisamment transparentes
pour qu’il s’assure de la qualité des impacts annoncés.
Parallèlement à l’essor des pratiques et logiciels ACV, de nombreuses bases de données
sont en développement de par le monde. Elles se développent généralement par pays
et/ou par secteur économique. Elles sont assez hétérogènes tant en terme de qualité que
de quantité de données et le plus souvent peu accessibles aux pratiquants ACV car
108
diffusées uniquement localement. Dans le cadre du projet COIMBA, les bases de données
disponibles actuellement et les données qu’elles contiennent ont été recensées et
analysées. Cette analyse est en réalité une photographie qui ne correspond qu’à la
disponibilité des données en 2009 puisque tant les données que les bases qui les abritent
sont en constante évolution.
Cette analyse permet à la fois d’identifier le potentiel actuel de réalisation d’ACV complètes
de bâtiments, étant donné le nombre de produits et matériaux représentés, peut
éventuellement permettre d’identifier des ressources d’information pour des pratiquants ne
retrouvant pas certaines données particulières dans la base qu’ils utilisent (à manier avec
précaution toutefois étant donné l’hétérogénéité de la qualité des données disponibles), et
permet enfin d’identifier les principes généraux retenus dans ces bases tant au niveau de
la qualité des données que pour l’information associée à ces données.
Recensement et analyse des bases de données
Près de 40 bases de données sont identifiées aujourd’hui pour la fourniture de données
ACV12. Parmi celles-ci, seules quelques-unes proposent des données sur des matériaux
et produits de construction. Les listes de produits ou bases de données de produits
évalués qualitativement3 ne sont pas considérées ici.
Les recherches réalisées nous ont permis d’identifier 13 bases de données pertinentes
dans le secteur de la construction et pour lesquelles un minimum d’information était
disponible (les bases de données asiatiques n’ont pas été analysées de par les difficultés
de traduction pour les manier).
Les points suivants reprennent les principales observations réalisées à partir de ce
recensement :
1 JRC, LCA database
2 Summary of global life cycle resources, MA Curran, P.Notten; Task Force 1: Database
registry, SETAC/UNEP Life cycle
initiative
3 Eco devis (CH), BRE green guide (UK), etc.
Type de données :
Deux approches se confrontent : des données de matériaux et de process (par exemple
Ecoinvent), ou des données sur des produits de construction (par exemple la base INIES).
La première catégorie s’adresse à des pratiquant plus aguerris de l’ACV, qui vont pouvoir
construire le cycle de vie du bâtiment en assemblant des matériaux et process génériques.
Cette pratique permet de spécifier chaque paramètre du cycle de vie du bâtiment étudié et
de personnaliser l’étude. En revanche les données utilisées sont le plus souvent des
données génériques et il est indispensable de bien maîtriser le contenu des données afin
de faire les assemblages opportuns entre matériaux et processus. L’information sur les
données est donc cruciale dans ce cas pour maîtriser au mieux les incertitudes de
l’analyse dues aux extrapolations et aux hypothèses.
La seconde catégorie de données est basée le plus souvent sur les systèmes de
déclaration environnementale de produit (ISO 14025, EPD), tel que les FDES en France,
mis en place dans chaque pays (ainsi qu’à l’échelle européenne depuis peu). Les données
correspondent à des produits spécifiques disponibles sur le marché et les déclarations
sont le plus souvent réalisées suivant un cadre normalisé clairement défini (et renvoyant
aux normes de l’ACV de la série ISO 14040).
109
Certaines de ces données incluent le cycle de vie complet du produit ou ne précisent que
les impacts jusqu’en sortie d’usine. Certaines bases de données incluent des informations
complémentaires sur les impacts sanitaires et de confort des produits concernés : bien
qu’inutilisées dans l’ACV aujourd’hui, ces informations pourraient s’avérer utiles dans des
versions futures des outils d’ACV bâtiment.
Ces données sont déclarées par des industriels ou groupements d’industriels, avec des
systèmes de vérification proposés mais pas systématiquement obligatoires. Ces données
permettent une lecture plus aisée aux pratiquants de l’ACV pour identifier le produit
correspondant à leur besoin. Cependant le peu de données encore disponible,
comparativement à la multitude de produits sur le marché, et les champs d’application très
précis des données existantes peuvent imposer des extrapolations hasardeuses lorsque la
donnée ne correspond pas exactement au produit recherché dans une dimension donnée.
Origine des données :
Ces bases de données ont des origines diverses :
- travaux de production de données réalisés par des instituts de recherche ou des centres
spécialisés dans l’ACV,
- déclarations d’industriels ou de groupements d’industriels,
- compilation d’ACV réalisées de façon dispersée.
Nature des données et information délivrée :
Les données réellement utilisables doivent inclure l’inventaire de cycle de vie. Ce n’est pas
toujours le cas et cela réduit grandement les possibilités d’usage de certaines bases de
données qui ne déclarent que les impacts selon une série d’indicateurs. De nombreuses
données reprennent le format de déclaration de l’ISO 14048.
Les informations sur le cycle de vie de chaque donnée sont de qualité inégale, allant d’un
bref descriptif de l’unité fonctionelle et des flux associés à des rapports complets sur les
hypothèses de réalisation de l’ACV initiale. Bien qu’ajoutant parfois de la complexité dans
la pratique, la mise à disposition de rapports complets sur l’origine des données (à l’image
des rapports Ecoinvent) permet un contrôle idéal sur l’étude réalisée et les incertitudes
générées par le choix de processus génériques dans la base de données.
Parmi l’ensemble des bases de données identifiées, nous en avons retenu 13 qui
proposent des données pertinentes et actualisées pour le secteur de la construction.
Les tableaux suivants reprennent l’analyse de ces 13 bases de données, ainsi que les
données qu’elles contiennent qui sont ensuite présentées en Annexe 3.
Ces bases de données mettent à disposition des informations sur près de 650 types de
matériaux ou produits et 250 données sur des systèmes actifs. Cette grande quantité de
données démontre le réel potentiel de réalisation d’ACV de bâtiment aujourd’hui.
110
Abréviation
INIES
Description
Géographie
Fiches de déclaration
environnementale et France
sanitaire
Langue
Français
Nombre de
produits ou
matériaux de
construction
Données
process
Date
depuis
2002
de l'extraction des
matières
gratuit
premières à la fin
de vie
de l'extraction des
matières
payant
premières à la
sortie d'usine
Ecoinvent reports:
information complète
sur les hypothèses,
les modes de calcul,
l'inventaire et l'origine
des données (en
anglais et allemand)
Base de données de référence pour l'ACV en Europe.
Données concues par le Swiss Centre for Life Cycle
Inventories. Données matériaux et process, ce qui impose la
"fabrication" de données intermédaires pour la plupart des
produits de construction. Disponible au format excel ou Spold
production
non accessible
Peu d'information libre sur la qualité et les modes de
production des données.
non accessible
Base de donnée réalisée par le centre IVAM (Université
d'Amsterdam). Données de matériaux et process,
concernant en particulier le contexte des Pays-Bas. Données
actualisées régulièrement et réalisées selon ISO 14040,
utilisables au format Sima Pro.
Eco-invent
Anglais
248
DEAM
Base de données de
TEAM
France
Français
60
Transport,
production,transform
récent
ation
d'énergie,traitement
125
Transport,
production,
transformation
récent
d'énergie, fin de vie,
extraction des
matières premières
GEMIS
IBU
German Institute
Construction and
Environment
Pay-bas
Anglais
données par
pays
Allemand ou
anglais, mais
pas de
50(45)
description
détaillée
Allemand
Allemagne
Analyse critique
Intégrées dans les
inventaires de
chaque produit
Base de données du
Swiss Centre for Life
Cycle Inventories
Global Emission
Model for Integrated
Systems
Information
362
Extracion matière et
transformation
produits, production
récent
et transformation
d'énergie, transport,
fin de vie
IVAM
Accès
Production de données normalisée (NF P 01-010) et en
cohérence avec la série ISO 14040
inventaire, information Il s'agit de déclaration de fabricants, avec une procédure de
de base (UF, flux,
vérification optionelle. Les données peuvent être individuelles
origine, durée de vie) ou collectives. Les données concernent des produits finis,
et données
établies sur la base d'unités fonctionnelles et flux produits
complémentaires
spécifiques. Origine des données et hypothèses pas toujours
(impacts sanitaire et précisées. Disponible sous forme de fiche PDF peu pratiques
sur le confort)
à intégrer dans les calculs. Base de donnée en forte
croissance et de plus en plus représentative des principaux
produits disponibles sur le marché français.
Europe et
Suisse
Energie par
pays
Base de données de
ECO-Quantum
Cycle de vie
47
payant
production
payant
extraction,production
, transformation
d'énergie,transportati
récent
on,traitement de
déchets(peu de
données)
production
une partie
accessible,
inventaire et impacts
une autre
partie non
pas de données
process (elles sont
intégrées dans les
données)
extraction des
matières
premières,
production,
transport, fin de
vie
récent
gratuit
Cycle de vie et
impacts selon une
dizaine d'indicateurs
Données liées à un outil ACV proposé pour des analyses
rapides et simplifiées. Données réalisées par l'Oko Institut
(DE) et le GhK, avec le soutien de collectivités allemandes.
Peu d'information sur la production et le contenu des
données
Les données sont produite par l'Institut Bauen und Umwelt
(De) et correspondent à des produits disponbile sur le
marché allemand. Les données sont récentes. L'inventaire
n'est pas prévisé, seuls les impacts finaux et le descriptif du
cycle de vie le sont.
111
Abréviation
Description
Géographie
Langue
anglais,
certaines
données en
japonais
ELCD
Environmental
Product Declaration
Europe
Athena
Athena institute,base
de donnée pour
logiciel
ECOCALCULATOR
Canada et Nord
anglais
de Amérique
US National
US LCI Database Renewable Energy
Laboratory
IBO
GaBi
CPM LCI
database
EIME
Amérique du
Nord
Austrian Institute for
Building
Biology&Ecology
un logiciel allemand
Nombre de
produits ou
matériaux de
construction
11
114
anglais
18
allemand
19
Europe ou Paybas ou
anglais
Allemagne
134
Swedish national LCA
Suède
database
anglais
25(24)
Environmental
Information&Manage
ment Explorer
anglais
23
France
Données
process
extraction des
matières premières,
transport des
matières premières,
production,
transformation
d'énergie
Transport,
production,
transformation
d'énergie,extraction
des matières
premières
Transport,
production,transform
ation
d'énergie,traitement
des déchets,
extraction des
matières premières
Date
Cycle de vie
Accès
Information
Données recueillies par le JRC Ispra et d'origines variées.
Elles concernent des matériaux et des process. Les données
sont récentes et détaillées (inventaire, description du cycle
de vie, normes et bibliographie de référence) mais
concernent peu de produits de construction.
récent
de l'extraction des
matières
gratuit
premières à la
production
inventaire et
indicateurs des
impacts
plutôt
ancien
de l'extraction des
matières
gratuit
premières à la
production
inventaire dans le
rapport. Les impacts Les données sont un peu anciennes, elles sont réalisées par
sont calculables par le l'Athena Institute (CA) et concernent des produits de
logiciel proposé par
construction disponibles sur le marché nord-américain.
Athena
récent
de l'extraction des
matières
gratuit
premières à la
production
inventaire
récent
Transport,
production,
traitement des
déchets,
transformation
d'énergie
Transport,
transformation
d'énergie, extraction
des matières
premières ,
production,
traitement des
déchets
transformation
d'énergie, transport,
traitement des
déchets, production
Analyse critique
récent
payant
plutôt
ancien
hétérogène: de
l'extraction des
matières
premières à la
production ou
seulement
production
récent
de l'extraction à la
payant
sortie d'usine
liste de produits
une partie
inventaire
est gratuite
inventaire (inclus
dans le logiciel)
Base de données produite par le NREL (US) et l'Athena
Institute (CA). La base de données est composée de
données matériaux et process, contient des donénes
récentes générées selon l'ISO 14048 et en cohérence avec
les exigences de l'ISO 14040, avec une revue critique
systématique. Les données correspondent au contexte de
l'Amérique du nord.
Peu d'information sur cette base de données autrichienne
produite par le Österreichisches Institut für Baubiologie und
Bauökologie
Base de donnée payante, comprend beaucoup de produits
mais il y a peu d'information disponible sur la qualité des
données (proposée par PE International (De))
Données produites par le CPM (Center for environmental
assessment of product and material systems) (SE). Il s'agit
de données matériaux et process, avec une déclaration
détaillée (inventiare et cycle de vie) suivant ISO 14048. Les
données correspondent principalement à des production
suédoises.
Base de donées payante liée au logiciel EIME (Bureau
Veritas), et composée principalement des données venues
d'autres sources. Contient des données de matériaux et
process.
112
2.2 Impératifs pour l’harmonisation des données
Au sein de l’outil EQUER, la modélisation du transport et des scénarios de fin de vie sont laissés à la
discrétion de l’utilisateur de l’outil, qui peut adapter la distance moyenne parcourue entre le lieu de
production des matériaux et le chantier, ainsi que le procédé en fin de vie (décharge, incinération,
recyclage).
Les données utilisées peuvent être contextualisées pour s’adapter notamment au mix électrique
local [Peuportier, Brutto, 2008]. Ainsi le mix de production électrique a été modifié pour correspondre aux
caractéristiques de différents pays (France, Italie,…), et les indicateurs d’impact environnementaux de la
base de données utilisés sous Equer ont été recalculés sur ces nouvelles bases, en retranchant la
contribution de l’énergie électrique telle que prise en compte dans les fiches Ecoinvent (selon la
localisation de ces dernières et le mix électrique correspondant) et en y rajoutant les impacts liés au mix
électrique spécifique au lieu de production.
Dans le cas de produits importés, la contextualisation des données Equer peut aussi consister en la
prise en compte des impacts liés au transport (distances, modes…) [Peuportier, Brutto, 2008].
L’ACV d’un bâtiment nécessite également des données sur des procédés (production d’électricité,
de chaleur, d’eau…). Ces données doivent être cohérentes avec celles concernant les matériaux. Des
données de la base Ecoinvent ont alors été utilisées pour établir des profils environnementaux de ces
procédés. Il a été nécessaire d’établir des correspondances entre les flux considérés dans Ecoinvent et
les catégories de substances de la norme NF P01-010.
Des travaux, sur les formats d’inventaire et leur simplification, sont également en cours dans le
cadre de la thèse de Sébastien Lasvaux coencadrée par le CSTB et l’Ecole des Mines de Paris. Cela a
notamment abouti au développement d’une base de données d’inventaire de cycle de vie simplifiée sur la
base de l’inventaire NFP01-010. L’intérêt de ce travail a été de ramener tout ICV en provenance de base
de données d’ACV sous un même format. Ainsi les inventaires des produits FDES et des procédés ou
matériaux d’Ecoinvent possèdent les mêmes flux environnementaux considérés dans l’inventaire. Les
retombées de ce travail devraient contribuer à montrer les potentialités et les limites d’une approche
simplifiée en ACV bâtiment.
En attendant, le format ECOSPOLD est le seul format normalisé utilisé par certains fournisseurs de
données ACV. Il reste insuffisant en matière de nomenclature harmonisée des flux et paraît bien trop
complexe au regard des flux d’inventaire réellement exploitées par les méthodes actuelles de
caractérisation des impacts.
2.3 Qualification de la fiabilité, de la transparence et de la
qualité des données
La phase de collecte des données d’inventaire est une étape clé de l’ACV, qui doit répondre à
certaines exigences de qualité et de transparence. Plusieurs recommandations ont été émises dans ce
but [ILCD, 2008].
113
La phase d’inventaire consiste à déterminer les flux entrants et sortants du système à l’étude. Elle se
fait en deux temps : l’obtention de données spécifiques concernant les procédés unitaires intervenants
(correspondant aux plus petits sous-systèmes définissables, pour lesquels le fait de les séparer en
plusieurs sous-systèmes ne présente pas d’intérêt pour la phase d’inventaire) et la sélection et la
compilation de données génériques concernant les procédés constituant l’arrière-plan de l’étude (ex : le
mix électrique), ou certains aspects du système de premier plan (utilisations de camions, de machines
standards…). Les données constituant les inventaires doivent être exprimées quantitativement, en tant
que flux par unité fonctionnelle.
Les sources de données les plus représentatives pour des procédés spécifiques sont les mesures
menées directement sur ces derniers, ou encore les collectes de données auprès des opérateurs
impliqués (entretiens, questionnaires…). La collecte de données doit prendre en compte le cycle de vie
entier du procédé, et donc intégrer toutes les différentes phases de production (stand-by,
maintenance,…). Afin d’obtenir des grandeurs représentatives des flux entrants et sortants associés,
celles-ci doivent être quantifiées sur une durée couvrant au moins un cycle entier, puis ramenées à l’unité
fonctionnelle. La collecte des données doit se faire de façon précise, en lien avec l’objet de l’étude. Il est
ainsi recommandé de fixer et préciser les flux à inventorier pour tous les procédés, afin d’assurer la
cohérence de l’étude. La fabrication des infrastructures intervenant dans la production (machines,
bâtiments,…) peut être négligée, mais ce choix doit se faire en cohérence avec les objectifs de l’étude et
les frontières définies.
Dans le cas de ce qui constitue l’arrière-plan du système, il est important de vérifier que toutes les
données utilisées dans la modélisation présentent une réelle consistance méthodologique, afin d’éviter
une éventuelle distorsion des résultats. La collecte des données génériques constitue aussi une phase
de l’étude où il est possible de faire apparaitre des besoins en données plus représentatives ou plus
spécifiques. Ainsi pour des procédés qui ne représentent pas une partie clé du système, de simples
estimations (basées sur des simulations reposant sur les connaissances liées au procédé) peuvent
fournir une première approximation des données. Dans le cas de données manquantes, des valeurs
conservatives doivent être considérées, tirées d’une expertise. Si une étude de sensibilité portant sur ces
données montre leur importance, une étude plus poussée du procédé devra être menée. Si cette
dernière n’est pas possible, les données doivent être négligées et ce choix doit être signalé et pris en
compte dans la phase d’interprétation des résultats.
La phase d’inventaire suit donc alors une démarche qui peut être itérative :
-
Identification et description des procédés : après la détermination de l’ensemble des procédés
intervenant dans l’étude du système, les différents sous systèmes sont classés selon qu’ils
nécessitent l’obtention de données spécifiques (procédés unitaires) ou que des données
génériques sont appropriées. Les procédés unitaires sont alors décrits plus précisément
(facteurs influençant les flux entrants et sortants, conditions d’exploitation pertinentes) et les
méthodes de calcul des données d’inventaire sont explicitées.
-
Collecte des données pour les procédés unitaires : des données quantitatives concernant les
produits entrants (biens manufacturés, services, matériaux, ressources,…), les émissions dans
l’air, l’eau et le sol, les déchets émis et les produits valorisables sont recensées.
-
Contrôle des données concernant les procédés unitaires : en se focalisant sur les procédés et
flux clés, il est important de vérifier si l’inventaire comprend bien tous les éléments attendus. Les
valeurs obtenues sont elles aussi à inspecter (concordance des ordres de grandeur,
conservation des quantités entre l’entrée et la sortie…), éventuellement en comparant les
114
données avec d’autres études (qui suivent une autre méthodologie ou dont l’objet est similaire).
Toute divergence doit être questionnée, et soumise à l’avis d’experts. Cette phase de vérification
doit être l’occasion de vérifier que la collecte de données à bien été menée.
-
Prise en compte des données manquantes : chaque donnée manquante doit être signalée, son
importance dans l’étude doit être analysée (en utilisant dans un premier temps une valeur
fortement conservative, puis en cherchant à évaluer si possible des grandeurs plus pertinentes.
Ces choix doivent être pris en compte dans l’interprétation des résultats). Les données
manquantes peuvent être négligées, ce choix devant être documenté et prit en compte, quel que
soit le degré d’importance de celles-ci.
-
Choix de données génériques : ce choix doit se faire en respectant la consistance
méthodologique d’obtention des différents jeux de données. Il est important de vérifier la
représentativité des données, leur complétion et leur précision, ainsi que leur accord avec les
buts de l’étude.
-
Phase itérative : une première analyse peut permettre de déterminer les procédés qui contribuent
le plus aux impacts globaux du système, et une analyse de sensibilité peut mettre en avant des
besoins de raffinement des données. La précision des données concernées devra alors si
possible être améliorée, les frontières de l’analyse pouvant elles aussi être redéfinies.
-
Enfin il est important de préciser tous les choix et hypothèses faits au cours de la collecte de
données.
Les données relatives aux divers sous-systèmes utilisés sont en général ensuite compilées pour
obtenir les flux entrants et sortants concernant le système entier. La même procédure de calcul doit être
utilisée tout au long de l’étude, et les résultats obtenus doivent être parfaitement documentés, afin de
faciliter et d’alimenter la phase d’interprétation des résultats. Les résultats et méthodes obtenues doivent
être en cohérence avec les frontières et les buts de l’étude (par exemple dans le cas d’une étude
géographiquement ou temporellement différenciée, les données doivent être sélectionnées et calculées
en conséquence).
Enfin, comme le recommande la norme XP P01-020-3, il est fortement recommandé d’accompagner
une évaluation environnementale, notamment lorsqu’elle est comparative, d’une étude de sensibilité pour
tester la robustesse de la comparaison réalisée.
Informations sur les données :
Les FDES présentent les informations suivantes sur les données : définition du produit, durée de vie,
substances, éléments de confort et impact sanitaire,... Il apparaît alors difficile de savoir comment
extrapoler une telle fiche à un produit différent (besoin récurrent).
Ecoinvent fait apparaître un rapport exhaustif accompagnant la donnée, avec un descriptif détaillé du
cycle de vie du produit, de l’origine des données, ainsi qu’un graphique expliquant l’origine de la
substance. Il s’agit d’un système permettant à l’utilisateur de bien comprendre la donnée qu’il manie et de
son niveau de précision, et donc de la capacité à bien l’utiliser dans l’analyse.
Il s’agit de trouver un compromis entre une présentation ergonomique et suffisamment détaillée.
A titre d’exemple, nous avons étudié la présentation des données de la laine de verre dans une FDES,
Simapro, Ecoinvent (cf. Annexe 4).
Les informations délivrées dans les FDES sont les suivantes :
115
-
-
Masses et données de base pour le calcul de l’Unité Fonctionnelle
o Durée de Vie Typique
o Fonction
o Résistance thermique
o Quantité de laine pour l’UF, masse surfacique et épaisseur
o Emballages de distribution (nature et quantité)
o Produits complémentaires (nature et quantité) pour la mise en œuvre
o Taux de chute lors de la mise en œuvre et l’entretien
o Justifications des informations fournies (origine des données)
Caractéristiques techniques utiles non contenues dans la définition de l’unité fonctionnelle
Les informations délivrées dans Simapro sont les suivantes :
- Procédés considérés
- Remarque
- Représentativité géographique
- Représentativité technologique
- Valeurs énergétiques
- Catégorie locale
- Sous-catégorie locale
Les informations délivrées dans les rapports Ecoinvent sont les suivantes :
- Introduction
- Réserves, ressources et matières premières
o Matières premières
o Propriétés physiques
o Propriétés chimiques
o Usage
- Caractérisation du système
o Généralités
o Fusion
o Production de fibres
o Formage du produit
- Inventaires du cycle de vie
o Qualité des données
o Tableau récapitulatif de la donnée
o Tableau des flux récapitulant toutes les entrées et sorties servant à la définition de la
donnée
Une proposition serait de reprendre les informations données dans Simapro, voire de les compléter par
exemple par des données sur les propriétés physiques importantes (densité, conductivité thermique,...) et
des données complémentaires, telles que sur la qualité de l’air.
-
Traçabilité (rapport ACV de la donnée publique ou publication correspondante)
Impacts selon les dix indicateurs des FDES
Descriptif du cycle de vie
Périmètre d’étude (étapes spécifiques considérées ou non considérées (exemple : emballage
pris en compte)
Représentativité géographique et « technologique »
Hypothèses, ensemble des entrants, des sortants, ce qu’il manque et ce qui n’est pas considéré
(inspirés des tableaux Ecoinvent sur les inventaires du cycle de vie)
116
-
Commentaires généraux
Il serait pertinent d’organiser ces informations en trois onglets :
- résumé - synthèse
- contenu de la donnée / descriptif du cycle de vie
- résultats - indicateurs
117
3 Qualité de l’air, de l’eau et des sols
La qualité de l’air, de l’eau et des sols (traduite par les indicateurs d’impacts sur la santé et sur les
écosystèmes) peut être évaluée selon différentes approches dont les approches d’évaluation des risques
sanitaires (HRA – Health Risk Assessment) pour ce qui concerne la qualité de l’air intérieur et les
approches d’évaluation des risques écologiques (EDR ou ERA – Ecological Risk Assessment) pour ce
qui concerne la qualité de l’eau (à l’exception de l’eau destinée à la consommation humaine) et des sols.
En ce qui concerne une éventuelle pollution induite par le cadre bâti une interdépendance entre ces trois
milieux - air, eau et sol - est évidente à travers le transfert de pollution via les vecteur de transfert air et
/ou eau (un polluant émis dans l’air peut se retrouver lixivié par l’eau de pluie et atteindre ainsi les milieux
eau surfacique/souterraine et sol. De ce fait, l’harmonisation et la cohérence entre les différentes
approches et méthodes utilisées pour l’estimation des impacts est souhaitable. Par ailleurs, une
démarche d’intégration des aspects sanitaires et environnementaux est visé également lors de travaux
de normalisation à l’échelle européenne (normes harmonisées à respecter lors du marquage CE des
produits de construction) avec la création d’un groupe de normalisation unique pour les deux volets :
émissions des substances dans l’air intérieur et émissions des substances dans l’eau et le sol (pendant
leur vie en œuvre dans les bâtiments). Il s’agit du groupe CEN/ TC 351 Produits de construction :
Évaluation des émissions de substances dangereuses (WG1 Émissions des substances dans l’eau et les
sols et WG2 Émissions des substances dans l’air intérieur).
3.1 Matériaux et produits associés à la problématique de
qualité de l’air intérieur
Concernant l’évaluation de la contribution du bâti à la qualité de l’air intérieur, aujourd’hui, les méthodes
de caractérisation sont développées à l’échelle produit et ont fait l’objet d’une démarche de normalisation
(série des normes ISO 16000). Elles sont largement utilisées, notamment dans le cadre des labels
volontaires existants en Europe (émissions de COV et de formaldéhyde par les produits de construction).
Ces méthodes présentent l’avantage de pouvoir comparer des produits entre eux sur la base de leurs
émissions et d’identifier des produits faiblement émissifs (c’est le principe des labels). Par contre, elles
présentent l’inconvénient de ne pas pouvoir prédire directement la qualité de l’air résultante dans une
pièce où plusieurs produits de construction seront placés. La prédiction de l’exposition des occupants
d’un bâtiment aux polluants émis par les produits de construction tels que caractérisés par les normes
d’essais classiques n’est pas possible, sauf à faire de nombreuses hypothèses extrêmement
simplificatrices. Par ailleurs, lorsque l’on réalise un diagnostic de qualité de l’air intérieur dans un
bâtiment, on peut, à l’aide de méthodes de mesures normalisées, caractériser le niveau des polluants
dans une ou plusieurs pièces de ce bâtiment. Dans ce cas, outre le fait qu’il est parfois difficile de relier
ces mesures à l’exposition réelle des occupants, il est également difficile de remonter aux déterminants
de la qualité de l’air intérieur et d’identifier les principales sources de pollution, en particulier pour des
polluants dont les sources sont nombreuses. Il manque donc aujourd’hui un élément permettant de faire
le lien entre les caractéristiques (notamment émissives) des produits de construction et la qualité de l’air
résultante à l’échelle d’une pièce, puis d’un bâtiment. L’état actuel de connaissances sur cette
problématique ne permet pas l’estimation de l’impact du cadre bâti sur la qualité de l’air intérieur.
118
Dans un premier temps, en attendant le développement de modèles numériques robustes, il pourrait être
éventuellement envisagé l’estimation d’un potentiel d’émissions par le bâti vers les espaces intérieurs. Ce
potentiel serait calculé par simple sommation des émissions des produits de construction, pondérées par
un scénario d’exposition à l’air intérieur (voir norme ISO16000 et projet d’arrêté sur l’étiquetage sanitaire
des produits de construction et de décoration). Ce potentiel ne permettrait pas d’estimer la concentration
résultante des pollaunst dans l’air intérieur mais permettrait de sélectionner globalement les solutions les
moins émissives. On pourrait donc évaluer un indicateur de « moindre émissivité dans l’air
intérieur ».
3.2 Qualité des milieux extérieurs (eaux de ruissellement
et d'infiltration et sols)
Concernant la contribution du bâti à la qualité du milieu extérieur, les recherches sur les risques
environnementaux sont menées à l’échelle produit : émissions dans l’eau de ruissellement notamment
par les produits à base de bois traités [Deroubaix et al., 2000 ; Waldron et al., 2004 ; Schiopu, 2007], les
toitures et autres produits métalliques [Bertling, 2005 ; Heijerick et al., 2002; Robert, 2006] et les produits
incorporant des matières premières secondaires [Jayr et al., 2006; Leray, 2006]. Les méthodes de
caractérisation ne font pas l’objet des normes mais des travaux sont en cours dans le cadre du CEN/TC
351. Tout comme dans le cas des émissions dans l’air, les produits de construction sont testés
individuellement et en général en conditions contrôlées d’exposition. Les recherches menées sur
différents type de produits de construction s’accordent sur le constat de la complexité du comportement
des produits de construction au contact de l’eau, due aux multiples phénomènes entrant en jeu (diffusion,
adsorption, relaxation, dissolution, reprécipitation, carbonatation, détérioration (gel/dégel,…)). Pour ce qui
concerne l’impact des polluants sur le sous-sol et les eaux souterraines, les évaluations réalisées
peuvent souvent être qualifiées de « majorantes », dans la mesure où certains processus clé
d’atténuation naturelle ne sont généralement pas pris en compte et notamment la précipitation et coprécipitation de métaux avec des phases minérales néoformées. La prise en compte de ces processus
d’atténuation nécessite de considérer l’environnement géochimique du sous-sol et nécessite l’utilisation
de modèles spécifiques. Par conséquent, l’impact du cadre bâti sur les milieux extérieurs eaux et sols est
très difficile à estimer dans l’état actuel de connaissances. Compte tenu de ces constats, les méthodes
d’évaluation des risques écologiques (EDR) peuvent être considérées comme les mieux adaptées pour la
prise en compte de l’impact local du bâti sur les milieux eau et sol. Toutes les méthodes EDR
comprennent les trois grandes étapes définies pour la première fois dans le Guidelines for Ecological
Risk Assessment de l’EPA (1998). Depuis, des variantes ont été développées se caractérisant par la
diversité d’outils et de données employés, la diversité de choix de points de caractérisation des impacts,
la diversité de résultats obtenus et de leur expression. Ces variantes peuvent cependant être groupées
en trois catégories de méthodes: matrice (dont la méthode de l’Ecocompatibilité développée par l’ADEME
pour les scénarios de valorisation et stockage de déchets), substance (méthode EDR mise au point et
appliquée à la caractérisation de l’écotoxicité d’une substance donnée) et EDR incomplète qui n’évalue
pas les impacts écotoxiques mais seulement la dispersion des polluants dans les différents milieux
naturels fournissant donc une concentration dans un espace et temps donnés (impact sur la qualité des
biotopes - e.g. la méthodologie décrite dans la norme NF EN12920 [AFNOR, 2008]). La figure 1 montre
un schéma général des méthodes EDR avec leurs étapes et points d’évaluation des dommages
environnementaux.
119
TERME
SOURCE
TERME
TRANSPORT
TERME
IMPACT
APPROCHE
SUBSTANCE
APPROCHE
MATRICE
expérimentations
expérimentations
expérimentations
expérimentations
expérimentations
modèle
modèle
modèle
modèle
modèle
espèce α
espèce α
milieu i
MODELE
D’EMISSION
MODELE
DE TRANSFERT
espèce α
milieu i
cible n
espèce α
milieu i
cible n
MODELE
DE CONTACT
MODELE D’EVALUATION DE
L’EFFET
MODELE D’EXPOSITION
Impact sur
le biotope
Profile
d’exposition
toutes les espèces
milieu i
biocénose en milieu i
Risque
Impact
écotoxicologique
Profile dose /
effet
Figure 1 Schéma générale EDR [RECORD, 2005]
3.3 Proposition de pistes de recherche
Certains matériaux, ou des matériaux auxiliaires (colles par exemple) engendrent des émissions de
polluants en phase de vie en œuvre, par exemple des formaldéhydes ou autres COVs. De plus, ces
polluants sont émis à l’intérieur des locaux, donc moins dilués que les émissions extérieures emportées
selon le vent. Compte tenu de la durée d’exposition des occupants, une évaluation des risques d’impacts
sur la santé devrait être analysée. Par ailleurs, il serait utile d’exploiter ces flux dans une ACV, mais ceci
est en dehors du champ de la présente étude.
A l’heure actuelle les recherches basées sur les différentes approches d’évaluation de l’impact du bâti sur
l’environnement sont menées de manière disjointe et notamment à l’échelle de produit (exception faite
des recherches basées sur les approches ACV qui ont abouti à des méthodes normalisées d’évaluation :.
Le couplage des approches de bilan environnemental global (ACV) et d’évaluation de risques sanitaires
et environnementaux parait comme une action nécessaire afin d’obtenir un ensemble d’informations
complémentaires à différentes échelles spatiales et temporelles.
120
4 Energie
La réflexion sur les impacts environnementaux des bâtiments distingue généralement la mise à
disposition de l’ouvrage, son fonctionnement « normal » et son fonctionnement lié à l’activité qui y est
hébergée. La distinction entre le normal et l’activité est parfois difficile et arbitraire. Sont notamment
identifiés comme contributeurs : les produits et matériaux de construction, les consommations d’énergie
de fonctionnement du bâtiment et les consommations d’eau des utilisateurs.
Pour le contributeur « consommations d’énergie du bâtiment en vie en œuvre » son impact
environnemental est calculé en cohérence avec la norme XP P01-020-3 :
est l’impact environnemental du type énergie i (vecteur de valeurs d’indicateurs environnementaux
est la consommation du type énergie i
est l’impact environnemental du bâtiment lié aux consommations d’énergie (vecteur de valeurs
d’indicateurs environnementaux).
Les consommations du type énergie i sont les résultats soit de calculs réglementaires soit les résultats de
logiciels de simulation thermique [cf. chapitre suivant]. Ces résultats de calculs thermiques sont exprimés
de manière hétérogène : ils n’ont pas tous les mêmes frontières ou ne sont pas exprimés suivant les
mêmes unités. Notamment, les utilisateurs obtiennent :
- soit des évaluations des besoins énergétiques ou futures consommations d’énergie utile (par
exemple : Comfie, Trnsys),
- soit des consommations en énergie finale (possible avec Comfie et Trnsys)
- soit des consommations en énergie primaire (RT2005 corrigée par les équivalences ACV, ou
Comfie complété par Equer) pour tout type d’usage
Il faut que les modèles développés prennent en compte tous les usages (pour tous les fluides du
bâtiment) mais les périmètres pris en compte dans le modèle doivent varier en fonction des
applications (évaluation à différents stades de conception, évaluation en exploitation, etc.)
Les impacts sur l’environnement des consommations d’énergie (consommer 1 kWh d’énergie génère des
consommations de ressources, des pollutions et des déchets) sont fonction du type d’énergie
consommée (gaz, bûches, plaquette forestière, humidité pour le bois, etc.) et des équipements utilisés.
Pour évaluer ces impacts, il convient de s’assurer d’une représentativité technologique (combustible et
équipement), temporelle (millésime du mix énergétique, prise en compte moyennée de la phase de
démarrage, etc.) et géographique (mix énergétique utilisé en France) des procédés considérés.
4.1 Energie blanche et énergie grise
On distingue parfois deux types d’énergies consommées par un système :
- l’énergie dite blanche correspond à l’énergie consommée pour assurer son fonctionnement.
- L’énergie dite grise correspond à l’énergie nécessaire à la mise à disposition (fabrication,
distribution, fin de vie) du système indépendamment de son fonctionnement.
121
La réglementation et les labels sur les performances énergétiques des bâtiments ont - jusqu’à la
réglementation thermique 2005 (RT 2005)- essentiellement focalisé leurs approches sur l’énergie de
fonctionnement des ouvrages et ciblé sur cinq postes réglementaires de consommation d’énergie en
exploitation : chauffage, eau chaude sanitaire, éclairage, auxiliaires, refroidissement. Sur l’énergie dite
blanche, il faudrait dans certains cas se donner la possibilité d’ajouter les autres usages, notamment
l’électricité spécifique.
Le concept d’énergie grise est aujourd’hui moins bien cerné et ne fait l’objet d’aucune définition
normalisée. Toutefois, par opposition à l’énergie consommée par un système pour son fonctionnement,
les définitions de la littérature font souvent référence à l’énergie nécessaire à la mise à disposition d’un
bien (notamment fabrication et distribution).
A l’échelle des produits et matériaux de construction, la norme NF P01-010 définit cinq indicateurs
énergétiques : l’énergie primaire totale, l’énergie primaire non renouvelable, l’énergie primaire
renouvelable, l’énergie primaire matière et l’énergie primaire procédé. Il n’y a pas de définition officielle
de l’énergie grise. Les deux principales options aujourd’hui sont d’utiliser l’énergie primaire totale ou
l’énergie primaire procédé, consommée tout au long du cycle de vie d’un produit. L’énergie grise
comprend une part renouvelable et une part non renouvelable. Pour le calcul de l’énergie grise à l’échelle
du bâtiment, les principaux travaux à mener doivent porter sur la définition du périmètre des produits,
matériaux et équipements à intégrer dans l’analyse, en cohérence avec les postes considérés dans
l’énergie blanche.
Les Pouvoirs Publics préconisent aujourd’hui, pour mieux connaître l’énergie grise, de quantifier l’énergie
grise grâce à l’indicateur « énergie primaire totale » et de renseigner parallèlement les indicateurs,
« énergie primaire procédé » et « énergie primaire non renouvelable ».
Par analogie, à l’échelle du bâtiment, quantifier l’énergie grise reviendrait donc à quantifier
l’énergie nécessaire à la mise à disposition du bâtiment. Sa définition méthodologique est en
cours à partir de la norme XP P01-020-3.
4.2 Liens avec la simulation thermique
Le comportement thermique d’un bâtiment, fortement influencé par les matériaux utilisés et les choix
de conception effectués, est d’une importance primordiale lors de l’ACV du bâtiment, les consommations
énergétiques en découlant représentant une importante part des éventuelles pollutions.
Afin de permettre l’évaluation de ces performances thermiques, il est nécessaire de préciser dans
les unités fonctionnelles les propriétés physiques des matériaux (masse volumique, conductivité
thermique, chaleur massique…).
Le comportement thermique du bâtiment dépend de plus des différents composants et systèmes mis
en œuvre au sein de ce dernier (par exemple pompe à chaleur, matériaux à changement de phase,
chaudières, vitrages…). La simulation thermique et l’ACV sont alors fortement dépendantes des
caractéristiques des systèmes utilisés, de leurs paramètres de fonctionnement. Ainsi les chaudières
utilisées dans un bâtiment peuvent mener à des inventaires différents selon leur type (chaudières à
basse émission de NOx, chaudières à condensation), leur puissance, leur vétusté…
Les modèles de pompe à chaleur (PAC) développés pour COMFIE font le lien entre le
comportement thermique du bâtiment, et donc les déperditions de chaleur et ses besoins de chauffage,
les conditions climatiques extérieures (la température notamment) et les performances et modes de
122
fonctionnement des différents matériels disponibles, en se basant notamment sur des données
constructeurs expérimentales. Ainsi la température et les déperditions thermiques du bâtiment (et donc
ses besoins de chauffage) déterminent le mode de fonctionnement d’une PAC (pleine charge ou charge
partielle), son efficacité variant selon ces différents paramètres. Pour bien modéliser le fonctionnement
d’une pompe à chaleur, il est important de bien connaitre les caractéristiques de fonctionnement de cette
dernière. Il sera donc intéressant, lors de l’intégration de ce type de dispositifs dans un bâtiment, de
disposer des courbes de fonctionnement appropriées (puissance calorifique en fonction de la
température extérieure, COP en fonction du taux de charge), qui peuvent être obtenues par corrélation à
partir de différents points de fonctionnement pour lesquels les différentes grandeurs sont connues.
De même des dispositifs comme les puits climatiques permettent de tempérer l’enceinte d’un
bâtiment selon la saison, et mettent en jeu une infrastructure impliquant des canalisations, ventilateurs et
échangeurs. Ils peuvent permettre un gain sur les besoins de chauffage ou de climatisation, ou encore
être couplés à une PAC pour améliorer l’efficacité de cette dernière. Le modèle développé pour COMFIE
nécessite ici de connaitre les caractéristiques de ventilation mise en jeu dans le bâtiment, ainsi que les
caractéristiques du puits (nombre de nappes, nombre de tubes par nappe, longueur moyenne, diamètre
externe et épaisseur de la paroi des tubes, ainsi que leur caractéristiques thermiques) [Thiers, 2008].
Enfin, l’utilisation de matériaux à changement de phase (MCP) peut permettre d’améliorer l’inertie
thermique d’un bâtiment, ce qui permet à la fois d’améliorer le confort thermique et d’abaisser la
consommation énergétique d’un bâtiment [Guiavarch & al, 2008]. Ces matériaux peuvent soit être utilisés
à la place d’un autre (le béton par exemple), soit être intégrés au bâtiment en dehors de son enveloppe
(microcapsules de paraffine dans une plaque de plâtre par exemple). Pour simuler l’utilisation de ce type
de matériaux sous COMFIE, leurs caractéristiques physiques et thermiques devront être connues.
4.3 Equipements « énergétiques »
Nous appelons ici « équipements énergétiques », tous les équipements du bâtiment non passifs et
transformateurs d’énergie (électricité, combustible…) ainsi que les réseaux associés (fluides, électricité,
gaz, fibres optiques,…). Ces équipements englobent notamment :
- la production de chaleur,(chaudières, solaire thermique, pompes à chaleur, émetteurs dispersés
– radians, radiateurs, convecteurs…-, ))
- la production de froid (pompes à chaleur réversible, climatiseurs…),
- la ventilation (ventilateurs et réseau de ventilation, filtres et épurateurs d’air…),
- la motorisation (volets roulants, ascenseurs et monte-charges, protections solaires,
escalators…),
- l’éclairage (luminaires, signalisation sécurité, fibres optiques,…)
- la gestion, le stockage et la diffusion de l’information numérique (GTB, serveurs, ordinateurs,
VDI, écrans…)
- la production d’électricité (éolienne, solaire photovoltaïque)
- l’électroménager.
Les données environnementales nécessaires à l’évaluation de la contribution des équipements
énergétiques aux impacts environnementaux d’un bâtiment sont de trois types :
- Les FDES pour certains types de réseaux (tuyauteries, conduits de ventilation,…)
- Les PEP (Profils Environnementaux Produits), équivalents des FDES pour la pluaprt des
équipements et certains réseaux (câbles électriques…). Ces PEP doivent être pris en compte
dans la description du bâtiment et sont considérés comme partie prenante de la mise à
disposition du bâtiment.
123
-
Les DES (Déclaration Environnementale de Service), sont produites pour exprimer les impacts
de la mise à disposition d’une quantité d’énergie.
Ces DES sont issues soit de données conventionnelles (issues de la réglementation thermique et
ne portant que sur un nombre limité de critères), soit de données issues d’ACV (Analyse de
Cycle de Vie).
Les PEP permettront donc, là l’échelle de l’ouvrage, d’estimer la part d’énergie grise liée aux
équipements énergétiques.
Certains de ces équipements et consommations associées ne sont aujourd’hui pas prises en compte par
la réglementation thermique. Il convient donc de déterminer quels sont les équipements à prendre en
compte dans les évaluations environnementales de bâtiment en fonction des objectifs de l’étude :
- Doit-on inclure l’électroménager ?
- Quels sont les consommateurs « d’électricité spécifique » à inclure ?
En effet, si pour l’aide à la conception il n’est pas inutile de connaître l’importance de ces postes, la
plupart d’entre eux ne sont pas opposables au maître d’ouvrage et au concepteur du bâtiment et
dépendent surtout du comportement de l’utilisateur du bâtiment. Par conséquent doit on les compter
forfaitairement, pas du tout ? Tout dépend, comme vu précédemment, des objectifs de l’étude.
4.4 ACV dynamique
Le terme « ACV dynamique » fait référence d’une part à une ACV prenant en compte la variation de
certains paramètres au cours du temps, d’autre part à des effets conséquentiels : l’usage de l’ACV peut
dans certains cas conduire au développement d’une technologie qui induit en retour une modification des
impacts environnementaux considérés comme hypothèse de départ. Par exemple le bilan carbone incite
à développer le chauffage électrique, mais ce développement induit une forte demande de pointe, qui
modifie le mix de production et donc les impacts liés à l’usage de l’électricité. Il semble alors judicieux
d’élaborer un modèle prenant en compte ces effets dynamiques.
Evolution du mix de production électrique au cours du temps
RTE fournit depuis 2007 les données horaires de production d’électricité sur une année, en fonction des
différents modes de production :
- Nucléaire
- Hydraulique
- Charbon + gaz
- Fioul + pointe
Ces données apportent des informations d’un grand intérêt dans le cadre de l’ACV du bâtiment. En effet
le mode de production de l’électricité (et donc les impacts sur l’environnement qui y sont associés)
dépend fortement de l’usage fait de ce type d’énergie, et plus particulièrement de la dynamique de ces
usages. Ainsi les pics de demande d’électricité, liés par exemple à l’usage de chauffage électrique,
nécessitent la mise en route de moyens de production de pointe, en particulier des centrales thermiques
engendrant de fortes émissions de CO2.
124
Figure 9: Production d'électricité nucléaire en France en 2008
Figure 10: Production d'électricité de pointe et au fioul en France en 2008
125
Figure 11: Production d'électricité au charbon et au gaz en France en 2008
Afin d’évaluer les impacts liés aux différents usages de l’électricité dans un bâtiment, il serait utile de
disposer d’un modèle permettant d’évaluer le mix de production au cours du temps. Ce mixe dépend de
la saison (et surtout de la température), du jour de la semaine et de l’heure. L’objectif est ici d’élaborer un
modèle en exploitant les données disponibles pour l’année 2008. Cette démarche sera appliquée pour
chaque mode de production, ainsi que pour la production totale, afin de déterminer des tendances
d’évolution du mix énergétique.
Une périodicité apparait comme manifeste ici. L’analyse des données passe donc dans un premier temps
par une analyse de Fourier, afin de déterminer les fréquences déterminantes dans la description du
signal.
126
Figure 12: Spectre des données correspondant à la production d'électricité nucléaire en France en 2008 (en haut à
gauche), à la production de pointe et au fioul (en haut à droite), ainsi qu’au charbon et au gaz (en bas)
A partir de ces fréquences, on cherchera à déterminer la fonction décrivant, en fonction du temps et de
données en température, les courbes de production d’électricité. Afin d’étudier l’existence d’un lien entre
la production d’électricité et son utilisation pour du chauffage, il est intéressant de chercher le lien entre
cette production et l’évolution des températures en France. En première approche une température
moyenne nationale sera considérée, en utilisant des relevés horaires pour chaque station météo
considérée comme représentative des trois principales zones climatiques de la RT 2005 (soit Agen
Macon et Nice), pondérés par la population associée à chaque zone, comme explicité dans la formule
suivante :
Où ,
et
sont les températures relevées aux trois stations météos considérées (Agen, Macon et
Nice), et , et respectivement la population de chaque zone. L’objectif est alors de déterminer, en
utilisant l’algorithme de Levenberg-Marquardt permettant d’implémenter une méthode des moindres
carrés non-linéaires, une fonction dépendant du temps et de la température
permettant de décrire
l’évolution de la production électrique. On cherche donc des fonctions de la forme :
Où les
correspondent aux n fréquences préalablement déterminées par analyse de Fourier. Les
paramètres à déterminer sont les différentes expressions
, qui caractérisent la dépendance en
température de l’amplitude de chaque variation périodique, les grandeurs , caractérisant la localisation
temporelle des variations, et la fonction
, rendant compte d’éventuelles évolutions de la
production en fonction de la température, et non directement en fonction du temps.
Une fois les différentes expressions déterminées, elles seront validées par application aux courbes de
production et de température de l’année 2007.
Il convient ensuite d’exploiter les informations fournies par les expressions obtenues, afin d’affiner le
calcul des impacts environnementaux des différents usages de l’électricité. Ainsi l’analyse des différentes
morphologies d’évolution sur la production totale permet de déterminer quels usages en sont la source.
On peut déterminer trois morphologies spécifiques.
127
Une tendance annuelle, qui présente plusieurs caractéristiques :
L’existence d’un minimum global au cours de la période chaude de l’année, par rapport auquel, au cours
de cette même période, apparaissent un maximal local et une hausse globale de la production. Une
première analyse simplificatrice peut permettre de considérer que cette hausse locale correspond à
l’utilisation de climatisation. La valeur de production atteinte à ce minimum local peut être considérée
comme correspondant aux usages constants d’énergie électrique au cours du temps, et donc
indépendants de la température.
Figure 13: Production totale d'électricité en France en 2008, heure par heure
Ainsi la partie de la production d’électricité correspondant à la différence entre ce minimum global et les
valeurs atteintes au cours de la période froide peuvent être reliées à un usage de l’électricité liée au
chauffage.
On observe aussi une tendance hebdomadaire, où la production d’électricité est maximale sur les cinq
premiers jours (avec des maximums locaux dont la valeur reste quasiment constante), et une production
dont l’importance est atténuée au cours du week-end.
128
Figure 14: Production totale en France en 2008, zoom sur les semaines 8 et 9
Cette tendance peut être considérée comme illustrant l’influence des usages professionnels de l’électricité, qui se
superposent aux usages domestiques, qui eux apparaissent seuls (ou presque) pour les deux derniers jours de la
semaine. Ainsi le rapport qui existe entre les valeurs maximales atteintes au cours de la semaine et celles atteintes au
cours du week-end peut constituer un premier élément d’évaluation de l’importance des différents usages de
l’électricité.
On observe enfin une tendance journalière, qui met en avant deux pics de production, l’un atteignant son maximum
dans la journée à 13 heures, l’autre à 21 heures. Ces pics correspondent vraisemblablement à un usage domestique
d’électricité, et devront donc être traités comme tels.
Figure 15 : Production totale d'électricité en France en 2008, exemple du jour 56
Les travaux à venir vont donc consister en la détermination des fonctions décrivant les différents types de
production d’électricité, puis en une formalisation mathématique de la relation entre usage et mode de
production, qui servira de base à l’évaluation des impacts pour chaque type d’utilisation de l’électricité
intervenant dans le bâtiment.
129
Evolution de certaines propriétés
Au cours du vieillissement d’un bâtiment, les caractéristiques physiques de ses différents
constituants subissent des évolutions et modifications. Ces évolutions modifient le comportement
thermique du bâtiment, sa consommation énergétique, ses impacts sur l’environnement.
Un travail reste à mener afin de prendre en compte ces différentes évolutions, et faire évoluer au
cours du temps au sein de l’outil d’ACV différentes caractéristiques importantes du système, comme par
exemple la conductivité thermique des isolants utilisés, le rendement des chaudières, ou encore
l’étanchéité de l’enveloppe, ce afin de mieux prendre en compte le vieillissement d’un bâtiment et son
influence sur la qualité environnementale de ce dernier.
130
5 Eau : consommation domestique et gestion
des eaux pluviales
L’objectif de cette partie de l’étude a été de définir les moyens pour une prise en compte pertinente de
l’impact du bâti sur l’eau (consommation domestique et gestion des eaux pluviales), afin d’améliorer les
outils d'évaluation de la qualité environnementale de bâtiments. Dans cet objectif le travail a visé le
développement d’un modèle d’estimation des consommations d’eau domestique (CSTB) et d’un modèle
de gestion des eaux pluviales (NOBATEK)
5.1 Estimation de la consommation d’eau
Le modèle d’estimation de la consommation d’eau des bâtiments a été développé pour le secteur
résidentiel et en se basant notamment sur les données disponibles auprès de différents organismes
chargés de la gestion d’eau et / ou de recherches sur l’impact de sa consommation sur l’environnement
(e.g. le Centre d’Information sur l’Eau, l’Office International de l'Eau, etc.), les données statistiques de
consommation d’eau en France disponible auprès de l’INSEE et les textes réglementaires (e.g. l’arrêté du
21 août 2008 sur les modalités d’utilisation de l’eau de pluie dans les bâtiments).
Le développement du modèle a été réalisé en plusieurs étapes :
- une première étape a consisté à recenser les besoins en eau d’un bâtiment ; il s’agit de déterminer
tous les points d’utilisation de l’eau.
- la deuxième étape a consisté à identifier les équipements utilisateurs d’eau et leur caractéristiques de
consommation.
Les postes consommateurs d’eau pris en compte sont : Chasse d'eau, Baignoire, Douche, Lavabo, Évier,
Nettoyage intérieur logement, Nettoyage parties communes, Lave-linge, Lave-vaisselle (usages à
l’intérieur du bâtiment) ainsi que : Arrosage espace vert, Nettoyage à l’extérieur, Autre équipement - e.g.
piscine (usages à l’extérieur du bâtiment). En ce qui concerne les caractéristiques de consommation,
l’approche adoptée a été de proposer et de laisser la possibilité à l’utilisateur de l’outil de choisir une
valeur parmi plusieurs valeurs possibles / pertinentes (en fonction des équipements disponibles sur le
marché à l’heure du développement de l’outil). Si aucune des valeurs proposées n’est jugée par
l’utilisateur comme étant adaptée au scenario concerné, alors il peut renseigner une nouvelle valeur. Afin
d’orienter l’utilisateur dans le choix de la valeur de consommation d’eau, les valeurs proposées sont
accompagnées d’un commentaire explicatif. Egalement, une valeur par default est proposée dans le cas
ou l’utilisateur ne possède pas l’information demandée (réponse «je ne sais pas»). Les valeurs par
default sont des valeurs pénalisantes.
- la troisième étape a consisté à identifier et définir la fréquence d’utilisation par type d’équipement et le
cas échant la durée d’utilisation – en fonction de données statistiques sur l’utilisation et la consommation
d’eau en France. La même approche que pour les caractéristiques de consommation d’eau a été
adoptée (l’utilisateur peut choisir parmi plusieurs valeurs ou proposer lui-même une autre valeur).
- la quatrième étape a consisté à identifier tous les autres paramètres qui ont un impact sur la
consommation d’eau d’un bâtiment (e.g. nombre d’occupants, la surface intérieure, la surface de l’espace
131
vert etc.). En ce qui concerne l’utilisation de l’eau provenant d’autres sources que le réseau d’eau potable
(i.e. eau puisée sur site et eaux récupérées - eaux pluviales, eaux recyclées, etc.), uniquement l’eau de
pluie4 a été considérée dans cette version du modèle. La quantité prévue est mise en évidence lors de la
présentation des résultats et comparée avec le potentiel hydrologique du site. Pour l’estimation du
potentiel du site en eau de pluie ont été pris en compte les caractéristiques météorologiques locales5, la
surface de récupération (type6 et superficie) et les caractéristiques du réseau de récupération (les pertes
dues au filtre et à l’architecture du réseau d’acheminement).
- dans la cinquième étape ont été définies les formules de calcul des consommations d'eau. Si des
équipements ou installations sont mis en œuvre dans le bâtiment ou sur sa parcelle pour réduire ces
consommations (e.g. limiteur de pression à l’entrée de l’installation générale d’eau), de coefficients
spécifiques de réduction ont été alors utilisées pour moduler les consommations conventionnelles. Pour
les postes pour lesquels l’eau chaude sanitaire (ECS) est utilisée (la douche, le bain, le lavabo, l’évier)
une distinction entre la consommation d’ECS et la consommation d’EFS est faite. Pour cela l’approche
est de calculer d’abord la quantité totale d’eau consommée pour chacun de ces postes à la température
d’utilisation (en m3 d’eau à la température TECS_usage) et ensuite faire la distinction entre la quantité d’EFS,
en m3 à la température TEFS et la quantité d’ECS, en m3 à la température de production (TECS_production). La
consommation de l’eau chaude affichée en tant que résultat final est celle correspondante à la
température de production (TECS_production). Pour la température moyenne annuelle de l’eau froide, 2 cas
on été définis en se basant sur les données Météo France sur plusieurs années:
- Cas 1 : une température de 15°C pour les départements suivants (situés au sud de la France) : 04, 05,
06, 13, 20A et 20B, 30, 34, 48, 83, 84,
- Cas 2 : une température de 10°C pour tous les autres départements.
Les résultats de calcul sont exprimés sous forme de :
- consommation d’eau en m3 par an et par personne ;
- consommation d’eau en m3 par an et par bâtiment ;
- consommation d’eau en m3 par personne, pendant toute la durée de vie du bâtiment ;
- consommation d’eau en m3 par bâtiment, pendant toute sa durée de vie.
L’outil permet également d’obtenir la valeur de la consommation d’eau par poste (en m3/personne/an) et
le pourcentage par rapport à la consommation totale d’eau. Les consommations sont différenciées par
type d’eau consommée (EFS, ECS et eau non-potable). Le coût de l’eau consommée est estimé à partir
du prix de l’eau dans la commune d’implantation du bâtiment.
- la sixième étape a consisté à valider le modèle développé par la simulation de différents scenarios et la
comparaison des résultats obtenus avec des valeurs de mesures disponibles dans la littérature. Par
exemple, pour une consommation « moyenne » on obtient par simulation à l’aide du modèle développé
4
L’eau de pluie collectée à l’aval de toitures inaccessibles peut être utilisée pour des usages domestiques
extérieurs au bâtiment, pour les chasses d’eau et le lavage des sols à l’intérieur des bâtiments et, à titre
expérimental et sous conditions, pour le lavage du linge ; Dans les bâtiments à usage d’habitation, ou assimilés, la
présence de robinets de soutirage d’eaux distribuant chacun des eaux de qualité différentes est interdite dans la
même pièce, à l’exception des caves, sous-sols et autres pièces annexes à l’habitation, parce que l’utilisation de
l’eau de pluie peut augmenter la probabilité de contamination sanitaire (Les eaux de pluies récupérées, ruisselées
en aval des toitures, ne respectent pas les limites de qualité réglementaires définies pour l’eau potable et peuvent
contenir des micro-organismes pathogènes) [MEEDDAT, 2008]
5
Une bonne estimation du potentiel hydrologique du site implique l’utilisation de la hauteur de pluie enregistrée à
la station météorologique la plus représentative du site étudié (en général, la plus proche)
6
Le rendement de captage de l’eau de pluie est influencé par les caractéristiques de la toiture. Ainsi, le rendement
de récupération varie entre 80% (pour une toiture en pente de tuile ou une toiture terrasse non-gravillonnée) et
30% (pour une toiture végétalisée) [norme DIN 1989]
132
une valeur d’environ 44 m3 / an / personne, ce qui correspond à la consommation moyenne en France,
d’après les données CIEau [CIEau, en ligne].
Un exemple de copie d’écran du module d’estimation de consommation d’eau est présenté en annexe 4.
5.2 Rétention d’eau
Cette réflexion s’inscrit dans le cadre d’une approche ACV bâtiment intégrant la parcelle dans le
périmètre d’étude.
Face à l’urbanisation grandissante, on assiste à une imperméabilisation croissante des sols par les
constructions, les parkings et les rues, ce qui a pour effet d’augmenter le ruissellement des eaux
pluviales au détriment de leur infiltration. Les nappes phréatiques et les ruisseaux reçoivent de moins en
moins d’eau de façon naturelle et les inondations se multiplient. Cela induit une concentration importante
des flux vers les réseaux existants (et donc des inondations ou des surcoûts de surdimensionnement des
canalisations). Le développement urbain conjointement à celui des infrastructures d’assainissement a un
deuxième effet : celui de la détérioration de la qualité des milieux.
Les enjeux principaux sont donc la limitation du surdimensionnement des infrastructures
d’assainissement, la réalimentation de la nappe (qui conditionne la préservation des ressources futures
en eau), la limitation des inondations et des pollutions liées au ruissellement.
La gestion des eaux pluviales sur la parcelle vise à compenser l’imperméabilisation des sols inhérente
aux constructions et à l’aménagement de leurs abords. Elle a pour objectif d’atténuer le ruissellement et
d’alléger la charge des infrastructures collectives d’assainissement existantes (égouts, collecteurs,
stations d’épuration). Elle contribue à prévenir les inondations et la pollution des eaux de surface ainsi
qu’à réalimenter la nappe phréatique.
La solution est d’avoir recours aux techniques de rétention/infiltration des eaux de ruissellement sur la
parcelle. Ces techniques permettent de diminuer les débits et/ou les volumes d’eaux pluviales, mais aussi
de diminuer leurs charges polluantes (limiter les phénomènes de lessivage des surfaces urbaines par les
eaux de ruissellement et décantation..).
Par ordre de priorité, il s’agit de privilégier dans l’outil les dispositifs qui :
• Limitent les surfaces imperméabilisées pour assurer une infiltration directe à l’endroit même où la
pluie rencontre le sol (participe à la recharge de la nappe)
• Récoltent l’eau de pluie collectée sur les surfaces imperméabilisées pour l’utiliser ou la restituer
au milieu naturel par infiltration forcée. Les dispositifs de stockage agissent pour retenir l’eau
pendant la durée du processus d’infiltration.
• Retiennent l’eau et l’évacuent lentement (à débit régulé) vers le réseau d’égouts ou les eaux de
surface.
Les paramètres de la gestion des eaux pluviales à la parcelle sont principalement les suivants :
Le débit de fuite en sortie de parcelle (l/s/ha), qui intègre les données du site (topographie, données
pluviométriques, et du projet (Imperméabilisation de la parcelle, Sur le bâtiment : Toits stockants,
toitures végétalisées, récupération de l’eau de pluie, dispositifs de stockage et d’infiltration)
L’exutoire, et notamment la sensibilité du milieu récepteur, selon que le rejet se fait vers le milieu naturel
(eaux de surface, sol...) ou le réseau (unitaire ou séparatif)
Les possibilités d’infiltration (dépendant du coefficient d’imperméabilisation, de la perméabilité du sol, de
la profondeur de la nappe, des sources de pollution)
133
Les risques de pollutions et les abattements de pollution par les techniques employées
Le débit de fuite à l’exutoire de la parcelle constitue un indicateur pertinent de la gestion quantitative des
eaux pluviales à la parcelle. On se base sur une période de retour de 10 ans. Un module a été élaboré
afin de déterminer le débit de fuite en sortie de parcelle.
Le débit de fuite à la parcelle (débit de pointe à l’aval) est un indicateur pertinent car sa réduction
entraîne la limitation du surdimensionnement des réseaux et des ouvrages annexes. Si on ne veut retenir
qu’un indicateur, ce sera le pourcentage d’amélioration du débit de fuite. A noter que sur de nombreux
projets le débit de fuite en sortie de parcelle est imposé. L’indicateur proposé n’intègre pas les
problématiques d’infiltration et de pollutions.
Les formules de calcul sont présentées en Annexe 6.
L’aggravation du coefficient d’imperméabilisation pourrait également être un indicateur pertinent.
Cependant, celui-ci est déjà pris en compte dans le calcul du débit de fuite. De plus, les types
d’occupation de la parcelle sont considérés dans l’indicateur Land Use (cf. chapitre 1.3 Usage du sol).
Ce travail permettra :
- de prendre en compte la problématique de la gestion des eaux pluviales à la parcelle par la mise
en place d’indicateurs parallèles à l’ACV du bâtiment
5.3 Utilisation d’eau de pluie
La récupération d’eau de pluie a été considérée dans l’élaboration du module « consommation d’eau
domestique » présenté précédemment (5.1 Estimation de la consommation d’eau), sur la base des
données d’entrées suivantes :
- Pluviométrie locale, mm/an
- Surface de récupération, m2
- Le type de la surface de récupération de l'eau de pluie,
Ceci afin de déterminer le potentiel du site en eau de pluie pour la surface de récupération renseignée.
L’objectif de cette étude est de considérer dans le module d’estimation d’eau, non plus une pluviométrie
locale exprimée en moyenne annuelle (mm/an), mais des précipitations quotidiennes. Cela permet en
effet de prendre en compte les variations, remplissage, vidange de la cuve, ainsi que les besoins en
fonction de la saison (ex : les besoins dans un collège sont quasi nuls en été).
Les données sont issues de documents développés par Nobatek concernant la récupération d’eau
pluviale, de données de l’OIEAU et de manuels d’arrosage d’espaces verts.
Le niveau de la cuve dépend des paramètres suivants :
- le volume généré (qui dépend des surfaces et caractéristiques des toitures et de la
pluviométrie) ;
- les besoins en eau pour les usages non potables (WC, nettoyage, arrosage,...) ;
- le niveau de la cuve de la veille.
On peut ainsi en déduire l’apport par le réseau en eau potable (et donc la consommation réelle en eau
potable pour ces usages).
Les paramètres du modèle ont été définis.
Aux entrées venant du module d’estimation de consommation d’eau domestique, soit :
134
-
Surfaces de récupération des eaux pluviales (m2) et types de surface de récupération
Besoins en eau pour les usages pour lesquels il est possible d’utiliser les eaux de pluie
récupérées (arrosage, sanitaires, entretien...)
Surfaces d’espaces verts
Volume de la cuve de récupération (m3)
Viennent s’ajouter :
- La pluviométrie du site sous forme de précipitations quotidiennes. Cela permet de considérer des
intervalles réels de sécheresse. Ces données sont à obtenir auprès de Météo France ;
- Des besoins journaliers afin de prendre en compte la variation des consommations sur l’année ;
- Les besoins en arrosage des espaces verts [m3/m²] en fonction du type d’aménagement de
l’espace vert (% d’arbustes, % de massif, % de gazon) et de la saison ;
- Pour la toiture végétalisée, le taux de récupération varie en fonction du moment de l’année. En
effet, la rétention des toitures vertes dépend des saisons : au printemps (fraction évacuée de 6 à
51%), elles présentent une rétention plus importante qu’en hiver (fraction évacuée de 86 à 98%)
[CSTC, 2006]. On pourra retenir les taux de récupération suivant :
hiver
printemps
été
automne
0,92
0,35
0,59
0,71
Les besoins en eau pour l’arrosage peuvent varier d’au moins 20% en fonction de plusieurs paramètres :
- pluviométrie, ensoleillement, température, vitesse du vent..
- la saison
- la zone climatique du projet
- le choix des végétaux
- nature du sol (ex : besoin en eau supérieur si sol sableux par rapport à un sol argileux)
- techniques d’arrosage
Mise à part la saison et les grandes typologies de végétation, les variations citées ci-dessus ne sont pas
prises en compte dans l’étude.
Les données d’entrées permettent d’afficher les informations présentées dans le tableau suivant par jour :
Moi
Jour
s
Besoin
Précipitati Volume
espace vert
ons (mm) généré (m3)
(m3/m²)
Besoins
Besoins autres
Globaux
(m3)
(m3)
Les sorties
Les valeurs intermédiaires obtenues sont les suivantes :
V- B
(Volume
Pertes
Apport réseau
généré –
Niveau cuve
(m3)
(m3)
Besoins)
(m3)
Consommations en
eau pluviale
récupérée (m3)
Les formules de calcul sont présentées en Annexe 7
Les indicateurs principaux résultants et à retenir sont :
- L’apport par le réseau (m3/an).
135
-
L’eau de pluie consommée (m3/an).
Ce travail permettra :
- de prendre en compte un volume d’eau plus précis pouvant être recueilli dans une cuve de
récupération d’eau pluviale et donc d’affiner l’apport en eau par le réseau en eau potable
(consommation réelle en eau potable pour ces usages)
136
6 Interprétation
6.1 Normalisation (ou normation)
a) Aide à l’établissement de priorités entre les indicateurs
Lorsque plusieurs variantes architecturales ou techniques d’un projet sont comparées, il peut arriver
que l’une des variantes soit plus performante sur certains indicateurs mais moins performante sur
d’autres. Dans ce cas, il serait utile d’établir un ordre de priorité entre les indicateurs. L’un des critères
concerne l’importance de la contribution du bâtiment aux différents problèmes environnementaux. Par
exemple si le bâtiment contribue beaucoup plus au problème B qu’au problème A, alors la priorité
pourrait être donnée à l’indicateur B par rapport à l’indicateur A. La variante minimisant l’impact B serait
alors choisie. Mais les unités et les ordres de grandeur des indicateurs étant différents, il n’est pas simple
de comparer les différents impacts d’un bâtiment.
La normation est une opération mathématique permettant de transformer un profil multicritère exprimés
dans des unités différentes en un profil multicritère exprimé en une seule unité ou adimensionnel.
Il suffit pour ce faire de définir un profil environnemental de référence (ou profil de normation).
La normation est une étape nécessaire pour l’agrégation multicritère totale (somme pondérée, produit
pondérée, …). La normation est aussi très utile pour la définition de classe ou catégorie pour « trier » les
solutions comparées.
La normalisation des impacts permet de transformer les indicateurs de manière à les exprimer
dans une même unité. Les équivalents habitant-année sont généralement utilisés, mais le m2 de
SHON/ou SHAB-année pourrait être envisagé. Si par exemple le bâtiment génère l’émission de 800
tonnes d’équivalent CO2 sur son cycle de vie et si les émissions par habitant et par an sont de 8 tonnes,
alors la contribution du bâtiment est équivalente à 100 habitants-années. Cette transformation peut être
effectuée sur les indicateurs pour lesquels des moyennes par habitant et par an sont disponibles.
Les tableaux ci-dessous montrent de telles données par habitant et par an pour différents
indicateurs issues de différentes sources.
- dans le cas de la France, données de l'IFEN, du CITEPA, de l'ANDRA, de l'ADEME et du ministère de
l'Industrie, et données issues de [Jolliet, 2005]7 établies au niveau européen, considérées pour les
indicateurs orientés dommages, compilées dans [Peuportier, 2008]8,
IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN (France)
thème
effet de serre
énergie primaire
acidification
smog
eutrophisation
eau
déchets radioactifs
unité
kg CO2 eq.
kWh
kg SO2 eq.
kg C2H4 eq.
kg PO43- eq.
m3
dm3
Année-habitant
8 680
48 670
62,3
19,7
38,1
339
0,51
Source
CITEPA
Observatoire de l’Energie
CITEPA
CITEPA
IFEN
IFEN
ANDRA
7
Jolliet Olivier, Saadé Myriam et Crettaz Pierre, Analyse du cycle de vie, comprendre et réaliser un écobilan
Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2005
8
Peuportier Bruno, Eco-conception des bâtiments et des quartiers, Presses de l’Ecole des Mines, Paris, 2008
137
autres déchets
toxicité humaine
éco-toxicité
kg éq,
DALY
PDF.m2.an
10 400
0.0068
13 700
ADEME
Jolliet (Europe)
Jolliet (Europe)
Des valeurs différentes sont données pour les indicateurs orientés dommages dans l’annexe du
rapport Eco-indicator 99 de juin 2001 (option « hiérarchiste », intermédiaire entre « égalitariste » et
« individualiste ») : 0,154 DALY pour la toxicité humaine et 5130 PDF.m2.an pour l’éco-toxicité.
En ce qui concerne les prélèvements d’eau, la plus grande part de l’eau prélevée retourne au
milieu naturel (après avoir été traitée). Il serait alors plus pertinent de ne considérer que les
prélèvements nets, qui s’élèvent alors à 91 m3 par habitant et par an en France. Mais ceci nécessiterait
de calculer le prélèvement net correspondant à la consommation d’eau potable dans un bâtiment, en
tenant compte de l’évaporation par exemple. Or c’est actuellement la consommation brute qui est
évaluée. La normalisation devrait alors également considérer la consommation brute. Des données plus
récentes, issues du ministère en charge de l’environnement9, donnent une valeur plus élevée que la
source IFEN citée précédemment : de l’ordre de 34 milliards de m3 par an, soit environ 540 m3 par
habitant.
Une autre possibilité serait d’appliquer un ratio moyen entre consommation brute et nette pour l’eau
potable. Selon les données de 2007, la consommation nte d’eau potable représente 18% de la
consommation brute totale, soit 97 m3 par personne et par an, et 25% de la consommation nette, soit 23
m3. La consommation nette d’eau potable représente alors 24% de la consommation brute. Mais ce ratio
est différent dans l’industrie, qui selon la même source représente 11% de la consommation brute, soit 59
m3 par personne et par an, et 4% de la consommation nette, soit 3,6 m3. Le ratio entre consommation
nette et brute n’est alors que de 6%, 4 fois plus faible que celui correspondant à l’eau potable.
- données du Building research establishment (BRE) au Royaume Uni10,
IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN (Europe de l’Ouest)
thème
effet de serre
épuisement des ressources
acidification
smog
eutrophisation
eau
destruction de la couche d’ozone
déchets radioactifs
autres déchets
toxicité humaine
éco-toxicité aquatique
éco-toxicité terrestre
unité
kg CO2 eq.
kg Sb eq.
kg SO2 eq.
kg C2H4 eq.
kg PO43- eq.
m3
kg CFC-11 eq.
mm3
kg éq,
tonne 1,4-DB eq.
tonne 1,4-DB eq.
kg 1,4-DB eq.
Année-habitant
12 300
39,1
71,2
21,5
32,5
0,217
0,000241 (haute activité)
19,7
13,2
123
- Document de l’association RECORD, « Valeur de normation pour les indicateurs environnementaux »,
juillet 2002.
IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN (France)
9
Ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement durable et de l'Aménagement du territoire,
www.ecologie.gouv.fr, mai 2007
10
BRE, Green guide to specification, BRE materials industry briefing note 3b : Normalisation, London, 2005
138
thème
effet de serre
unité
kg CO2 eq.
énergie primaire
kWh
acidification
kg SO2 eq.
Année-habitant
10 839
11 227
46 780
49 408
58,2411
-
Zone géographique
Europe EU15
France
Europe EU15
France
Europe EU15
France
b) Comparaison à des références
Savoir qu’un logement émet 400 tonnes de CO2 sur son cycle de vie ne donne pas autant
d’information sur sa performance qu’une information du type « ce logement émet 20% de moins que la
moyenne actuelle des logements neufs ». Dans ce cas, il s’agit de diviser les valeurs d’indicateurs par
ceux correspondant au logement moyen, par même unité de surface, ou par même nombre d’habitants.
Il peut être intéressant de disposer de deux références : une valeur moyenne, et une valeur
correspondant aux meilleures pratiques. Un projet éco-conçu peut alors être évalué par rapport à ces
deux niveaux de performance.
La principale difficulté pour pouvoir appliquer ce type de normation est de disposer des profils de
référence. Pour les bâtiments, au regard des réglementations et certifications actuelles, il paraît
souhaitable de travailler sur des valeurs de référence exprimées dans une unité du bâtiment (m2 de
SHON, m2 de SU…). Cette unité pourrait d’ailleurs être propre à chaque usage (/élève, /nuité, /lit,…).
D’importants travaux vont être menés dans les prochaines années pour obtenir ces valeurs de
référence dans le cadre de l’association HQE et de projets européens comme Superbuildings.
6.2 Analyses de sensibilité (durée de vie, fin de vie)
Certaines hypothèses comme la durée de vie d’un bâtiment et le scénario de fin de vie des différents
matériaux sont très incertaines. Or elles pourraient influencer la comparaison de variantes. Par exemple
le choix d’une durée de vie plus courte peut désavantager des composants à impact de production plus
élevé mais réduisant les impacts en phase d’utilisation. Il est alors utile de faire varier ce type de
paramètre incertain pour savoir si les résultats de l’ACV sont robustes, et constituent dans ce cas une
véritable aide à la décision, ou si au contraire les résultats dépendent d’hypothèses difficiles à étayer,
auquel cas la décision ne pourra pas être justifiée par l’ACV, ou ne sera valable que sous certaines
hypothèses.
Une étude de sensibilité devrait accompagner toute évaluation environnementale de bâtiment.
6.3 Incertitudes sur différents indicateurs
Selon le GIEC, l’incertitude sur le potentiel de réchauffement global correspond à 35%, pour les gaz
autres que le CO2. Le CO2 représentant de l’ordre de 80% de cet impact, l’incertitude globale n’est alors
que de 7%.
Certains autres indicateurs sont beaucoup plus incertains, en particulier en ce qui concerne la santé
et l’éco-toxicité.
11
1 kg eq. H+ = 32 kg eq. SO2
139
Certaines approches méthodologiques peuvent permettre de réduire certaines incertitudes, par
exemple en ce qui concerne l’évolution au cours du temps du mix de production d’électricité, de chaleur,
ou plus généralement les processus intervenant en phase d’utilisation. Si les impacts sont évalués en
considérant les processus actuels (par exemple le mix actuel de production d’électricité) et divisés par la
durée de vie supposée de l’ouvrage, les impacts correspondent à une année proche d’aujourd’hui, et les
incertitudes sont ainsi réduites.
6.4 Approche multicritère pour la comparaison de
solutions
Lors de la comparaison de solutions, il peut arriver qu’une solution soit plus favorable sur certains
critères, mais moins favorable sur d’autres. Une possibilité consiste alors à établir des priorités entre les
critères et à définir des pondérations. Certains études se sont basées sur des panels d’experts afin
d’établir ce type de pondération, par exemple le projet européen Lense (www.lensebuildings.com) ou un
projet animé par BioIS sur la priorisation des thèmes environnementaux (www.biois.com). Les
pondérations restent cependant arbitraires.
Une autre possibilité consiste à prendre en compte le contexte et le dialogue avec le maître d’ouvrage.
Par exemple le problème des ressources en eau peut être plus important dans certaines régions que
dans d’autres. La proximité d’un cours d’eau ou d’un lac à protéger peut donner plus d’importance à des
impacts comme l’eutrophisation. L’approche multicritère a été préférée dans le projet de norme
européenne.
Des systèmes de cotation environnementale à partir d’un profil multicritère sont en cours d’élaboration
par les Pouvoirs Publics. Il s’agira de regrouper les critères environnementaux par thématique (nombres
et nom à définir), de les agréger partiellement par thématique puis éventuellement globalement pour
obtenir une note unique (points, étoiles…). L’idéal serait de ne conserver que 5 à 6 thématiques et
d’éviter l’agrégation totale fortement demandée par le marché mais fortement compensatoire (je peux
être très bon sur un critère pour compenser sur un autre critère où je serai très mauvais). Or cette
compensation n’est souvent pas écologiquement acceptable.
Il existe d’autres méthodes d’agrégation multicritère, dites méthodes d’agrégation partielle, permettant de
fortement limiter les phénomènes de compensation. Développées notamment par l’ « école
francophone » (voir ROY et SCHARLIG), Ces méthodes ont montré leur efficacité lors de processus
complexe d’aide à la décision. Ces méthodes sont néanmoins, de premier abord, moins intuitives et
moins faciles à appréhender par le décideur. Par ailleurs, refusant l’agrégation totale, ces méthodes
conduisent à donner une grande responsabilité au décideur ce qui est « conforme à la pratique » mais
qui peut mettre le décideur en insécurité puisqu’il n’a pas de « note » pour prouver qu’il a fait le meilleur
choix. Mathématiquement, elles sont aussi un plus difficile à mettre en oeuvre. Par contre, ces méthodes
sont de bons outils de recherche de consensus.
Malgré tout, il nous semble difficile à courte échéance d’implémenter ces méthodes dans les évaluations
environnementales de bâtiment notamment si les objectifs de l’évaluation sont la vérification d’une
exigence réglementaire ou la certification de performances.
140
6.5 Exigences de performances dans un programme
Objectifs en termes d’impact par m2 et par an
Comme on l’a vu, se ramener à une année (considérée dans un futur proche) permet de réduire les
incertitudes liées à un futur plus éloigné. Mais un deuxième intérêt est de pouvoir comparer le projet à
une référence. Dans ce cas, il est également utile de se ramener à une unité de référence indépendante
du projet : par exemple 1 m2 de surface chauffée, 1 m3, 1 personne etc. Ce type de ratio peut être utilisé
en phase de programmation, puis évalué durant les phases suivantes par les équipes de conception et
de réalisation, voire de gestion du bâtiment.
Des objectifs ont été exprimés sous cette forme par exemple dans le projet européen (programme
CONCERTO) sur le quartier Lyon Confluence.
Logements
Bureaux
kg CO2 / m2 / an
7
5
g déchets radioactifs / m2 / an
2
2
Il est dans ce cas nécessaire de bien préciser quelle surface est considérée pour établir les ratios :
SHAB, SHON, surface chauffée…
Le projet européen Superbuildings devrait permettre d’avancer sur ce sujet.
141
Conclusions
La présente étude a permis de proposer les grandes lignes d’une méthodologie pour l’application de
l’analyse de cycle de vie aux bâtiments, en précisant la définition du champ pour de telles études, le
mode de calcul de l’inventaire de cycle de vie, l’évaluation des impacts et l’interprétation des résultats.
L’analyse des pratiques existantes a également permis de clarifier différentes approches de modélisation
du cycle de vie des bâtiments, par exemple en ce qui concerne la prise en compte du recyclage, du
transport des matériaux ou des étapes de fin de vie.
La simplification des inventaires a été étudiée : sa validité dépend des indicateurs que l’on souhaite
évaluer.
Deux bases de données ont été considérées : une base « spécifique », INIES, formée par les FDES
fournies par les industriels, et une base générique, Ecoinvent, fournissant des inventaires plus détaillés
mais correspondant à des moyennes européennes ou nationales. Le choix d’une base peut dépendre de
l’objectif de l’étude, en particulier les indicateurs sélectionnés et l’avancement du projet : des données
génériques peuvent être utilisées en phase amont, puis des données spécifiques en conception détaillée.
Certains aspects de la modélisation ont été approfondis, en particulier sur les aspects de gestion de l’eau
et sur l’évolution dans le temps des impacts liés à la production d’électricité. Les bâtiments à énergie
positive produisent davantage d’électricité l’été et en consomment plus l’hiver : considérer des impacts
moyens annuels est alors moins précis qu’une approche plus dynamique.
En ce qui concerne l’aide à l’interprétation des résultats, des étapes de normalisation sont proposées,
d’une part afin de situer un projet par rapport à une moyenne et des meilleures pratiques, d’autre part
dans le but d’établir des priorités parmi les indicateurs environnementaux, facilitant ainsi la mise en
œuvre d’une démarche multi-critères.
Le projet a donc permis de clarifier les hypothèses et les choix méthodologiques, et de développer des
compléments aux outils actuels. Certains travaux se poursuivent dans le cadre d’activités européennes
avec les projets LoRe-LCA et Superbuilding.
142
Annexe 1 : Répartitions des substances listées dans
Ecoinvent dans les différentes catégories FDES
(a) Hydrocarbures (non spécifiés, excepté méthane)
m-Xylene
o-Xylene
Styrene
Toluene
Xylene
Acenaphthene
Isoprene
Terpenes
Hydrocarbons, aliphatic, unsaturated
Butane
Butene
Ethane
Heptane
Hexane
Hydrocarbons, aliphatic, alkanes, cyclic
Hydrocarbons, aliphatic, alkanes, unspecified
Pentane
Propane
Ethene
Propene
Ethyne
Butadiene
Cumene
Cyclohexane
(a) HAP (non spécifiés)
PAH, polycyclic aromatic hydrocarbons
Benzo(a)pyrene
(a) Méthane (CH4)
Methane, biogenic
Methane, fossil
(a) Composé organiques volatils (ex : acétone, acétate, etc,
NMVOC, non-methane volatile organic compounds, unspecified origin
Acetone
Acetaldehyde
Acrylic acid
143
Formaldehyde
Acrolein
Methyl acrylate
Chloroform
Methane, monochloro-, R-40
Mercury
Lead
Dimethylamine
Nitrobenzene
Phenol
Ethene, tetrachloroMethane, tetrachloro-, R-10
Ethane, 1,1,2-trichloroEthene, trichloroEthyl cellulose
2-Methyl-2-butene
Benzal chloride
Butanol
Diethyl ether
1,4-Butanediol
3-Methyl-1-butanol
4-Methyl-2-pentanone
Acetonitrile
Diethylene glycol
Ethyl acetate
Formic acid
Furan
Methyl ethyl ketone
Methyl formate
Propanol
(a) Dioxyde de Carbone (CO2)
Carbon dioxide, biogenic
Carbon dioxide, fossil
Carbon dioxide, land transformation
(a) Monoxyde de Carbone (CO)
Carbon monoxide, biogenic
Carbon monoxide, fossil
(a) Protoxyde d'Azote (N2O)
Dinitrogen monoxide
(a) Oxydes d'Azote (Nox en NO2)
144
Nitrogen oxides
(a) Ammoniaque (NH3)
Ammonia
(a) Poussières (non spécifiées)
Particulates, < 2,5 um
Particulates, > 10 um
Particulates, > 2,5 um, and < 10um
(a) Oxydes de Soufre (SOx en SO2)
Sulfur dioxide
(a) Hydrogène Sulfureux (H2S)
Hydrogen sulfide
(a) Acide Cyanhydrique (HCN)
Cyanide
(a) Acide Chlorhydrique (HCl)
Hydrogen chloride
(a) Composés chlorés non spécifiés (en Cl)
Chlorine
Epichlorohydrin
Phosphorus trichloride
Potassium chloride
Sodium chlorate
Sodium hypochlorite
Sodium perchlorate
Trichlorosilane
Chlorosilane, trimethyl(a) Composés fluorés non spécifiés (en F)
Fluorine
Fluosilicic acid
Hydrogen fluoride
(a) Composés halogénés (non spécifiés)
145
Benzene, hexachloroBenzene, pentachloroDioxins, measured as 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin
Phenol, pentachloroAcetic acid, trifluoroEthane, 1,1,1,2-tetrafluoro-, HFC-134a
Ethane, 1,1,1-trichloro-, HCFC-140
Ethane, 1,1,1-trifluoro-, HFC-143a
Ethane, 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoro-, CFC-113
Ethane, 1,1-dichloro-1-fluoro-, HCFC-141b
Ethane, 1,1-difluoro-, HFC-152a
Ethane, 1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoro-, CFC-114
Ethane, 1-chloro-1,1-difluoro-, HCFC-142b
Ethane, 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoro-, HCFC-123
Ethane, 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoro-, HCFC-124
Ethane, chloropentafluoro-, CFC-115
Ethane, hexafluoro-, HFC-116
Ethane, pentafluoro-, HFC-125
Ethene, chloroHalogenated hydrocarbons, chlorinated
Methane, bromochlorodifluoro-, Halon 1211
Methane, bromotrifluoro-, Halon 1301
Methane, chlorodifluoro-, HCFC-22
Methane, chloro-fluoro-, HCFC-31
Methane, chlorotrifluoro-, CFC-13
Methane, dichloro-, HCC-30
Methane, dichlorodifluoro-, CFC-12
Methane, dichlorofluoro-, HCFC-21
Methane, difluoro-, HFC-32
Methane, tetrafluoro-, R-14
Methane, trichlorofluoro-, CFC-11
Methane, trifluoro-, HFC-23
Ethane, 1,2-dichloro(a) Métaux (non spécifiés)
Silver
Barium
Beryllium
Molybdenum
Thallium
Aluminum
Iron
Magnesium
Platinum
Titanium
146
Tungsten
(a) Antimoine et ses composés (en Sb)
Antimony
(a) Arsenic et ses composés (en As)
Arsenic
Arsine
(a) Cadmium et ses composés (en Cd)
Cadmium
(a) Chrome et ses composés (en Cr)
Chromium
Chromium VI
(a) Cobalt et ses composés (en Co)
Cobalt
(a) Cuivre et ses composés (en Cu)
Copper
(a) Etain et ses composés (en Sn)
Tin
(a) Manganèse et ses composés (en Mn)
Manganese
(a) Mercure et ses composés (en Hg)
Mercury
(a) Nickel et ses composés (en Ni)
Nickel
(a) Plomb et ses composés (en Pb)
147
Lead
(a) Sélénium et ses composés (en Se)
Selenium
(a) Zinc et ses composés (en Zn)
Zinc
(a) Vanadium et ses composés (en V)
Vanadium
(a) Silicium et ses composés (en Si)
Silicon
Silicon tetrafluoride
(a) Substances sans correspondances
Ammonium carbonate
Boric acid
Boron
Boron carbide
Boron trifluoride
Bromine
Calcium
Calcium hydroxide
Diborane
Helium
Hexamethyldisilizane
Hydrogen peroxide
Iodine
Isocyanic acid
Lanthanum
Lithium carbonate
Methyl amine
Nitrogen fluoride
Ozone
Phosphine
Potassium
Potassium hydroxide
Scandium
Sodium
Sodium formate
Sodium hydroxide
148
Sodium tetrahydroborate
Strontium
Sulfate
Tetramethyl ammonium hydroxide
Thorium
Uranium
Water
Zirconium
Benzaldehyde
Hydrocarbons, aromatic
Nitrate
Phosphorus
Sodium dichromate
Sulfur hexafluoride
Ethanol
Methanol
Aldehydes, unspecified
Propanal
Acetic acid
Propionic acid
Ethylene oxide
t-Butyl methyl ether
Methane, bromo-, Halon 1001
Polychlorinated biphenyls
2-Methyl pentane
2-Methyl-1-propanol
2-Propanol
Butyrolactone
Carbon disulfide
Ethane thiol
Ethylene diamine
Ethylene glycol monoethyl ether
Hydrogen
Methyl borate
Monochloroethane
Monoethanolamine
N-Bromoacetamide
Paraffins
Phosphoric acid
Propylene oxide
Sulfuric acid
149
CHAPITRE 3 : INTEGRATION INFORMATIQUE
150
Sommaire
INTRODUCTION .................................................................................................................................................................... 152
1 ELODIE ............................................................................................................................................................................... 153
1.1
1.1.1
1.1.2
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.2.8
1.2.9
LA VERSION BÉTA-TEST D’ELODIE, EN MAI 2008 ____________________________________ 153
Evaluer un projet avec la version Béta-test d’ELODIE____________________________ 154
Les limites de la version Béta-test d’ELODIE __________________________________ 157
ELODIE EN MARS 2011 ______________________________________________________ 158
Présentation générale ____________________________________________________ 158
Créer un projet sous ELODIE ______________________________________________ 159
Prendre en compte le contributeur produits et matériaux de construction _____________ 162
Prendre en compte les consommations d’énergie pendant la vie en œuvre du bâtiment _ 163
Prendre en compte les consommations d’eau pendant la vie en œuvre du bâtiment ____ 164
Prendre en compte la phase chantier du bâtiment ______________________________ 166
Les transports des occupants ______________________________________________ 167
Les résultats calculés par ELODIE __________________________________________ 167
Vers un ELODIE V2 ______________________________________________________ 170
2 ÉVOLUTION D’EQUER VERS NOVAEQUER ................................................................................................................... 171
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
2.3
2.4
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.3.6
POINT DE DÉPART : EQUER ___________________________________________________ 171
Présentation ____________________________________________________________ 171
Fonctionnement _________________________________________________________ 171
Limites ________________________________________________________________ 176
NOVAEQUER ______________________________________________________________ 176
Les bibliothèques ________________________________________________________ 177
Le bâtiment ____________________________________________________________ 178
L’énergie ______________________________________________________________ 179
L’eau _________________________________________________________________ 180
Le calcul _______________________________________________________________ 181
Les résultats ____________________________________________________________ 182
LES ÉVOLUTIONS ____________________________________________________________ 185
Noyau de calcul _________________________________________________________ 185
Mix électrique dynamique _________________________________________________ 185
Bibliothèques d’impact ____________________________________________________ 185
Bibliothèques d’éléments __________________________________________________ 185
Gestion des résultats _____________________________________________________ 186
Étiquette _______________________________________________________________ 186
CONCLUSION _______________________________________________________________ 186
151
Introduction
Ce livrable correspond à l’avancement du projet en janvier 2011, il pourra donner lieu à une actualisation
en fin de projet, soit en mars 2011.
Il correspond à l'intégration dans un logiciel du livrable 2 concernant la méthodologie et les fonctions
nécessaires à la réalisation d'un outil d'ACV bâtiment.
Dans le présent document nous aurons un bref aperçu des fonctionnalités existantes et des limites des
outils ACV utilisés comme base d'intégration ; nous détaillerons ensuite les modifications apportées dans
le cadre du projet COIMBA. Enfin, nous verrons les évolutions en cours d'intégration ou qui sont
envisagées.
152
1 Elodie
1.1 La version Béta-test d’ELODIE, en mai 2008
Le logiciel ELODIE v0 ou béta-test a été mis à disposition de béta-testeurs volontaires en mai 2008, sous
la forme d’un outil web (voir Figure 16). ELODIE v0 permettait alors d’effectuer des calculs de
performance environnementale à l’échelle du bâtiment pour un seul contributeur : l’ensemble des produits
et matériaux le constituant. ELODIE est relié à la base de données INIES et permet ainsi d’exploiter les
indicateurs des FDES. Les béta-testeurs qui se sont inscrits ont permis de tester cette première version
d’ELODIE, de faire remonter les besoins des utilisateurs en termes d’ergonomie, de valeurs par défaut et
de méthodologie.
Figure 16: Page de garde du logiciel Elodie en béta-test
153
1.1.1 Évaluer un projet avec la version Béta-test d’ELODIE
Un projet sous ELODIE peut regrouper différents bâtiments d’une même opération ou permettre de
décliner un même bâtiment en différentes variantes. La figure ci-dessous montre le projet d’une maison
déjà renseigné. L’utilisateur découpe son ensemble de produits et matériaux de construction en zone (le
plus généralement ces zones sont des lots de construction), pour permettre une analyse thématique par
la suite. Chaque bâtiment est spécifié par sa SHON et sa durée de vie programmée (DVP).
Figure 17 : L’écran projet d’ELODIE
154
Le bâtiment est décrit par l’utilisateur d’ELODIE comme une somme de composants. Le métré est traduit
sous la forme de « quantité » pour chacun des composants. L’utilisateur doit également déterminer une
Durée de Vie Estimée (DVE) pour chaque composant, à partir de la donnée suggérée par le fabricant de
ce produit (DVT : durée de vie typique) au sein de la FDES. ELODIE n’impose aucune frontière d’étude :
l’utilisateur doit lui-même décider les éléments qu’il intègre dans son périmètre d’évaluation.
Figure 18: Renseigner un composant sous ELODIE
Le choix des données environnementales se fait entre les FDES existantes sous INIES (voir Figure
suivante) ou la propre base de données d’ELODIE. La version de test permettait d’avoir plusieurs types
de données : fiches créées et communiquées par le CSTB à l’ensemble des utilisateurs, fiches créées
par les utilisateurs (qui avaient également la possibilité de partager leurs fiches à l’ensemble de la
communauté des utilisateurs d’ELODIE).
Figure 19: L’outil ELODIE est relié à la base de données INIES (www.inies.fr)
155
La figure suivante illustre la création d’une fiche ELODIE par un utilisateur. Les informations demandées
sont celles relatives à la définition de l’unité fonctionnelle et des indicateurs de la FDES
Figure 20: ELODIE possède également sa propre base de données, que l’utilisateur peut enrichir.
Une fois l’ensemble du projet décrit, l’utilisateur obtient les résultats agrégés à l’échelle du projet, qu’il
peut consulter sous forme de tableau ou graphique.
Figure 21: Comparer les résultats de différentes variantes sous ELODIE
156
Figure 22 : Comparer graphiquement les résultats de différentes variantes sous ELODIE
ELODIE permet de comparer le poids relatif des différents éléments constitutifs du bâtiment.
Figure 23: Analyser les poids respectifs des lots pour le contributeur produit et matériaux de construction sous ELODIE
ELODIE permet d’exporter les résultats sous un format figé PDF.
1.1.2 Les limites de la version Béta-test d’ELODIE
Les limites d’ELODIE, en mai 2008, sont aussi bien d’ordre méthodologique qu’ergonomique.
157
La décision est alors prise de changer la technologie de développement et ELODIE version 1 sera
développée sous Silverlight.
Ensuite, ELODIE version 1 aura pour ambition de traiter les points suivants, en cohérence avec le projet
COIMBA :
- L’unité fonctionnelle du bâtiment n’est traitée que sommairement sous ELODIE version 0. (SHON
et DVP). Or pour comparer différents projets et pour capitaliser des données sur l’ensemble du
parc, il est essentiel de définir pour chaque projet ELODIE un équivalent fonctionnel précis.
- Si ELODIE laisse l’utilisateur libre dans la définition de ses frontières, des aides devront lui être
apportées à terme. Notamment en créant des modules spécifiques à chaque contributeur pris en
compte dans la norme XP P020-3 (énergie, eau, transport)
- Le format des sorties des calculs sous ELODIE v0 n’est pas satisfaisant en terme de possibilité
de retraitement, d’usage de graphiques esthétiques, etc.
- La base de données INIES et celle d’ELODIE sont lacunaires pour nombre de produits et
matériaux, notamment les équipements qui sont systématiquement absents des évaluations
environnementales effectuées.
- ELODIE se comporte encore trop comme une boîte noire. ELODIE ne permet pas de stocker des
informations sur les différents contributeurs pour aider à l’interprétation des résultats.
- La prise en compte des consommations d’eau devrait être intégrée sous ELODIE par le biais
d’une calculette permettant d’estimer ces consommations d’eau (eau potable ou eau de pluie).
1.2 ELODIE en mars 2011
1.2.1 Présentation générale
Le logiciel ELODIE est un outil web à présent disponible à l’adresse suivante : www.elodie-cstb.fr
Il est toujours possible d’utiliser ELODIE, en version de démonstration en se créant un compte. Les
fonctionnalités sont alors réduites et la version n’évolue pas. La version complète d’ELODIE est
diffusée par le biais de formations, présentes dans le catalogue formation du CSTB.
L’ensemble de l’outil a été redéveloppé en technologie Silverlight, au
caractère plus
esthétique.
L’interface du logiciel ELODIE est à présent disponible en français ou en
anglais.
Figure 24 : La page d'accueil d'Elodie www.elodie-cstb.fr, début mars 2011
158
ELODIE, en mars 2011, permet de prendre en compte les contributeurs suivants :
 consommations d’énergie de fonctionnement du bâtiment (postes RT ou autres usages),
 consommations d’eau des bâtiments (résidentiels et tertiaires)
 contribution des produits de construction aux impacts environnementaux de l’ouvrage,
 et celle spécifique de la phase de chantier de construction du bâtiment.
Le schéma suivant illustre le principe général d’ELODIE, interface permettant d’associer des données
environnementales à des quantités.
Figure 25 : Le principe de base de l’outil ELODIE
1.2.2 Créer un projet sous ELODIE
L’outil permet la création de projet et le partage de ceux-ci entre différents utilisateurs d’ELODIE. Cette
fonctionnalité peut s’avérer utile si l’un les projets nécessite la saisie de données détenues par différents
utilisateurs.
159
Figure 26 : Liste du projet de l’utilisateur « Démonstration » sous ELODIE
L’outil ELODIE utilise plusieurs bases de données
environnementales. La base de données INIES, à
laquelle ELODIE est raccordé permet de mettre à
disposition des utilisateurs les indicateurs de ces
FDES pour les calculs à l’échelle du bâtiment.
(ELODIE peut également récupérer ces données
phase par phase, si la saisie en a été faite sous
INIES). ELODIE possède ensuite sa propre base
données qui comporte les éléments suivants :
de
Figure 27 : Bibliothèques de données
environnementales sous ELODIE
Fiches composant ELODIE
Fiches de profil énergie
Fiches de profil eau
Fiches de profil transport
Fiches de profil immobilisation
Bibliothèque contenant les valeurs par
défaut diffusées par le CSTB et les fiches
créés par les utilisateurs (un utilisateur peut
choisir de partager ses fiches avec d’autres
utilisateurs, s’il connait leurs identifiants)
DES énergie
DES eau
DES transport
DES immobilisation
160
L’utilisateur a la possibilité de créer un projet vierge ou de créer un projet à partir d’un modèle. Un modèle
de projet comporte déjà des éléments renseignés. Les modèles peuvent être définis par le CSTB ou les
utilisateurs eux-mêmes.
L’utilisateur est toujours libre des frontières d’évaluation de son projet (en termes de contributeur, de
données environnementales utilisées, etc.)
Figure 28: Création d’un nouveau projet, comprenant un bâtiment, sous ELODIE.
A la création d’un bâtiment, un certain nombre d’éléments doivent être renseignés afin de définir
l’équivalent fonctionnel évalué : Description, Caractérisation du bâtiment, Typologie, Unités
complémentaires, Localisation Géographique, Réglementation en Vigueur. Certaines données sont
indispensables aux calculs, d’autres seront essentielles lors d’actions de capitalisation.
161
Figure 29 : Renseigner l’équivalent fonctionnel d’un bâtiment sous ELODIE
pour permettre une analyse complète des résultats et leur capitalisation.
Ensuite, la description d’un bâtiment se fait par le biais de
différents modules :
Chaque bâtiment comporte quatre modules :
-
le Module Composant
-
le Module Energie
-
le Module Eau
-
le Module Chantier
,
,
,
.
Figure 30: Découpage du projet suivant les lots pour le module Composant
(contributeur produits et matériaux de construction).
1.2.3 Prendre en compte le contributeur produits et
matériaux de construction
Pour le module Composants, les zones peuvent êtres utilisées comme une façon de ranger les produits
par type ou par fonction.
Renseigner un composant revient de la même façon que dans le béta-test à quantifier chaque
composant et lui affecter des données environnementale et une durée de vie estimée.
162
Figure 31 : Renseigner un composant sous ELODIE : il faut spécifier une DVE, une quantité et documenter ces valeurs et le
choix des données environnementales associées.
Pour l’affectation des données environnementales à un composant, l’utilisateur a
le choix entre une FDES (Fiches de Déclaration Environnementales et Sanitaires)
existante dans la base INIES ou une fiche ELODIE (existante ou à créer).
Figure 32 : A chaque composant, il faut associer une FDES (présente sous INIES) ou une fiche ELODIE.
1.2.4 Prendre en compte les consommations d’énergie
pendant la vie en œuvre du bâtiment
Le module énergie d’ELODIE permet de calculer les impacts environnementaux liés aux consommations
d’énergie qui ont lieu sur la parcelle pendant la phase d’utilisation du bâtiment. La mise à disposition de
l’énergie engendre des impacts sur l’environnement en termes de consommations de ressources
énergétiques et non énergétiques, mais également en termes de pollution de l’eau, pollution de l’air,
émission de CO2, etc.
Ce module n’a pas vocation à effectuer lui-même les calculs thermiques (réglementaires ou issus de
simulations thermiques) : il permet seulement de transposer les résultats obtenus par d’autres logiciels ou par calculs- en impacts environnementaux. La récupération des données nécessaires se fait donc
encore de façon manuelle.
Le module énergie d’ELODIE utilise ainsi, pour calculer les impacts de ces consommations, deux types
de données environnementales :
-
des données conventionnelles (celles utilisées dans la RT)
des données issues d’ACV (Analyse de Cycle de Vie).
ELODIE effectue donc deux calculs en parallèle et exprime deux profils environnementaux : un
conventionnel et un issu d’une approche ACV.
163
Il est conseillé à l’utilisateur de renseigner au minimum les postes RT (chauffage, ventilation, ECS,
auxiliaires, éclairage), mais il peut également ajouter d’autres consommations telles que l’énergie
spécifique. Cette énergie spécifique regroupe :
-
les consommations liées aux systèmes intégrés au bâtiment (consommations des ascenseurs, des
escalators, des installations de sécurité, de communication) et
celles des appareils connectés au réseau électrique du bâtiment (électroménager, matériel de
bureautique, etc.)
Les valeurs des consommations doivent être renseignées pour l’ensemble du bâtiment par année, en
kWh d’énergie finale.
Figure 33 : La prise en compte des consommations d’énergie sous ELODIE se fait en utilisant les sorties des logiciels de
calcul thermique réglementaire ou de simulation thermique dynamique. A chaque consommation doit être associé une DES
(déclaration environnementale de service).
1.2.5 Prendre en compte les consommations d’eau
pendant la vie en œuvre du bâtiment
Le module eau d’ELODIE permet actuellement d’estimer les consommations d’eau de bâtiments
résidentiel ou tertiaire. C’est au sein du projet COIMBA, que le CSTB a développé la méthodologie
d’évaluation des consommations d’eau des bâtiments résidentiels.
Dans le module Eau, l’utilisateur doit au choix :
-
répondre à une liste de questions et renseigner les caractéristiques des équipements présents dans le
logement ou bâtiment étudié.
saisir directement la consommation totale d’eau du bâtiment (en m3/an/bâtiment) ainsi que la part des
rejets (en m3/an/bâtiment).
Le module eau est alors découpé en quatre volets : Informations générales, Equipements, Résultats des
calculs de consommation et Impacts sur l’environnement. Le renseignement des informations générales
et des équipements diffère légèrement suivant le type de bâtiment décrit (résidentiel ou tertiaire),
certaines valeurs par défaut pouvant être automatiquement attribuées dans le cas d’un bâtiment tertiaire.
Pour tout autre type de bâtiment, l’utilisateur ne peut que saisir la consommation totale d’eau du bâtiment
164
et la part des rejets dans le volet Impacts sur l’environnement. L’utilisateur est une fois encore libre
d’intégrer ou non chacun des postes proposé par ELODIE.
Figure 34: Le module Eau d’ELODIE permet d’estimer les consommations d’eau des bâtiments résidentiels et tertiaires.
Figure 35: Le module Eau d’ELODIE permet d’estimer les consommations d’eau des bâtiments résidentiels et tertiaires en
prenant en compte les équipements et les habitudes des occupants.
165
Le module eau d’ELODIE permet d’obtenir les résultats suivants : Consommation par poste d’usage,
Consommation par types d’eau, Coût eau potable consommée.
Figure 36 : Le module Eau d’ELODIE permet d’estimer les consommations d’eau des bâtiments résidentiels et tertiaires et de
donner des indications de performance
Le dernier volet du module eau permet à l’utilisateur d’ELODIE d’affecter des données
environnementales aux différents types d’eau consommée et rejetée.
Figure 37 : Le module eau d’ELODIE permet d’associer des données environnementales (DES) aux consommations et rejets
d’eau du bâtiment en usage.
1.2.6 Prendre en compte la phase chantier du bâtiment
Ce module a été créé de façon à permettre la prise des impacts de la phase chantier qui ne seraient pas
comptabilisés à l’échelle des produits et matériaux de construction. Il permet d’estimer les impacts
environnementaux liés aux activités de chantier (vie de chantier, terrassement, aménagement de la
parcelle, déplacement des ouvriers sur chantier, etc.). Il s’agit des consommations en énergie, en eau et
celles liées au transport et à l’immobilisation de matériels de chantier.
166
Figure 38: Le module chantier, poste énergie permet de prendre en compte les consommations d’énergie spécifiques au
chantier (hors consommations déjà prise en compte dans les FDES).
Figure 39 : Le module chantier, poste eau permet de prendre en compte les consommations d’eau spécifiques au chantier
(hors consommations déjà prise en compte dans les FDES).
Figure 40 : Le module chantier, poste transport permet de prendre en compte les déplacements spécifiques au chantier (hors
transport déjà pris en compte dans les FDES).
Figure 41 : Le module chantier, poste immobilisation permet de prendre en compte l’amortissement des engins et installations
de chantier (hors amortissement déjà pris en compte dans les FDES).
1.2.7 Les transports des occupants
Sous ELODIE a été développé un module permettant de pendre en compte les déplacements des
occupants pendant la phase d’utilisation du bâtiment. Ce module n’est actuellement disponible qu’en
interne au CSTB.
1.2.8 Les résultats calculés par ELODIE
A partir des informations renseignées par l’utilisateur, ELODIE calcule pour chaque contributeur sa
contribution aux impacts environnementaux de l'ouvrage par la méthode définie dans la norme XP P01-
167
020-3. Un calcul phase par phase est également possible, mais cette possibilité n’est pas encore offerte
à l’ensemble des utilisateurs, en raison du faible nombre de FDES définies phase par phase sous INIES ;
Les résultats peuvent alors être exprimés sur le cycle de vie total du bâtiment ou ramenés à l’annuité.
Ensuite, les indicateurs peuvent être exprimés selon les unités disponibles (SHON, SHAB, nombre
d’occupants, etc.).
Figure 42 : Les résultats de l’évaluation d’un bâtiment sous ELODIE peuvent être exprimés suivant diverses unités ;
Les impacts de chaque contributeur peuvent être étudiés de manière absolue (par le calcul des
indicateurs) ou relative (par la comparaison de différents contributeurs sur des graphiques camemberts).
Par exemple, on observe ci-dessous la répartition des impacts pour l’indicateur « Consommation des
ressources énergétiques – énergie non renouvelable » entre les différents contributeurs au sein de la
zone « Cloisonnement et isolation ».
168
Figure 43: ELODIE permet d’évaluer les poids relatifs des contributeurs à différentes échelles : échelle du bâtiment, d’un
module ou d’une zone (pour le module composant), ceci pour tous les indicateurs.
Pour avoir une vision globale de la performance comparée des différents bâtiments, l’utilisateur peut
également obtenir le graphique radar du projet global :
Figure 44 : Visualisation du graphique radar sous ELODIE permettant la comparaison des 2 bâtiments modélisés, pour
chaque indicateur environnemental
169
L’utilisateur peut enfin exporter les résultats d’ELODIE sous Excel, cette fonctionnalité permet d’exporter
l’essentiel des éléments renseignés et des résultats dans un unique fichier. La réutilisation des résultats
calculés et leur exploitation en sont ainsi facilitées.
Figure 45: Les résultats d’un projet modélisé sous ELODIE peuvent être exportés sous Excel.
1.2.9 Vers un ELODIE V2
Entre ELODIE v0 et ELODIE version 1, COIMBA aura permis de traiter un certain nombre de points
méthodologiques. D’autres points, en relation avec ce projet seront ultérieurement développés sous
ELODIE, notamment :
- La cohabitation des données « cradle to gate » et « cradle to grave », en cohérence avec la
norme XP P01-020-3
- Création de profils environnementaux pour des bâtiments de référence
170
2 Évolution d’EQUER vers novaEQUER
2.1 Point de départ : EQUER
2.1.1 Présentation
EQUER est un logiciel d'ACV bâtiment fruit d'une collaboration entre le CEP de l'École des Mines de
Paris et la société IZUBA énergies.
Il permet d'évaluer l'impact environnemental d'un bâtiment et de ses occupants ; pour cela, il s’appuie sur
les résultats de simulation de Pleiades+COMFIE (noté P+C dans la suite de ce texte), logiciel de
simulation thermique dynamique.
La simulation du cycle de vie s’appuie sur :
 une base de données d’inventaires de cycle de vie et d’indicateurs d'impacts :
o pour la fabrication des matériaux
o pour les procédés (transport de personnes ou de matériaux, énergie, traitement d'eau et
des déchets...)
 les caractéristiques des bâtiments étudiés
o les matériaux qui constituent le bâtiment et leurs quantités
o le mode de gestion de déchets
o le comportement des occupants
o ...
2.1.2 Fonctionnement
Le fonctionnement du logiciel peut être compris en parcourant les différents onglets qui le composent ; ils
sont structurés pour passer d’étape en étape à la saisie, au calcul puis à l’analyse des résultats.
a) Bibliothèque
171
On retrouve dans la bibliothèque tous les éléments et procédés pris en compte dans les calculs et les
impacts associés par catégorie, étape et procédé avec leur unité fonctionnelle (sous forme abrégée).
Il est également possible d’indiquer des informations générales sur les durées de vies des éléments et
les distances de transport de ces éléments.
b) Énergie
On indique ici l’énergie de chauffage et d’ECS.
On va pouvoir préciser la composition du mix énergétique utilisé pour l’électricité de base et celui de
l’électricité tenant compte des pics de consommations pour le chauffage. Ceci permet, en cas de
chauffage électrique, d’évaluer les impacts correspondant aux besoins de chauffage calculés par P+C.
On peut également indiquer des consommations supplémentaires en électricité et en gaz pour chaque
habitant d’une zone thermique, ce qui est lié à des usages comme la cuisson ou l’électro-ménager.
172
c) Eau
La fenêtre Gestion de l’eau nous donne la possibilité de saisir le rendement du réseau d’eau, l’utilisation
de toilettes sèches, la consommation quotidienne d’ECS et les consommations quotidiennes
supplémentaires d’eau froide en litre par personne pour chaque zone du bâtiment.
d) Déchets
L’onglet Déchets, en plus des consommations supplémentaires que l’on retrouve dans les autres onglets,
permet de définir les distances pour acheminer les déchets à leur destination et le comportement des
occupants concernant le traitement de ces déchets (tri sélectif).
e) Transport
173
On peut donner ici les informations relatives au comportement des occupants du bâtiment lors de leurs
déplacements (choix du mode de transport) et aux distances parcourues.
f) Calcul
C’est ici que l’on peut choisir la durée considérées dans les simulations, lancer le calcul et consulter les
résultats présentés sous la forme d’un tableau dommant les indicateurs environnementaux calculés sur
les différentes phases du cycle de vie.
La base de données comporte le plus souvent des données « génériques », correspondant à une
moyenne européenne d’un type de produit, par exemple « laine de verre ». Une description plus précise
a pu être donnée à l’étape de simulation thermique, par exemple en spécifiant le fabricant et la référence
d’un produit particulier. Dans ce cas, il faut établir une correspondance entre le nom de l’élément dans
P+C et le matériau le plus approprié de la base de données d’Equer.
Lors du lancement du calcul, si un élément en provenance de P+C n’a pas de correspondance dans la
bibliothèque EQUER, un choix d’association à un élément de la bibliothèque est proposé autant de fois
que cet élément apparait tant qu’il n’a pas été associé avec mémorisation.
Les onglets suivants concernent l’analyse et la représentation des résultats.
174
g) Graphiques
Les graphiques affichent un histogramme des valeurs d’impact que l’on choisit pour les phases calculées
par EQUER sur une variante donnée ; il est possible de l’imprimer ou de le sauvegarder en bitmap au
format BMP, ou bien en vectoriel au format EMF ou WMF.
h) Comparatif
Le comparatif permet de choisir une variante EQUER comme référence d’un diagramme radar (les
valeurs d’impact de cette variante font le tour du bord extérieur du repère).
Par ajout de nouvelles variantes par glisser/déposer de la « liste des résultats » vers la « liste des
résultats à afficher » d’ajouter au diagramme de nouveaux polygones qui représentent les valeurs
d’impact de ces variantes.
On a ainsi une vision synthétique qui permet de comparer les impacts de plusieurs variantes ; comme
pour les graphiques, on peut imprimer ou exporter le diagramme.
175
i) Écoprofil
L’éco-profil est un histogramme normalisé dont le but est de pouvoir comparer des variantes EQUER qui
peuvent être complètement différentes en ramenant les valeurs d’impacts à une référence en annéehabitant (étape de normalisation de l’ACV).
Ici encore on peut imprimer ou exporter le diagramme.
2.1.3 Limites
Les résultats de simulations ne sont pas enregistrés avec la variante du projet Pleiades+COMFIE si on
modifie le nom par défaut qui est proposé ; on ne peut associer qu’un seul résultat EQUER à une
variante P+C. Il est donc difficile de s’y retrouver avec les calculs déjà effectués.
Les associations effectuées entre des éléments en provenance de P+C et ceux d’EQUER ne peuvent
être mémorisés que pour l’application, lorsqu’on recharge une variante EQUER si on n’a pas mémorisé
les associations au niveau de l’application, elles sont perdues.
Une seule bibliothèque d’impact peut être utilisée.
Les unités des indicateurs environnementaux ne changent pas si on change de bibliothèque d’impact. Or
l’utilisateur peut choisir entre une base composée de FDES (18 indicateurs correspondant à la norme
AFNOR P01 020) ou issue d’Ecoinvent et intégrant des indicateurs orientés dommages (santé et
biodiversité).
Les menuiseries internes ou en toiture ne sont pas prises en compte et les parois internes à une zone
sont simplifiées ou négligées si ce sont des parois légères.
Il est impossible de consulter/modifier le nombre d’occupants de chaque zone.
Il est difficile de représenter les quantités de tuyauterie, câblage,… sauf en les ajoutant dans des parois
au travers de compositions créées pour ce seul usage dans P+C en prenant garde que ces parois
n’influent pas sur le résultat du calcul thermique (intégration dans une zone non chauffée).
2.2 novaEQUER
L’intégration informatique des fonctionnalités présentées dans la partie méthodologique de COIMBA nous
a amenés à envisager l’outil comme pouvant être indépendant de Pleiades+COMFIE, c’est donc sous
l’appellation novaEQUER que nous désignons dorénavant le logiciel.
176
Nous ne présenterons ici que les fonctionnalités qui ont été ajoutées dans le but de faciliter son
utilisation, de supprimer les limites qui existaient ou de permettre à l’utilisateur de donner de nouvelles
informations au noyau de calcul.
L'interface graphique a été reprise pour être plus facile et agréable à utiliser ; par exemple, lors du survol
d'une liste de résultats ou d'une grille, celle-ci est automatiquement sélectionnée, on peut donc faire
défiler les données avec la molette de la souris, des infobulles sont affichées dans les bibliothèques pour
donner les valeurs d’impact des éléments lors de leur survol, les recherches dans les boîtes de
dialogue…
Pour détailler ces modifications, nous allons une fois de plus reprendre le déroulement de la saisie d’une
variante.
Lors du lancement de l’application la fenêtre de choix de la variante P+C ou novaEQUER à ouvrir
Si c’est une variante P+C qui est chargée, le retour à des valeurs par défaut est proposé, si c’est une
variante novaEQUER, c’est le chargement des valeurs saisies pour cette variante qui est proposé ce qui
n’était pas le cas auparavant. En ne validant pas ces choix, on conserve les valeurs qui sont déjà
affectées dans l’interface.
2.2.1 Les bibliothèques
a) Généralités
Les informations concernant les impacts ne sont plus affichées sous forme abrégée mais en toutes
lettres.
177
Il est maintenant possible de choisir la bibliothèque d’impacts avec laquelle on effectue la simulation, la
référence à cette bibliothèque est intégrée à la variante novaEQUER et cette bibliothèque est rechargée
si nécessaire avec la variante.
Étant donné que l’on peut choisir la bibliothèque de calcul de chaque variante, les libellés et unités sont
modifiés lors de l’affichage des résultats ou graphiques d’une variante et des contrôles de compatibilité
des bibliothèques sont effectués lors de l’utilisation de l’outil comparatif. Ainsi, il n’est pas possible de
comparer un projet évalué sur la base des indicateurs Afnor à un autre projet évalué avec des indicateurs
orientés dommages.
b) Génération des bibliothèques
La génération des bases de novaEQUER à partir des données Ecoinvent ou FDES est en cours de
refonte pour essayer d’automatiser les traitements et de limiter au maximum l’intervention des personnes
en charge de leur constitution ; le travail porte également sur la diminution des temps de traitement, sur la
documentation des opérations à effectuer et de l’historique des modifications.
Nous avions auparavant une seule famille de bibliothèque : Ecoinvent ; la version de 1996 avait 12
indicateurs d’impact, tout comme les suivantes, mais certaines unités fonctionnelles n’étaient pas
identiques.
Pour la bibliothèque FDES, ce sont 18 indicateurs qui interviennent. Les unités fonctionnelles des
éléments, leur durée de vie et les valeurs d’impacts ne sont pas uniformes ou pas toujours renseignées,
ce qui entraîne des processus de traitement de données supplémentaires difficilement automatisables.
Pour la prise en compte de ces indicateurs qui sont plus nombreux et qui ne sont pas les mêmes que
pour Ecoinvent, la structure des bibliothèques a été modifiée pour autoriser la prise en compte d'un
nombre d'indicateurs variable.
Des évolutions sont en cours de développement pour intégrer complètement ces changements dans le
logiciel.
Un utilitaire dont la fonction est de charger tout type de bibliothèque (STP, DBE, texte ou le nouveau
format de bibliothèque NEQL) et de le sauvegarder vers n’importe quel format a été écrit, il permettra
également la comparaison des bibliothèques entre elles au travers de son export au format texte.
2.2.2 Le bâtiment
Un onglet « Bâtiment » fait son apparition pour permettre de consulter/modifier les informations générales
du bâtiment :
Estimation de la SHON et du nombre d'habitants du bâtiment d'après le projet P+C permettant de
nouveaux diagrammes dans le comparatif mais également les calculs de consommation d’eau.
Les quantités de tous les éléments récupérés du projet P+C qui est chargé avec la variante novaEQUER
sont visibles
178
On peut aussi ajouter des quantités de matériaux, en provenance des bibliothèques P+C ou directement
de la bibliothèque de novaEQUER (les correspondances ne sont plus à faire dans ce cas et seul le poids
ou la surface doivent être renseignés) au travers d'une zone supplémentaire du bâtiment.
On peut voir des exemples de choix pour des matériaux et des menuiseries :
La présentation des matériaux pris en compte dans le calcul permet d’avoir un aperçu des différents
éléments et de leur emplacement, et en passant la souris sur un des éléments, les quantités (poids ou
surface selon le type) sont affichées en infobulle.
2.2.3 L’énergie
Les rendements des chaudières et le COP des systèmes thermodynamiques sont pris en compte dans le
calcul des consommations pour le chauffage et l'ECS.
179
On a maintenant la possibilité de visualiser et modifier les besoins de chauffage, de climatisation (et de
lumière) par zone générés par P+C lors de la simulation et pris en compte dans les calculs de
novaEQUER.
2.2.4 L’eau
On a intégré les calculs de consommation d'eau selon la méthode développée par le CSTB dans le cadre
du projet COIMBA. Des bibliothèques d'équipements courants avec des caractéristiques prédéfinies
rendraient la saisie plus aisée. Dans tous les cas les impacts des équipements ne sont pas pris en
compte, seule la consommation d’eau est gérée.
180
2.2.5 Le calcul
C’est maintenant le fichier projet P+C qui est utilisé pour obtenir les données représentant le bâtiment, on
ne se base plus sur les fichiers générés par le noyau COMFIE.
Lors du choix d'une association, seuls les éléments « compatibles » (en se basant sur l’unité
fonctionnelle) peuvent être sélectionnés.
Les correspondances entre les matériaux de P+C et de novaEQUER sont présentées avant le calcul
dans un tableau qui reprend tous les éléments présents et leur association :
Lors du choix d’une association une boite de dialogue permet de modifier l’association :
181
Le choix d’une association est toujours mémorisé dans la variante, lorsque la mémorisation du choix est
proposée, elle concerne son enregistrement comme correspondance entre élément P+C et novaEQUER
dans la bibliothèque d’impact en cours d’utilisation.
Les correspondances ne sont plus mémorisées au niveau de l’application : chacune des bibliothèques
d’impact a dorénavant ses propres correspondances.
Les limites de novaEQUER concernant la représentation interne du bâtiment ont été supprimées : les
vitrages en toiture, menuiseries internes et toutes les parois internes sont prises en compte.
La réécriture du noyau de calcul pour conserver des inventaires et impacts au niveau le plus bas possible
n'est pas encore terminée car cette opération est assez lourde et complexe.
2.2.6 Les résultats
Les variantes de novaEQUER sont sauvées dans le dossier EQUER de la variante P+C associée ce qui
permet de lier une ou plusieurs variantes novaEQUER à une variante P+C.
Toutes les données saisies par l'utilisateur sont sauvegardées et peuvent être restaurées lors de
l'ouverture d'une variante de novaEQUER
Dans l’onglet « Calcul » les résultats peuvent être exportés au formats CSV, texte, XLS, SYLK et HTML
pour permettre leur exploitation ou visualisation dans la plupart des tableurs, traitements de texte ou
navigateurs internet.
Graphiques
Dans le graphique du résultat, on a la possibilité de choisir non seulement les impacts à afficher mais
également les étapes du cycle de vie
182
Comparatif
Plusieurs types de comparatifs et choix des valeurs de référence sont dorénavant disponibles.
Les choix des valeurs de référence sont les suivants :
Les valeurs prises en compte étant celles saisies dans l’onglet bâtiment.
On peut imaginer d'autres valeurs (une évolution de novaEQUER avec une unité et une valeur libre est
prévue) ou combinaisons possibles.
Deux nouveaux types de diagrammes comparatifs sont disponibles :
L’histogramme en barre regroupé par impact
Le graphe radar (le maximum de toutes les courbes pour chaque impact est choisi comme référence) ;
183
Ces diagrammes viennent s'ajouter au radar avec référence (la première courbe définit la référence de
présentation des autres courbes) :
En combinant les différentes représentations des valeurs possibles des comparaisons entre variantes et
projets peuvent être effectués avec plus de cohérence.
Écoprofil
Dans l'écoprofil, les valeurs de référence sont affichées, si plusieurs références d'écoprofil sont
disponibles, il est possible de choisir celle qui est utilisée.
Le fichier des écoprofils a été externalisé pour faciliter l’ajout de nouvelles références.
184
Au niveau de l'interface, des changements ont été apportés :
 un clic sur le titre de la référence permet de choisir la référence d'écoprofil affichée (si plusieurs
références existent)
 un clic droit sur la zone des valeurs de référence ou sur le graphe permet d'afficher/masquer les
références
 le déplacement de la zone de référence se fait en cliquer/glisser sur la zone des valeurs de
références
2.3 Les évolutions
En dehors de l’interface qui devrait encore une fois être reprise pour que l’utilisateur ne soit pas « noyé »
dans les différentes saisies et puisse se focaliser sur une tâche particulière ; d’autres éléments sont en
cours d’intégration ou devraient être ajoutés prochainement.
2.3.1 Noyau de calcul
La prise en compte des impacts par matériau et par phase est encore en cours de développement.
2.3.2 Mix électrique dynamique
L’intégration d’une fonction donnant la composition du mix énergétique en fonction du moment de l’année
reste à intégrer, cette fonctionnalité sera certainement ajoutée dans P+C lors du calcul des besoins
horaires.
2.3.3 Bibliothèques d’impact
L’utilisation de bibliothèques d’impact n’ayant pas les mêmes indicateurs impacts, ou les mêmes unités
ou le même nombre d’impact amène à une nouvelle refonte du noyau de calcul, mais également de la
présentation des résultats qui doit devenir complètement paramétrable au lieu d’être figée sur 12 impacts
comme c’est la cas actuellement.
De la même façon que les correspondances entre matériaux sont enregistrées par bibliothèque, on
devrait pouvoir indiquer des valeurs par défaut pour toutes les propriétés générales d’une variante
comme la durée de vie d’éléments ou de catégories d’éléments.
2.3.4 Bibliothèques d’éléments
L’intégration dans les calculs des consommations d'énergie des équipements de chauffage et d'ECS est
effectuée ; une bibliothèque d'équipements sera mise en place pour faciliter les choix de l'utilisateur ; elle
peut être issue des bibliothèques d’équipements que l’on trouve dans le DPE.
De la même manière, il serait intéressant d’intégrer une bibliothèque pour les équipements
consommateurs d’eau dans le bâtiment ; une suite du développement consisterait à ajouter
automatiquement les impacts liés à l’équipement et à son utilisation (consommation énergétique
éventuelle, …).
185
2.3.5 Gestion des résultats
Dans la version actuelle, les indicateurs peuvent être rapportés au m² de surface utile ou à la personne.
La liberté pourrait être donnée à l'utilisateur de choisir une autre référence, par exemple le lit pour un
hôtel. Les indicateurs seraient alors rapportés à cette référence.
De nouvelles références d’écoprofil sont souhaitables pour pouvoir comparer les variantes à des valeurs
plus récentes ou localisées.
Enfin le travail sur le niveau de détail (matériaux, phases et procédés au lieu de phase uniquement) qui
est en cours donne de nouvelles pistes d’analyse des résultats.
Des rapports reprenant les informations d’une ou plusieurs variantes avec des modèles de présentation
adaptés seront ajoutés pour permettre la constitution rapide de dossiers sur l’ACV d’une étude.
2.3.6 Étiquette
Il est envisageable de créer une étiquette « impact environnemental » comparable à ce qu’on retrouve
pour le DPE dans le bâtiment permettant de communiquer les résultats plus facilement auprès du grand
public ; il est par conséquent indispensable de trouver une fonction qui s’appuiera sur les caractéristiques
de la variante novaEQUER et ses résultats pour donner une valeur qui soit le plus parlante pour tous type
de bâtiment.
2.4 Conclusion
Le logiciel d’ACV a déjà reçu de nombreuses améliorations, on mesure au travers des améliorations
envisagées que cet outil peut devenir assez ouvert pour pouvoir utiliser tout type de bibliothèque d’impact
et permettre l’analyse de n’importe quel bâtiment avec un niveau de détail très fin.
186
CHAPITRE 4 : APPLICATION
187
Sommaire
INTRODUCTION ..................................................................................................................................................189
1 DESCRIPTION DES BÂTIMENTS ANALYSÉS .................................................................................................................. 190
1.1 Maison des Hauts de Feuilly........................................................................................................................ 190
a) Description du bâtiment ............................................................................................................................................. 190
b) Echanges entre les partenaires pour l’harmonisation des données d’entrée .................................................................... 191
1.2 Bâtiment Nobatek....................................................................................................................................... 194
Description du bâtiment ................................................................................................................................................. 194
1.3 Etude de variantes de systèmes constructifs sur une maison individuelle ......................................................... 194
Description du bâtiment et des variantes ......................................................................................................................... 194
2 RETOURS D’EXPÉRIENCE ET MODIFICATIONS APPORTÉES AUX OUTILS ............................................................................ 196
2.1 Elodie ....................................................................................................................................................... 196
a) Présentation succincte de l’outil.................................................................................................................................. 196
b) Retour d’expérience .................................................................................................................................................. 196
c) Modifications apportées à l’outil .................................................................................................................................. 197
2.2 Equer ........................................................................................................................................................ 197
a) Présentation succincte de l’outil.................................................................................................................................. 197
b) Retour d’expérience .................................................................................................................................................. 198
c) Modifications apportées à l’outil .................................................................................................................................. 198
2.3 Simapro .................................................................................................................................................... 199
a) Présentation succincte de l’outil.................................................................................................................................. 199
b) Retour d’expérience .................................................................................................................................................. 199
c) Modifications apportées à l’outil .................................................................................................................................. 200
3 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS OBTENUS ................................................................................................................ 201
3.1 Comparaison des résultats par différents outils sur les Hauts de Feuilly ........................................................... 201
a) Liste des matériaux complète ..................................................................................................................................... 201
b) Liste des matériaux simplifiée .................................................................................................................................... 209
3.2 PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE SUR LE BÂTIMENT NOBATEK ........................................................................................... 211
a) Liste des matériaux complète ........................................................................................................................ 211
b) Liste des matériaux simplifiée ....................................................................................................................... 214
3.3 ÉTUDE DE VARIANTES DE PROCÉDÉS CONSTRUCTIFS SUR UNE MAISON INDIVIDUELLE...................................................... 215
CONCLUSION ......................................................................................................................................................... 223
188
Introduction
Le présent document présente les travaux qui ont été effectués par l’ensemble des partenaires sur la
phase d’application des outils sur un cas pratique.
Les objectifs de ces travaux sont :
- de fournir un retour d’expérience sur l’utilisation pratique, ce qui a permis des améliorations sur
les outils informatiques ;
- de comparer les différents outils entre eux sur un bâtiment unique, en s’efforçant d’unifier les
quantitatifs saisis pour mesurer les variations dans les résultats induits par les différences
méthodologiques et les différences de bases de données utilisées ;
- de mesurer l’impact d’une simplification de la liste des matériaux prise en compte dans le
périmètre de l’étude ;
- d’identifier les contributeurs principaux et de comparer quelques variantes de procédés
constructifs.
Présentation des modélisations réalisées :
Bâtiment
Liste de matériaux
Hauts de Feuilly
Détaillé
Détaillé
Simplifié
Détaillé
Bâtiment Nobatek Détaillé
Simplifié
MAISON À ARBONNE Simplifié
Maison à Arbonne, Simplifié
variante
constructive
Outil
Elodie
Equer
Equer
Simapro
Simapro
Simapro
Simapro
Base de Données
Inies
Ecoinvent
Ecoinvent
Ecoinvent
Ecoinvent
Ecoinvent
Ecoinvent
Réalisé par
CSTB
Izuba / Armines
Izuba / Armines
Nobatek
Nobatek
Nobatek
Nobatek
Simapro
Ecoinvent
Nobatek
189
1 Description des bâtiments analysés
1.1 Maison des Hauts de Feuilly
a) Description du bâtiment
Le bâtiment étudié est une maison individuelle d’un
niveau de performance équivalent au PassivHaus
allemand.
D’une surface habitable de 149 m², elle a été
construite en ossature bois.
Sa toiture accueille 6 m² de capteurs solaires
thermiques et 12 m² de capteurs photovoltaïques.
Caractéristiques principales :
Projet
Equipe de
maîtrise
d’oeuvre
Enveloppe
Intitulé du projet
Localisation
Maître d’Ouvrage
SHAB
Nombre de
logements
Architecte
Economiste
BE fluides
Procédé constructif
Compacité
Etanchéité à l’air
Murs extérieurs
Plancher bas
Toiture
Ponts thermiques
Menuiseries
Systèmes
Chauffage
Hauts de Feuilly – maison de type C
Saint Priest (69)
MCP Promotion
149 m²
SHON
1
Nombre d’étage
157 m²
R+1
Atelier Thierry ROCHE
MCP – Bureau d’études
Cabinet Olivier SIDLER
Ossature bois. Garage en agglo.
Architecture compacte
Test d’infiltrométrie
I4 = 0,24 m3/h/m²
n50 = 1,14 vol/h
Mur ossature bois : ossature de 15cm avec Laine de verre + doublage
intérieur de 5 cm de laine de verre.
U=
0,19 W/m².K
28cm de polystyrène sur terre plein
Ue =
0,10 W/m².K
40 cm de laine de verre
U=
0,11 W/m².K
Le doublage intérieur de l’ossature bois permet de rompre le pont
thermique structurel. Rupture de pont thermique entre la dalle basse et
les longrines.
Vitrage
Triple
Cadre
Bois - alu
Occultations :
Brise soleil orientable, treille végétale à feuilles
caduques.
Uw <
0,8W/m².K
Surface en 28,8 m² soit 19 % de
A*
A4
tableaux
la SHAB
VMC thermodynamique
Puissance installée 3,5 kW soit 23,5 W/m²
190
Rafraîchissement
Ventilation
ECS
Performance
Photovoltaïque
Objectif / label
Simulation
dynamique
Mesures
Emission
Soufflage
Confort d’été passif (inertie, occultation). Rafraîchissement actif possible.
Puissance installée - kW
Double flux thermodynamique
Débit de pointe
240 m3/h
Efficacité échangeur
70%
Solaire appoint électrique
Capteurs solaires
6 m²
Capteurs cristallins : 1,3 kWc
Equivalent PassivHaus : 120 kW.h EP / m² SHAB.an
Réalisée. Besoin de chauffage de 37,6 kW.h/m².an
Campagne de mesure en cours
b) Echanges entre les partenaires pour l’harmonisation
des données d’entrée
a) Métrés
L’ensemble des données a été fourni par Enertech, ce qui a permis d’établir une base commune, y
compris sur les lots fluides (chauffage, ventilation, ECS, plomberie, électricité) pour lesquels les saisies
sont particulièrement fastidieuses.
Les données utilisées sont celles de la description du projet en phase Chantier (quantitatifs « MCP »),
sauf pour les fondations. En effet en phase chantier l’étude de sol a montré la nécessité de passer en
fondations spéciales à cause d’un sol très mauvais. La prise en compte des quantités réelles de béton en
fondation n’aurait pas été représentative de l’immense majorité des maisons à ossature bois. Nous
sommes donc restés sur les quantités correspondant à de fondations classiques.
Des échanges entre les partenaires nous ont permis d’harmoniser les surfaces vitrées (modifiée entre la
phase conception et la phase chantier, au final 29 m²). La référence est celle des plans qui sont les plus
à jour. A noter qu’il est important de toujours préciser si l’on parle de surface vitrée ou de surface en
tableaux.
Vérification du poids total des matériaux saisis :
- 525 t pour Elodie
- 539 t pour Equer,
- 487 t pour Simapro : l’écart s’explique en partie par la non prise en compte des taux de chute
(avec 5% de chutes on atteindrait 511 t).
b) Nature des matériaux
Les données utilisées sont celles de la phase chantier.
En effet certaines modifications ont été apportées en cours de chantier comme le passage au triple
vitrage partout, et des variantes proposées par les entreprises sur les matériaux (référence d’isolant).
Ces variantes ont été validées à performances thermiques supérieures ou égales, mais cela peut
impacter l’entrée utilisée dans les bases de données d’ACV.
191
c) Calculs thermiques et énergétiques
-
-
Modélisation sous Elodie par le CSTB :
o Consommations énergétiques harmonisées sur la base du calcul réalisé par Enertech.
Modélisation sous Equer par Armines :
o Harmonisation du catalogue des ponts thermiques,
o Intégration des ponts thermiques structurels des murs : prise en compte d’une paroi
multiple sous Pléiade,
o Mise à jour des surfaces vitrées et passage au triple vitrage partout.
Modélisation sous Simapro par Nobatek :
o Consommations énergétiques harmonisées sur la base du calcul réalisé par Enertech.
Comparaison des résultats de consommation d’énergie en utilisation :
Les consommations ont été harmonisées sur une base commune :
Répartition des consommations d'énergie primaire
Chauffage
29%
Electricité
spécifique
49%
ECS
10%
Cuisson
9%
Ventilation
0%
Chauffage
ECS
Rafraîchissement
40,5
14,6
4,1
Total en kW.h EP /m²
SHAB .an
Rafraîchissement
3%
Ventilation
Compris poste
chauffage
Cuisson
Electricité
spécifique
12,9
67,8
Les valeurs ci-dessus sont celles du calcul d’Enertech avec 3,23 comme coefficient d’énergie primaire
pour l’électricité. Les calculs des différents partenaires divergent sur ce facteur, qui est explicité dans le
tableau suivant :
Elodie
Global
3,13
Chauffage
3,13
Autres usages
3,13
Pléiades / Equer
3,15
Fiche DES "Electricité
française" module DEAM
3,1
ACV dynamique du mix
électrique français
3,2
Simapro
Ecoinvent, méthode
3,77
"cumulative energy
3,77
demand", processus
"electricity, low voltage, at
3,77
grid/FR U"
EN DÉTAIL, QUELQUES DIVERGENCES APPARAISSENT SUR LES INDICATEURS PRINCIPAUX, SANS QUE CELA
CHANGE LES ORDRES DE GRANDEUR :
Poste chauffage :
Elodie
Pléiades / Equer
SimaPro
192
Nom du module ACV
mix de différents modules,
Electricity, France
Electricity, low
par exemple : electricity,
(2005): Production
voltage, at grid/FR U
nuclear, at power plant
Base de données ACV d'origine du
module
DEAM
Ecoinvent
Unité fonctionnelle (UF)
1 MJ d'énergie finale
1 MJ d'énergie sortie de
centrale
Part du nucléaire dans le mix
Part de l'hydraulique dans le mix
Part du gaz dans le mix
Part du charbon dans le mix
Part du pétrole (fioul) dans le mix
Pertes sur le réseau
Indicateur d'énergie primaire
Indicateur changement climatique
Indicateur consommation d'eau
Indicateur d'acidification
78,0
12,5
4,1
4,5
0,8
5,8
3,13
0,032
0,598
1,9E-04
Ecoinvent
37,00
15,00
10,00
28,00
10,00
9,00
3,1
0,460
4,0
2,3E-03
1 kWh d’énergie
finale
77,2
11,7
6,6
4,4
1,0
13,6
0,1
21,1
4,6E-04
%
%
%
%
%
%
MJ / UF
kg eq-CO2 / UF
L / UF
kg eq-SO2 / UF
Autres postes :
Elodie
Nom du module ACV
Pléiades / Equer
SimaPro
mix de différents modules,
Electricity, France
Electricity, low
par exemple : electricity,
(2005): Production
voltage, at grid/FR U
nuclear, at power plant
Base de données ACV d'origine du
module
DEAM
Ecoinvent
Unité fonctionnelle (UF)
1 MJ d'énergie finale
1 MJ d'énergie sortie de
centrale
Part du nucléaire dans le mix
Part de l'hydraulique dans le mix
Part du gaz dans le mix
Part du charbon dans le mix
Part du pétrole (fioul) dans le mix
Pertes sur le réseau
Indicateur d'énergie primaire
Indicateur changement climatique
Indicateur consommation d'eau
Indicateur d'acidification
78,0
12,5
4,1
4,5
0,8
5,8
3,13
0,032
0,598
1,9E-04
Ecoinvent
78,00
14,00
4,00
4,00
0,00
9,00
3,2
0,075
6,0
2,7E-04
1 kWh d’énergie
finale
77,2
11,7
6,6
4,4
1,0
13,6
0,1
21,1
4,6E-04
%
%
%
%
%
%
MJ / UF
kg eq-CO2 / UF
L / UF
kg eq-SO2 / UF
L'étude d’ACV dynamique réalisée par Armines montre que :
- l’équivalent en énergie primaire n'est pas très différent en fonction du mix de production,
- par contre les différences sont très importantes sur le CO2. L’étude sur la variation du mix en
fonction de l'heure et de la température n'étant pas terminée, nous avons considéré ici une
valeur forfaitaire (mix européen), justement pour bien montre l'influence de ce paramètre, qui
dépend de l'hypothèse considérée (émissions moyennes ou marginales, avec une variation entre
180 et 600 g CO2/kWh...).
193
1.2 Bâtiment Nobatek
Description du bâtiment
Localisation : Anglet (64)
Structure béton/acier, bardage bois, une façade
alu/vitrée, charpente et couverture acier.
Année de construction : 2009
DVT = 30 ans
SHON = 815 m2
Surface de la parcelle = 4000 m2
Enveloppe
Procédé constructif
Compacité
Murs extérieurs
Plancher bas
Toiture
Menuiseries
Systèmes
Performance
Chauffage
Rafraîchissement
Ventilation
ECS
Photovoltaïque
Objectif / label
Simulation
dynamique
Mesures
Ossature bois, pin des Landes (local).
Structure en béton banché brut.
Architecture compacte
Laine de verre. Bardage bois autoclave.
Polystyrène, dalle béton pour l’inertie.
Laine de roche. En partie végétalisée. Terrasse en bois autoclave
Vitrage
Double
Cadre
Aluminium
Occultations :
Caillebotis brise soleil, stores déroulants, avancée de
toiture
Pompe à chaleur Air - Eau
Emission
Plancher chauffant / Ventilo-convecteur
Ventilation naturelle et inertie.
Double flux
Ballon électrique
Réalisée
Sur quelques mois. Données partielles à cause d’un dysfonctionnement
de la PAC. A compléter sur 12 mois.
1.3 Etude de variantes de systèmes constructifs sur une
maison individuelle
Description du bâtiment et des variantes
Le bâtiment de référence est une maison individuelle de 160m2 située à Arbonne (Pyrénées Atlantiques),
ayant une durée de vie de 30 ans.
194
C’est une habitation traditionnelle, isolée par l’intérieur et munie d’une ventilation simple flux, respectant
la RT2005. Elle sera nommée « bâtiment 1 ».
Une habitation optimisée, en ossature bois et munie d’une ventilation double flux a été modélisée, elle
sera nommée « bâtiment 2 ».
195
2 Retours d’expérience et modifications
apportées aux outils
2.1 Elodie
a) Présentation succincte de l’outil
Outil développé par le CSTB, utilisant la base de données Inies.
Cet outil a été utilisé par le CSTB dans le cadre des présentes études.
b) Retour d’expérience
Le logiciel ELODIE n’a pas pour vocation à effectuer les calculs thermiques. Par conséquent, seules les
consommations énergétiques fournies par ENERTECH ont été saisies dans le logiciel en énergie finale,
par usage et par type d’énergie.
Pour le reste, une étape importante consiste à saisir les différents éléments du métré dans le logiciel.
Cependant le métré fourni n’est pas toujours exploitable directement car l’unité fonctionnelle est définie
par le choix de la donnée environnementale. Ainsi, pour associer des données ACV de type FDES, il est
parfois nécessaire de convertir des données, par exemple des métrés exprimés par kilogramme en m² et
inversement : c’est la première étape de la modélisation ACV.
Puis la deuxième tâche est de choisir pour chaque élément du métré une donnée environnementale
appropriée.
Dans le logiciel ELODIE, plusieurs types de données peuvent être utilisés, dans l’ordre de
préférence suivant :
- Les FDES disponibles dans la base INIES
- Les valeurs par défaut (établis par le CSTB en 2010)
- D’autres sources de données saisies par l’utilisateur (fiche Elodie)
Cette étape d’association est généralement responsable des écarts en sortie des différents outils d’ACV
bâtiment. Par exemple, la base de données FDES ou fiches ELODIE ne contient pas d’acier galvanisé ou
inoxydable à ce jour. Les éléments du métré correspondant ont donc été associés à la donnée
environnementale sur l’acier de bardage ou de ferraillage même s’il ne s’agit pas exactement du même
procédé de fabrication. Toutefois, dans notre cas d’étude, la majorité de l’acier mis en œuvre dans les
Hauts de Feuilly est de l’acier de bardage ou de ferraillage ce qui limite l’incertitude des résultats sur ce
point là.
Les résultats sont ensuite présentés sous la forme de diagrammes circulaires et permettent, lot technique
par lot technique, d’identifier les composants les plus contributeurs. A ce stade, une démarche d’écoconception est alors possible.
L’analyse critique des résultats en sortie d’Elodie est ensuite fonction de la personne qui modélise un
projet. En effet, une bonne compréhension des données FDES et fiches Elodie manipulées permet de
mieux comprendre les résultats et éventuellement d’identifier des erreurs.
196
c) Modifications apportées à l’outil
Les évolutions d’Elodie vont permettre de prendre en compte les différentes étapes du cycle de vie d’un
bâtiment. Ces évolutions seront cohérentes avec le projet de norme européenne sur l’évaluation de la
performance environnementale des produits de construction12 et des bâtiments13. Ces normes, qui
devraient être publiées en 2012 décrivent les règles de catégories de produits mais également les
méthodes de calcul des indicateurs environnementaux. Dans l’outil ELODIE, il sera alors possible
d’évaluer un projet de bâtiment aux différentes phases : production, transport, chantier, utilisation et fin
de vie. La saisie des FDES dans la base INIES prévoit déjà cette fonctionnalité, les industriels étant
invités à saisir les indicateurs par phase du cycle de vie de leur produit.
Par ailleurs, ce retour d’expérience a montré qu’il était nécessaire d’investir un capital temps important
pour la saisie et surtout pour la conversion des données du métré fourni par ENERTECH vis-à-vis des
unités fonctionnelles des FDES.
Le CSTB travaille actuellement au développement d’un mode simplifié permettant à l’utilisateur final de
saisir rapidement les quantités des principaux matériaux d’un bâtiment. Ce travail est mené en
partenariat avec les acteurs de la construction (adaptation des unités sous ELODIE les plus pertinentes
vis-à-vis des unités utilisées dans les études de prix notamment).
Par ailleurs, des documents de cadrage des modélisations deviennent essentiels. A cette petite échelle,
les différentes personnes ont pu discuter et sont parties d’un même métré pour modéliser les mêmes
bâtiments. Mais comment modéliser de manière homogène des bâtiments sans disposer de règles
communes complètes. Dans la continuité de cette réflexion, le CSTB a participé à la création de l’annexe
HQE Performance définissant précisément les éléments à prendre en compte pour le contributeur produit
et matériaux de construction.
Enfin, le retour d’expérience des Hauts de Feuilly a montré la nécessité de disposer de valeurs de
référence afin de comparer les résultats obtenus sur ce bâtiment à un bâtiment type. Ce travail de
capitalisation de données à l’échelle bâtiment est actuellement en cours avec les projets HQEE (Haute
Qualité Energétique et Environnementale) coordonné par la DHUP (Direction de l’Habitat, de l’Urbanisme
et des Paysages) et l’ADEME et le projet HQEPerf, porté par l’Association HQE et les certificateurs.
2.2 Equer
a) Présentation succincte de l’outil
Outil développé par Izuba et les Mines de Paris, utilisant la base de données Ecoinvent.
Cet outil a été utilisé par Izuba et Armines dans le cadre des présentes études.
12
Draft prEN15804 Sustainability of construction works – Environmental product declaration – Product category
rules (2010), April 2010, 47 p.
13
Draft prEN15978 Sustainability of construction works - Assessment of environmental performance of buildings Calculation method, April 2010, 55 p.
197
b) Retour d’expérience
Le modeleur graphique Alcyone a permis la quantification automatique de la plupart des matériaux et
composants considérés dans cette étude de cas, ce qui simplifie notablement la mise en œuvre de l’ACV.
L’interface d’Equer a été améliorée de manière à pouvoir ajouter des composants supplémentaires,
correspondant par exemple aux lots électricité, plomberie et fondations. Un utilisateur expérimenté peut
alors effectuer la saisie de ce type de bâtiment en moins d’une journée, ce qui est compatible avec la
durée d’étude pour une opération impliquant un BET. Dans ce cas particulier, les difficultés ont été liées à
l’incohérence entre les quantitatifs des matériaux (phase chantier, réalisés par l’économiste) et les
données de la simulation thermique dynamique qui avaient été fournies (phase conception, réalisée par
le BET).
Une étape délicate consiste à choisir, dans la base de données environnementales, les matériaux ou
composants les plus proches de ceux définis dans le projet. Par exemple, l’élément « Terrasse en
Silvadec » ne figure pas dans la base de données. Le matériau « bois certifié – planches » a été
considéré. Certains éléments, heureusement présents en faible quantité, n’ont pas été pris en compte
faute de pouvoir déterminer le matériau adéquat dans la base de données, par exemple : fourreau gaz
DN90, fourreau pour plymouth, géotextile. Certains quantitatifs n’étaient pas renseignés, en particulier :
seuils de porte, tuyau pour ventilation de la cave, câble ethernet, habillage des gaines techniques.
Les résultats des calculs intègrent la simulation thermique du bâtiment et l’évaluation des impacts
environnementaux. Ces différentes étapes sont présentées dans des manuels décrivant les algorithmes
et les hypothèses des calculs. Ceci étant l’évaluation est complexe et l’effet « boite noire » est inévitable
pour un utilisateur qui n’a pas été formé à la méthode. Cette difficulté n’est pas spécifique à l’ACV : il en
est de même de n’importe quel outil (calculs thermiques, éclairage…). La décomposition des impacts sur
les différentes phases et les graphes comparatifs permettent par des analyses de sensibilité de mieux
cerner l’influence des choix de conception, et d’acquérir ainsi une expérience utile pour interpréter les
résultats.
c) Modifications apportées à l’outil
Les évolutions d’EQUER vers novaEQUER ont été effectuées dans plusieurs directions comme cela est
détaillé dans le livrable 3 du projet :
 intégrer les bibliothèques d’impacts environnementaux Ecoinvent ou FDES : cela nécessite
l’utilisation sur toute la chaîne de saisie / calcul / résultat à un nombre variable d’impacts
environnementaux
 donner accès à toutes les données utilisées pour le calcul aussi bien en consultation qu’en
modification : l’objectif est de permettre à l’utilisateur de voir ce qui est pris en compte dans le
calcul et éventuellement de le corriger par des valeurs mesurées ou envisagées.
 rendre la compréhension et l’utilisation de l’outil aussi aisées que possible : l’ajout des
fonctionnalités et l’augmentation du volume de données consultable et modifiable nous amenés à
revoir l’interface du logiciel pour ne pas noyer l’utilisateur dans de fastidieuses saisies
 éliminer les limites du noyau de calcul et permettre d’obtenir un niveau de détail plus élevé des
résultats
 augmenter les possibilités de présentation des résultats : les types de graphiques de sorties sont
plus nombreux afin de rendre les comparaisons de variantes plus aisées, des formats
d’exportation de données ont été ajoutés pour pouvoir traiter les résultats avec d’autres logiciels
 ajouter la possibilité d’utiliser l’outil de manière autonome en dehors de son couplage avec le
logiciel de simulation thermique dynamique Pléiades+COMFIE.
198
Compte tenu de l’ampleur des modifications, des difficultés rencontrées lors du développement et du
temps disponible, certaines modifications ne sont pas encore finalisées.
2.3 Simapro
a) Présentation succincte de l’outil
Outil d’Analyse de Cycle de Vie, utilisant la base de données Ecoinvent.
Cet outil a été utilisé par Nobatek dans le cadre des présentes études.
b) Retour d’expérience
Concernant l’ACV des hauts de Feuilly :
La modélisation a été réalisée en utilisant le métré basé sur le DPGF (métré déjà utilisé par Enertech
pour sa modélisation). Hormis pour les menuiseries dont l’unité était le m², l’unité de tous les autres
matériaux était le kg. Ceci convenait donc parfaitement aux unités des processus Ecoinvent utilisés pour
modéliser ces matériaux, sauf pour :
 Le bois qu’il faut renseigner en m3. Les masses volumiques suivantes ont donc été utilisées :
500kg/m3 pour du résineux, 800 kg/m3 pour du feuillu, et 650 kg/m3 pour de l’OSB.
 Le béton qu’il faut également renseigner en m3. Ecoinvent propose les masses volumiques de
2 380 kg/m3 pour du béton normal et de 2 385 kg/m3 pour du béton de dalle et fondations.
 Les câbles qu’il faut renseigner en mètres. Ecoinvent propose la masse linéaire de 0.079 kg/m.
Ensuite, il a fallu également faire quelques conversions pour les équipements. Par exemple, le ballon
d’eau chaude Ecoinvent est un 600 litres, il faut donc en utiliser 0,7 pour modéliser le 400 litres, etc.
Pour la phase d’usage :
 Concernant l’électricité, il faut directement rentrer les kWh d’énergie finale donc pas de
conversion à faire.
 Concernant l’eau, l’unité du processus Ecoinvent est le kg, donc pas de conversion non plus (1
kg = 1 litre)
Pour le transport des matériaux, il faut connaître la masse totale des matériaux, donc il faut déterminer le
poids des éléments en m² et des équipements (à partir de masses surfaciques ou unitaires).
En dehors de ces quelques conversions, on peut dire que ce ne sont pas les unités du DPGF qui ont
influé sur le temps de saisie des données. Le plus long a été de sélectionner le bon processus Ecoinvent
dans la base de données et de créer les bons assemblages qui permettent une visualisation intéressante
des résultats. Au moment de la création des assemblages, il faut également penser à leur future fin de
vie, et donc mettre à l’intérieur d’un même groupe des matériaux qui subiront le même traitement lors de
la déconstruction du bâtiment. Cet aspect rallonge donc le temps de saisie des données.
Un dernier aspect qui prend du temps est qu’il faut parfois chercher comment modéliser des matériaux
qui ne sont pas dans la base de données (ex : fermacell, composites…) en assemblant divers matériaux.
Avec le logiciel Simapro, le seul moyen d’avoir un regard sur les résultats en cours de saisie est de lancer
des simulations intermédiaires.
199
Lorsque la totalité du bâtiment est modélisé, l’analyse des résultats peut être menée assez finement en
visualisant directement la part d’impact de chaque groupe de matériaux sur les différents indicateurs, et
en affichant sous forme de réseaux les différents contributeurs au sein de chaque groupe de matériaux.
Cette architecture en réseau permet d’identifier les sources principales d’impact. Par exemple sur
l’indicateur « épuisement des ressources », si on remonte les flux d’impact les plus importants, on peut
identifier la ressource la plus épuisée : phases du cycle de vie  transport des matériaux  camion 
diesel  pétrole brut.
En revanche, si on veut représenter les résultats par indicateurs en présentant la valeur de l’impact (sous
forme d’histogramme), et non le pourcentage, il faut extraire les résultats chiffrés, les exporter vers un
tableur et les retraiter.
Concernant l’ACV du bâtiment Nobatek :
Le travail a été beaucoup plus long car il n’y avait pas de métré déjà réalisé. Il a donc fallu réaliser un
inventaire complet des matériaux, équipements et consommations. Des sources très diverses ont été
utilisées pour obtenir un relevé le plus exhaustif possible.
Les documents qui ont été le plus utilisés, pour les matériaux et les équipements, sont les DOE (Dossier
des Ouvrages Exécutés) et les factures. Mais comme la composition et la description des éléments
n’étaient pas toujours suffisamment précises, un complément d’information a parfois dû être obtenu avec
des CCTP (Cahier des Clauses Techniques Particulières), des DCE (Dossier de Consultation
d’Entreprise), des FDES (Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire), des fiches techniques de
produits, des mesures sur des plans du bâtiment, ou des mesures et observations in situ.
Le travail de conversion pour avoir toutes les quantités en kg ou en m 3 a été assez long, notamment car
des nombreux éléments étaient chiffrés en unités (u).
Concernant les consommations, les documents suivants ont été utilisés : fiches de suivi chantier, fiches
de relevés de consommations énergétiques et de consommation d’eau, fiches de simulations
énergétiques.
Ensuite, concernant la modélisation, le travail a été similaire à celui mené sur les Hauts de Feuilly, le plus
long étant de créer les bons assemblages, puis de retraiter et d’exploiter les résultats.
c) Modifications apportées à l’outil
Sans objet.
200
3 Présentation des résultats obtenus
Les rapports détaillés de chacune des études figurent en annexe.
3.1 Comparaison des résultats par différents outils sur les
Hauts de Feuilly
a) Liste des matériaux complète
Le tableau de la page suivante permet de comparer les résultats de chaque étude, rapporté à une unité
commune :
201
Tableau 1 : Résultats détaillés des analyses de la maison des Hauts de Feuilly, liste des matériaux complète.
Logiciel
Phase
Elodie
Constr. +
Réno. + Fin Utilisation
de Vie
Energie primaire totale
consommée
Energie renouvelable
Energie non renouvelable
Epuisement des ressources
Consommation d'eau
Déchets dangereux
Déchets non dangereux
Déchets inertes
Déchets radioactifs (poids)
Déchets radioactifs (volume)
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Pollution de l'air
Pollution de l'eau
Formation d'ozone
photochimique
Destruction de la couche
d'ozone stratosphérique
Eutrophisation
Ecotoxicité aquatique
Toxicité humaine
Odeur
-
Pléiades - Equer
Construc- Rénovation
tion
Total
62,8
18,6
43,6
3,3
7,6
1,74
664,4
3 015,5
0,058
108,6
5,0
103,8
1,5
88,2
22,12
18,7
335,2
0,195
171,3
23,5 147,4 4,8
95,8
23,86 683,1 3 350,8
0,253
402,1
2,59
78 464
53 289
239,0
1,44
19 537
51 639
641,1
4,04
98 001 104 929 -
0,319
0,013
0,332
0,029
0,238-
0,018
48,5
9,5
3,0
7,5
-
-
0,4
3,5
74,5
0,002
0,12
64,7
0,44
0,138
233,1
0,187
9,80
464,2
2,39
0,013
1 917,9 0,206
10,80
1 132,2
5,14
-
0,097
-
0,049
955
0,020
174
7,5
87,4
-
-
0,074
896
0,010
191
3,4
75,8
1 194,3
0,003
0,18
176,2
0,30
0,023
179,0
-
-
-
-
115,0
-
-
-
0,289
3 515
0,080
1 229
6,0
0,7
0,6
416,1
0,013
0,70
427,1
2,01
Constr. +
Réno.
Fin de vie Utilisation Total
-
0,047 -
Simapro
0,271
-
0,978
1 070
0,064
511
Unité
Fin de vie Utilisation Total
66,6
22,1
44,5
3,4
16,8
0,26
78,4
8,5
0,1
8,4
0,7
0,8
0,00
934,4
0,018
0,001
0,295
264,8
1,04
73 082
48 462
87,7
0,10
5 167
24 284
210,1
0,85
24 084
14 881
205,1 kW.h EP / m² SHON.an
27,8 kW.h EP / m² SHON.an
177,3 kW.h EP / m² SHON.an
5,5 kg éq. Sb / m² SHON
121,7 m3 / m² SHON
0,27 kg / m² SHON
1053,2 kg / m² SHON
kg / m² SHON
0,315 kg / m² SHON
dm3
562,6 kg éq. CO2 / m² SHON
1,99 kg éq. SO2 / m² SHON
102 332 m3 / m² SHON
87 626 m3 / m² SHON
0,132
0,012
0,055
0,199 kg éq. C2H4 / m² SHON
-
0,409
1,389 6 437 0,174 2 105 -
130,0
5,6
124,4
1,4
104,0
0,01
40,5
-
0,015
-
-
0,010
-
-
0,433 g éq. CFC R11 / m² SHON
kg éq. PO4(3-) / m² SHON
PDF.m².an
DALY
Nm3
202
Ecarts entre les résultats :
Les écarts relatifs à la moyenne entre les différents résultats sont présentés dans les graphiques suivants sur les indicateurs utilisés par les trois logiciels, en
séparant les phases construction, rénovation et fin de vie de la phase utilisation :
Ecarts à la moyenne
des indicateurs communs aux trois étude
Phase Utilisation
Ecarts à la moyenne
des indicateurs communs aux trois étude
Phase Construction Rénovation et Fin de vie
-100% -75%
-50%
-25%
Energie primaire totale
consommée
Epuisement des ressources
0%
25%
50%
75%
Elodie
Equer
100%
-100% -75%
-50%
-25%
25%
50%
75%
100%
Energie primaire totale
consommée
Epuisement des ressources
Simapro
Consommation d'eau
0%
Elodie
Consommation d'eau
Equer
Déchets radioactifs (poids)
Déchets radioactifs (poids)
Changement climatique
Changement
climatique
Graphique 1 et 2 : comparaison des indicateurs communs
aux trois études
Analyse des divergences :
Acidification atmosphérique
Simapro
Acidification atmosphérique
Sur l’indicateur Energie primaire totale consommée, les valeurs sont très homogènes sur l’ensemble des phases Construction, Rénovation, Fin de vie et
Utilisation.
Formation d'ozone photochimique
Formation d'ozone photochimique
203
Utilisation
Energie primaire totale consommée en
kW.h EP / m² SHON.an
Fin de vie
Rénovation
Construction
250,0
200,0
150,0
100,0
Graphique 3 : comparaison de l’indicateur énergie primaire
totale sur les trois outils
50,0
0,0
Elodie
Pléiades - Equer
Simapro
Si on entre dans le détail de la décomposition par lot de l’énergie primaire de construction, Rénovation et Fin de vie , on constate la cohérence des résultats.
NB : Le transport des matériaux sur le chantier est pris en compte dans chaque FDES du module composant sous Elodie. De même, le taux de chute sur
chantier est pris en compte dans chaque FDES.
Décomposition de l'énergie primaire de Construction,
Rénovation et Fin de vie
Graphique 4 : décomposition de l’indicateur
énergie primaire totale sur les trois outils pour la phase
Construction, Rénovation et Fin de vie.
kW.h /m²SHON .an
Transport des matériaux
70,0
Equipements techniques
60,0
Finitions intérieures
50,0
Isolation
40,0
Menuiseries
Couverture - Etanchéité
30,0
Façades
20,0
Structure
10,0
Voirie - Réseaux divers
0,0
Elodie
Simapro
204
NB : Les modules « Chantier » (postes communs de type engins de terrassement et grues) et
« Transport des usagers» n’ont pas été pris en compte conformément aux objectifs de l’étude (cf. rapport
d’accompagnement tâche 4, CSTB)
Equer ne permet pas encore la décomposition par lot. On souligne que l’implémentation de cette
décomposition nécessiterait au préalable de standardiser le classement des matériaux par lot. Par
exemple un mur en brique monomur est-il classé dans structure, façade ou isolation ?
On peut se poser la question de la pertinence de ce classement s’il n’est pas standardisé. Cependant il
nous semble utile afin de pouvoir en phase conception identifier les principaux contributeurs pour orienter
les efforts de conception vers ces lots dans le but d’en réduire l’impact.
Détail des divergences :
Phase
Energie primaire totale consommée
Energie renouvelable
Energie non renouvelable
Epuisement des ressources
Consommation d'eau
Déchets dangereux
Déchets non dangereux
Déchets inertes
Déchets radioactifs (poids)
Déchets radioactifs (volume)
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Pollution de l'air
Pollution de l'eau
Formation d'ozone photochimique
Destruction de la couche d'ozone stratosphérique
Eutrophisation
Ecotoxicité aquatique
Toxicité humaine
Odeur
Construction +
Rénovation + Fin
de Vie
-
Utilisation
Total
10%
13%
14%
13%
41%
105%
29%
40%
69%
9%
8%
13%
53%
16%
141%
52%
25%
27%
10%
12%
13%
24%
18%
138%
30%
38%
21%
36%
41%
0%
22%
44%
123%
38%
46%
50%
15%
78%
77%
41%
40%
43%
3%
13%
25%
114%
-
-
Tableau 2 : détail des différences entre les résultats sur tous les indicateurs. L’écart est exprimé en écart
type rapporté à la valeur moyenne.
Dans le tableau 2, les valeurs en gras correspondent aux indicateurs pris en compte dans les trois outils,
les valeurs en italique ne sont prises en compte que dans deux outils. Les cases vertes correspondent à
un écart de moins de 25%, les cases vert clair à un écart de 25 à 50%, les cases jaunes de 50 à 75%, et
les cases rouges à un écart de plus de 75%.
Les divergences sont peu importantes (écart type rapporté à la moyenne de moins de 25% sur l’analyse
complète) pour :
- Les indicateurs d’énergie primaire, renouvelable ou non,
- L’épuisement des ressources, même si une divergence est visible sur la phase utilisation,
- La consommation d’eau,
- Pollution de l’air et de l’eau, malgré un écart important sur la phase Utilisation,
- Formation d’ozone photochimique,
205
Divergences importantes (écart type de 25 à 100% de la valeur moyenne) :
- Déchets non dangereux, déchets inertes,
- Déchets radioactifs (valeur élevée en phase Construction Rénovation et Fin de vie dans Elodie et
valeur élevée dans Simapro en phase utilisation),
- Changement climatique,
- Acidification atmosphérique,
Divergences très importantes (écart type supérieur à 100% de la valeur moyenne) :
- Déchets dangereux, écart entre Simapro et Elodie,
- Destruction de la couche d’ozone stratosphérique, écart entre Simapro et Elodie,
Explications des divergences :
L’origine des divergences touchait principalement aux caractéristiques du bâtiment et aux hypothèses de
modélisation ACV :
1) CARACTERISTIQUES DU BATIMENT (quantitatif/métré des matériaux, nombre d’habitants,
consommation énergétique et d’eau pendant l’utilisation)
-
Homogénéisation des quantités de matériaux
Cet aspect n’a pas pu totalement être mis en cohérence malgré l’utilisation du même métré. Les
quantités de matériaux modélisées varient de 487 t pour SimaPro, à 525 t pour Elodie et 537 t
pour Equer.
-
Nombre d’habitants considérés
Cet aspect a pu être mis en cohérence. Le nombre d’habitants est de 4 personnes.
-
Valeurs utilisées pour les consommations énergétiques
Les consommations énergétiques utilisées dans SimaPro et Elodie se basent sur la simulation
thermique dynamique effectuée par ENERTECH en avant-projet. Pour Equer, la simulation
thermique a été reprise sous Pléiades-Comfie avec les caractéristiques du bâtiment en phase
chantier (donc correspondant au métré du bâtiment). Malgré cette différence de méthodologie,
les résultats en énergie finale sont très similaires. Par ailleurs les mix énergétiques de l’électricité
présentes des différences, qui contribuent également aux écarts sur l’énergie primaire et les
autres indicateurs.
-
Valeurs utilisées pour les consommations d'eau
La consommation d’eau retenue est de 133 l/pers/jour soit 194.18 m 3 par an. Il s’agit d’une
donnée statistique utilisée dans les trois logiciels.
2) HYPOTHESES DE MODELISATION ACV (métré des composants, consommation énergétique et
d’eau pendant l’utilisation)
-
Durée de vie prescrite (DVP) en années
Cet aspect a pu être mis en cohérence. La DVP retenue pour la maison individuelle est de 50
ans.
-
Modélisation ACV de la production des matériaux et produits
206
Les écarts sur un certain nombre d’indicateurs proviennent des flux pris en compte dans les
indicateurs qui sont différents selon la méthode d’ACV utilisée.
Les données utilisées dans SimaPro et Equer sont des données génériques de la base
Ecoinvent. Elles sont représentatives de la situation suisse ou européenne.
Pour réinterpréter la base Ecoinvent dans le contexte français, une méthodologie a été mise au
point dans Equer afin de créer l’équivalent d’une fiche FDES pour des procédés à partir des
données Ecoinvent : à chaque procédé de la base Ecoinvent correspond un inventaire des flux
élémentaires. Après avoir listé les substances intervenant dans leur calcul, les indicateurs FDES
sont calculés à partir de l’inventaire Ecoinvent en appliquant la méthodologie de calcul FDES
(avec des coefficients d’équivalence). Ceci permet de disposer d’une base de donnée plus
complète qu’Inies.
Les données utilisées dans Elodie correspondent, pour partie, aux FDES fournies par les
industriels français. Elles prennent en compte les données du procédé de fabrication du produit
qui peut ne pas être considéré dans les données génériques (p. ex. cas du tuyau en PVC vs.
matériau brut PVC générique). Les infrastructures et biens de production sont également omis
dans les FDES utilisées dans Elodie. Cet aspect est généralement peut influant sur certains
indicateurs comme l’énergie primaire consommée ou le changement climatique mais constitue
une source de variabilité potentielle.
-
Modélisation ACV du transport des matériaux et du retour à vide des camions
Cet aspect est, a priori, traité de manière identique dans les modélisations sous Equer et
SimaPro : utilisation d’une seule donnée :la base Ecoinvent 2007 considère un taux de charge
moyen de 9,68 tonnes pour un camion de 40 tonnes, soit 24%) et d’une seule distance de
transport forfaitaire de 100 km. Dans Elodie, le taux de retour à vide est fonction du circuit de
distribution de chaque produit de construction : il peut donc varier de 0% à 100%. De même, la
distance de transport usine-chantier peut varier de 15 km à 1260 km (données collectées dans
les différentes FDES de la base INIES). Toutefois, le premier retour d’expérience statistique sur
la contribution des phases du cycle de vie des FDES montre que la phase transport des
matériaux est plutôt faible. En effet, la majeure partie du transport des matériaux a lieu avant
l’usine de production (acheminement des matières premières notamment).
-
Modélisation ACV de la phase de mise en œuvre
Un taux de chute de 5% a été considéré dans Equer pour l'ensemble des matériaux, et le
traitement des déchets est pris en compte
Dans Elodie, les FDES intègrent un taux de chute qui est spécifique au produit concerné. Par
exemple, il est de 4% pour le mur en maçonnerie mais de 0% pour la poutre en bois lamellécollé.
Dans Simapro, le taux de chute n’a pas été pris en compte (cet aspect avait été omis au début et
nécessitait trop de modifications par la suite pour être intégré, vu le mode de saisie des données
sur Simapro. Cela explique en partie l’écart sur les quantités de matériaux (masse totale du
bâtiment).
-
Modélisation ACV de la consommation énergétique
Les coefficients de conversion énergie primaire/énergie finale ne sont pas identiques (variant de
3,13 à 3,77) ce qui peut expliquer de légères différences sur ce poste de l’ACV.
-
Modélisation ACV de la production d’électricité PV pendant l’utilisation
Dans les trois outils, la production PV étant considérée comme de l’énergie renouvelable, elle
n’est donc pas chargée d’impacts. La production d’électricité a été soustraite à la consommation
207
d’électricité. Ainsi les consommations d’électricité évitées correspondent à de l’électricité
française de base dont le mix est défini précédemment pour chaque logiciel.
L’impact de la production des modules a été pris en compte dans chacun des outils.
-
Modélisation ACV de la consommation d’eau
Le calcul des impacts lié à la consommation d’eau s’est appuyé sur des données Ecoinvent pour
les trois outils : mise à disposition « tap, water » et traitement des eaux usées « sewage water ».
Il n’existe donc pas de divergence liée à ce poste de l’ACV.
-
Renouvellement des équipements : durées de vie typique (DVT) considérées
Ces aspects ont été mis en cohérence par les différents membres du projet. Les revêtements de
sols n’ont pas été pris en compte car les données n’étaient pas disponibles dans le métré. Il n’y a
donc pas de variabilité.
Equer
Simapro
Elodie
Portes et fenêtres
30 ans :
1 remplacement
30 ans :
1 remplacement
1 remplacement
Revêtements de sol
Sans objet – non quantifié
Equipements
Remplacement négligé 1 remplacement
25 ans :
techniques
1 remplacement
-
Fin de vie
Dans Equer, il a été décidé de prendre en compte des fins de vies par type de matériaux. Le
béton et les métaux seront recyclés (concassage du béton), le bois incinéré, et les autres
matériaux seront placés en décharge de type 3 (DCIII) pour les déchets inertes et décharge de
type 2 (DCII) pour les déchets industriels banals (DIB). Voir le détail dans le rapport complet
d’Armines.
Dans Simapro, le béton pur (dallages, chapes) est considéré comme recyclé (concassé), les
métaux sont recyclés, le bois est incinéré (sans récupération d’énergie), le reste des matériaux
va en décharge. Simapro prend de plus en compte le transport induit pour cette fin de vie
(Décharge : 20km, Recyclage : 250 km, Incinération : 10 km). Voir le détail dans le rapport
complet de Nobatek.
Dans Elodie, par défaut les produits sont mis en décharge à l’exception des produits pour
lesquels une filière de valorisation pérenne existe déjà (cas des métaux), auquel cas seul le
transport est pris en compte (32 km).
208
b) Liste des matériaux simplifiée
L’analyse des écarts entre une description complète et simplifié du bâtiment a été réalisée uniquement
sous le logiciel Equer.
Objet : la saisie complète de tous les composants d’un bâtiment est très fastidieuse. L’objet de ce
chapitre est d’évaluer l’impact d’une saisie simplifié, en négligeant les postes suivants :
- Serrurerie,
- Façades,
- Menuiseries techniques,
- Aménagements extérieurs,
- Electricité,
- Plomberie
- Ventilation,
- Chauffage : groupe thermodynamique),
- ECS,
- Photovoltaïque,
Comparaison entre liste des matériaux complète et simplifiée sous Equer :
Variante détaillée
Variante simplifiée
Graphique 5 : Comparaison des impacts évalués par les modèles détaillé et simplifié,
extrait du rapport détaillé d’Armines
On note que l’impact de la simplification des listes de matériaux est non négligeable. Les écarts sont
importants, jusqu’à 47% sur l’écotoxicité. A noter que ce pourcentage est rapporté à l’impact à toutes les
phases de vie du bâtiment, y compris la phase Utilisation. L’impact relatif sur le poste Construction serait
a priori encore plus important.
Aussi la simplification des listes de matériaux en négligeant totalement ces équipements amène à un
résultat partiel.
209
La piste des indicateurs par ratio déterminés par typologie de systèmes (PAC + plancher, Chaudière gaz
+ radiateur, etc.…) nous semble donc à privilégier.
210
3.2 Présentation de l’étude sur le bâtiment
Nobatek
a) Liste des matériaux complète
Consommations d’énergie en phase utilisation :
Ces consommations ont été évaluées en partie sur des mesures et en partie sur des estimations.
Total en kW.h EP /m²
SHON .an
Chauffage
ECS
Rafraîch.
Ventil.
Auxiliaires
Ascenseur
Eclairage
Bureautique
Total
6,0
0,0
4,2
43,0
10,5
2,4
12,1
14,5
92,7
Répartition des consommations d'énergie primaire
Bureautique
16%
Eclairage
13%
Ascenseur
3%
Chauffage
6%
ECS
0%
Rafraîchissement
5%
Auxiliaires
11%
Ventilation
46%
Graphique 6 : décomposition des consommations d’énergie en phase utilisation
Le poste ventilation prend une part très importante qui est très surprenante. On souligne que ces chiffres
avaient été estimés il y a plus d’un an à partir de résultats de STD et de relevés sur les premiers mois
d’utilisation. Mais il y avait eu quelques problèmes de fonctionnement de la pompe à chaleur, sur ces
premiers mois, qui (une fois multipliés pour modéliser les consommations sur la durée de vie) peuvent
expliquer ce pourcentage élevé.
211
Tableau 2 : Résultats détaillés des analyses du bâtiment Nobatek, Liste des matériaux complète.
Bâtiment
Bâtiment Nobatek
Phase
Construction +
Rénovation
Energie primaire totale consommée
Energie renouvelable
Energie non renouvelable
Epuisement des ressources
Consommation d'eau
Déchets dangereux
Déchets non dangereux
Déchets inertes
Déchets radioactifs (poids)
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Pollution de l'air
Pollution de l'eau
Formation d'ozone photochimique
Destruction de la couche d'ozone stratosphérique
71,9
7,4
64,5
3,19
9,5
0,09
91,8
0,0
0,012
442,8
1,1
102 947
43 386
0,137
0,287
Unité
Fin de vie
0,7
0,0
0,6
0,03
0,1
0,00
210,3
0,0
0,000
73,9
0,0
536
11 599
0,015
0,001
Utilisation
Total
108,5
4,6
103,9
0,63
14,9
0,00
9,4
0,0
0,150
93,7
0,4
10 735
5 207
0,024
0,004
181,1 kW.h EP / m² SHON.an
12,0 kW.h EP / m² SHON.an
169,1 kW.h EP / m² SHON.an
3,85 kg éq. Sb / m² SHON
24,5 m3 / m² SHON
0,09 kg / m² SHON
311,5 kg / m² SHON
0,0 kg / m² SHON
0,163 kg / m² SHON
610,5 kg éq. CO2 / m² SHON
1,47 kg éq. SO2 / m² SHON
114 219 m3 / m² SHON
60 192 m3 / m² SHON
0,176 kg éq. C2H4 / m² SHON
0,292 g éq. CFC R11 / m² SHON
Attention ces résultats ne sont pas directement comparables avec ceux de la maison des Hauts de Feuilly car la durée de vie prise en compte est différente
(50ans pour les Hauts de Feuilly, 30 ans pour le bâtiment Nobatek, ce qui implique moins de remplacements de matériaux pour les rénovations).
Les consommations d’énergie (trois premières lignes) sont rapportées à l’année pour rendre comparables les valeurs en phase utilisation, mais cela a pour
conséquence de diviser la consommation des autres phases par une durée de vie plus courte.
Par ailleurs, certains matériaux notamment des systèmes ne sont pas pris en compte (réseau de ventilation, certains éléments de plomberie, le lot « électricité »,
et l’ascenseur).
212
Décomposition de l'énergie primaire de Construction,
Rénovation et Fin de vie ramenée à une année
Le graphe ci-contre permet de donner des ordres de grandeur des
divergences en répartition de l’énergie primaire de Construction,
Rénovation et Fin de vie si on ramène ces valeurs à un an. Cet
indicateur reflète l’impact rapporté au service rendu au maître d’ouvrage
(une surface et une durée d’existence du bâtiment).
kW.h /m²SHON .an
70,0
Transport des matériaux
Equipements techniques
Finitions intérieures
60,0
50,0
Menuiseries
40,0
Couverture - Etanchéité
30,0
Façades
20,0
Structure - isolation
Voirie - Réseaux divers
Graphique 7 : décomposition de l’indicateur énergie primaire totale
ramenée à un an de la maison des Hauts de Feuilly et du bâtiment
Nobatek pour la phase Construction, Rénovation et Fin de vie.
10,0
0,0
Hauts de Feuilly
Bâtiment Nobatek
Décomposition de l'énergie primaire de Construction,
Rénovation et Fin de vie sur la durée de vie prise en compte
kW.h /m²SHON
3500,0
Transport des matériaux
3000,0
Equipements techniques
2500,0
Finitions intérieures
2000,0
Menuiseries
En revanche, le graphe ci-contre prend en compte la durée de vie totale
supposée :
- 50 ans pour la maison des Hauts de Feuilly
- 30 ans pour le bâtiment Nobatek
On considère ici un indicateur reflétant l’impact initial de la construction.
Graphique 8 : décomposition de l’indicateur énergie primaire totale sur la
durée de vie supposée de la maison des Hauts de Feuilly et du bâtiment
Nobatek pour la phase Construction, Rénovation et Fin de vie.
Couverture - Etanchéité 1500,0
Façades
1000,0
Structure - isolation
500,0
Voirie - Réseaux divers
0,0
Ces deux graphiques illustrent l’importance de l’hypothèse faite sur la
durée de vie du bâtiment. La comparaison des deux bâtiments est
radicalement différente selon l’indicateur pris en compte, et ce à cause
d’une hypothèse de durée de vie différente. Il est donc essentiel pour pouvoir comparer des bâtiments entre eux de convenir d’hypothèses cohérentes et
justifiées sur la durée de vie à prendre en compte en fonction du procédé constructif.
Hauts de Feuilly
Bâtiment Nobatek
213
b) Liste des matériaux simplifiée
Graphique 7 : variation d’impact entre ACV simplifiée et détaillée,
Extrait du rapport détaillé de Nobatek
Ici l’impact de la simplification est jugé ici peu important (au maximum 14% sur l’énergie renouvelable
consommée).
NB : la simplification porte sur 5,3 % de la masse, ce qui reste du même ordre de grandeur que la
simplification de la liste des matériaux réalisée par Armines sur la maison des Hauts de Feuilly (6,2%)
avec un résultat assez différent.
La différence de conclusion sur la pertinence de la simplification de la liste des matériaux semble venir :
- Des matériaux négligés même dans l’étude complète sur le bâtiment Nobatek (réseau de
ventilation, certains éléments de plomberie, le lot « électricité », et l’ascenseur).
- de la liste des matériaux négligés dans la version simplifiée, qui comportait plus d’équipements
techniques (groupes thermodynamiques, capteurs solaires…) dans l’étude de la maison des
Hauts de Feuilly, et dont l’impact rapporté à la masse est particulièrement important.
Aussi il nous semble qu’il faut rester sur l’idée que la simplification de la liste des matériaux génère un
résultat partiel qui peut comporter selon les cas une divergence non négligeable sur certains indicateurs.
214
3.3 Étude de variantes de procédés
constructifs sur une maison individuelle
Cette petite étude est tirée de l’analyse de sensibilité du poids du transport des produits qui avait été
menée dans le cadre de la phase 2 « Méthodologie » du projet COIMBA. C’est pourquoi la phase
d’usage n’est pas très détaillée (seulement les consommations d’électricité et de gaz), et la fin de vie
n’avait pas été modélisée.
Hypothèses sur les bâtiments :
Les tableaux suivants présentent les matériaux, quantités, et modules choisis évaluer les impacts
environnementaux sur SimaPro, pour toute la durée de vie du bâtiment (30 ans). La base de données de
matériaux utilisés pour l’ACV est Ecoinvent version 2.0.
Bâtiment 1 :
215
Bâtiment 1 - une habitation traditionnelle, isolée par l'intérieur et munie d'une ventilation simple flux
Modèle de bâtiment
Modèle de transport
Quantité
Lot
Element
Enduit (projeté/tranché
mortier ciment)
Murs
extérieurs
Murs
intérieurs
Unité
Module utilisé dans Simapro
dans Quantité Quantité en kg
SimaPro
kg
7378
7378
Bâteau (T.km)
(camion de 16-32T)
Module utilisé dans
Simapro : Transport, lorry
16-32t, EURO4/RER U
Module utilisé dans
Simapro : Transport,
transoceanic freight
ship/OCE U
150
1107
_
Distance (km)
Cement mortar,at plant/ CH U
Parpaing
kg
56420
56420
Concrete block, at plant/DE U
57
3216
_
Laine de verre
kg
217
217
Glass wool mat, at plant/CH U
460
100
_
230
549
_
500
91
_
500
29
_
231,5
884
_
231,5
250
_
BA13
kg
2387
2387
Gypsum plaster board,at
plant/CH U
Vitrage(double
vitrage)(U=2,2
M2K/W;66% de vitrage)
m2
6
182
Glazing,double(2-IV), U<1,1
W/m2K, at plant/RER U
Menuiseries bois
m2
6
57
Placoplâtre
kg
3817
3817
plâtre
kg
1078
1078
Window frame, wood,
U=1,5kW/m2K, at plant RER U
Gypsum plaster board,at
plant/CH U
Base plaster, at plant/CH U
Parpaing
kg
25480
25480
Concrete block, at plant/CH U
57
1452
_
Plâtre
Chape ciment avec
ragréage
kg
1078
1078
Base plaster, at plant/CH U
231,5
250
_
kg
2160
2160
Cement mortar,at plant/CH U
150
324
_
20
994
_
150
61
_
150
1721
_
261
24427
5091
hypothèse: 4 fenêtres ;
largueur unit: 1,14 m;
hauteur 1,33 m
2835
Dalle béton armé ep. 16
cm sur 135 m2
Plancher bas
21,6
49680
kg
405
405
Béton de proprété,sur
gravier de protection
contre le gel(sable)
m3
6,7
11475
Parquet
m3
2,6
1305
Plancher
intermédiaire
Isolant(laine de
verre)+aggloméré
Tuiles terre cuite
Isolant-laine de verre
Enduit plâtre
km (camion de 24 tonnes)
Concrete,sole plate and
foundation,at plant/CH U
m3
Film+Isolation
répartie(Polystyrène
expansé)
Toiture
Commentaires
Camion (T.km)
kg
522
522
kg
5434
5434
kg
286
286
kg
1573
1573
Polystyrene foam slab,at
plant/RER U
Concrete,exacting,with deicing salt contact,at plant/CH U
Sawn
de Shanghai à
timber,hardwood,planed,air/k
Bordeaux(18718 km)
iln dried,u=10%,at plant/RER U
Glass wool mat,at plant/CH U
Roof tile,at plant/RER U
Glass wool mat,at plant/CH U
Base plaster,at plant/CH U
3100
Etudier également avec 500
km
501
460
240
_
200
1087
_
460
132
_
232
364
_
Transport total (T.km)
13109
24427
1583
216
Bâtiment 2
Bâtiment 2-une habitation optimisée,en ossature bois et munie d'une ventilation double flux
Modèle de bâtiment
Modèle de transport
Quantité
Lot
Element
2496
_
250
434
_
m3
2,6
1736
kg
434
434
Glass wool mat,at plant/CH U
460
200
_
Isolation
extérieure (laine
de roche 5cm)
m3
10,85
651
Rock wool, at plant/CH U
477
311
_
BA 13
kg
2387
2387
Gypsum plaster board,at
plant/CH U
230
549
_
Vitrage(double
vitrage)(U=2,07
M2K/W;66% de
vitrage)argon
m2
6
181,8
Glazing,double(2-IV), U<1,1
W/m2K, at plant/RER U
500
91
_
Menuiseries bois
m2
6
57
Window frame, wood,
U=1,5kW/m2K, at plant RER U
500
29
_
Briques de terre
crue
kg
13800
13800
350
4830
_
Plâtre
kg
1078
1078
Light clay brick, at plant/DE U
(modifié pour simuler de la
terre crue)
Base plaster, at plant/ CH U
232
250
_
Parpaings
kg
25480
25480
Concrete block, at plant/DE U
57
1452
_
Plâtre
Chape ciment
avec ragréage
kg
1078
1078
Base plaster, at plant/ CH U
232
250
_
kg
2160
2160
Cement mortar,at plant/CH U
150
324
_
Dalle béton armé
m3
21,6
49680
Concrete,sole plate and
foundation,at plant/CH U
20
994
_
kg
405
405
polystyrene foam slab,at
plant/RER U
203
82
_
Béton de
propreté,sur
gravier de
protection contre
le gel(sable)
m3
6,7
11475
Concrete, exacting,with deicing salt contact, at
plant/RER U
150
1721
_
Parquet
m3
2,61
1305
Sawn
timber,hardwood,planed,air/
kiln dried,u=10%,at
plant/RER U
18718
261
24427
Isolant(laine de
cellulose)+agglom
éré
kg
522
522
Cellulose fibre,inclusive
blowing in,at plant/CH U
400
209
_
Tuiles terre cuite
kg
5434
5434
Roof tile,at plant/RER U
200
1087
_
kg
858
858
400
343
_
kg
1573
1573
232
Transport total (T.km)
364
16275
_
24427
ne expansé)
Toiture
500
Distance (km)
4991
Plancher bas
Film+isolation
isolé en sous
répartie(Polystyrè
face
Plancher
intermédiaire
Module utilisé dans
Simapro : Transport,
transoceanic freight
ship/OCE U
10,0
Panneau
OSB+pare pluie
Isolation(laine de
verre)
Murs
intérieurs
Sawn timber, softwood,
planed, air dried, at
plant/RER U
Oriented strand board, at
plant/RER U
Bâteau (T.km)
(camion de 16-32T)
Module utilisé dans
Simapro : Transport,
lorry 16-32t,
EURO4/RER U
m3
Bardage+ossature
Murs
extérieurs
Unité dans
Module utilisé dans Simapro
Quantité Quantité en kg
SimaPro
Camion (T.km)
Isolant-ouate de
cellulose
Enduit plâtre
Cellulose fibre,inclusive
blowing in,at plant/CH U
Base plaster,at plant/CH U
217
De nombreux matériaux sont les mêmes entre les deux bâtiments, les différences se situent au niveau :
-
Des murs extérieurs : l’enduit (7 378kg), les parpaings (56 420 kg) et la laine de verre (217 kg)
du bâtiment 1, ont été remplacés par du bardage/ossature bois (4 991 kg), du panneau OSB (1
736 kg), de la laine de verre (434 kg), et de la laine de roche en isolation extérieure (651 kg)
dans le bâtiment 2.
-
Des murs intérieurs : le Placoplâtre (3 817 kg) a été remplacé par des briques de terre crue (13
800 kg) pour améliorer l’inertie.
-
De la toiture : la laine de verre (286 kg) a été remplacée par de la ouate de cellulose (858 kg).
Evaluation des besoins de chauffage.
Cette simulation a été réalisée sur les logiciels Alcyone et Comfie-Pléiade.
Hypothèses :
- Scénarii de fonctionnement : occupation par une famille standard de 4 personnes
- Températures de consigne : chauffage 19°C en journée et 15°C la nuit
- Débits de ventilation : 0,6 vol/h
Les résultats des simulations de Simulation Thermique Dynamique ont donc permis de définir les
consommations énergétiques pour le chauffage, d’où les hypothèses suivantes prises en compte dans le
modèle :
Bâtiment 1 :
Modèle d'énergie
Source
Module utilisé dans SimaPro
Consommation d'électricité
kWh
120000
INES
Electricity,medium
voltage,production FR, at grid/FR U
Consommation énergétique
pour le chauffage(gaz naturel)
MJ
1265436
STD
heat,natural gas,at boiler
condensing
modulating<100kw/RER U
Source
Module utilisé dans SimaPro
Bâtiment 2 :
Modèle d'énergie
Consommation d'électricité
kwh
120000
INES
Electricity,medium
voltage,production FR, at grid/FR U
Consommation énergétique
pour le chauffage(gaz naturel)
MJ
348192
STD
heat,natural gas,at boiler
condensing
modulating<100kw/RER U
218
Résultats de l’analyse des impacts environnementaux :
Les résultats des indicateurs environnementaux (indicateurs que l’on retrouve dans la norme XP P01 020 3 « Qualité environnementale des produits de
construction et des bâtiments ») ont été calculés avec une méthode élaborée par Nobatek et basée sur la norme XP P01 020 3, les méthodes « Cumulative
Energy Demand », « Abiotic depletion » de CML2000, IPCC GWP100, etc.
Bâtiment 1
Catégorie d'impact
Energie renouvelable
Energie non renouvelable
Epuisement des ressources
Consommation d'eau
Déchets dangereux
Déchets non dangereux
Déchets radiocatifs
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Pollution de l'air
Pollution de l'eau
Destruction couche d'ozone
Formation ozone photochimique
Unité
MJ
MJ
kg Sb eq
litre
kg
kg
kg
kg CO2 eq
kg SO2 eq
m3
m3
kg CFC-11 eq
kg C2H4
Total
1,34E+05
3,28E+06
9,50E+02
3,51E+06
8,54E+00
4,37E+03
2,03E+01
1,25E+05
1,27E+02
4,43E+06
5,39E+06
1,41E-02
1,87E+01
Construction du bâtiment
Murs extérieurs Murs intérieurs Plancher bas Plancher intermédiaire Toiture
2,20E+04
3,60E+03
3,42E+03
3,77E+04
1,99E+03
9,33E+04
4,46E+04
8,10E+04
2,81E+04
3,60E+04
3,85E+01
1,91E+01
3,36E+01
9,24E+00
1,43E+01
5,27E+05
1,09E+05
2,45E+05
8,46E+04
6,48E+04
5,78E-01
1,58E-01
5,24E+00
1,41E-01
1,23E-01
1,15E+03
4,40E+02
7,14E+02
1,84E+02
1,14E+02
2,79E-01
1,02E-01
1,57E-01
1,37E-01
1,03E-01
9,44E+03
4,94E+03
7,54E+03
-2,06E+03
2,69E+03
1,31E+01
5,18E+00
8,63E+00
3,44E+00
4,73E+00
7,16E+05
3,91E+05
3,61E+05
1,37E+05
2,07E+05
1,32E+06
5,33E+05
2,59E+05
1,19E+05
1,32E+05
5,24E-04
2,81E-04
2,76E-04
1,34E-04
2,03E-04
1,28E+00
5,06E-01
3,18E+00
3,99E-01
5,03E-01
Usage du bâtiment
Transport bâteau Transport camion Electricité Gaz naturel
5,87E+01
4,66E+02
5,93E+04
5,40E+03
4,09E+03
3,27E+04
1,42E+06
1,54E+06
1,75E+00
1,41E+01
7,34E+01
7,46E+02
3,32E+03
2,47E+04
2,23E+06
2,17E+05
3,48E-03
9,77E-02
3,27E-01
1,87E+00
2,55E+00
2,06E+02
8,49E+02
7,16E+02
5,00E-03
2,72E-02
1,92E+01
2,86E-01
2,61E+02
1,95E+03
1,10E+04
8,95E+04
3,36E+00
2,13E+00
4,23E+01
4,40E+01
3,75E+04
1,18E+05
9,71E+05
1,49E+06
2,70E+04
2,69E+05
4,75E+05
2,26E+06
2,95E-05
3,11E-04
4,97E-04
1,19E-02
1,84E-01
2,50E-01
2,48E+00
9,94E+00
Bâtiment 2
Catégorie d'impact
Energie renouvelable
Energie non renouvelable
Epuisement des ressources
Consommation d'eau
Déchets dangereux
Déchets non dangereux
Déchets radiocatifs
Changement climatique
Acidification atmosphérique
Pollution de l'air
Pollution de l'eau
Destruction couche d'ozone
Formation ozone photochimique
Unité
MJ
MJ
kg Sb eq
litre
kg
kg
kg
kg CO2 eq
kg SO2 eq
m3
m3
kg CFC-11 eq
kg C2H4
Total
2,56E+05
2,14E+06
4,01E+02
1,73E+06
7,35E+00
3,29E+03
1,99E+01
4,31E+04
9,47E+01
3,34E+06
3,07E+06
5,24E-03
1,18E+01
Construction du bâtiment
Murs extérieurs Murs intérieurs Plancher bas Plancher intermédiaire Toiture
1,45E+05
2,94E+03
3,42E+03
4,00E+04
3,00E+03
1,01E+05
2,66E+04
8,10E+04
9,17E+03
2,93E+04
4,12E+01
1,15E+01
3,36E+01
3,68E+00
1,29E+01
1,48E+05
6,38E+04
1,96E+05
1,89E+04
3,20E+04
9,42E-01
1,03E-01
5,24E+00
2,36E-02
6,82E-02
6,54E+02
4,65E+02
7,14E+02
8,13E+01
6,92E+01
2,95E-01
7,33E-02
1,57E-01
3,46E-02
5,73E-02
-6,49E+03
3,85E+03
7,54E+03
-2,65E+03
2,51E+03
1,53E+01
3,64E+00
8,63E+00
1,81E+00
4,86E+00
8,78E+05
2,21E+05
3,61E+05
9,62E+04
2,14E+05
6,08E+05
5,93E+05
2,59E+05
4,22E+04
1,01E+05
4,18E-04
1,50E-04
2,76E-04
4,28E-05
1,73E-04
1,82E+00
3,88E-01
3,18E+00
2,03E-01
4,58E-01
Usage du bâtiment
Transport bâteau Transport camion Electricité Gaz naturel
5,87E+01
5,90E+02
5,93E+04
1,49E+03
4,09E+03
4,15E+04
1,42E+06
4,24E+05
1,75E+00
1,78E+01
7,34E+01
2,05E+02
2,38E+03
1,98E+04
1,22E+06
3,64E+04
3,48E-03
1,24E-01
3,27E-01
5,15E-01
2,55E+00
2,60E+02
8,49E+02
1,97E+02
5,00E-03
3,45E-02
1,92E+01
7,88E-02
2,61E+02
2,47E+03
1,10E+04
2,46E+04
3,36E+00
2,70E+00
4,23E+01
1,21E+01
3,75E+04
1,49E+05
9,71E+05
4,10E+05
2,70E+04
3,41E+05
4,75E+05
6,21E+05
2,95E-05
3,94E-04
4,97E-04
3,26E-03
1,84E-01
3,17E-01
2,48E+00
2,73E+00
219
D’une façon générale :
La modification des murs extérieurs sur le bâtiment 2 entraîne des impacts moins élevés, via l’emploi du
bois et le fait que le poids global des matériaux soit beaucoup diminué (125,3 tonnes au lieu de 170,9
tonnes).
L’utilisation de ouate de cellulose, à la place de la laine de verre sous la toiture, apporte aussi un petit
un gain environnemental.
Au niveau de la phase d’usage, le bâtiment 2 est également plus vertueux envers l’environnement
puisqu’il nécessite moins de gaz naturel pour le chauffage.
Ci-dessous, quelques exemples d’indicateurs pour illustrer cela :
Changement climatique
Le bâtiment 1 est donc plus impactant que le bâtiment 2 sur cet indicateur. Sur la phase d’usage cela
s’explique facilement, car le bâtiment 2 consomme beaucoup moins de gaz pour le chauffage, ce qui a
pour effet d’émettre moins de GES. De même, l’usage du bois dans la construction diminue l’impact des
matériaux puisque le bois a un impact « négatif » sur le changement climatique, via l’effet « puits de
carbone ».
Energie primaire
220
Au niveau de l’énergie primaire, on peut faire la même observation pour la phase d’usage que sur
l’indicateur précèdent (le fait qu’il ait moins besoin de gaz évite de la consommation d’énergie primaire).
En revanche pour la phase de construction, le bâtiment 2 qui est un peu plus impactant que le bâtiment
1.
Si on regarde le détail de cet impact, on constate que l’écart vient essentiellement de la consommation
d’énergie renouvelable. Et sur l’énergie renouvelable, ce sont les murs extérieurs qui sont le plus
impactants (notamment le bois, qui représente de la biomasse à fort pouvoir calorifique),
Déchets non dangereux
Au niveau de la production de déchets non dangereux, le bâtiment 2 est moins impactant que le
premier. Cela s’explique par le qu’il y a beaucoup moins de déchets inertes générés lors de la
production des matériaux des murs extérieurs.
Acidification
L’impact sur l’acidification est quasiment équivalent pour la construction des deux bâtiments. L’emploi
de matériaux classiques sur le bâtiment 1, a donc peu d’effet sur cet indicateur.
221
En conclusion, on peut retenir que, dans ce cas d’étude, l’utilisation d’un système constructif à base de
bois a été moins néfaste pour l’environnement qu’une structure classique (béton). En effet, la structure
bois, associée à une isolation extérieure (laine de roche), à des cloisonnements intérieurs en terre crue,
etc., nécessite une production de matériaux moins impactante et permet un gain de poids. On
remarquera toutefois que les distances de transports sont plus élevées pour ces matériaux et donc le
bilan global du transport en t*km est quand même supérieur pour le bâtiment 2 (16 275 t*km en camion,
contre 13 109 t*km pour le bâtiment 1). Avec un effort supplémentaire sur la provenance des matériaux,
l’impact du bâtiment 2 pourrait donc être encore plus réduit.
La phase d’usage est également plus favorable au système constructif bois qui est équipé d’une
ventilation double flux.
On peut noter que la durée de vie utilisée dans la modélisation est de 30 ans, ce qui n’est pas très
élevé. Si on avait considéré une durée de vie plus longue, le gain environnemental lors de la phase
d’usage aurait été amplifié et les impacts liés aux matériaux auraient été réduits sur l’ensemble du cycle
de vie.
Il faut également noter que la fin de vie n’a pas été modélisée, et qu’elle aurait probablement influé
aussi (de façon différente pour les deux bâtiments) sur le bilan environnemental du cycle de vie.
222
Conclusion
Comparaison des résultats de l’ACV des Hauts de Feuilly à partir des logiciels Elodie, Equer, SimaPro
Les différents écarts de résultats observés entre les outils, peuvent être liés à plusieurs sources
d’incertitude (qui peuvent s’accumuler) :
o 1ère couche d’incertitude induite par les inventaires (simplifications, précision …)
o 2ème couche d’incertitude induite par le logiciel (mode de calcul)
o 3ème couche d’incertitude induite par la pratique/l’utilisateur (élaboration du métré, hypothèses
sur le cycle de vie, base de données utilisées …)
Une analyse plus poussée des écarts entre les différents outils n’a pas pu être menée faute de temps et
d’outil d’analyse adéquat. La comparaison des résultats d’outils logiciels comme SimaPro, EQUER ou
ELODIE sur un bâtiment réel semble trop complexe en raison de la diversité des matériaux pris en
compte, des hypothèses de modélisation à tous les niveaux et de l’effet boîte noire. C’est, du reste, une
des raisons qui ont poussé les membres d’un précédent projet Européen à s’intéresser dans un
premier temps à un cube de béton à la géométrie simple en ne faisant intervenir qu’un nombre limité de
données ACV avant d'étudier une maison réelle dans une deuxième étape (Peuportier et al, 2004). Ce
projet européen a permis d'étudier quelques sources d'écart entre les différents modèles par une
analyse de données concernant par exemple les masses de matériaux, le type de ciment et d'acier, le
% d'acier dans le béton, le mix de production d'électricité, les inventaires pour quelques matériaux de la
maison et le chauffage gaz.
La thèse de S. Lasvaux (Lasvaux, 2010), qui s’est déroulée en parallèle du projet COIMBA, a justement
permis d’approfondir l’analyse des données ACV de type Ecoinvent et FDES. Un outil d’analyse a été
mis au point à l’issue de ce travail de recherche.
Il serait alors utile de l’utiliser, à l’avenir, pour approfondir les écarts dans les résultats d’ACV bâtiment.
En complément de l’analyse des données ACV, des documents de cadrage des modélisations
deviennent également indispensables. A l’échelle du projet COIMBA, les différentes personnes ont pu
discuter et sont parties d’un même métré pour modéliser les mêmes bâtiments. Mais comment
modéliser de manière homogène des bâtiments sans disposer de règles communes complètes. Ce
premier comparatif montre qu'il reste encore de nombreuses questions à éclaircir et d'ouvrir quelques
perspectives pour progresser vers davantage de fiabilité des ACV et vers une aide à l'interprétation des
résultats.
Comparaison entre l’étude sur la liste complète des matériaux et l’étude sur une liste simplifiée
Les deux études réalisées aboutissent à des conclusions différentes : dans un cas des écarts
importants sont constatés, et dans l’autre les écarts sont jugés faibles. Il existe donc des perspectives
pour simplifier les listes de matériaux, mais le choix des matériaux à négliger doit se faire avec une
grande prudence.
Ces deux études ne permettent par ailleurs pas de rendre compte de l’ensemble des typologies de
systèmes utilisés dans les bâtiments, il serait nécessaire de poursuivre ce travail dans d’autres
configurations.
223
Piste de recherches à poursuivre :
-
Analyse approfondie des écarts entre les outils, notamment avec l’outil de Sébastien Lasvaux.
-
Définir des durées de vie de référence pour les bâtiments en fonction du procédé constructif.
Ce point a une importance cruciale dans la comparaison des projets entre eux, et les valeurs
prises en compte devront être justifiées et consensuelles.
-
L’Analyse de Cycle de Vie ayant pour but d’être un outil d’aide à la conception, deux pistes sont
envisageables :
o Standardiser le classement des matériaux par lots afin de permettre la décomposition
de l’analyse par sous-ensembles ;
o Prévoir dans les outils d’identifier les contributeurs principaux à un impact. Ainsi
lorsque l’on identifie un indicateur montrant un impact important du bâtiment, il serait
facile de remonter aux contributeurs principaux à cet impact, et ainsi d’identifier les
matériaux ou procédé sur lesquels il faudrait travailler pour améliorer l’impact du
bâtiment.
-
Nous avons vu que la simplification de la liste des matériaux prise en compte peut conduire
selon les cas à des écarts non négligeables. Il nous semblerait intéressant de développer des
ratios sur des indicateurs pertinents par typologie de systèmes pour simplifier la saisie très
fastidieuse des métrés des lots fluides sans perdre en précision comme on le ferait en
négligeant totalement ces éléments. Ceci passe par un travail de modélisation d’un grand
nombre de bâtiments présentant des procédés constructifs et des systèmes différents.
224
225
Conclusion générale
Les travaux réalisés ont permis d’aboutir à une véritable maitrise de la méthodologie ACV appliquée au
bâtiment, maitrise traduite dans deux outils spécifiques. Tant le contenu de l’analyse que sa précision et
son adéquation aux besoins des concepteurs des bâtiments ont été optimisés par les travaux réalisés
sur de nombreux points.
Ces propositions ont été en partie intégrées dans les outils Elodie et Equer, offrant par conséquent la
possibilité d’utiliser l’ACV pour évaluer plus précisément et plus facilement les impacts des bâtiments en
phase conception. Enfin, les versions améliorées des outils ACV Equer et Elodie ont été évaluées par
des analyses comparatives réalisées sur des bâtiments à faible consommation d’énergie.
L’effet de levier du projet COIMBA consiste à l’harmonisation et à la consolidation de l’ACV bâtiment.
L’amélioration de la méthodologie permet de rendre la pratique d’autant plus possible. La tendance est
à la généralisation de l’approche ACV pour maîtriser la Qualité Environnementale des Bâtiments. On le
constate en effet avec les travaux de l’association HQE qui vont dans ce sens là.
Le projet COIMBA a ainsi apporté une valeur ajoutée à l’approche environnementale dans le bâtiment.
Les perspectives sont orientées vers la systématisation de l’analyse quantifiée en phase conception
pour mesurer les impacts environnementaux des bâtiments, ce qui suppose de poursuivre le travail de
maîtrise des différents outils d’analyse et en particulier la pratique de l’ACV bâtiment.
226
Annexes
227
Annexe 1 – Communication retenue pour la
conférence World Sustainable Building
Conference 2011 à Helsinki
Methodological improvements in life cycle analysis of buildings: results from the
COIMBA project
Authors: N. Salmon5, Bruno PEUPORTIER1, Jacques CHEVALIER2, Renaud MIKOLASEK3, Olivier SIDLER4,
Nicoleta SCHIOPU2, Sébastien LASVAUX2, Alexandra LEBERT2, Lucie DUCLOS5, Thierry RIESER4, Gregory
HERFRAY1, Fabien FILLIT5, Jean-Louis SENEGAS3
1- ARMINES ; 2-Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ; 3-IZUBA ; 4-ENERTECH ; 5-NOBATEK
Fast development of sustainable construction requires more precise and relevant tools for low impact buildings
design and decision-making assistance. Methods already exist but they need to be adapted to new demands,
whether it aims at a better understanding of low energy buildings environmental profile or at allowing a daily use
of environmental evaluation tools in the design process. COIMBA is a collaborative project initiated by a team of 5
partners in 2008 with the goal to improve buildings LCA tools available in France: Equer and Elodie.
Water
Calculation modules allowing the evaluation of water consumption in buildings and rainwater management on
building sites were developed and integrated in LCA tools.
Energy
The first work concerns the homogenisation between LCA tool and dynamic thermal simulation. To enable the
evaluation of the thermal performance of a building, it is necessary to clarify the physical properties of the
materials (density, thermal conductivity, specific heat ...). Another approach undertaken during the project is that
of the dynamic LCA. This may be applied particularly to the energy mix used in the calculations. This approach
was applied to each mode of production, as well as total output, to determine trends in the energy mix. Taking into
account the seasonal mix may allow a more precise calculation of climate change indicators. Three specific
morphologies were determined: an annual trend, a weekly trend and a daily trend.
Indicators
An analysis was conducted on the use of "end-points" indicators such as land use or ecotoxicity, in LCA of
buildings. The “land use” indicator is still rarely used today in construction products and building LCA, due to its
complexity, its dependence on local conditions and numerous calculation assumptions. Nevertheless an
experimental approach with this type of indicator can be interesting in order to observe the relative importance of
both the impact of the plot and that of the materials. We modelled two types of buildings with, for each one of
them, three building systems: concrete structure, steel structure and timber structure. Both buildings meet the
same specifications, but have different shapes that give them a different occupation of the plot. The results show
surprisingly that the impact of materials has a strong influence on the overall impact generated by the
transformation and the use of the plot. It is therefore important to integrate materials and products in an impact
analysis on biodiversity, and not just on the plot.
Concerning human health, the ILCD project workgroup recommends using the DALY indicator, which combines
qualitative and quantitative information on health, when the damage is caused by several stressors related to the
environment, aggregated into a single indicator impact. Concerning the ecotoxicity, only an approach seeking to
determine the effects on diversity in terms of population seems sufficiently developed to be applied to a building
LCA. The PDF method seems best suited to this type of analysis. To optimize this method, one solution might be
the coupling of the LCA approach with the approaches of health risk assessment (HRA) and approaches to
ecological risk assessment (ERA).
Data and simplification of inventories
There are several types of LCA databases: inventory databases, and ecoprofiles databases (EPD, FDES...).
Among all the identified databases, we selected 13 that provide relevant and timely data for the construction
228
sector: INIES, Ecoinvent, DEAM, IVAM, GEMIS, IBU ELCD, Athena, U.S. LCI Database, IBO, GaBi CPM LCI
Database, and EIME. These databases provide information on nearly 650 types of products or materials and 250
data on active systems available. Two approaches are confronted: material and process data (e.g. Ecoinvent), or
data on construction products (e.g. INIES database). Currently, the most complete databases (often generic
databases) consider several thousands of potential elementary flows for each data. On the opposite,
the most synthetic databases (often corresponding to data specific to a product category) reduce the
number of inventory flows to a few dozen. A comparative analysis of Ecoinvent and NFP01-010 inventories was
conducted onto toxicity indicators (study on the "damage to health (DALY)” indicator). We were thus able
to highlight one of the limits of the simplified inventory as presented in the NF P01 010 standard. Indeed, the
categorization of substances does not allow to calculate the DALY indicator in a relevant and consistent
way, since some substances, that present a specially high toxicological nature, here the dioxins, are classified in
a category that does not include this feature. In order to integrate aspects of health impact assessment of
a system, it requires to better integrating health aspects while simplifying inventories, establishing categories on
the basis of toxicological characteristics of substances.
Perimeter
An analysis was conducted on defining the study perimeter to be used for a building LCA, and in particular on the
treatment of end of life. Existing approaches on recycling can be grouped into three families: the approaches by
temporal cuts rules, called "cut-off", that consider only an average production mix with a certain degree of
incorporation (A1); The avoided impacts approaches, "avoided burden", that consider the recycling loop between
the end of life and production of a material as a bonus which is then necessary to assign (A2); Approaches by
stocks, “stock flow”, which is based on the principle of the existence of secondary raw materials stocks (A3).
Today, the tool EQUER is based on a method taking into account the recycling of the A2 family, while ELODIE,
which uses FDES to take recycling into account, is based on an approach of A3 family. It may also be useful to
adapt the end of life scenarios, not considering the type of material, but the type of use instead. It is also
interesting to study beside conventional scenarios, probabilistic scenarios.
Pilot case evaluation
Some methodological elements previously mentioned or proposed have led to imrpovements of the two French
LCA softwares: EQUER and ELODIE. These two tools, alongside the software SimaPro, were then tested and
compared by studying a practical case: the construction of a new individual home. The objective of this analysis
was to observe the real conditions use of these solutions of building LCA, with all factors of complexity and
uncertainty inherent in the reality of practices. Significant differences between the results given by each tool were
observed. They may be linked to several sources of uncertainty: inventories, software, and user.
Conclusion
LCA use is growing fastly in the construction sector, particularly in France with specific tools such as EQUER and
ELODIE that recently allow taking into account the full life cycle of a building. This is supported by new
standards, regulations and frameworks including the LCA of buildings. Moreover, the databases of construction
products such as INIES, offer an ever widening and growing range of products. The project COIMBA has
highlighted many methodological points to harmonize for a consensus approach usable by any user. These
proposals have partly been integrated into the ELODIE and EQUER tools, offering henceforth the possibility of
using LCA to more accurately and easily assess the impacts of buildings in design phase. It seems therefore
essential to define a framework for the realization of inventories, and continue to work on the transparency of the
databases. Making comparisons between buildings on the basis of different tools must also be avoided.
Acknowledgments
The project COIMBA was conducted under the PREBAT (Research and Experimentation Program on energy in
the building), 2008-2011. The five project partners were so able to receive support from the ANR (Research
National Agency) for this work.
229
Methodological improvements in life cycle analysis of buildings:
results from the COIMBA project
portrait of the presenting author
Nicolas Salmon
Head of the Technologies for
Construction Unit
NOBATEK, Technical Research
Centre
France
[email protected]
portrait of the co-author
Co-authors :
Bruno PEUPORTIER1, Jacques CHEVALIER2, Renaud MIKOLASEK3, Olivier SIDLER4, Nicoleta SCHIOPU2,
Sébastien LASVAUX2, Alexandra LEBERT2, Lucie DUCLOS5, Thierry RIESER4, Gregory HERFRAY1, Fabien
FILLIT5, Jean-Louis SENEGAS3
1- ARMINES ; 2-Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ; 3-IZUBA ; 4-ENERTECH ; 5-NOBATEK
Summary
Fast development of sustainable construction requires more precise and relevant tools for low impact buildings
design and decision-making assistance. Methods already exist but they need to be adapted to new demands,
aiming either at acquiring a better understanding of low energy buildings environmental profile or at allowing a
daily use of environmental evaluation tools in the design process.
COIMBA is a collaborative project initiated by a team of 5 partners in 2008 with the goal to improve buildings LCA
tools available in France: EQUER and ELODIE.
After a detailed analysis of existing tools (in Europe, North America, Australia...) work has been dedicated to
improve methodological approaches:
 Water. Introducing fine analysis of water consumption and management in assessment tools: calculation
modules allowing the evaluation of water consumption into buildings and rainwater management on
building sites were developed and integrated in LCA tools

Energy. Performing better integration of energy issues into LCA tools: compulsory information to be
delivered about thermal performance of products to be used in a LCA analysis; to include daily and
seasonally variations of the electricity production mix into the calculations and thus allowing more
precise climate change indicators calculation.

Indicators. Analysing the use of end-points indicators like “land use” and “eco-toxicity” in buildings LCA

Data. Defining the way to use both Ecoinvent data and French EPDs (FDES) in LCA tools, and the
possibility to simplify life cycle inventories

Perimeter. Analysis of end of life and transports treatment in buildings LCA

Ergonomics. Practical recommendations for tools editors on data transparency and results reporting.
Finally, improved version of LCA tools EQUER and ELODIE have been evaluated through comparative analysis
performed on low impact buildings.
Keywords:
sustainable construction, LCA tools, LCA methodology
230
1. Introduction
Life Cycle Analysis (LCA) is a scientific tool to measure the environmental impacts associated with the lifecycle of
a product or a service. It is a multi-criteria and multi-stage method and can be used for ecodesign.
In a LCA, the entire lifecycle of the product is analysed, from the extraction of raw materials to the end of life
(waste or recycling), through the manufacture of materials, assembly, product use and maintenance.
The procedure for conducting an LCA is defined by the standards of ISO 14040 "Environmental management Life Cycle Analysis".
For several years the construction sector has been the subject of a growing awareness of environmental issues.
Indeed, the real estate residential and commercial uses count for a 44 percent of energy use in France and it is
the third source of CO2 emissions (23 percent). Taking into account the environmental dimension is now at the
heart of the construction industry agenda.
In France, as elsewhere in Europe, several approaches have been implemented to address this problem: High
Environmental Quality (HQE ®), thermal regulation (RT 2005, RT 2012), Low Consumption Building (BBC
Effinergie ® label)...
LCA methods are however difficult to apply directly in the construction industry since the buildings are quite
special "products". On one hand, their complexity requires analysis of many different elements for which data are
often not available. On the other hand, several environmental aspects cannot be taken into account in this
analysis because of the difficulty to quantify them and the lack of adequate indicators. This is the case today for
the impact on the implantation site, the impact on the quality of indoor air, or the impact related to user
satisfaction.
Compared to existing systems for the environmental evaluation of buildings, rather centred on qualitative
approaches, some specific tools that have been developed for the building sector offer the advantage of
quantitative analysis, so the results are objective and allow for comparison. However, they are limited by the
approximations imposed on multiple calculation steps: this being the case for the quality of data, the types of
available data, the environmental aspects taken into account, the translation of results in environmental impacts
(inventory), and possibly additional steps, such as standardization.
Sixteen tools were examined for the state of the art phase of COIMBA project. The available tools are either free
of charge, have a license fee, or follow differentiated access and use schemes.
Among the existing tools, there are different levels and different types of chaining: linkings can be established
between juxtaposed modules (including the module "Building Products" for example), or even between different
tools (eg EQUER which is linked to the COMFIE PLEIADES tool). The description of a building can be done at
different scales and with different approaches. A building can be described as a sum of materials, a sum of
manufactured products or a sum of assembled components.
The tools work with either internal databases, external ones chained to the interface, or no database at all. Some
tools, which have only one construction products module, just deliver an impact factor of the building: the
contribution of materials and construction products impacts on the scale of the site.
Some other tools are more advanced and include modules to calculate the impacts during the life period of the
building (in use).
On the other hand, few of them seem to fully address end of life of buildings. Among the tools reviewed, it
appears that all the trends, from the "black box" to the most transparent tool, are represented.
The tools deliver results based on standard methodologies: it is the case for example of ELODIE which is based
on indicators from French standards (see Table 1). The choice of calculated indicators often comes from
consensus, whether from industrial standards or scientific work (e.g. climate change). Other indicators show,
however, a more anecdotal presence (e.g. air quality). Indicators are often the result of aggregating data from the
LCI (Life Cycle Inventory). Some tools provide yet a higher level of aggregation of indicators, sometimes into a
single indicator (with the aim of providing the user with results that are more manageable but with the risk of an
information loss).
The results are generally expressed in tables of results or graphs, they can be given for the full life cycle of a
building or for each stage of the life cycle for the entire building, or even for different sections of the same
building. They can be expressed with different units.
231
Table 1: Standards for analysis of the life cycle of building materials and buildings
Among the sixteen tools studied in project COIMBA's state of the art, targeted users are different (architects,
technical consultancy agencies, local authorities) and don’t meet the same needs neither show the same
methodological transparency.
For a majority of the tools observed, complete and detailed documentation is merely not available. The tools offer
in common the aggregation of environmental data (materials, products, assemblies) to obtain data on the scale of
the whole site. They differ in format and method of acquisition of environmental data: automatic or manual
acquisition; data concerning materials, products, or assemblies; data "from cradle to gate" or "cradle to grave";
adaptability of data). They also differ on the expression of the results, both in substance (indicators shown) as in
form (graphical presentation).
In terms of methodology, the tools appear to be classified according to two alternatives:
1 The tool is based on LCA data of the complete product (“from cradle to grave ") and the user can modify
the data for customization.
2 The tool is based on partial LCA data ("from cradle to gate") and the user provides the necessary
complement to his/her case study. (E.g.: a tool like EQUER)
Alongside with the development of the LCA tools, their corresponding databases, whether national or European,
have also become more consistent.
LCA databases (Ecoinvent, Idemat, Buwal ..), often corresponding to the European context, are regularly updated
and expanded, now there is data available on a wide range of materials and commodities, including construction.
However these data generally do not allow integration into the tools specifically dedicated to the building sector
and do not feature French products.
In the French context, the INIES database includes a set of Environmental and Health Declaration Fiches (FDES
in French) that deliver accurate and complete information about the products they concern. These fiches are
produced according to standard NF P01-010 which specifies the framework for evaluating these data and their
mode of representation. The complexity of the results thereby declared (LCA inventory) actually hinders their use,
and the integration of these data in ergonomic tools (like ELODIE) can be particularly beneficial to end-users.
At the European level, environmental fiches also do exist in most other countries, and works towards harmonizing
all these data are under way.
In this context, the COIMBA project aimed at developing tools for the quantitative assessment of the
environmental quality of buildings, to be used in an HQE type approach.
The main innovation comes from the intellectual work carried around a tool based on a consensual pooling of
current scientific knowledge and powered by reliable, verified and approved data. This led to an overall
methodology capable of promoting the French approach to the environmental quality of buildings.
2. Methodological developments
The COIMBA project has improved two LCA of buildings tools available in France, ELODIE and EQUER,
including working on methodological approaches.
232
2.1. Taking into account water related issues
The work aimed at developing a model to estimate household water consumption and a model of stormwater
management. Indeed, these aspects have been neglected or poorly regarded in available tools.
2.1.1. Drinking water
A model for estimating the water consumption of buildings has been developed for the residential sector and is in
particular based on data available from different French agencies responsible for water management and/or
research.
The development model has been implemented in several stages:
 Detailed identification of water requirements of a building.
 Identification of equipment consumption characteristics.
 Identification and definition of the frequency of use by equipment type and duration of use , according to
statistics on usage and water consumption in France.
 Identification of all the other parameters that impact on water consumption of a building (number of
occupants, the interior surface, the surface of green spaces, etc.).
 Definition of formulas for calculating water consumption, taking into account specific factors like water
flow reduction equipment. Distinctions between hot (DHW) or cold water consumption have been made.
 Validation of the model by simulation and comparison with measured values from the technical literature.
An "average" consumption rate of approximately 44 m3 per person per year has been obtained by simulation
using the model, which roughly corresponds to the average consumption in France, according to CIEAU (French
Water Information Centre) data.
In the end, the calculation results are expressed as water consumption in m3 per year per person; m3 per year per
building; m3 per person throughout the life of the building; m3 per building throughout its entire life cycle.
2.2.2 Storm water
The key issues of storm water management on the parcel are : preventing the oversize of sanitation
infrastructures, the recharge of groundwater (which determines the future preservation of water resources), and
limiting flooding and pollution associated with water runoff .The aim here is to promote devices that prevent or
limit the impermeable surfaces to provide a direct infiltration to the place where the rain meets the floor, that
collect rain water from impermeable surfaces for use or returning it to the cycle, that hold water and slowly
evacuate it.
However, the overall impact of these issues is difficult to demonstrate by a single indicator.
The leakage rate at the outlet of the plot is a useful indicator of the quantitative management of storm water within
the plot. A module was developed to calculate such indicator. It contributes to reduce oversizing of the network
and other installations, however the indicator does not include the problems of infiltration and pollution.
The recovery of rainwater is also a technique that should be included in the analysis. It has been considered in
the development of the module "domestic water consumption”, based on the following input data:
 Local rainfall, mm / year,
 Collecting area, m²
 Type of collecting surface for rainwater harvesting.
The input data allow to see the following information:
Month
day
Rainfall (mm)
Generated Volume (m3)
Intermediate values of output are then as follows:
G-N Generated Volume / Needs Losses Tank
(m3)
(m3)
level
Green
(m3/m²)
space
need
Other needs (m3) Global needs (m3)
Inputs to network Recovered rain water consumption
(m3)
(m3)
The main resulting indicators are:
 The inputs to the network (m3 per year).
 Rain water consumption (m3 per year).
233
2.2. Improving Energy aspects
The consideration of energy issues is at the heart of environmental approaches of construction. At the life cycle
scale, this results however in important simplifications. The COIMBA project worked to introduce new precise
factors in this consideration.
The first works concerns the homogenisation between LCA tools and dynamic thermal simulations.
To enable the evaluation of the thermal performance of a building, it is necessary to clarify the physical properties
of materials (density, thermal conductivity, specific heat ...). Materials and products used in the LCA must have
the same physical properties.
For modelling the operation of specific equipment, such as a heat pump, it is important to know their operating
characteristics. It will be useful, during the integration of such devices in a building, to introduce the appropriate
operating curves (capacity based on outdoor temperature, Performance coefficient based on the charge rate),
which can be obtained by correlation from different operating points where the various quantities are known, to
the LCA analysis.
The PEP (Product Environmental Profiles) will, on the scale of the whole site, allow this estimation of the part of
embodied energy (grey energy) related to energy equipments.
Another approach undertaken during the project is that of dynamic LCA.
Dynamic LCA refers to an LCA taking into account
both the changes in certain parameters over time,
and their consequential effects. This may be applied
particularly to the energy mix used in the
calculations. In France RTE provides data since
2007, on hours of electricity production per year,
according to different modes of production (nuclear,
hydro, coal + gas + oil + peak).
Graph 1: Electricity generation by coal and gas in
France in 2008
Coping with peak demands for electricity, for example related to the use of electric heating, requires the use of
advanced production methods, especially thermal power plants producing high emissions of CO2. The electricity
production mix depends on the season (especially temperature), day of the week, and time.
The objective here was to develop a model using data available for 2008, and then use 2009 data for validation.
This approach was applied to each mode of production, as well as total output, to determine trends in the energy
mix. Taking into account the seasonal mix may allow a more precise calculation of indicators of climate change.
Three specific trends were identified:
An annual trend characterized by the existence of a global minimum during the warm period of the year, against
which, during that same period, appear a local maximum and an overall increase in output, which corresponds to
air conditioning use.
There is also a weekly trend, where electricity production is highest during the first five days (with local maxima
value remaining almost constant), and a production whose importance is diminished during the weekend. This
trend can be seen as illustrating the influence of professional uses of electricity, which overlap with domestic uses
which almost only appear for the last two days of the week.
Finally, we observed a daily trend, which highlights two peaks of production, one during the daylight period at
around 1 PM, the other at 9 PM. These peaks probably correspond to a household electricity consumption, and
should therefore be treated as such.
These observations refer to future work on determining functions describing the different types of power
generation, then the mathematical formalization of the relationship between use and production methods, which
can provide the basis for impact assessment for each type of use of electricity involved in the building sector.
2.3. Indicators
234
An analysis was conducted on the use of "end-points" indicators such as land use or ecotoxicity, in LCA of
buildings.
2.3.1. Land use
This kind of indicator is still rarely used today in construction products and building LCA, due to its complexity, its
dependence on local conditions and numerous calculation assumptions. Nevertheless an experimental approach
with this type of indicator can be interesting in order to observe the relative importance of both the impact of the
plot and that of the materials. Indeed, the transformation and occupation effects on a territory (the plot) which are
often solely attributed to the building on it, should be enhanced with the consideration of the materials of the
building, which are also a source of transformation and land occupation.
The land use indicator was originally developed by the Ministry of Transport, Public Works and Water
Management of the Netherlands in 1998. This method has been integrated for LCA in the “Eco-Indicator”
indicator. It is also embedded in particular versions of indicators Impact 2002 + and CML 2001. Ecoinvent
integrates the notion of transformation and land use in all its inventories.
We modelled two types of buildings with, for each one of them, three building processes: concrete structure, steel
structure and timber structure. Both buildings meet the same specifications, but have different shapes that give
them a different occupation of the plot: one is vertical with a small footprint and six levels, the other is horizontal
with a bigger footprint on two levels. These structural differences also imply differences in the quantities of
materials used for each type of construction system.
The results show surprisingly that the impact on land use is highly dependent on materials. These are the source
of over 50 percent of the impacts, exception made of the case of horizontal concrete structure building.
The differences of materials in building systems have very important consequences. Concrete has little impact
whereas timber has in contrast a big impact. This is explained by the large areas of forests occupied for long
periods of time for forestry. The preferred choice of verticality is still relevant in all three cases.
The impact of materials has a strong influence on the overall impact generated by the transformation and the use
of the plot: this indicator shows that it is therefore important to integrate materials and products in an impact
analysis on biodiversity, and not just on the plot. However it seems particularly disadvantageous for timber: it
would be appropriate on this point to perform additional analysis of uncertainties and to incorporate additional
differentiation factors following the management conditions of the forest that is at the origin of the wood.
2.3.2. Human health / Ecotoxicity
The indicators characterising the health impacts and those related to eco-toxicity indicators are relatively well
developed indicators, whose calculation depends on a lot of data, assumptions and models.
Particular attention should be given to all these factors of uncertainty and to a rigorous use of available methods.
Several studies and critical analysis of existing methodologies have already been undertaken, particularly in the
ILCD project (International Life Cycle Database), for which certain recommendations were made. Data collection
is a fairly large factor of uncertainty. Transparency and representativeness of these should be as high as
possible.
The purpose of an indicator on human health is to quantify the changes in mortality and morbidity generated by
emissions of substances involved in the life cycle of a product or process.
DALY indicator, derived from the Eco-Indicator 99 method, allows this kind of evaluation. It is a damage-oriented
indicator, based on modelling the evolution and effects of substances released into the environment.
The ILCD project workgroup recommends using the DALY indicator, which combines qualitative and quantitative
information on health, when the damage is caused by several stressors related to the environment, aggregated
into a single indicator impact. The calculation of DALYs should preferably be conducted without weighting of age
or updates.
Even if the state of current health services is taken into account in evaluating a specific disease DALYs, it is
important to consider the possible rebound effects and to specify the methodology used in the LCA. Also, the
starting point of the analysis for human health, the intrinsic value of human life, can be subject to debate.
It is further recommended to perform some sensitivity analysis of the DALY indicator to determine the influence of
various parameters:
 Set the values for YLL and YLD separately will allow to evaluate the influence of the weighting of
235
different pathologies in the calculation of DALYs
The optional application of an age-weighting and updating according to a standard rate of 3 percent will
provide information on the importance of these parameters.
Eco-toxicity concerns natural ecosystems, their function and structure. Any changes occurring in an uncontrolled
way in the ecosystem are regarded as damage, due to the implementation of the system (as in the case of a
sewage treatment plant, positive impacts on the environment of the structure involved in inventory phase and not
in the assessment of damages), following exposure to chemical or physical transformation.
Among several methods, only an approach seeking to determine the effects on diversity in terms of population
seems sufficiently developed to be applied to the LCA of a building. The PDF method seems best suited to this
type of analysis.
This method, characterising the disappearance or the stress experienced by a species, reversibly or irreversibly,
over a certain area and during a given period, provides a good consistency with the conditions and the
boundaries of a LCA, which may involve a small functional unit, with little information on conditions of stress
experienced by the ecosystem in question arising from the effects of another system. However this aspect can be
a weakness of the method, and factors used to obtain other indicators require further study.
To overcome these difficulties and gaps, one solution might be the coupling of the LCA approach with the
approaches of health risk assessment (HRA) and approaches to ecological risk assessment (EDR or ERA).
So future developments of LCA may include a simplified approach using environmental indicators called
"midpoint" and coupling LCA with evaluations of health risks and environmental systems to properly assess the
aspects of health and ecotoxicity.
Another option is to use localized flows (depending on population density of emission site), which would permit to
compare a project on the basis of common indicators, inducing more local emissions to an alternative inducing
emissions elsewhere.

2.4. Data and simplification of inventories
2.4.1. Data
There are several types of LCA databases: inventory databases and ecoprofiles databases (EPD, FDES...).
Ultimately to make the LCA of a building or a building product, the use of different data sources is widespread.
These databases either storing inventories or ecoprofiles, at best they all use as a reference only the ISO14040
standard, which is insufficient to ensure their consistency.
These databases have different origins:
 Work of data production by research institutes or centres specialised in LCA,
 Declarations of industrials or industrial clusters
 LCA compilation performed in a dispersed manner.
Among all the identified databases, we selected 13 that provide relevant and timely data for the construction
sector: INIES, Ecoinvent, DEAM, IVAM, GEMIS, IBU ELCD, Athena, U.S. LCI Database, IBO, GaBi, CPM LCI
Database, and EIME. These databases provide information on nearly 650 types of products or materials and 250
data on active systems available. Although we should not mix these data for a same analysis, this large amount
of data demonstrates the growing potential for producing Building LCA today.
Two approaches are confronted: material and process data (e.g. Ecoinvent), or data on construction products
(e.g. INIES database).
The first category is more suitable for early phases of design (architectural sketch, construction site
selection, urban design), because the construction products are not yet defined precisely so the use of generic
data is relevant. For detailed design, the second category of data allows to select products on a
more accurate basis.
The second category of data is based on systems of Environmental Product Declaration (ISO 14025 at the
international scale, prEN15804 at the European scale), as the FDES in France (NFP01-010 standard). The data
correspond to specific products available on the market and the declarations are most often carried out on a
standard and clearly defined framework (and referring to standard LCA of ISO 14040)
from a Product Category Rules (PCR) defining the methodological rules of these EPD. However the still limited
availability of data, compared to the multitude of products on the market, and accuracy demanding fields of
application lead to risky extrapolations in studies of LCAs of buildings.
236
2.4.2. Inventory simplification
Currently, the most complete databases (often generic databases) consider several thousands of elementary
flows in their nomenclature. On the opposite, the most synthetic databases (often corresponding to data specific
to a product category) reduce the number of inventory flows to a few dozen. These different formats and
inventory models often lead to the spread of these heterogeneities up to the impact characterization phase.
However, these heterogeneities may cause errors on a larger scale in particular for the comparison of alternative
constructive systems and buildings.
During the COIMBA project, we considered three Life Cycle Inventory (LCI) models as respectively used by the
Ecoinvent, DEAMs and INIES database.
Figure 2 shows the steps in the simplification of elementary flows between each of the three ICV models. These
steps are illustrated by taking a few elementary flows of air emissions. In the concern of alleviating the figure, only
amoniaque
Classification
directe
amoniaque
...
...
toluène
Styrène, densité faible population
...
Styrène, densité faible population,
long terme
Styrène, basse stratosphère et haute
troposphère
Agrégation
styrène
Agrégation
hydrocarbures
...
Styrène, densité forte population
Styrène, non spécifiés
...
xylène
...
cobalt
Classification
directe
cobalt
...
Norme NFP01-010
hélium
Simplification
hélium
Base de données DEAM
Base de données ECOINVENT
the "styrene " flow is shown for the Ecoinvent part.
Figure 2: Example of the approach of the inventory simplification on some flows
Finally, this process of simplification of the NFP01-010 standard allows to no longer considering either 4 000
inventory flows (Ecoinvent) or 600 - 1000 flows (DEAMs) but "only” 171 flows.
A comparative analysis of Ecoinvent and NFP01-010 inventories was conducted. This work has been limited to
toxicity indicators. Indeed, this type of indicator is generally sensitive to the number and types of inventory flow
selected. For this, we calculated the indicators for "damage to health (DALY)" and "air pollution (PA)", for two
types of flooring (wood and PVC) by constructing a new inventory from Ecoinvent data, aggregated using the
FDES methodology.
We were thus able to highlight one of the limits of the simplified inventory as presented in the NF P01 010
standard. Indeed, the categorization of substances does not allow to calculate the DALY indicator in a relevant
and consistent way, since some substances, that present a specially high toxicological nature, here the dioxins,
are classified in a category that does not include this feature. This classification method will necessarily lead to an
underestimation of the toxic nature of these substances, or even to the overstatement of the health impact of the
entire class considered, depending on the method for estimating the characterization factor of the category. In
order to integrate aspects of health impact assessment of a system, it might be wiser to better integrate health
aspects while simplifying inventories, establishing categories on the basis of toxicological characteristics of
substances.
2.5. Perimeter
237
An analysis was conducted on defining the study perimeter to be used for a building LCA. Here we present
observations on the treatment of end of life.
The recycling modelling today appeals to numerous heterogeneous methods both on their philosophy and on the
results to which they lead. Depending on the purpose of the LCA tool, namely to promote recycling and / or
evaluate an effective recycling, the results will not be identical.
Existing methods can be ranked against a set of criteria for recycling modelling. Eleven criteria were defined as
part of this work:
 C1: Definition of system boundaries (what are the allocating rules at the level of recycling)
 C2: Choices selected for the environmental assessment (attributional, consequential or differential)
 C3: Form of "recycling" evaluated (effective recycling and / or recyclability)
 C4: Type of recycling taken into account (open loop and / or closed)
 C5: Sharing of environmental responsibility between two products (allocation)
 C6: Status of waste recovered at the end of life of the building system
 C7: Completeness of the life cycle and self-supporting of the recycling model (dependency at the level of
upstream and downstream life cycles?)
 C8: Management of uncertainty associated with end of life processes (scenarios of prudence or
probabilistic scenario)
 C9: Involvement of the recycling evaluation in the inventory life cycle
 C10: Involvement of the recycling evaluation in impact indicators
 C11: Involvement in the process of decision support
Existing approaches on Recycling can be grouped into three conceptually distinct families:
 A1, the approaches by temporal cuts rules, called "cut-off", that consider only an average production mix
with a certain degree of incorporation,
 A2, the avoided impact approaches, "avoided burden", that consider the recycling loop between the end
of life and production of a material as a bonus which is then necessary to assign,
 A3, approaches by stocks, “stock flow”, which is based on the principle of the existence of secondary
raw materials stocks (MPS).
Today, the EQUER tool is based on a method taking into account the recycling of the A2 family, while ELODIE,
which uses FDES to take recycling into account, is based on an approach of A3 family.
Given the complexity and uncertainty associated with the end of life, a contemporary scenario approach seems
well suited although probably conservative. Based on current statistics of building products and materials end of
life, rates can be defined and implemented. It may also be useful in this work to adapt the end of life scenarios,
not considering the type of material, but the type of use instead.
It is also interesting to study, beside conventional scenarios, probabilistic scenarios. This by assuming that when
the building will reach the end of life, the end of life treatment technologies and processes will be improved
especially with regard to recycling. The test of these probabilistic scenarios may for example be done as part of a
sensitivity study of results to test their robustness.
2.6. Pilot case evaluation
Some methodological elements previously mentioned or proposed have led to changes of the two French LCA
software: EQUER (Izuba Energies - Armines) and ELODIE (CSTB).
These two tools, alongside the software SimaPro, were then tested and compared by studying a practical case:
the construction of a new individual home (in the “Hauts de Feuilly” district, St Priest (Fr) ) with a performance
level equivalent to German PassivHaus standard. With a living area of 149 m², this house was built in timber
frame. Its roof accommodates 6 m² of solar thermal panels and 12 m² of solar photovoltaic panels.
The objective of this analysis was to observe the real conditions use of these solutions of building LCA, with all
factors of complexity and uncertainty inherent in the reality of practices: three tools used by three LCA
practitioners.
The "materials" data set was provided by an engineering office (Enertech), which helped to establish a common
basis. These data came from the description of the project at construction phase. Concerning energy
consumption during the life out, CSTB used on ELODIE a calculation made by Enertech, Nobatek did the same
on SimaPro, and Armines conducted a Comfie-Pleiade simulation (taking into account glass surfaces and thermal
bridges).
Figures 3 and 4 show some of the main results obtained from this analysis.
238
Deviation from the average of the indicators
common to the three studies
Total life cycle
-50%
-25%
0%
Elodie
Equer
SimaPro
25%
50%
Total primary energy demand
Depletion of resources
Water consumption
Radiactive waste (weight)
Cimate change
Air acidification
Photochimical ozone formation
Total primary energy consumed (kWh / m²
net gross floor area / year)
Use
End of life
Renovation
Construction
250
200
150
100
50
0
Elodie
Pléiades - Equer
Simapro
Fig. 3 and 4: Comparative results of a building LCA realized by three tools/three practitioners
The different gaps observed on results between tools may be linked to several sources of uncertainty (which can
accumulate):
 1st uncertainty layer induced by the inventories (simplifications, accuracy ...)
 2nd uncertainty layer caused by the software (calculation, indicators)
 3rd uncertainty layer induced by the practice / user (the bill of quantities preparation, assumptions about
the life cycle, databases used ...)
Moreover many of the differences between the models are probably related to electricity generation
mix considered: average annual mix for Elodie and SimaPro and specific heating mix for Equer.
Eventually, comparing the results of software tools such as SimaPro, ELODIE or EQUER on a real building is
complex because of the diversity of materials taken into account, modelling assumptions at all levels and the still
existing black box effect.
3. Conclusion
LCA use is continuously and fastly growing in the construction sector, particularly in France with specific tools
such as EQUER and ELODIE that recently allow taking into account the full life cycle of a building. This is also
supported by new standards, regulations and frameworks including the LCA of buildings. Moreover, the
databases of construction products such as INIES, offer an ever widening and growing range of products.
The COIMBA project has highlighted many methodological points to harmonize for a consensus approach usable
by any user. These proposals have partly been integrated into the ELODIE and EQUER tools, offering henceforth
the possibility of using LCA to more accurately and easily assess the impacts of buildings in the design phase.
However the comparison of several tools in a complex context, still representative of actual practices, reveals
many discrepancies between results. At the heart of the problem lies the quality of data used, but the practical
aspects (level of proficiency of LCA, initial source of data, real control of the study perimeters, etc..) also generate
significant discrepancies, despite the diffusion of standards framing these practices.
It seems therefore essential to define a framework for the realization of inventories, and continue to work on the
transparency of the databases. Making comparisons between buildings on the basis of different tools must also
be avoided. Finally, these conclusions call for new research focused on the practice of LCA to identify, in the
239
context of detailed LCA analysis on real cases, the levers of management of uncertainties, whether they are at
the scale of databases, tools, and especially working practice.
Acknowledgments
The project COIMBA was conducted under the PREBAT (Research and Experimentation Program on energy in
the building), 2008-2011. The five project partners were so able to receive support from the ANR (Research
National Agency) for this work.
240
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