Aide au choix des produits de construction sur la base de leurs
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N° d’ordre 2006-ISAL-0011 Année 2006 Thèse Aide au choix des produits de construction sur la base de leurs performances environnementales et sanitaires présentée devant L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon pour obtenir le grade de docteur Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie civil, Acoustique Spécialité : Génie Civil Par Sabrina LEMAIRE Soutenue le 26 janvier 2006 devant la Commission d’examen Jury MIRAMOND Marcel GUARRACINO Gérard CHEVALIER Jacques BOISSIER Daniel ROUSSEAUX Patrick Professeur Professeur Docteur Professeur Professeur Président Directeur Encadrant CSTB Rapporteur Rapporteur Membre invité : TROADEC Pierre Président de la Commission Environnement de l’AIMCC Cette thèse a été préparée au Laboratoire des Sciences de l’Habitat de l’Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat et au Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, département Développement Durable, division Environnement / Durabilité. ECOLES DOCTORALES 2005 SIGLE ECOLE DOCTORALE CHIMIE DE LYON E2MC E.E.A. E2M2 EDIIS EDISS Math IF MEGA NOM ET COORDONNEES DU RESPONSABLE M. Denis SINOU Université Claude Bernard Lyon 1 Lab Synthèse Asymétrique UMR UCB/CNRS 5622 Responsable : M. Denis SINOU Bât 308 2ème étage 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72.44.81.83 Fax : 04 78 89 89 14 [email protected] ECONOMIE, ESPACE ET MODELISATION M. Alain BONNAFOUS DES COMPORTEMENTS Université Lyon 2 14 avenue Berthelot MRASH Responsable : M. Alain BONNAFOUS Laboratoire d’Economie des Transports 69363 LYON Cedex 07 Tél : 04.78.69.72.76 [email protected] ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE, M. Daniel BARBIER AUTOMATIQUE INSA DE LYON Laboratoire Physique de la Matière Bâtiment Blaise Pascal Responsable : M. Daniel BARBIER 69621 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72.43.64.43 Fax : 04 72 43 60 82 [email protected] EVOLUTION, ECOSYSTEME, M. Jean-Pierre FLANDROIS MICROBIOLOGIE, MODELISATION UMR 5558 Biométrie et Biologie Evolutive http://www.biomserv.univ-lyon1.fr/E2M2 Equipe Dynamique des Populations Bactériennes Faculté de Médecine Lyon-Sud Laboratoire de Bactériologie BP Responsable : M. Jean-Pierre FLANDROIS 1269600 OULLINS Tél : 04.78.86.31.50 Fax : 04 72 43 13 88 [email protected] M. Lionel BRUNIE INFORMATIQUE ET INFORMATION POUR LA SOCIETE INSA DE LYON http://www.insa-lyon.fr/ediis EDIIS Bâtiment Blaise Pascal Responsable : M. Lionel BRUNIE 69621 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72.43.60.55 Fax : 04 72 43 60 71 [email protected] INTERDISCIPLINAIRE SCIENCES-SANTE M. Alain Jean COZZONE http://www.ibcp.fr/ediss IBCP (UCBL1) 7 passage du Vercors Responsable : M. Alain Jean COZZONE 69367 LYON Cedex 07 Tél : 04.72.72.26.75 Fax : 04 72 72 26 01 [email protected] MATERIAUX DE LYON M. Jacques JOSEPH http://www.ec-lyon.fr/sites/edml Ecole Centrale de Lyon Bât F7 Lab. Sciences et Techniques des Matériaux et des Responsable : M. Jacques JOSEPH Surfaces 36 Avenue Guy de Collongue BP 163 69131 ECULLY Cedex Tél : 04.72.18.62.51 Fax : 04 72 18 60 90 [email protected] MATHEMATIQUES ET INFORMATIQUE M. Franck WAGNER FONDAMENTALE Université Claude Bernard Lyon1 http://www.ens-lyon.fr/MathIF Institut Girard Desargues UMR 5028 MATHEMATIQUES Responsable : M. Franck WAGNER Bâtiment Doyen Jean Braconnier Bureau 101 Bis, 1er étage 69622 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72.43.27.86 Fax : 04 72 43 16 87 [email protected] M. François SIDOROFF MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL, ACOUSTIQUE Ecole Centrale de Lyon http://www.lmfa.ec-lyon.fr/autres/MEGA/index.html Lab. Tribologie et Dynamique des Systêmes Bât G8 36 avenue Guy de Collongue BP 163 Responsable : M. François SIDOROFF 69131 ECULLY Cedex Tél : 04.72.18.62.14 Fax : 04 72 18 65 37 [email protected] Avant-propos AVANT-PROPOS Cette thèse a été réalisée au Laboratoire des Sciences de l’Habitat (LASH) de l’Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE), et au Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) de Grenoble, dans le département Développement Durable, division Environnement/Durabilité. Je remercie vivement Monsieur Gérard Guarracino, directeur du Département Génie Civil et Bâtiment (DGCB) de l’ENTPE, ancien directeur du LASH, et Monsieur Jean-Luc Chevalier, chef de la division Environnement/Durabilité, de m’avoir accueillie pour réaliser mes travaux de thèse au sein de leur laboratoire et de leur division respectivement. Que Monsieur Gérard Guarracino soit également remercié pour la direction de mes recherches, pour ses remarques et suggestions, ainsi que pour le temps qu’il m’a consacré durant la réalisation de cette thèse. Mille mercis à Monsieur Jacques Chevalier, docteur au CSTB, et co-directeur de ma thèse, pour son encadrement au quotidien, son attention et sa disponibilité bienveillantes, son soutien et les nombreux conseils et encouragements qu’il m’a prodigués tout au long de mes travaux de recherche. J’exprime toute ma gratitude à Monsieur Daniel Boissier, directeur du Laboratoire de Génie Civil de l’Université Blaise Pascal de Clermont Ferrand, et à Monsieur Patrick Rousseaux, directeur du Département Gestion des Risques de l’Université de Poitiers, pour avoir accepté d’être les rapporteurs de mes travaux. Que Monsieur Marcel Miramond, directeur du Centre des Humanités de l’INSA de Lyon, reçoive aussi mes remerciements pour avoir accepté de présider le jury. Je remercie également Monsieur Pierre Troadec, président de la Commission Environnement de l’AIMCC, d’avoir accepté de participer au jury en tant que membre invité. Un remerciement particulier à Monsieur Nicolas Bus, informaticien au département Technologie de l’Information et Diffusion du Savoir (TIDS) du CSTB, et principal développeur de l’outil RAMSES, pour sa patience, sa motivation, ses idées et les travaux que nous avons réalisés ensemble. Merci également à Monsieur Richard Cantin, enseignant chercheur au LASH de l’ENTPE, pour son implication et ses explications concernant les métaphores biologiques. Que tous les professionnels du bâtiment et de la construction qui ont accepté de répondre au questionnaire que j’ai développé pendant ma thèse, ou qui ont bien voulu m’accorder un entretien, soient également remerciés ; leurs réponses et leur intérêt pour mes travaux m’ont beaucoup aidée. J’exprime ma sincère sympathie à tous ceux que j’ai eu l’occasion de côtoyer au CSTB, et au LASH, et en particulier (en plus des personnes déjà citées précédemment) Danielle Bonnet, Emmanuel Jayr, Gaël Mendoza, Nathalie Leyssieux, Sophie Cuenot, Marcel Rubaud, JeanCharles Maréchal, Gérard Révirand, Michèle Ghaleb, Nicolas Rossignol, Julien Hans, Pierre Verri, Bruno Chevalier, Hébert Sallée, Christiane Pezzetti, Monique Prat, Jérôme Laurent, Daniel Quénard, Claude Pompéo, François Olive, Daniel Giraud, François-Dominique Menneteau, Jérôme Lair, Audrey Havez, Josée Laplante, Claude Martin, Elisabeth Fourneaux, Jean-François Buisson, Vincent Galiano, Jean-Claude Pavier, José Cournet, Emmanuel Durand, Stéphane Lebourg, Pierre Michel, et Monique Darnand, personnes qui, grâce à leur gentillesse et leurs compétences diverses, ont permis que cette thèse se déroule dans les meilleures conditions possibles. -3- Avant-propos Madame Claude Durrieu, Madame Cécile Delolme, enseignants chercheurs au Laboratoire des Sciences de l’Environnement (LSE), à l’ENTPE, ainsi que Monsieur Yves Perrodin, directeur du LSE, ont toute ma reconnaissance car sans eux il y a quatre ans, mes projets ne se seraient pas concrétisés. Je pense chaleureusement à tous les doctorants (docteurs maintenant pour la plupart d’entre eux) et stagiaires que j’ai eu le plaisir de rencontrer au CSTB : Maha, Claudia, François, Nicoleta, Patrick, Marine, Claire, Emmanuelle, Mélanie, Karine, Rémi, Naris, Guillaume Co., Anne, Guillaume Ca., Marceline, Hélène, Charlotte, Céline, avec une mention spéciale pour Aurélie, ma voisine de bureau pendant ces trois années. Enormes mercis à ma Maman, avec plein d’amour, pour tous ses conseils, sa présence, son soutien, son dévouement, ses relectures, explications et suggestions tout au long de ma scolarité, et ces derniers mois en particulier. Je pense aussi beaucoup à mes deux sœurs que j’adore, Sandrine et Gwennaëlle, et à leurs amis respectifs, Vincent et Nicolas, qui me permettent de passer des moments de détente inoubliables. Je souhaite également adresser une pensée affectueuse à toutes les personnes que j’apprécie, famille, belle-famille, et amis, à qui j’aimerais pouvoir consacrer plus de temps. Je pense beaucoup aussi à ceux qui ne sont plus là et qui me manquent. Special thanks to Nero and Monique too, they know why. Ma dernière pensée est pour Ludovic. Merci infiniment pour ce que tu es, pour tout ce que tu fais, pour ton aide, ton soutien et pour tout le bonheur que tu m’apportes depuis que nous nous connaissons. -4- Résumé RESUME Cette thèse est consacrée à la réalisation d’un outil d’aide au choix des produits de construction en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Cet outil, destiné aux professionnels du bâtiment, est fondé sur le principe et les méthodes d’analyse multicritère. L’échelle de l’étude est celle du composant du bâtiment, afin que la comparaison soit effectuée sur la base de performances techniques similaires. L’outil réalisé utilise les données environnementales et sanitaires des produits de construction issues des FDES au format de la norme NF P01-010. Il a été appliqué au composant « mur », ainsi qu’à la comparaison de six revêtements de sol. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible d’aboutir à un classement des solutions constructives d’un composant. Ce classement peut dépendre des pondérations et des méthodes d’agrégation choisies, il doit donc être complété par des analyses de sensibilité. L’outil nécessite à présent d’être testé par les acteurs du bâtiment. Mots clés : composants du bâtiment, produits de construction, FDES, aide à la décision, agrégation multicritère. -5- Summary SUMMARY This thesis aims at developing a decision-aid tool that compares building products according to their environmental and health characteristics. This tool is intended for building actors. It is based on the methodology and methods of multicriteria analysis. The scale of the study is the one of the building component in order that the comparison is achieved using the same technical functions. The developed tool uses data from the EPDs in the French standard NF P01-010 format. It was applied to the “wall” component and to the comparison of six floorings. The obtained results have shown that it is possible to produce a ranking of building options of a component. This ranking may depend on the weighting and aggregation methods used. It has also to be completed by some sensitivity analyses. The tool now requires to be tested by the building actors. Keywords: building components, building products, EPDs, decision-aid, multi-criteria aggregation. -6- Sommaire SOMMAIRE Glossaire 11 Principaux sigles et notations 14 Introduction générale 15 Chapitre 1. Le choix des produits de construction en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires : Etat de l’art et apports de l’analyse multicritère 17 1 Introduction _____________________________________________________________ 17 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction _________________________ 18 2.1 Environnement et santé _______________________________________________________ 18 2.2 Bâtiment et produits de construction ____________________________________________ 23 2.3 Conclusions________________________________________________________________ 27 3 Réglementations, recommandations et réponses existantes __________________________ 28 3.1 Obligations et/ou recommandations relatives à l’environnement et la santé ______________ 28 3.2 Démarches des acteurs de la construction ________________________________________ 32 3.3 Principaux outils opérationnels existants _________________________________________ 39 3.4 Conclusions________________________________________________________________ 43 4 Apports de l’analyse multicritère _____________________________________________ 44 4.1 Contexte et cadre de l’analyse multicritère _______________________________________ 44 4.2 Définitions supplémentaires ___________________________________________________ 45 4.3 Méthodes d’analyse multicritère________________________________________________ 54 4.4 Elaboration d’un arbre de décision permettant de choisir une méthode d’agrégation ______ 59 4.5 Conclusions________________________________________________________________ 65 5 Premières propriétés du cahier des charges de l’outil d’aide au choix __________________ 66 5.1 Objectifs de notre outil _______________________________________________________ 66 5.2 Choix de l’échelle ___________________________________________________________ 66 5.3 Choix de la phase opérationnelle _______________________________________________ 67 5.4 Choix des critères d’évaluation ________________________________________________ 67 5.5 Sélection des méthodes d’agrégation ____________________________________________ 68 5.6 Premières caractéristiques logicielles pratiques ___________________________________ 71 -7- Sommaire Chapitre 2. Modélisation de l’outil d’aide au choix 73 1 Introduction _____________________________________________________________ 73 2 Détermination des actions : les solutions constructives d’un composant ________________ 74 2.1 Hypothèses préliminaires _____________________________________________________ 74 2.2 Composant du bâtiment et unité fonctionnelle _____________________________________ 74 2.3 Solutions constructives associées à un composant du bâtiment ________________________ 75 2.4 Produits ou éléments intervenant dans une solution constructive ______________________ 75 3 Construction des familles cohérentes de critères environnementaux et sanitaires _________ 76 3.1 Hypothèses préliminaires _____________________________________________________ 76 3.2 Construction des critères et choix de leur indicateur ________________________________ 76 3.3 Analyse critique de la famille cohérente de critères construite ________________________ 83 3.4 Simplification de la famille cohérente de critères___________________________________ 84 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère ___________________________ 89 4.1 Hypothèses préliminaires _____________________________________________________ 90 4.2 Ebauche de la compilation des performances techniques des éléments __________________ 90 4.3 Obtention du profil E&S pour chaque élément, par UF définie pour l’élément____________ 95 4.4 Conversion du profil E&S de chaque élément, pour la DVP et la quantité du composant____ 96 4.5 Obtention du profil E&S de chaque solution, pour la DVP et la quantité du composant_____ 99 4.6 Obtention du profil E&S complet de chaque solution, pour UF composant _____________ 101 4.7 Calcul du profil environnemental et sanitaire simplifié de chacune des solutions_________ 102 4.8 Conclusions_______________________________________________________________ 104 5 Pondération des critères environnementaux et sanitaires __________________________ 105 5.1 Hypothèses préliminaires ____________________________________________________ 105 5.2 Jeux de pondération classique ________________________________________________ 106 5.3 Jeux de pondération dits « HQE » _____________________________________________ 107 5.4 Jeux de pondération de l’utilisateur ____________________________________________ 110 5.5 Option « aucune pondération » _______________________________________________ 111 6 Agrégation des évaluations et résultats ________________________________________ 112 6.1 Hypothèses préliminaires ____________________________________________________ 112 6.2 Application des méthodes d’agrégation sélectionnées ______________________________ 112 6.3 Résultats de l’agrégation ____________________________________________________ 122 7 Analyse de robustesse et recommandations _____________________________________ 124 7.1 Définitions préliminaires ____________________________________________________ 124 7.2 Variation des paramètres ____________________________________________________ 124 7.3 Comparaison des méthodes et des profils________________________________________ 125 7.4 Règles expertes ____________________________________________________________ 126 8 Conclusions _____________________________________________________________ 127 -8- Sommaire Chapitre 3. De la modélisation à la réalisation 129 1 Introduction ____________________________________________________________ 129 2 Hypothèses non valides ____________________________________________________ 130 2.1 Disponibilité des inventaires du cycle de vie des produits de construction ______________ 130 2.2 Réalisation d’essais sanitaires et accessibilité des résultats _________________________ 130 3 Choix pratiques essentiels __________________________________________________ 131 3.1 Liste des composants susceptibles d’être étudiés __________________________________ 131 3.2 Obtention des éléments constitutifs des solutions constructives _______________________ 131 3.3 Familles de critères environnementaux et sanitaires _______________________________ 132 3.4 Règles de conversion et de compilation, pondérations et agrégations __________________ 136 3.5 Traitement des données manquantes ___________________________________________ 136 3.6 Conclusions_______________________________________________________________ 137 4 Eléments complémentaires du cahier des charges de l’outil_________________________ 138 4.1 Schéma fonctionnel détaillé de l’outil___________________________________________ 138 4.2 Bases de données utilisées par l’outil ___________________________________________ 141 4.3 Rappel des calculs effectués par l’outil _________________________________________ 141 4.4 Description des écrans de l’outil ______________________________________________ 142 4.5 Caractéristiques pratiques de l’interface de l’outil ________________________________ 144 4.6 Navigation dans l’outil ______________________________________________________ 145 5 Conclusions _____________________________________________________________ 146 Chapitre 4. Applications, discussions et perspectives 147 1 Introduction ____________________________________________________________ 147 2 Description de l’outil informatique ___________________________________________ 148 2.1 Version Excel de l’outil______________________________________________________ 148 2.2 Outil RAMSES à destination des acteurs du bâtiment ______________________________ 149 3 Application : comparaison de solutions constructives du composant « mur » ___________ 151 3.1 Choix de l’application et description succincte du composant________________________ 151 3.2 Unité fonctionnelle _________________________________________________________ 151 3.3 Description des solutions constructives _________________________________________ 151 3.4 Profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives ____________________ 152 3.5 Analyses comparatives ______________________________________________________ 154 3.6 Résultats et conclusions _____________________________________________________ 155 -9- Sommaire 4 Application : comparaison de revêtements de sol ________________________________ 157 4.1 Présentation de l’application _________________________________________________ 157 4.2 Profils environnementaux et sanitaires des six solutions constructives _________________ 158 4.3 Comparaison des six solutions constructives _____________________________________ 159 4.4 Conclusions_______________________________________________________________ 159 5 Application : évaluation de produits ou de solutions constructives ___________________ 162 6 Premières règles expertes pour les recommandations _____________________________ 163 6.1 Liste de données « conditions » _______________________________________________ 163 6.2 Liste de données « résultats » _________________________________________________ 163 6.3 Règles entre les listes de données ______________________________________________ 164 7 Discussions méthodologiques et perspectives ____________________________________ 165 7.1 Aide au choix utilisant les données de la base INIES _______________________________ 166 7.2 Echelle de comparaison _____________________________________________________ 167 7.3 Intégration des performances techniques ________________________________________ 167 7.4 Compilation des données E&S du produit au composant____________________________ 167 7.5 Principe des méthodes d’analyse multicritère ____________________________________ 168 7.6 Choix des méthodes d’aide à la décision ________________________________________ 168 7.7 Méthodes de pondération des critères __________________________________________ 169 7.8 Traitement des données manquantes ___________________________________________ 170 7.9 Simplification de la famille de critères __________________________________________ 171 7.10 Intégration de données manuellement _________________________________________ 172 8 Conclusions _____________________________________________________________ 173 Conclusion générale 175 Bibliographie 177 Index des tableaux et figures 195 Annexes 199 Annexe 1 : Propriétés des principales méthodes d’agrégation multicritère Annexe 2 : Questionnaire Annexe 3 : Résultats obtenus par le questionnaire Annexe 4 : Justification des pondérations internes des critères globaux Annexe 5 : Pondérations dites « HQE » Annexe 6 : Algorithmes des méthodes d’agrégation Annexe 7 : Résultats de l’application au composant « mur » Annexe 8 : Résultats de l’application aux revêtements de sol - 10 - 200 203 217 219 221 223 239 243 Glossaire GLOSSAIRE Tous les mots soulignés dans les définitions sont également définis dans le glossaire. • Action Politique, programme, projet ou candidat faisant l’objet de l’analyse multicritère [Maystre et al., 1994]. • Action potentielle Action provisoirement jugée possible par un des intervenants au moins ou présumée comme telle par l’homme d’étude, en vue de l’aide à la décision [Maystre et al., 1994]. Exemple : le choix d’une solution constructive particulière peut être considéré comme une action potentielle. • Agrégation Opération permettant d’obtenir des informations sur la préférence globale entre les actions potentielles, à partir d’informations sur les préférences par critère [Maystre et al., 1994]. Exemple : la somme pondérée est une méthode d’agrégation. • Aide à la décision Activité de celui [l’homme d’étude] qui, prenant appui sur des modèles clairement explicités mais non nécessairement complètement formalisés, aide à obtenir des éléments de réponses aux questions que se pose un intervenant dans un processus de décision, éléments concourant à éclairer la décision et normalement à prescrire, ou simplement à favoriser, un comportement de nature à accroître la cohérence entre l’évolution du processus d’une part, les objectifs et le système de valeurs au service desquels cet intervenant se trouve placé d’autre part [Roy, 1985]. • Analyse du cycle de vie Etude des impacts potentiels sur l’environnement d’un système (produits, matériaux, bâtiment) tout au long des différentes étapes qui constituent son cycle de vie, pour une unité fonctionnelle donnée, d’après [ISO 14040, 1997]. • Analyse multicritère Analyse ayant pour but d’expliciter une famille cohérente de critères permettant d’appréhender les différentes conséquences d’une action [Maystre et al., 1994]. • Catégorie d’impact Classe représentant les points environnementaux étudiés dans laquelle les résultats de l’analyse de l’inventaire du cycle de vie peuvent être affectés [ISO 14042, 2000]. Exemple : changement climatique [ISO/TR 14047, 2003]. • Composants du bâtiment Nous définissons un composant du bâtiment comme une partie de ce bâtiment à laquelle sont associées une ou plusieurs performances ; c’est un assemblage de matériaux et produits de construction. Exemples : un mur, une toiture, une dalle, etc. • Critère Expression qualitative ou quantitative de points de vue, objectifs, aptitudes ou contraintes relatives au contexte réel, permettant de juger des actions potentielles [Maystre et al., 1994]. Un critère est doté d’un indicateur permettant de le calculer, d’une unité, d’une échelle (ordinale ou cardinale), d’une structure et d’un sens de préférence, d’après [Pictet et Bollinger, 1999]. Exemple : une catégorie d’impact, munie d’un indicateur de catégorie d’impact, et de facteurs de caractérisation peut représenter un critère, lorsqu’il s’agit de comparer et choisir des solutions constructives en fonction de leurs impacts environnementaux. - 11 - Glossaire • Cycle de vie Phases consécutives et liées d’un système (produits, matériaux, bâtiment) de l’acquisition des matières premières ou de la génération des ressources naturelles à l’élimination finale [ISO 14040, 1997]. • Danger Menace susceptible d’engendrer des nuisances plus ou moins graves pour l’homme et/ou l’environnement (d’après [EPE, 1998]). Pour les produits de construction, le danger peut provenir de leurs propriétés physico-chimiques, ou de celles de leurs éléments constitutifs, d’après [EPE, 1998]. Exemple : la présence de plomb dans une peinture est un danger potentiel pour la santé humaine. • Environnement La norme ISO 14050 [ISO 14050, 1998] définit l’environnement comme le milieu dans lequel un organisme fonctionne, incluant l’air, l’eau, la terre, les ressources naturelles, la faune, la flore, les êtres humains et leurs interactions. Dans cette norme, le milieu inclut également l’intérieur du bâtiment et le mot organisme peut aussi se comprendre comme « ouvrage ou bâtiment ou produit de bâtiment ». • Exposition Il s’agit du contact entre l’homme et/ou l’environnement et le vecteur de danger (contact pouvant avoir lieu dans certaines conditions d’usage ou dans certaines circonstances), d’après [EPE, 1998]. Exemple : une peinture qui s’écaille dans un logement peut engendrer une exposition par ingestion des jeunes enfants. • Facteur de caractérisation Facteur établi à partir d’un modèle de caractérisation qui est utilisé pour convertir les résultats de l’analyse de l’inventaire du cycle de vie en unité commune d’indicateur de catégorie d’impact [ISO 14042, 2000]. Exemple : Potentiel de réchauffement planétaire pour chaque gaz à effet de serre (kg d’équivalents CO2/kg de gaz) [ISO/TR 14047, 2003]. • Impact environnemental Toute modification de l’environnement, négative ou bénéfique, résultant totalement ou partiellement des activités, produits ou service d’un organisme [ISO 14050, 2002]. Exemple : émissions de CO2 dans l’atmosphère liées au chauffage. • Indicateur de catégorie d’impact Représentation quantifiable d’une catégorie d’impact [ISO 14042, 2000]. Exemple : forçage radiatif de rayonnement infrarouge (W/m²) [ISO/TR 14047, 2003]. • Inventaire du cycle de vie (ou analyse de l’inventaire de cycle de vie) Recueils et calculs des flux de matières et d’énergies entrants et sortants à chaque étape du cycle de vie d’un système (produits, matériaux, bâtiment), d’après [ISO 14040, 1997]. Exemples : CO2 en kg/unité fonctionnelle, CH4 en kg/unité fonctionnelle. • Matériau de construction Elément provenant d’un site naturel ou d’une installation de transformation, et qui sert in situ à la fabrication de parties d’ouvrages, d’après [Le Teno, 1995]. Exemples : granulat, ciment, sable, etc. • Modèle Schéma qui, pour un champ de questions, est pris comme représentation d’une classe de phénomènes, plus ou moins habilement dégagés de leur contexte par un observateur pour servir de support à l’investigation et/ou à la communication [Roy, 1985]. - 12 - Glossaire • Normation Opération qui consiste à rapporter des résultats d’analyse du cycle de vie à une échelle normée en vue d’en faciliter la compréhension. Généralement, l’échelle retenue est l’équivalent habitant européen ou français. Cependant, selon l’échelle de l’étude, la normation peut être faite par rapport à toute échelle pertinente, d’après [ADEME, 2005] et [ISO 14042, 2000]. Par extension, nous appellerons normation toute opération qui consiste à rapporter les profils environnementaux et sanitaires à une échelle commune, ou à les rendre adimensionnels. • Nuisance Préjudice pour la santé d’un organisme ou l’environnement, d’après [Recyconsult, 2003]. • Processus de décision Succession d’étapes au cours de laquelle les multiples options, qui vont conditionner la décision globale, sont définies [Maystre et al., 1994]. • Produit de construction Elément fabriqué en usine et incorporé dans un bâtiment sans subir de transformation importante, d’après [Le Teno, 1995]. Exemples : plaque de plâtre, fenêtre, tuyau, isolant, etc. • Profil (multicritère) environnemental et sanitaire Ensemble (le plus exhaustif possible) des résultats d’indicateurs de catégorie d’impact environnementaux et des évaluations des risques sanitaires, pour un système donné, d’après [Chevalier, 2003]. • Résultat d’indicateur de catégorie d’impact Valeur globale du système pour la catégorie d’impact étudiée, d’après [ISO 14042, 2000]. C’est l’évaluation du système selon le critère considéré. Exemple : Potentiel de réchauffement planétaire en kg d’équivalents CO2 [ISO/TR 14047, 2003]. • Risque Un risque (sanitaire ou environnemental) correspond au croisement, c'est-à-dire à la mise en relation, des données relatives aux dangers (propriétés intrinsèques) d’un élément et à l’exposition (contact) d’un organisme à cet élément. L’évaluation d’un risque sanitaire correspond à la détermination des effets sur la santé d’une exposition d’individus à des matériaux ou à des situations dangereuses (d’après [EPE, 1998]). Exemple : une peinture au plomb qui s’écaille dans un logement correspond à un risque sanitaire de saturnisme pour les jeunes enfants. • Solution constructive Nous définissons une solution constructive comme une réalisation possible d’un composant du bâtiment, pour une unité fonctionnelle donnée, c'est-à-dire une association particulière de matériaux et produits de construction. Exemple : pour le composant « mur », une solution constructive peut correspondre à un mur en béton, ou à un mur en terre cuite. • Unité fonctionnelle Performance quantifiée d’un système (produits, matériaux, bâtiment) destinée à être utilisée comme unité de référence dans une analyse de cycle de vie [ISO 14040, 1997] et [ISO 14041, 1998]. En général, une unité fonctionnelle comporte une unité de quantité, une unité de temps, et une unité de performance, d’après [ISO/TR 14049, 2000]. Exemple : pour une peinture, coloration de 20 m² pendant 5 ans d’un mur, avec une opacité de 98% [ISO/TR 14049, 2000]. - 13 - Sigles et notations PRINCIPAUX SIGLES ET NOTATIONS • Organismes ADEME AIMCC CSTB DGUHC ENTPE IFEN Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie Association des Industriels fabricants de Matériaux et Composants pour la Construction Centre Scientifique et Technique du Bâtiment Direction Générale de l’Urbanisme, de l’Habitat et de la Construction Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat Institut Français de l’ENvironnement • Champ environnemental et sanitaire DPC EPD FDES FDS HQE® INIES PIP Directive Produits de Construction Environmental Product Declaration Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire (traduction française d’EPD) Fiche de Données de Sécurité (Démarche de) Haute Qualité Environnementale INformation sur l’Impact Environnemental et Sanitaire, base de données française de référence regroupant les FDES des produits de construction Politique Intégrée de Produits • Analyse de cycle de vie et analyse multicritère ACV ICV UF DVT DVP A ai F j gj(ai) Pj Analyse du Cycle de Vie Inventaire du Cycle de Vie Unité fonctionnelle Durée de vie typique Durée de vie prescrite (par l’utilisateur de l’outil d’aide au choix des produits) Ensemble des actions potentielles Action potentielle Famille cohérente de critères Nom d’un critère Evaluation de l’action ai par le critère j Poids du critère j • Outil d’aide au choix des produits de construction développé RAMSES Rangement par l’Analyse Multicritère des Systèmes constructifs en fonction de l’Environnement et de la Santé, outil d’aide au choix des produits de construction Note : les exemples seront présentés en italique et encadrés dans le corps de ce mémoire. - 14 - Introduction générale Introduction générale A la fin des années soixante-dix, lors de la médiatisation de grandes catastrophes écologiques, dues aux activités anthropiques, l’homme prend progressivement conscience de la fragilité croissante de son environnement, dont il est le principal responsable. Les ressources naturelles ne sont pas infinies, l’eau, l’air et la terre sont des milieux très sensibles, qu’il faut préserver. Ces trente dernières années ont alors été marquées par la mise en œuvre mondiale de mesures diverses pour tenter de sauvegarder cet environnement, tout en poursuivant un développement économique et social satisfaisant. Conférences sur l’environnement (1972 : Conférence des Nations Unies sur l’Environnement Humain ; 1992 : Sommet de la Terre à Rio ; 2002 : Sommet Mondial sur le Développement Durable), accords internationaux de protection de l’environnement (dont les Agendas 21 en 1992 et le protocole de Kyoto en 1997), et commissions (1983 : Commission Brundtland) se multiplient : il s’agit dorénavant pour l’homme de consommer moins et de respecter plus [Boiteux, 2003]. Actuellement, le Développement Durable est le maître mot, qui se veut intervenir dans bon nombre de décisions nationales et internationales, soucieuses de préserver l’environnement. Expression employée pour la première fois en 1980 par l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature), cette notion a ensuite été reprise par de nombreuses personnes et instances, acteurs de l’environnement ou non [Jollivet, 2001]. Le rapport Brundtland, en 1987, définit le développement durable comme « un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins ». La Commission des Communautés Européennes a par la suite précisé l’expression : le développement durable est « une politique et une stratégie visant à assurer la continuité dans le temps du développement économique et social, dans le respect de l’environnement, et sans compromettre les ressources naturelles indispensables à l’activité humaine » [Brodhag et al., 2004]. La politique actuelle qui tend à promouvoir un développement durable dans de nombreux domaines [IFEN, 2003], entraîne et encourage les professionnels du bâtiment à réfléchir sur la qualité environnementale et sanitaire des produits, ouvrages et services qu’ils gèrent, comme en témoignent les travaux récents sur la réglementation thermique, l’éclairage, le confort, la gestion des déchets du bâtiment. Le bâtiment, notamment pendant ses phases de vie en œuvre et de fin de vie, est en effet responsable de nombreux impacts (consommation d’eau, d’énergie, production de déchets, qualité de l’air intérieur). Un bâtiment est un système complexe, dépendant de son environnement. Il ne s’agit pas d’un simple assemblage de matériaux et produits de construction, mais d’une construction raisonnée dont tous les éléments – intérieurs et extérieurs – sont en interaction. La qualité environnementale et sanitaire d’un bâtiment nécessite par conséquent de prendre en compte de nombreuses données, souvent indisponibles, quantitatives mais aussi qualitatives, imprécises, et incertaines, et ceci, dans un contexte multi-acteurs et multi-objectifs. Cette qualité environnementale et sanitaire se traduit par une réduction de ses « pressions » sur l’environnement (besoins en matières premières et énergies, rejets de matières polluantes), tout en offrant à ses utilisateurs un intérieur sain et confortable, et en respectant certaines contraintes économiques. C’est ainsi que le concept de Haute Qualité Environnementale (HQE®) du cadre bâti s’est développé et se généralise, de la conception à la déconstruction, en passant par la construction, la réhabilitation, la maintenance. Il s’agit de « règles » environnementales et sanitaires de conception et de construction, déclinées en 14 cibles, ayant pour objectifs de réduire les charges du bâtiment sur son environnement extérieur, et d’améliorer son environnement intérieur [Association HQE, 2005a]. En croisant les différentes cibles de la démarche HQE®, le choix des matériaux et produits de construction apparaît comme crucial pour atteindre ces objectifs. - 15 - Introduction générale En effet, directement ou indirectement, les matériaux et produits de construction influencent notablement l’utilisation des ressources, les choix énergétiques, la production de déchets, etc., autant d’impacts potentiels du bâtiment sur l’environnement et la santé. Le choix des matériaux et produits de construction ne peut plus être uniquement un choix technico-économique comme c’est encore trop souvent le cas actuellement. En témoignent les nouvelles recommandations et exigences européennes qui se développent sur les produits de construction (Politique Intégrée de Produit, mise en œuvre de la Directive Produits de Construction et son Exigence Essentielle n°3). Il semble nécessaire d’intégrer les caractéristiques environnementales et sanitaires dans le choix des produits pour permettre au bâtiment d’être plus respectueux d’un point de vue environnemental et sanitaire. Des normes portant sur la détermination de profils environnementaux et sanitaires des produits de construction, telle que la norme française NF P01-010, permettent de mettre à disposition des acteurs du bâtiment l’information multicritère nécessaire à ce choix, mais pas suffisante. En effet, cette information multicritère ne peut être utilisée telle quelle pour comparer, et donc choisir les produits de construction. En effet, d’une part, elle concerne des éléments non directement comparables (puisqu’ils n’ont pas les mêmes fonctions techniques), et d’autre part, elle nécessite d’être simplifiée pour apporter une réponse synthétique et plus facilement interprétable. Les principes et les méthodes de l’analyse multicritère nous ont alors semblé bien adaptés pour réaliser l’étude et le traitement de cette information. L’objectif de nos travaux de recherche consiste ainsi à proposer aux professionnels de la construction, un outil multicritère d’aide au choix des produits et matériaux de construction, intégrant leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Dans un premier chapitre bibliographique, nous proposons un panorama des différentes recommandations environnementales et sanitaires pour le choix des produits et matériaux de construction, que ce soit au niveau national ou international, et des réponses existantes. Une information environnementale et sanitaire multicritère concernant les produits de construction peut être disponible. Mais l’analyse des divers outils opérationnels permettant d’étudier les caractéristiques environnementales et sanitaires des bâtiments et des produits montre que les informations susceptibles d’être disponibles sur les produits ne sont pas bien intégrées. Nous étudions alors les apports de la méthodologie et des méthodes d’analyse multicritère pour pouvoir choisir les produits de construction en fonction de leurs profils multicritères. Dans un deuxième chapitre, fort des informations bibliographiques précédentes, nous réalisons la modélisation théorique de notre outil d’aide au choix des produits de construction. Cette modélisation est fondée sur la méthodologie de l’analyse multicritère – détermination des éléments à comparer, construction des critères de comparaison, évaluation des éléments par les critères, agrégation des évaluations, résultats et recommandations – et s’appuie sur différentes hypothèses. Compte tenu de la non-validité de certaines hypothèses, nous présentons les compromis pratiques que nous proposons pour réaliser notre outil, puis nous dressons le cahier des charges complet nécessaire à sa réalisation dans un troisième chapitre. Dans un quatrième et dernier chapitre, nous appliquons notre outil d’aide au choix des produits de construction à différents cas, afin d’une part, de le tester et de valider ses fonctionnalités, et d’autre part, de mettre en évidence ses limites. Nous analysons alors les qualités et les défauts de notre outil et de l’aide au choix qu’il apporte, en proposant des perspectives d’amélioration, le cas échéant. - 16 - Chapitre 1 Le choix des produits de construction en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires : Etat de l’art et apports de l’analyse multicritère Partie 1 Introduction 1 Introduction Ce chapitre bibliographique est, dans un premier temps, consacré à l’état de l’art du choix des produits de construction en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Une première partie définit alors les domaines abordés par cet état de l’art, c’est-à-dire l’environnement, la santé, le bâtiment et les produits de construction, afin d’une part, de bien présenter ces différents domaines et d’autre part, d’analyser leur possible conciliation. Une deuxième partie aborde les obligations et recommandations environnementales et sanitaires relatives aux bâtiments et aux produits de construction, puis expose les démarches existantes ainsi que les outils opérationnels susceptibles de permettre aux acteurs de la construction de prendre en compte ces obligations et recommandations. L’analyse de l’existant montre que l’intégration de l’environnement et de la santé dans le choix des produits de construction nécessite une approche multicritère des impacts environnementaux et sanitaires des produits de construction, approche qui est par ailleurs disponible, notamment dans la norme française NF P01-010. Cependant, cette analyse met également en évidence la difficile utilisation et appropriation de cette approche. Ce constat nous conduit ainsi, dans un second temps, à l’apport possible des démarches et des méthodes d’analyse multicritère pour intégrer dans le choix des produits de construction leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. La troisième partie de ce chapitre expose alors les principes théoriques de l’analyse multicritère, leur application possible dans le choix des produits de construction, et dresse finalement un arbre de choix des méthodes d’analyse multicritères existantes. La réunion des trois premières parties de ce chapitre nous permet, dans un dernier temps, d’établir les premières propriétés du cahier des charges de l’outil d’aide au choix des produits de construction que nous souhaitons développer. Remarque : Le corps de ce premier chapitre est particulièrement important. Nous avons en effet choisi de présenter, avec la précision qui s’impose, l’ensemble des domaines concernés par notre étude, afin de l’éclairer. - 17 - Chapitre 1 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction Intégrer l’environnement et la santé au bâtiment est une demande complexe. Elle nécessite en effet de concilier deux grands domaines : l’environnement et la santé d’un côté, et le bâtiment de l’autre, avec toutes leurs spécificités et incompatibilités apparentes. 2.1 Environnement et santé L’environnement et la santé sont des disciplines complexes. Ce sont d’autre part des disciplines relativement récentes, où de nombreuses connaissances demeurent encore incertaines. 2.1.1 Impacts environnementaux et risques sanitaires Cette partie précise ce que nous entendons par problèmes environnementaux et sanitaires, afin de mieux cadrer les objectifs de notre travail. 2.1.1.1 Impacts environnementaux Impact environnemental, aspect environnemental, catégories d’impact environnemental, effet sur l’environnement, indicateur d’impact environnemental sont souvent des termes confondus dans la littérature, alors qu’ils ont en théorie des sens bien différents. Différents organismes ou associations, tels que l’ADEME, EPE, l’ATEQUE, ou le CML ont dressé des listes des principaux « impacts environnementaux » [ADEME, 2002], [EPE, 1996], [Le Teno, 1996], [Chatagnon, 1999], [Guinée, 2002]. L’analyse de ces listes nous a conduits aux conclusions suivantes : ces impacts sont nombreux et complexes, ils mêlent à la fois l’environnement et la santé (d’après le sens que nous avons choisi de leur donner) et il n’est pas aisé d’en dresser une liste claire, exhaustive et non redondante. Les impacts environnementaux sont en effet souvent interdépendants les uns des autres, et peuvent être à la fois causes et conséquences les uns des autres ; ils ne sont d’autre part pas toujours clairement identifiés. Pour résoudre le manque de clarté des listes proposées, nous choisissons de définir un impact environnemental comme une modification de l’environnement, en raison de l’intervention avérée ou supposée de l’homme (prélèvement ou rejet dans l’environnement), directe ou indirecte (cas des accidents industriels par exemple), pouvant avoir un effet potentiellement néfaste (de la simple nuisance à la destruction) sur la pérennité du milieu naturel et des écosystèmes, et, a priori, par voie de conséquence, sur la santé humaine. Cette définition est très proche de la définition formulée par [ISO 14050, 1998]. Nous avons alors décidé de ne citer que les impacts environnementaux qui correspondent bien à notre définition et nous les présentons ci-dessous, sous forme de liste descriptive, sans notion hiérarchique. • Le réchauffement global Depuis un siècle, la température moyenne sur Terre aurait augmenté de 0,5°C et le niveau des mers a monté de 1 à 3 millimètres par an (en raison notamment de la fonte des glaces et des glaciers liée au réchauffement de la planète). Ces valeurs sont compatibles avec un accroissement de l’effet de serre lié aux rejets de l’homme mais il n’est pas possible d’affirmer que ceux-ci en soient la cause. Mise à part la vapeur d’eau, responsable de 60% de l’effet de serre, les principaux gaz responsables sont le gaz carbonique (CO2 : 30 % de l’effet), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O), les Chlorofluorocarbones (CFC) et Hydrochlorofluorocarbones (HCFC). La concentration de ces gaz dans l’atmosphère ne cesse d’augmenter (excepté pour les CFC que nous aborderons dans le paragraphe suivant), notamment depuis le début de l’ère industrielle. - 18 - Partie 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction Malgré la ratification par de nombreux pays du Protocole de Kyoto (1997), dont le principal objectif est la réduction de ces gaz à effet de serre, il semblerait que la tendance demeure à la hausse, notamment en raison du temps de séjour de ces gaz dans l’atmosphère, et de l’essor industriel (en cours ou à venir) de nombreux pays en voie de développement. Bien qu’aucune valeur précise ne soit affirmée dans les perspectives d’évolution du réchauffement global, les spécialistes prévoient une augmentation de la température continue d’ici la fin du siècle, qui s’accompagnera d’importants changements climatiques [Vernier, 2003], [EPE, 1996], [Bertrand, 2001], [IFEN, 2002], [Recyconsult, 2003]. • La réduction de la couche d’ozone La couche d’ozone stratosphérique se situe entre 17 et 50 kilomètres d’altitude. Elle comprend 90 % du contenu en ozone de l’atmosphère terrestre et participe à la filtration du rayonnement solaire. Son état naturel résulte d’un équilibre entre une production photochimique à partir de l’oxygène et des réactions catalytiques de destruction. La majorité des chercheurs estiment que l’augmentation du « trou de l’ozone » constatée audessus de l’Antarctique provient en grande partie de l’élévation de la concentration atmosphérique de composés chlorés (CFC principalement) d’origine humaine, dont la production est dorénavant interdite dans les pays industrialisés depuis le Protocole de Montréal (1987). La diminution de l’épaisseur de la couche d’ozone stratosphérique induit une augmentation du rayonnement solaire sur la terre dans le domaine des ultraviolets. Un excès de ces rayons UV.B pourrait être nocif pour la vie végétale et animale [EPE, 1996], [IFEN, 2002]. • La diminution de la biodiversité La diversité du monde vivant s’exprime à tous les niveaux : diversité génétique, diversité des espèces et de leur population, diversité des systèmes écologiques. La connaissance scientifique fait de plus en plus apparaître la biodiversité comme une propriété fondamentale du monde vivant qui lui permettrait d’évoluer de lui-même et de s’adapter aux variations de son environnement. La disparition d’une espèce est irréversible, et entraîne souvent, en cascade, celle des espèces qui en dépendent pour leur alimentation, leur protection ou leur reproduction. Au contraire, elle peut parfois engendrer la prolifération d’une espèce qui se retrouve ainsi privée de son prédateur, ce qui entraîne des déséquilibres et présente également des risques pour les écosystèmes [Cotonat, 1996], [Recyconsult, 2003]. • L’épuisement des ressources La consommation de ressources naturelles (matières, eau, énergies) pour et par les activités humaines entraîne peu à peu l’appauvrissement, voire l’épuisement de certaines d’entre elles. De nombreux qualificatifs sont associés aux ressources naturelles, tels que rares, renouvelables, non renouvelables, énergétiques, non énergétiques, biotiques, abiotiques. Ils impliquent souvent une notion de gravité plus ou moins importante de l’utilisation abondante de la ressource considérée. • La pollution de l’eau La pollution de l’eau concerne à la fois les eaux océaniques et les eaux continentales. La pollution des eaux provient d’éléments soit chimiques, soit biologiques, soit physiques. Chaque forme de pollution induit des effets particuliers plus ou moins préjudiciables. La communauté scientifique s’accorde à reconnaître aujourd’hui que la pollution chimique serait la plus importante et la plus préoccupante. Elle a pour origine quatre facteurs de nature distincte : les pesticides, les métaux lourds, les hydrocarbures et les fertilisants [EPE, 1996], [Recyconsult, 2003]. - 19 - Chapitre 1 L’eau est indispensable à la vie des hommes, des animaux et des végétaux. Sur les continents, elle est apportée par la pluie qui s’alimente de l’évaporation à la surface des océans. Globalement, 60% du volume des précipitations s’évaporent directement ou par transpiration des végétaux, 11% s’infiltrent profondément dans le sol et nourrissent les eaux souterraines, 24% ruissellent et retournent rapidement à la mer par les rivières avec des crues plus ou moins importantes [EPE, 1996]. L’homme fait un large usage de l’eau (mille fois plus que son besoin alimentaire) et qui porte sur 5% du volume des précipitations : pour les besoins domestiques (12% du total des besoins), pour les besoins industriels (22% des besoins) dont une part importante concerne le refroidissement des centrales thermiques et nucléaires, pour les besoins agricoles (près de 70 % des consommations) avec des surfaces irriguées qui s’accroissent de 1% par an [De Bartillat et Retallack, 2003]. Les rejets ainsi que l’exploitation de la ressource en eau altèrent sensiblement la qualité des eaux de certaines rivières, voire de certains bassins et peuvent entraîner des nuisances olfactives et visuelles. Plus globalement, on constate une détérioration lente et générale des eaux naturelles. Jusque dans les années 1970, les eaux usées domestiques ou industrielles étaient en général directement rejetées dans les rivières, sans traitement. Les rivières traversant les grandes villes sont très vite devenues des égouts à ciel ouvert et les écosystèmes aquatiques ont été fortement détériorés [EPE, 1996]. • La pollution de l’air Nous entendons par pollution de l’air, la présence dans l’air de polluants, mais également les nuisances sonores, qui peuvent être générés par toutes sortes d’activités humaines, et en particulier la transformation et la consommation d’énergie (industrie, transports, construction, etc.) [EPE, 1996], [Bertrand, 2001], [IFEN, 2002]. Outre les gaz à effet de serre que nous avons déjà traités, un certain nombre de composés sont considérés comme polluants. Il s’agit plus particulièrement du monoxyde de carbone (CO), des oxydes d’azote (NOx), du dioxyde de soufre (SO2), l’ozone photochimique (ou troposphérique), mais également, dans des atmosphères plus confinées, des composés organiques volatils (COV), du radon, des fibres minérales synthétiques, et des microorganismes. La réduction des émissions de certains de ces composés est l’objet du Protocole de Göteborg (1999), ratifié par une trentaine de pays, dont la France, et qui est entré en vigueur le 17 mai 2005. L’effet des émissions est souvent circonscrit à l’échelle locale ou régionale. Cependant, leur accumulation entraîne des répercussions au niveau global où l’on note par exemple une augmentation sensible du monoxyde de carbone, des hydrocarbures et des oxydes d’azote. Seul le dioxyde de soufre enregistre une diminution grâce aux efforts déjà engagés. • La pollution des sols La pollution des sols peut prendre différentes formes. Il peut s’agir de la présence de polluants dans le sol (métaux lourds, hydrocarbures, produits chimiques, dioxines, pesticides, etc.) qui peuvent migrer progressivement vers les rivières, les nappes phréatiques et les océans, mais également d’une emprise au sol pour l’installation d’activités polluantes qui nécessitera la décontamination ultérieure du site [EPE, 1996], [IFEN, 2002], ou encore de l’épuisement de la terre par les pratiques agricoles (et industrielles) [De Bartillat et Retallack, 2003]. • La désertification La désertification se définit comme la transformation d’une région en une zone sèche, aride et inhabitée. Elle apparaît sous le double jeu de phénomènes climatiques et d’actions humaines. La désertification induit la perte quasi-totale des potentialités du milieu naturel [EPE, 1996]. - 20 - Partie 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction Nous n’avons pas abordé, volontairement, la production croissante des déchets, la déforestation, ainsi que les pollutions engendrées par les transports et l’agriculture. Souvent associés aux impacts environnementaux, nous préférons les considérer comme des causes potentielles de ce que nous avons défini comme des problèmes environnementaux, ces causes pouvant intervenir dans l’évaluation des impacts. 2.1.1.2 Risques sanitaires Nous choisissons de définir un risque sanitaire comme le croisement d’un danger potentiel, lié directement ou indirectement aux activités de l’homme, et d’une exposition de ce dernier, pouvant représenter une nuisance pour sa propre santé. Il s’agit ici de toxicité humaine, c'està-dire d’expositions possibles (absorption, ingestion, inhalation, etc.) à des polluants (facteurs de risques ou dangers) susceptibles d’engendrer des allergies, des maladies, des malformations, et des décès (nuisances plus ou moins graves). Dans nos régions, les facteurs de risques sont des polluants de l’air (composés organiques volatils, radon, fibres, microorganismes, odeurs) ou de l’eau potable (micro-organismes, plomb, autres métaux lourds, odeurs) en général, pouvant être inhalés ou avalés. Toutefois, des cas d’ingestion sont parfois observés (polluants solides présents dans les peintures, colles, vernis, etc.) [Cotonat, 1996] et [ADEME, 2004]. Il est évident que les impacts environnementaux présentés précédemment peuvent correspondre à des risques sanitaires, et vice-versa, ce qui pourrait nous inciter à confondre les notions de risques sanitaires et d’impacts environnementaux. Néanmoins, nous avons tenu à distinguer les deux notions pour trois raisons. D’une part, les risques sanitaires sont très souvent circonscrits à des échelles relativement locales, pour le moment, alors que les impacts environnementaux peuvent être à la fois très localisés, mais également très diffus. D’autre part, l’environnement possède des capacités régulatrices très efficaces lorsque les pollutions sont très localisées, alors que les pollutions (dangers) susceptibles de représenter un risque sur la santé humaine nécessitent souvent d’être « traitées » par l’homme. Enfin, lorsqu’il s’agit de santé humaine, les réactions des services spécialisés, des politiques, des associations, ont tendance à être beaucoup plus rapides et efficaces que lorsqu’il s’agit d’un impact supposé sur le milieu naturel. 2.1.2 Complexité des phénomènes environnementaux et sanitaires Les phénomènes qui entrent en jeu lorsque l’on aborde de tels sujets sont souvent incertains, dans le temps, dans l’espace et en ce qui concerne leurs conséquences. Une émission polluante dans l’eau, par exemple, ne reste pas concentrée à un endroit précis. Elle se diffuse, peut migrer, peut également s’accumuler, et atteindre de nombreux écosystèmes, en provoquant des réactions en chaîne sur la faune et la flore. Mais, selon les polluants concernés, leur quantité et/ou leur nocivité, l’environnement, grâce à ces capacités réparatrices et régulatrices, peut transformer cette pollution (par l’action de micro-organismes par exemple), et la rendre quasiment imperceptible. Cependant, il est à noter qu’actuellement, l’environnement ayant été beaucoup trop sollicité au cours des dernières décennies, il n’est plus toujours capable de gérer les charges polluantes qu’il reçoit, c’est notamment le cas des cours d’eau [Vernier, 2003], [IFEN, 2002]. D’autre part, lorsque certains polluants se retrouvent ensemble, ils peuvent subir des transformations, c’est par exemple le cas de la formation d’ozone photochimique, qui est obtenue en présence de composés organiques volatils (COV) et de dioxyde d’azote (NO2), sous l’action du rayonnement ultraviolet. A l’inverse, la présence de protoxyde d’azote (N2O) freine la formation d’ozone photochimique. Les impacts environnementaux et sanitaires peuvent de plus posséder une grande persistance dans les milieux naturels, et ils sont interdépendants les uns des autres. - 21 - Chapitre 1 A titre d’exemple, le temps de séjour dans l’atmosphère de certains polluants, comme le CO2 ou les CFC, est de plusieurs décennies, et par conséquent, il est impossible de connaître précisément les quantités qui seront présentes dans l’atmosphère dans 50 ans, même si les émissions sont contrôlées, voire supprimées (cas des CFC) [EPE, 1996], [De Bartillat et Retallack, 2003]. D’autre part, certains polluants peuvent participer à plusieurs impacts environnementaux, c’est notamment le cas des HCFC, qui sont à la fois responsables de la destruction de la couche d’ozone et de l’augmentation de l’effet de serre [Bertrand, 2001]. Enfin, compte tenu du fonctionnement naturel « en chaîne » de l’environnement, les impacts environnementaux et sanitaires peuvent rapidement s’engendrer les uns les autres. Par exemple, les émissions de gaz acides peuvent engendrer des pluies acides, qui à leur tour vont entraîner des déforestations. Or, la diminution du nombre d’arbres est associée à une diminution de l’activité photosynthétique, et par conséquent, à une diminution du stockage de gaz carbonique, et participe ainsi à l’augmentation de l’effet de serre. Par conséquent, il est souvent difficile d’évaluer précisément les impacts environnementaux et sanitaires, et de pouvoir identifier tous leurs effets [Vernier, 2003], [Cotonat, 1996]. Ces impacts demeurent souvent des impacts « potentiels ». Tout comme il est difficile d’attribuer précisément ces impacts aux activités humaines [EPE, 1996]. Malgré la complexité des phénomènes qui interviennent, de nombreux travaux sont engagés pour définir des indicateurs d’impacts [SETAC, 1992], [ISO 14040, 1997], [SETAC, 2001], [Guinée, 2002], [ISO/TR 14047, 2003], afin de pouvoir évaluer, au moins partiellement les impacts environnementaux et sanitaires. Si de nombreux indicateurs représentatifs et significatifs ont pu être définis pour l’environnement, de nombreux progrès restent encore à faire pour les problèmes sanitaires. Parmi les principales catégories d’impacts environnementaux munies d’indicateurs d’impacts, nous pouvons citer : l’épuisement des ressources non renouvelables, les consommations d’énergie et d’eau, le potentiel de réchauffement global, le potentiel d’acidification atmosphérique, la production de déchets. 2.1.3 Evaluation économique des impacts Une autre difficulté se présente lorsqu’il s’agit des impacts environnementaux et sanitaires, elle concerne la difficile évaluation économique de ces phénomènes. L’instauration de taxes compensatrices que l’usager doit payer lorsqu’il détériore l’environnement n’est pas toujours un moyen dissuasif efficace, notamment lorsque ces taxes ne sont pas suffisamment élevées. Les pertes financières liées au paiement des taxes ne sont pas aussi importantes que les pertes financières liées à un changement de technique de production par exemple. L’évaluation économique des impacts environnementaux et sanitaires pourrait peut-être alors permettre de mieux définir les taxes environnementales et sanitaires, afin de limiter ces impacts. Elle pourrait peut-être également inciter les usagers à être plus respectueux de l’environnement et de la santé, en développant des aides financières adaptées pour promouvoir l’installation d’équipements plus respectueux de l’environnement et de la santé (panneaux solaires, éoliennes, géothermie, etc.). Ces équipements sont en général coûteux et leur utilisation est freinée par les surcoûts financiers à l’achat, ainsi que par le manque d’information disponible pour calculer les retours sur investissements, notamment en ce qui concerne les gains pour l’environnement et la santé. Certains auteurs considèrent qu’il est possible d’attribuer une valeur économique à un impact environnemental ou sanitaire, et qu’il suffit de raisonner en termes de pertes ou de gains d’un bien. Par exemple, la pollution d’un plan d’eau génère des pertes financières puisque le plan d’eau ne peut plus être utilisé à des fins touristiques. La pollution de ce plan d’eau pourrait donc être évaluée financièrement, en prenant pour valeur le manque à gagner du fait de l’arrêt de l’exploitation touristique [Thiombiano, 2004], [SEECREE, 1996]. Concernant les impacts sanitaires, des valeurs économiques sont déjà attribuées depuis quelques années à la perte d’une vie humaine par exemple. - 22 - Partie 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction Nous pensons cependant qu’il est délicat et dangereux d’attribuer une valeur à l’environnement, et encore plus à la santé. En effet, outre l’aspect peu éthique que peut revêtir cette démarche, notamment dans les pays où une vie humaine ne représente presque rien, le risque de voir se généraliser les permis de polluer (celui qui a les moyens de payer a le droit de polluer) est grand et représente une réelle menace pour le respect de l’environnement et de la santé. 2.1.4 Multiplicité des acteurs de l’environnement et la santé Les acteurs du domaine de l’environnement et de la santé sont très nombreux, notamment compte tenu des préoccupations politiques et médiatiques grandissantes pour ces thèmes. Entre les spécialistes (toxicologues, médecins, écologues, éco-conseillers, biologistes, etc.), les associations de défense de la nature, les associations de consommateurs, les associations de riverains, et toutes les personnes qui se sentent plus ou moins concernées, en fonction des circonstances et de leur confort, les problèmes environnementaux et sanitaires se trouvent au cœur de nombreuses polémiques, concernant notamment des opérations immobilières ou des investissements. La multiplicité des acteurs ne fait qu’accentuer la complexité des domaines, car elle ne permet pas une meilleure compréhension des phénomènes, et engendre des préjugés, et des contradictions. 2.2 Bâtiment et produits de construction Le bâtiment est un système complexe, au sens de la systémique [Durand, 2002], [Le Moigne, 1990]. Il est en effet constitué d’un certain nombre d’éléments solidaires les uns des autres et qui interagissent entre eux (lieu d’implantation, matériaux et produits, acteurs). La norme NF P01-020 [NF P01-020, 2005] considère le bâtiment comme étant à la fois : - un assemblage de produits de construction, - un processus actif qui génère des flux entrants et sortants, notamment en phase de vie en œuvre, - un lieu de vie pour les occupants. A ces trois composantes, il nous semble important d’ajouter le lieu d’implantation, ainsi que l’ensemble des acteurs responsables de la construction et de l’usage du bâtiment. Pour mettre en évidence la complexité du système bâtiment, nous allons à présent le décrire au moyen des phases opérationnelles et fonctionnelles de son cycle de vie, et des nombreux acteurs qui y prennent part. 2.2.1 Phases opérationnelles du cycle de vie du bâtiment La vie d’un bâtiment comporte six grandes phases que nous allons décrire succinctement par ordre chronologique, en précisant les acteurs concernés par les différentes phases. Cette description s’appuie sur [Chatagnon, 1999] et [ADEME, 2002]. • La phase « Préparation » : La phase « Préparation » concerne le maître d’ouvrage (MO) en premier lieu. Il doit : - établir la faisabilité de l’opération (contenu, opportunité), - choisir l’implantation de l’opération (terrain, contraintes environnementales), - choisir éventuellement une assistance technique (AMO), - définir le programme : exigences techniques, environnementales et sanitaires, délais d’exécution, estimation des coûts, définition des acteurs et leurs responsabilités, principes de fonctionnement et d’utilisation du bâtiment, etc., - établir le concours de concepteurs : architectes et Bureaux d’Etudes (BE), - choisir la maîtrise d’œuvre (MOe). - 23 - Chapitre 1 • La phase « Conception » : La phase de conception est réalisée par l’équipe de conception (MOe, architectes, BE), et elle se décompose souvent en quatre étapes : - l’esquisse, - l’avant-projet sommaire (APS), - l’avant-projet définitif (APD), - l’étude de projet (PRO), où la conception générale de l’ouvrage est définie et approuvée par le MO. La phase de conception est une phase pendant laquelle un grand nombre de choix sont définis, en particulier le parti architectural, la thermique et l’acoustique du bâtiment, les matériaux et produits de construction. Les futures performances du bâtiment sont en partie établies lors de cette phase, notamment ses performances environnementales et sanitaires. • La phase « Consultation des Entreprises » : L’objectif final de cette phase est la passation des marchés de travaux de construction aux entreprises choisies. Pour cela, le maître d’œuvre élabore le dossier de consultation des entreprises (DCE), que le maître d’ouvrage valide. Cette phase est une étape de transition importante pour la qualité environnementale et sanitaire du bâtiment. En effet, c’est lors de cette phase que la problématique environnementale et sanitaire va passer de l’équipe des concepteurs, dont les objectifs ont pu être mûrement réfléchis lors de l’établissement du programme et la définition du projet, aux entreprises qui ont à intégrer l’ensemble des caractéristiques techniques, architecturales, économiques, environnementales et sanitaires de l’opération. Il est donc nécessaire que cette « passation » soit réalisée de manière satisfaisante, pour permettre une prise en compte suffisante des exigences environnementales et sanitaires. • La phase « Chantier » Lors de cette phase, tous les acteurs précédemment cités sont concernés. Elle se décline en différentes étapes : - la préparation du chantier, - la gestion (technique, administrative et financière) du chantier, qui fait également intervenir le coordinateur SPS (Sécurité et Protection de la Santé), préalablement désigné par le Maître d’ouvrage, - la réception des travaux. Cette phase peut éventuellement être complétée par l’aménagement intérieur, qui fait intervenir un architecte d’intérieur. • La phase « Utilisation / exploitation » Lorsque le bâtiment est construit et réceptionné, il entre dans sa phase d’utilisation : consommation d’énergie, d’eau, de produits, production de déchets. Cette phase est la plus longue de toutes les phases, et elle ne fait plus intervenir les mêmes acteurs. Ce sont les usagers, les gestionnaires du bâtiment et les entreprises d’entretien, de réparation et de maintenance, ou prestataires de service, qui sont à présent concernés. L’utilisation d’un bâtiment est conditionnée par les choix effectués dans les phases précédentes, mais aussi par les comportements des usagers et la politique du gestionnaire, qui peuvent être favorables ou aggravants pour l’environnement et la santé. La phase d’utilisation d’un bâtiment peut également être soumise à des rénovations ou des restructurations, qui peuvent modifier totalement l’usage du bâtiment. En fonction de leur ampleur, ces travaux peuvent nécessiter la réalisation d’une procédure identique à celle décrite précédemment (préparation, conception, consultation des entreprises, chantier). - 24 - Partie 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction • La phase « Fin de vie » La fin de vie d’un bâtiment correspond en général à sa démolition. Le bâtiment est détruit, et les matériaux et produits qui le composaient sont éliminés (décharge, incinération) ou récupérés pour être recyclés ou réutilisés. Nous avons décrit les phases opérationnelles d’un bâtiment de manière linéaire, mais tel n’est pas souvent le cas. Il arrive très fréquemment que les phases, jusqu’à la phase « chantier », se chevauchent, ce qui permet parfois d’affiner les exigences, mais ne simplifie pas le déroulement de l’opération. Chacune de ces phases comporte des exigences, des contraintes et ne fait pas toujours intervenir les mêmes acteurs, ce qui ne fait qu’augmenter la complexité du système bâtiment. 2.2.2 Phases fonctionnelles du cycle de vie du bâtiment Lorsqu’un bâtiment est considéré d’un point de vue environnemental et sanitaire, on lui associe en général un cycle de vie fonctionnel qui comporte quatre à cinq étapes, d’après la norme NF P01-020-1 [NF P01-020-1, 2005] : - fabrication de ses éléments constitutifs, - construction, - vie en œuvre, - adaptation, transformation éventuellement, - fin de vie. Ces quatre ou cinq phases ont lieu lors des phases opérationnelles « chantier », « utilisation » et « fin de vie », et elles sont complétées par la fabrication des matériaux, produits et équipements. Chacune de ces phases est potentiellement responsable d’un certain nombre d’impacts environnementaux et sanitaires [Kur, 2004]. La fabrication des éléments constitutifs et la construction du bâtiment renvoient directement au cycle de vie des matériaux et produits de construction, c'est-à-dire l’extraction des matières premières, les étapes de transport (entre le site d’extraction et le site de fabrication, et entre le site de fabrication et le chantier), la mise en œuvre sur chantier, comme la norme NF P01-010 le définit [NF P01-010, 2004]. La vie en œuvre du bâtiment est l’étape la plus complexe d’un point de vue environnemental et sanitaire, puisqu’elle est liée d’une part, aux matériaux et produits de construction choisis pour réaliser le bâtiment, et d’autre part, aux habitudes des occupants et du ou des gestionnaire(s). L’étape d’adaptation ou de transformation n’a pas lieu pour tous les bâtiments ; quoiqu’il en soit, lorsqu’elle existe, elle correspond à une succession d’étapes de fabrication et de construction. Quant à la fin de vie, ses impacts sont liés essentiellement aux matériaux et produits de construction, ainsi qu’aux techniques constructives, initiales ou réalisées lors de la phase adaptation/transformation. Nous pouvons ainsi séparer les impacts environnementaux et sanitaires du bâtiment en deux catégories [NF P01-020-1, 2005] : ceux qui sont principalement liés aux matériaux et produits de construction, et ceux qui y sont plus partiellement liés. • Les impacts environnementaux et sanitaires principalement liés aux matériaux et produits de construction sont les suivants, d’après la norme NF P01-020-1 (2005) : - les consommations d’énergie et de matières premières, lors des phases fabrication, adaptation/transformation et fin de vie du cycle de vie du bâtiment, - les émissions de polluants dans l’air, l’eau et le sol pendant toutes les phases fonctionnelles du cycle de vie du bâtiment, - la production de déchets pour la fabrication, construction, adaptation/transformation et fin de vie. - 25 - Chapitre 1 • Les impacts environnementaux et sanitaires plus partiellement liés aux matériaux et produits de construction sont les suivants, d’après la norme NF P01-020-1 (2005) : - les consommations d’énergie et les émissions de déchets pendant la phase construction (ou mise en œuvre) du bâtiment, qui peut dépendre des habitudes et savoir-faire des entreprises ou des artisans qui réalisent la construction, - les consommations d’énergie et d’eau lors de la vie en œuvre du bâtiment, - la production de déchets d’activité lors de la vie en œuvre du bâtiment, - les émissions liées à l’utilisation d’appareils électroménagers lors de la vie en œuvre du bâtiment. Comme nous pouvons le constater, les choix effectués lors de la phase opérationnelle « Conception » décrite précédemment, et notamment le choix des matériaux et produits de construction, peuvent conditionner un certain nombre d’impacts environnementaux et sanitaires du bâtiment. Il paraît donc logique de s’intéresser aux impacts environnementaux et sanitaires générés par les produits de construction. Mais les choix thermiques et acoustiques effectués pourront également influencer le comportement des usagers et par conséquent une partie des impacts environnementaux et sanitaires du bâtiment pendant sa vie en œuvre. En 2003 en France, d’après [ADEME, 2004], le secteur du bâtiment était responsable de 19% des émissions de gaz à effet de serre (à savoir le CO2, le CH4, le N2O, les hydrofluorocarbures – HFC – les perfluorocarbures – PFC – l’hexafluorure de soufre – SF6 – gaz pris en compte par le protocole de Kyoto), et de 25% des émissions nationales de CO2, 28% des émissions de monoxyde de carbone, 12% des émissions de SO2, 22% des émissions de composés organiques volatils non méthaniques. En 1999, la production annuelle de déchets était de 31 millions de tonnes (dont 65% de déchets inertes, 30% de déchets non dangereux et 5% de déchets dangereux), contre 215 millions, tous secteurs confondus (exceptés les déchets agricoles qui représentent 400 millions de tonnes), soit une contribution du bâtiment de 15%, d’après [ADEME, 2004], [http://www.senat.fr/rap/o98-415/o98-4151.html, consulté en 2005]. Outre ces aspects plutôt orientés « problèmes environnementaux », les problèmes sanitaires liés au bâtiment ne sont pas à négliger. Depuis quelques années, le plomb, le monoxyde de carbone, le radon, les légionelles et l’amiante sont des polluants qui sont de plus en plus communément associés au bâtiment, notamment lors de sa vie en œuvre, et ont déjà fait des victimes [www.sante.gouv.fr, consulté en 2005], [METL, 2002], [FFB, 2000]. Ce sont en particulier les produits de construction et les équipements (peintures et canalisations au plomb, chaudières, isolants) qui contiennent ces polluants et/ou les émettent dans l’air intérieur et dans l’eau sanitaire, au cours de leur vie (lors de dégradations, ou de défauts de fonctionnement), ou qui constituent un terrain propice au développement de ces pollutions (canalisations favorisant la stagnation de l’eau, matériaux conservant l’humidité, etc.) [Kur, 2004], [METL, 2002], [FFB, 2000], [EPE, 1998]. Certaines substances, telles que l’amiante ou le plomb, sont dorénavant réglementées (Code de la santé publique) [www.legifrance.gouv.fr, consulté en 2005]. Mais si ces réglementations peuvent aisément s’appliquer aux constructions neuves, leur application pour les bâtiments existants demeurent beaucoup plus complexe (accessibilité des locaux, traçabilité des substances, coûts des travaux, etc.) [METL, 2001], [METL, 1999]. 2.2.3 Multiplicité des acteurs du bâtiment Le nombre d’acteurs présents sur la totalité ou sur une partie du cycle de vie d’un bâtiment est très important, comme nous avons pu le constater lors de la description des phases opérationnelles. - 26 - Partie 2 Environnement, santé, bâtiment et produits de construction Parmi ces acteurs, on peut citer [Le Teno, 1995] : les maîtres d’ouvrage, les maîtres d’œuvre, les architectes, les paysagistes, les bureaux d’étude, les fabricants de matériaux et produits de construction, les entreprises, les artisans, les opérateurs de réseaux, les bureaux de contrôle, les usagers ou maîtres d’usage comme on l’entend de plus en plus fréquemment, les sociétés d’entretien et de maintenance, etc. On dénombre par exemple jusqu’à 150 acteurs sur un projet de bâtiment d’habitation comportant une dizaine de logements. Les conséquences de ce grand nombre d’intervenants sur les impacts environnementaux et sanitaires générés par un bâtiment sont nombreuses [Le Teno, 1995], [Chevalier et al., 1999] : - tous ces acteurs agissent sur le bâtiment, et en particulier sur ses éléments constitutifs, les produits de construction, directement ou indirectement, et jouent donc un rôle dans les consommations et les émissions du bâtiment ; - tous ces acteurs ont une vision et des objectifs propres et non nécessairement concordants en matière d’environnement et de santé. La conclusion du choix ou du rejet d’un produit varie donc fortement en fonction de l’acteur responsable de ce choix ; - tous ces acteurs ont des méthodes de travail (savoir-faire) et des habitudes qui leur sont propres. Ces méthodes sont donc également différentes, même pour des acteurs qui réalisent la même tâche : les problèmes environnementaux et sanitaires peuvent donc énormément varier, même pour des constructions similaires (mêmes produits, mêmes constructions, acteurs différents). 2.3 Conclusions Nous avons présenté les domaines de l’environnement et de la santé d’une part, du bâtiment et des produits de construction d’autre part, tout en essayant de mettre en exergue la difficulté de concilier ces domaines. Compte tenu de leur complexité respective, ainsi que des nombreux acteurs concernés, de leurs habitudes, de leurs volontés, de leurs idées reçues, la prise en compte de l’environnement et de la santé dans la réalisation d’un bâtiment n’est pas évidente. Elle nécessite que le maître d’ouvrage définisse, dès la phase préparation de l’ouvrage, et surtout lors de la phase « Conception » ses objectifs en termes d’environnement et de santé pour le bâtiment, et qu’il s’assure, tout au long des autres phases, de leur bonne application par l’ensemble des acteurs de l’opération. Cette prise en compte nécessite donc que les impacts environnementaux et sanitaires soient bien compris, intégrés et acceptés par l’ensemble des acteurs de la construction, qui devront dans bien des situations, changer leurs pratiques et habitudes pour pouvoir satisfaire les objectifs du maître d’ouvrage. Cependant, dans une opération de construction, les contraintes environnementales et sanitaires ne sont pas les seules dont doivent se soucier les acteurs, d’où les difficultés supplémentaires associées à la demande. Les contraintes techniques, architecturales, et économiques sont, depuis longtemps prépondérantes dans de nombreux domaines, et en particulier dans le domaine du bâtiment, où le respect d’un certain nombre de règles constructives (définies par les Documents Techniques Unifiés et les Eurocodes, [CETE, 2003]) est obligatoire avant toute autre considération. L’intégration de nouvelles contraintes ne doit donc pas se substituer aux règles constructives, mais apporter des performances analogues sinon supérieures. Ces nouvelles contraintes, bien que difficiles à appréhender, ne doivent pas non plus se retrouver totalement survolées car jugées, soit trop complexes, soit secondaires, par rapport aux contraintes techniques ou économiques. La complexité de l’intégration de l’environnement et de la santé dans les pratiques générales du bâtiment ayant été démontrée, la partie suivante est consacrée à l’analyse des recommandations / réglementations et outils existants qui tentent de prendre en compte et satisfaire cette intégration. - 27 - Chapitre 1 3 Réglementations, recommandations et réponses existantes L’Europe et la France se dotent peu à peu de dispositions législatives et réglementaires, leur permettant de protéger l’environnement de manière générale, en réglementant un certain nombre d’activités humaines. Par exemple, la loi sur l’air et l’utilisation rationnelle de l’énergie (Loi n°96-1236 du 30 décembre 1996), et la loi sur l’eau (Loi n°92-3 du 3 janvier 1992, et sa réforme de 2005), codifiées dans le Code de l’Environnement [www.legifrance.gouv.fr, consulté en 2005] instaurent des droits et des devoirs aux citoyens français quant à l’air qu’ils respirent et l’eau qu’ils utilisent. Il existe également des obligations et/ou des recommandations environnementales et sanitaires plus spécifiques, nationales et internationales, que les acteurs de la construction doivent et/ou peuvent appliquer, que ce soit à l’échelle du bâtiment, ou à celle de ses éléments constitutifs, c'est-àdire les produits et les matériaux de construction. 3.1 Obligations et / ou recommandations relatives à l’environnement et la santé Cette sous-partie est consacrée à la description succincte de ces principales obligations ou recommandations : la Directive Produits de Construction, la Politique Intégrée de Produits, le Plan National Santé / Environnement, la Charte de l’Environnement, ainsi que la (les) réglementation(s) thermique(s). La nouvelle réglementation acoustique (NRA) ne sera pas abordée, dans la mesure où elle concerne davantage le confort, que l’environnement et la santé. Nous ne nous y intéresserons que pour des caractéristiques techniques à l’échelle des produits de construction (cf. chapitre 2). 3.1.1 Directive Produits de Construction (1989) Les informations qui suivent proviennent du site www.dpcnet.org, consulté depuis 2003 et sont complétées par [CSTB, 1994]. 3.1.1.1 Principe de la Directive Produits de Construction La Directive Produits de Construction (DPC) permet d’assurer la conformité des produits marqués CE avec un certain nombre de caractéristiques techniques, environnementales et sanitaires, permettant à l’ouvrage réalisé avec ces produits de satisfaire aux six exigences essentielles suivantes [CSTB, 1994] : 1. Résistance mécanique à la stabilité 2. Sécurité en cas d’incendie 3. Hygiène, santé et environnement 4. Sécurité d’utilisation 5. Protection contre le bruit 6. Economie d’énergie et isolation thermique. Chacune de ces six exigences essentielles est accompagnée d’un document interprétatif (DI) établi par la Commission européenne en collaboration avec des experts européens. Ces documents interprétatifs établissent le lien entre les exigences formulées pour l’ouvrage et des caractéristiques pertinentes des produits de construction. Sur la base de ces documents interprétatifs, la Commission européenne mandate deux organismes (le CEN – Comité Européen de Normalisation – et l’EOTA – European Organisation for Technical Approval) d’élaborer des spécifications techniques harmonisées. Le but ultime est le marquage CE [DGUHC, 2003] et ainsi, la libre circulation des produits au sein de l’union européenne [www.dpcnet.org, consulté en 2005]. - 28 - Partie 3 Règlementations, recommandations et réponses existantes Parmi les spécifications techniques harmonisées, on distingue : - les normes (de produits) harmonisées européennes (hEN) établies par le CEN et le CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) ; - les agréments techniques européens (ATE), avec ou sans guide, établis par l’EOTA ; - les normes nationales reconnues (dans la pratique, cette option n’a pas encore été appliquée jusqu’à présent). Cette directive nécessite donc le développement de normes internationales et nationales pour être mise en œuvre, ce qui augmente ses délais d’application. Actuellement toutefois, l’application de la DPC est entrée dans une phase très active, de nombreuses normes européennes harmonisées ont été adoptées, plusieurs centaines sont en préparation, et une vingtaine de guides de l’ATE ont déjà été publiés. 3.1.1.2 Exigence essentielle n°3 L’exigence essentielle n°3 montre que les préoccupations techniques et économiques doivent être associées à d’autres préoccupations, telles que la santé, l’hygiène et l’environnement. Cette exigence essentielle vise la protection de l’environnement extérieur, et la création d’un environnement intérieur sain et confortable pour les usagers. Le document interprétatif relatif à cette exigence essentielle insiste sur les aspects spécifiques suivants : - l’environnement intérieur (qualité de l’air, humidité), - l’alimentation en eau, - l’évacuation des eaux usées, - l’évacuation des déchets solides, - l’environnement extérieur. Concernant la protection contre le bruit, qui peut parfois être associé à un véritable problème sanitaire, le document interprétatif spécifique à l’exigence essentielle n°5 doit être consulté [CSTB, 1994]. Pour chacun des aspects spécifiques susmentionnés, le document interprétatif précise la provenance possible des risques susceptibles de se présenter, et impliquant le non respect de l’exigence essentielle. Il indique par ailleurs les spécifications techniques qu’il est nécessaire de connaître, à la fois pour l’ouvrage et les matériaux et produits de construction, afin de maîtriser ces risques. A titre d’exemple, pour un environnement intérieur sain du point de vue de la qualité de l’air, il est exigé de limiter l’utilisation de matériaux et produits de construction à ceux qui satisfont des normes de performances acceptables en ce qui concerne l’émission dans l’air de polluants, tels que les composés organiques volatils (COV), les formaldéhydes, etc. Ces différentes spécifications constituent une première base de réflexion pour les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits considérés, afin que le bâtiment respecte l’environnement et la santé des usagers. Néanmoins, à l’heure actuelle, l’exigence essentielle n°3 n’est pas encore prise en compte dans l’élaboration des spécifications techniques harmonisées [AFNOR, 2005]. 3.1.2 Politique Intégrée de Produits (2001) La Politique Intégrée des Produits est une politique publique qui vise, ou est adaptée à, l’amélioration continue de la performance environnementale de tous les produits et services dans un contexte de cycle de vie. En agissant à la fois sur l’offre et la demande, il s’agit d’encourager une réduction des impacts des produits sur l’environnement, depuis l’extraction des matières premières jusqu’au traitement en fin de vie [CCE, 2001]. - 29 - Chapitre 1 La stratégie de la politique intégrée des produits est axée sur les trois étapes du processus de décision qui conditionnent l’impact environnemental du cycle de vie des produits, c'est-à-dire [CCE, 2001] : - l’application du principe pollueur-payeur dans la fixation des prix des produits, qui peut se traduire par exemple par l’intégration des coûts environnementaux dans les prix, abaissement du taux de TVA pour les produits plus respectueux de l’environnement, application du principe de responsabilité du producteur ; - le choix éclairé des consommateurs, qui implique tout d’abord une sensibilisation de ces consommateurs au respect de l’environnement, une transparence et une intelligibilité des informations disponibles sur les produits, le développement des informations, des labels écologiques, des déclarations environnementales, etc. ; - la conception écologique des produits, qui nécessite notamment le développement des Analyses de Cycle de Vie (série de normes ISO 14040), l’intégration de l’environnement dans les processus de conception (éco-conception), une participation normative importante, etc. La Politique Intégrée des Produits permet d’amorcer un changement de mentalité pour la conception de tous les produits, et par conséquent, des produits de construction : la réduction des impacts environnementaux générés par les produits tout au long de leur cycle de vie doit être une priorité. Le souhait de mettre à contribution la recherche et le développement pour trouver de nouvelles solutions permettant de satisfaire les besoins de l’être humain en consommant moins de ressources et en produisant moins d’effets négatifs sur l’environnement en est la preuve. Cette politique nécessite la mise en place de normes nationales et internationales pour pouvoir être développée, appliquée et généralisée, ce qui n’est pas le cas actuellement. 3.1.3 Plan National Santé Environnement (2004-2008) Le PNSE, établi en 2004 par le gouvernement français, a pour objectif de rendre notre environnement plus respectueux de notre santé en limitant les polluants et risques qu’il peut générer. Le PNSE est un premier plan quinquennal qui définit les actions qui structureront la politique du gouvernement en termes d’environnement et de santé au cours des cinq années à venir. Le PNSE est structuré en trois objectifs majeurs : - garantir un air et une eau de bonne qualité ; - prévenir les pathologies d’origine environnementale et notamment les cancers ; - mieux informer le public et protéger les populations sensibles [Ministère de la Santé et des Solidarités, 2004a et b]. Pour répondre à ces trois objectifs, quarante-cinq actions ont été définies, et douze d’entre elles sont considérées comme prioritaires. La mise en place d’un étiquetage « simple et lisible » des caractéristiques sanitaires et environnementales des matériaux de construction est l’une des actions prioritaires qui permettront d’atteindre le premier objectif [Ministère de la Santé et des Solidarités, 2004a et b]. Cet étiquetage, associé aux fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction et à la base de données INIES (que nous présenterons au paragraphe 3.2.4) devra notamment tenir compte des émissions chimiques (notamment les COV et le formaldéhyde), et de l’aptitude à favoriser la croissance de micro-organismes des produits et matériaux de construction. L’objectif à moyen terme (horizon 2010) est de parvenir à un taux de 50% des produits de construction mis sur le marché étiquetés [Ministère de la Santé et des Solidarités, 2004a]. Outre cette mesure sur les produits de construction, une réflexion plus globale sur l’habitat est menée, afin de limiter l’exposition des populations à un certain nombre de « substances » présentant un risque pour la santé, telles que l’amiante, le radon, le plomb, les légionelles, les fibres minérales artificielles, le monoxyde de carbone, etc. - 30 - Partie 3 Règlementations, recommandations et réponses existantes 3.1.4 Charte de l’environnement (2003) et son projet de loi constitutionnelle (2005) La Charte de l’environnement est constituée de dix articles qui instaurent de nouveaux droits et de nouveaux devoirs relatifs à l’environnement [MEDD, 2005b]. Les droits sont, pour chaque personne, ceux de vivre dans un environnement qui répond à certains critères qualitatifs, d’avoir accès aux informations relatives à l’environnement détenues par les personnes publiques, et de participer à l’élaboration des décisions publiques ayant une incidence sur l’environnement. Les devoirs sont, pour chaque personne, ceux de prendre part à la préservation et à l’amélioration de l’environnement, de prévenir les atteintes qu’elle est susceptible de porter à l’environnement, de réparer les dommages causés à l’environnement, le cas échéant, de respecter le principe de précaution. Les principes du développement durable, d’autre part, doivent être intégrés dans l’ensemble des politiques publiques. Enfin, l’éducation et la formation, ainsi que la recherche et l’innovation doivent apporter leur concours à la préservation de l’environnement et à sa mise en valeur. Le texte de loi constitutionnelle relative à la Charte de l’environnement a été adopté le 28 février 2005 par le Parlement. Il est constitué de deux articles. Le premier a pour objet d’inscrire dans le Préambule de la Constitution une référence à la Charte afin de lui donner une solennité particulière, ce qui confère à la Charte un rôle de reconnaissance de droits et de proclamation de devoirs. Le second article édicte la Charte de l’environnement. Cette charte et son projet de loi constitutionnelle ont ainsi pour objectif de donner une place majeure à l’environnement, notamment dans la vie publique [MEDD, 2005b]. Le domaine de la construction se retrouve donc directement concerné par cette charte. 3.1.5 Réglementation thermique Dans un souci d’amélioration des performances thermiques des bâtiments – et par conséquent du confort des usagers de ces bâtiments – tout en limitant leurs consommations d’énergie – conformément aux accords de Kyoto concernant la lutte contre la production de gaz à effet de serre, renforcés à présent par le Plan Climat 2004 (national) [MEDD, 2004] – une nouvelle réglementation thermique a été mise en place en France, depuis 2000. Prévue pour les bâtiments neufs, cette nouvelle réglementation thermique, dite RT2000, doit également permettre l’amélioration et l’optimisation des performances des produits destinés à la réhabilitation des bâtiments anciens [CSTB, 2004c], [www.rt2000.net, consulté en 2005], [DGUHC, 2000]. La RT2000 impose une limitation de la consommation globale de l’énergie d’un bâtiment, en fixant notamment des seuils de performance minimaux d’isolation thermique, ce qui concerne directement les produits de construction. La RT2000 va être remplacée par la RT2005, qui entrera en vigueur en 2006. Elle renforce les exigences, notamment sur certains équipements et certains postes (climatisation, éclairage, chauffage électrique, ventilation), ainsi que sur le confort d’été, et insiste sur le développement des énergies renouvelables (encouragé également par le Plan Soleil 20002006) et la conception bioclimatique. L’énergie grise des produits de construction et des équipements, c'est-à-dire l’énergie utilisée pour les fabriquer, devra également être prise en compte progressivement, d’où l’intérêt de maîtriser leurs consommations énergétiques sur tout leur cycle de vie. Un objectif de diminution d’au moins 10% de la consommation énergétique moyenne d’une construction neuve d’ici 2010 est fixé. 3.1.6 Conclusions Les principales actions menées, à l’échelle nationale ou internationale, pour intégrer les dimensions environnementales et sanitaires du Développement Durable dans le domaine du bâtiment ont été présentées. L’objectif poursuivi par ces réglementations ou recommandations concerne la diminution des impacts environnementaux et sanitaires des bâtiments, et celui de ses éléments constitutifs, les matériaux et produits de construction. - 31 - Chapitre 1 Quelles sont alors les démarches entreprises par les acteurs de la construction pour tenir compte de ces réglementations ou recommandations ? 3.2 Démarches des acteurs de la construction Pour répondre à la demande de prise en compte des impacts environnementaux et sanitaires du bâtiment, un certain nombre de démarches sont développées : l’éco-conception, la démarche de Haute Qualité Environnementale, les étiquetages environnementaux et sanitaires des produits, la norme NF P01-010 et le CESAT. 3.2.1 Eco-conception L’éco-conception (ou écodesign) est une démarche volontaire qui consiste à prendre en compte l’environnement tout au long du cycle de vie de l’élément étudié, dès sa phase de conception ; l’élément étant généralement un produit, mais il peut également être un bâtiment. L’éco-conception a ainsi pour objectif d’ajouter aux composantes habituelles de la conception d’un élément – faisabilité technique, maîtrise des coûts, attente des clients, sécurité d’utilisation – la prise en compte des nuisances environnementales et sanitaires potentiellement engendrées par cet élément [Peuportier, 2003], [Millet, 2003]. En repensant la démarche de conception des éléments, l’objectif prioritaire de la démarche est de minimiser les impacts environnementaux de ces éléments, tout en assurant une qualité égale. Très largement encouragée par la Politique Intégrée de Produits, l’éco-conception est fondée sur trois principes [ADEME, 2003] : - une prise en compte du cycle de vie entier de l’élément : il s’agit d’étudier tous les impacts par étape du cycle de vie de l’élément (extraction des matières premières, fabrication, transports, distribution – ou mise en œuvre –, consommation – ou vie en œuvre – et gestion de fin de vie) ; - une vision multi-composants de l’élément étudié : en plus de l’élément, il est nécessaire de prendre en compte tous les co-produits, les emballages, et les pièces de rechange associés à l’élément étudié ; - une approche environnementale multicritère, qui consiste à considérer le maximum de paramètres environnementaux susceptibles d’être modifiés par l’élément étudié. 3.2.2 Démarche HQE® La démarche HQE® est une méthode qui vise à améliorer durablement la qualité de vie des occupants du bâtiment en minimisant les impacts environnementaux et sanitaires qui résultent de la conception, de la construction, de l’usage, de l’exploitation ou de la déconstruction du bâtiment dans toutes les phases de son cycle de vie [Association HQE, 2005a]. 3.2.2.1 Principes de la démarche HQE® La première caractéristique de la démarche HQE® est de mettre l’usager, c'est-à-dire l’homme, au centre des préoccupations et des analyses pour la réalisation des actions. « Le principe de réalité est le premier principe à respecter en matière de bâtiment » [Hetzel, 2003]. La seconde caractéristique de la démarche HQE® a trait à sa transversalité et sa pluridisciplinarité ; elle nécessite donc d’être comprise, et appliquée par l’ensemble des acteurs dans chacune de leurs interventions concernant le projet pour lequel la démarche est mise en œuvre. La démarche HQE® est organisée autour de deux domaines, l’environnement extérieur et l’environnement intérieur, et quatre sous-domaines, l’éco-construction, l’éco-gestion, le confort et la santé. Elle se décline en 14 cibles (rappelées dans la partie 5 du chapitre 2), et nous allons à présent détailler la cible n°2 qui concerne les procédés et produits de construction, et qui, selon nous, est une cible « pilier » de la démarche. - 32 - Partie 3 Règlementations, recommandations et réponses existantes 3.2.2.2 Cible n°2 : « Choix intégré des procédés et produits de construction » Cette cible s’attache à étudier les impacts environnementaux et sanitaires des procédés et produits de construction (PPC). Elle se décompose en trois cibles élémentaires : - adaptabilité et durabilité du bâtiment, - choix des procédés de construction, - choix des produits de construction. La cible n°2 ajoute aux critères de qualité technique, architecturale et économique, les dimensions environnementales et sanitaires [Hetzel, 2003]. Sur le plan des impacts environnementaux, plusieurs paramètres doivent être pris en compte : - les ressources utilisées, - les déchets produits, - les émissions provoquées, - les impacts potentiels générés. Ils sont analysés au travers de toutes les phases du cycle de vie du produit. Sur le plan sanitaire, il s’agit d’identifier les substances et de caractériser les vecteurs afin de définir les risques potentiels pour la santé humaine en cas d’exposition. Il faut rappeler que le risque sanitaire ne peut être apprécié qu’au travers des trois aspects suivants : substance, vecteur et exposition. L’association HQE® insiste sur la nécessité d’utiliser un référentiel commun pour étudier les matériaux et produits de construction, et conseille l’emploi de fiches de déclaration environnementale et sanitaire au format de la norme XP P01-010 (qui est devenue la norme NF P01-010 depuis 2004, cf. le paragraphe 2.2.6 de ce chapitre) [Association HQE, 2005a]. Nous considérons que la plupart des cibles de la démarche HQE® sont des cibles transversales, et qu’elles sont souvent liées entre elles. La mise en œuvre d’une cible nécessite donc la mise en œuvre d’un certain nombre d’autres cibles pour être vraiment efficace. C’est cependant la cible n°2 qui présente, selon nous, le plus d’interactions avec les autres cibles. Nous avons ainsi relevé que les cibles 3, 4, 5, 7, 9, 11, 12, 13, et 14 pour être correctement traitées, nécessitent déjà une bonne prise en compte de la cible n°2, d’où le qualificatif de « pilier » que nous lui avons donné. Pourtant, cette cible a souvent été « négligée » dans les opérations dites « HQE », puisqu’elle faisait rarement partie des cibles prioritaires du maître d’ouvrage. Une meilleure appropriation des déclarations environnementales et sanitaires que nous aborderons par la suite semble permettre de modifier ce fait [CSTB, 2005]. 3.2.2.3 Mise en œuvre de la démarche HQE® La mise en œuvre de la démarche HQE® contribue, en théorie, à réduire les impacts du bâtiment sur l’environnement extérieur tout en offrant un environnement intérieur sain et confortable à l’usager [Association HQE, 2005a]. C’est le maître d’ouvrage d’un projet qui est responsable de la mise en œuvre de la démarche HQE® dans son projet, s’il souhaite volontairement réaliser un projet de Haute Qualité Environnementale. Compte tenu de la complexité et de la pluridisciplinarité de la démarche HQE®, [Hetzel, 2003] insiste sur l’importance de la mise en place d’une organisation pertinente pour conduire la démarche HQE®. L’association HQE [Association HQE, 2005a] explique qu’une démarche HQE® s’appuie sur deux référentiels : un Système de Management Environnemental (SME) et des exigences environnementales (Définition Explicite de la Qualité Environnementale). Le SME doit permettre au maître d’ouvrage d’établir une politique environnementale et un programme environnemental, ce qui lui permet de mieux définir ses objectifs et leur phase d’application, de traduire ses objectifs en cibles, de hiérarchiser ces dernières, et enfin, d’évaluer leur mise en œuvre. - 33 - Chapitre 1 3.2.2.4 Certification HQE® La certification HQE® pour les maisons individuelles est en train de se mettre en place ; elle est gérée par l’organisme certificateur CEQUAMI. Pour les opérations tertiaires, la certification « NF Bâtiments tertiaires – démarche HQE® » est en place depuis début 2005, et l’organisme certificateur est le CSTB [Association HQE, 2005b], [CSTB, 2005]. Ces projets de certification représentent une sorte de garde-fou aux auto-proclamations, de plus en plus fréquentes, d’un certain nombre d’opérations. Le fait de disposer d’une « règle du jeu » devient nécessaire, afin de crédibiliser la démarche HQE® et de valoriser les bonnes opérations. Pour l’instant, la certification d’opérations « NF Bâtiments tertiaires – démarche HQE® » concerne les bâtiments neufs, en se limitant à quatre catégories : bureaux, bâtiments d’enseignements, hôtels et commerces. La certification porte à la fois sur le Système de Mangement de l’Opération (SMO) et sur la Qualité Environnementale du Bâtiment (QEB). Il s’intéresse donc à la fois au processus opérationnel et au résultat attendu puis obtenu, ce qui constitue son originalité [www.ademe.fr/entreprises/hqe/, consulté en 2005]. 3.2.2.5 Conclusions La démarche HQE® est une approche « bâtiment ». La cible 2, qui concerne le choix intégré des matériaux et produits de construction, est intimement liée à la majorité des autres cibles de la démarche, selon nous. C’est grâce à un choix raisonné et judicieux des matériaux et produits de construction qu’il sera possible de construire des bâtiments de Haute Qualité Environnementale. D’autre part, la démarche HQE® est une démarche volontaire qui ne possède pas encore un cadre réglementaire suffisamment strict, ce qui peut engendrer certains « détournements » de la démarche, donnant lieu à des opérations HQE autoproclamées qui ne respectent pas suffisamment l’environnement et la santé. Certes, comme le précise [Hetzel, 2003], compte tenu du caractère évolutif que représente la qualité environnementale et sanitaire, une démarche réglementée, en figeant les concepts, risquerait de freiner les améliorations possibles des référentiels, et par conséquent, de limiter à terme la démarche. Toutefois, il peut être prévu une certification évolutive, c'est-à-dire qui serait révisée régulièrement en fonction des progrès technologiques ou des avancées normatives. 3.2.3 Etiquetages environnementaux (et sanitaires) des produits L’offre de produits plus respectueux de l’environnement s’exprime à travers « l’étiquetage environnemental (et sanitaire) des produits ». C’est une notion très générale qui regroupe trois types d’étiquetage (selon la terminologie de l’ISO) : étiquetage de type I, étiquetage de type II, étiquetage de type III. 3.2.3.1 Différents types d’étiquetage Afin de promouvoir une approche rigoureuse et encadrée de l’étiquetage environnemental de produits, l’ISO a mis au point une série de normes qui ont pour objectifs de fournir : - des principes généraux guidant les étiquetages environnementaux et les déclarations environnementales (déclarations de fournisseurs concernant la qualité environnementale de leurs produits ou auto-déclarations environnementales) : norme internationale ISO 14020 [ISO 14020, 2000] ; - des termes, des symboles et des méthodes de vérification à utiliser par les organismes pour la déclaration des aspects environnementaux de produits et services (étiquetages de type II ou auto-déclarations environnementales) : norme internationale ISO 14021 [ISO 14021, 1999] ; - 34 - Partie 3 - - Règlementations, recommandations et réponses existantes des principes et des procédures pour la certification de la qualité environnementale des produits (étiquetages de type I ou écolabels officiels) : norme internationale ISO 14024 [ISO 14024, 2001] ; des recommandations pour la pratique des étiquetages informatifs. Les labels de cette catégorie visent à fournir aux consommateurs des informations standardisées sur un produit de construction (étiquetages de type III ou écoprofils) : norme internationale ISO 14025 [ISO 14025, 2000] et norme française NF P01-010 [NF P01-010, 2004]. 3.2.3.2 Ecolabels officiels Un écolabel est un label environnemental. Il s’agit d’un label attribué à des produits ayant une incidence moindre sur l’environnement. L’écolabel définit des critères et des niveaux d’exigences. Un écolabel « officiel » est un label environnemental demandé volontairement par les entreprises intéressées et attribué par un organisme certificateur, tel que l’AFNOR en France [MINEFI, 2004]. Un écolabel peut être considéré comme un instrument économique modéré, permettant aux consommateurs de prendre une décision d’achat en fonction de certains critères environnementaux [MEDD, 2005a]. En ce qui concerne les fabricants, les écolabels peuvent représenter une incitation à fabriquer des produits qui ménagent l’environnement et qui sont acceptables pour la société, afin de gagner une clientèle soucieuse de protéger l’environnement, et de la garder. Pour le secteur public, les critères qui président à l’attribution du label aux produits (tels que la consommation d’énergie et l’utilisation de matières premières) peuvent être appliqués également aux achats publics écologiques [MINEFI, 2004]. La marque NF Environnement (créée en 1991) et l’Ecolabel européen (créé en 1992) sont des écolabels officiels [MINEFI, 2004]. La marque NF Environnement est la certification écologique officielle française pour les produits. A performances d’usage égales, la marque NF Environnement distingue les produits dont l’impact sur l’environnement est réduit. Pour obtenir la marque NF Environnement, le produit doit être conforme à des critères écologiques et d’aptitude à l’usage, qui dépendent de la famille de produits à laquelle il appartient, et il est soumis à une analyse (simplifiée) de cycle de vie. Ces critères sont le résultat de négociations entre représentants d’industriels, d’associations de consommateurs et de protection de l’environnement, de distributeurs et des pouvoirs publics [www.marque-nf.com, consulté en 2005], [www.consodurable.org, consulté en 2005]. Très peu de produits de construction (quelques peintures et vernis) sont écolabelisés NF Environnement. La marque NF Environnement concerne en effet surtout des produits de grande consommation [MEDD, 2005a]. L’Ecolabel européen est attribué à des produits qui sont relativement respectueux de l’environnement durant leur cycle de vie, de la matière première à l’élimination des déchets. Son objectif est de garantir au consommateur la qualité environnementale des produits industriels : équipements électroménagers, ampoules électriques, papiers, textiles, détergents, peintures, piles, habillement. Il ne concerne ni les produits alimentaires, ni les produits pharmaceutiques. Très peu de produits de construction semblent faire l’objet de l’Ecolabel européen (revêtements de sols durs, peintures intérieures et vernis) [www.consodurable.org, consulté en 2005], [MEDD, 2005a]. Les écolabels, dont l’écolabel européen et la marque NF environnement, sont peu adaptés pour fournir une information générale environnementale et sanitaire des produits de construction. D’une part, leurs critères de sélection dépendent de chaque famille de produits, ce qui ne répond pas à une approche « produit » susceptible d’aboutir à l’évaluation globale des bâtiments. - 35 - Chapitre 1 D’autre part, les écolabels, et notamment l’écolabel européen, ont pour vocation d’être très sélectifs : 30 % au maximum des produits d’une famille présents sur le marché au moment de la sélection des critères doivent pouvoir répondre aux exigences fixées pour l’attribution de l’écolabel [Commission européenne, 2001]. Cette sélectivité risque par conséquent d’aboutir à des listes noires de produits, qui ne permettront pas aux concepteurs des ouvrages d’effectuer leur propre hiérarchisation de leurs priorités environnementales et sanitaires, et leur propre choix des produits. La marque NF Environnement ou l’Ecolabel européen ne sont donc pas les « formats » retenus pour étudier et « certifier » les produits de construction sur le plan environnemental, ce sont les déclarations environnementales (et sanitaires), approches multicritères qui tiennent compte des différentes caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction en fonction d’indicateurs d’impacts clairement définis, qui correspondent au format de référence, comme le soulignent le projet de norme ISO/DIS 21930 [ISO/DIS 21930, 2005] et la norme NF P01-010 [NF P01-010, 2005]. 3.2.3.3 Déclarations environnementales (et sanitaires) des produits de construction Que ce soit au niveau international ou français, des projets de normes ou des normes sont développés afin de proposer un format de déclaration pour les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction : les projets de normes ISO/DIS 21930 [ISO/DIS 21930, 2005], et NEN 8006 [NEN 8006, 2004], en cours de développement, et la norme française NF P01-010 [NF P01-010, 2004]. Dorénavant, la norme NF P01-010 propose un format national de Déclaration Environnementale et Sanitaire des produits de construction. La Déclaration, pour être validée, nécessite d’être contrôlée par un vérificateur indépendant, tant au niveau de son contenu, qu’au niveau de sa réalisation (respect des règles spécifiques contenues dans la norme NF P01-010, contrôle des informations issues de l’Analyse de Cycle de Vie utilisée) [NF P01010, 2004] et [ISO 14040, 1997]. 3.2.4 Norme NF P01-010 L’objet de cette norme est de mettre à disposition des bases communes d’information objective (quantitative et qualitative) sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction et de leur contribution à celles du bâtiment [NF P01-010, 2004]. 3.2.4.1 Principe de la norme NF P01-010 Cette norme est la norme de référence française pour l’établissement des déclarations environnementales et sanitaires des produits de construction (étiquetages de type III). La production de l’information repose sur : - les principes généraux définis dans la norme ISO 14020, - les méthodes d’inventaire et d’analyse du cycle de vie décrites dans les normes ISO 14040 et ISO 14041 [ISO 14041, 1998], [ISO/TR 14049, 2000], - le rapport technique ISO 14025 sur les étiquetages informatifs, - les documents interprétatifs n°3, 5, et 6 de la directive 89/106. Elle concerne toutes les étapes du cycle de vie des produits de construction (production, transport, mise en œuvre, vie en œuvre, fin de vie). Cette norme s’adresse au producteur de données, qui délivre des caractéristiques environnementales et sanitaires du produit de construction et ses composantes descriptives : nature, origine, unités, grandeurs, etc. Elle s’adresse également à l’utilisateur des données (MO, MOe, architectes, etc.), qui doit pouvoir connaître comment l’information a été produite pour pouvoir la lire, la comprendre et l’utiliser. - 36 - Partie 3 Règlementations, recommandations et réponses existantes 3.2.4.2 Contenu de la norme NF P01-010 La norme fournit, d’une part, des listes non exhaustives de flux (munis de leurs unités) relatifs à la consommation des ressources naturelles, aux émissions dans l’air, l’eau et le sol et à la production de déchets, qui doivent être fournies sur l’ensemble du cycle de vie du produit. D’autre part, elle précise les dix catégories d’impacts environnementaux qui sont représentatives des produits de construction, avec leur indicateur d’évaluation, leur unité, le moyen d’obtention des données nécessaires à leur détermination, ainsi que les méthodes permettant de les calculer. Enfin, la norme présente des informations utiles à l’évaluation des risques sanitaires du produit et à la contribution de ce dernier au confort. Les dix catégories d’impacts environnementaux identifiées comme pertinentes et indispensables pour évaluer la contribution de tous les produits de construction à la qualité environnementale de l’ouvrage sont les suivantes : - la consommation de ressources énergétiques, - l’indicateur épuisement de ressources naturelles, - la consommation d’eau - la production de déchets solides, - le changement de climat, - l’acidification atmosphérique, - la pollution de l’air, - la pollution de l’eau, - la destruction de la couche d’ozone stratosphérique, - la formation d’ozone photochimique. Concernant les informations utiles à l’évaluation des risques sanitaires dans l’air du produit, les éléments suivants doivent être répertoriés : monoxyde de carbone (CO), ozone, fibres, poussières, COV, rayonnements, particules viables et non viables, etc. La contribution à la qualité de l’eau peut être appréciée par la résistance aux biocides, la résistance aux chocs thermiques, les propriétés organoleptiques, l’aptitude au contact de l’eau potable, etc. Le volet « santé » n’est pas abordé de façon précise et exhaustive par cette norme. D’autre part, les catégories d’impacts environnementaux ne constituent pas, selon nous, une famille cohérente de critères (non exhaustivité et redondance dans les catégories d’impact). Nous reviendrons sur ce point au paragraphe 4.2.3.5 de ce chapitre. 3.2.4.3 Conclusions sur la norme NF P01-010 La norme NF P01-010 donne des indications sur les catégories d’impacts à considérer pour les produits de construction, et sur la façon de déterminer ces impacts. Elle précise également les données qu’il faut identifier pour s’assurer de la qualité sanitaire des produits et de leur contribution au confort (information multicritère environnementale et sanitaire française). Elle permet de mettre en œuvre des Déclarations Environnementales et Sanitaires des Produits de construction, ce qui peut favoriser un développement de produits plus respectueux de l’environnement et de la santé, ainsi qu’une meilleure transparence des informations environnementales et sanitaires. Des travaux d’harmonisation sont actuellement en cours entre la norme NF P01-010 et le projet de norme ISO/DIS 21930. Depuis le 6 décembre 2004, INIES (pour INformation sur les Impacts Environnementaux et Sanitaires) est la base de données française de référence sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction [INIES, 2005]. Elle regroupe des fiches de Déclaration Environnementale (et Sanitaire) des produits de construction fournies par les fabricants ou les syndicats professionnels. Les données fournies le sont sous leur responsabilité. - 37 - Chapitre 1 3.2.5 CESAT Le CESAT est le Comité Environnement-Santé de l’Avis Technique, instance transversale qui alimente tous les groupes spécialisés de la commission chargée de délivrer les Avis Techniques. Il a été créé pour fournir des éléments d’information sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits et systèmes de construction innovants. Le CESAT développe actuellement une attestation environnementale et sanitaire pour les produits déjà titulaires d’un avis technique [CSTB/DDD, 2003]. Cette attestation correspond à un examen qui complète l’appréciation de l’aptitude à l’emploi d’un produit ou système innovant (son Avis Technique), pour mettre en valeur ses caractéristiques environnementales et sanitaires. Cet examen, volontaire, porte sur la déclaration environnementale du produit ou système, au format de la norme NF P01-010 pour les aspects environnementaux, et sur les évaluations des émissions chimiques (COV et formaldéhyde), des émissions radioactives, des émissions olfactives (facultatifs), et de l’aptitude des produits à favoriser ou non la croissance de microorganismes, résultant d’essais en laboratoire, pour les aspects sanitaires, le cas échéant en fonction des informations fournies par la fiche de données de sécurité (FDS) du produit ou du système [CSTB/DDD, 2003]. Pour obtenir une attestation par le CESAT, certaines informations sanitaires doivent obligatoirement être fournies et/ou étudiées, contrairement aux informations sanitaires demandées par la norme NF P01-010 pour réaliser une FDES. Nous nous appuierons ainsi sur les recommandations du CESAT pour définir nos critères sanitaires, ce que nous repréciserons au chapitre 2. 3.2.6 Analyse des démarches existantes Ce panorama des démarches destinées à prendre en compte l’environnement et la santé dans les opérations de construction, nous a permis de mettre en évidence un certain nombre d’outils disponibles à l’échelle des produits de construction, qui proposent des formats multicritères précis de déclaration des données environnementales et sanitaires. Ce sont uniquement des démarches environnementales (et sanitaires), mais elles tiennent compte, a priori, des règles techniques. En France, le format de déclaration des caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction est la fiche de déclaration environnementale et sanitaire établie en respectant la norme NF P01-010. Cette fiche présente, pour chaque produit de construction, un profil environnemental (et sanitaire) multicritère. Nous avons insisté précédemment sur le fait que c’est le maître d’ouvrage qui doit porter l’intégration de l’environnement et de la santé dans les opérations qu’il mène. Mais il faut qu’il puisse avoir accès rapidement aux informations dont il a besoin pour réaliser efficacement cette intégration. Le développement d’une base de données sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction (INIES) nous semble être une première étape vers la simplification des démarches du maître d’ouvrage et des concepteurs en ce qui concerne la prise en compte des impacts environnementaux et sanitaires dans une opération de construction. Néanmoins, cette étape est nécessaire mais non suffisante. En effet, le fait de rassembler des données permet de simplifier l’accès à ces données, mais pas de rendre leur utilisation efficace et rigoureuse. C’est d’ailleurs ce constat qui est à l’origine des interrogations des acteurs du bâtiment sur le choix des produits de construction : il est important que la base de données INIES soit utilisée à bon escient, elle ne constitue pas en elle-même une aide au choix des produits de construction. Qu’en est-il alors des outils informatisés existants ? - 38 - Partie 3 Règlementations, recommandations et réponses existantes 3.3 Principaux outils informatisés existants Nous présentons dans cette sous-partie les principaux outils informatisés existants (outil d’analyse du cycle de vie, outil d’évaluation environnementale des bâtiments, outil d’aide au choix des matériaux) qui apportent une réponse aux obligations et/ou recommandations environnementales et sanitaires. Nos informations proviennent de [Chatagnon, 1999], [Peuportier et al., 2005], [Chevalier, 2003] et ont parfois été complétées par les sites Internet ou les cédéroms des développeurs des logiciels lorsque des informations et éventuellement des versions de démonstration étaient disponibles (colonne « source » du tableau 1). 3.3.1 Présentation synthétique de ces outils Il existe de nombreux outils opérationnels pour les bâtiments permettant de prendre en compte leurs impacts environnementaux et sanitaires. Ces outils peuvent parfois être utilisés pour les produits de construction. Très peu sont uniquement consacrés aux produits de construction. Tous ces outils n’ont pas la même approche, ne considèrent pas les mêmes impacts, n’agrègent pas les impacts de la même manière, etc. Le tableau 1 présenté ci-après propose une synthèse – qui s’appuie sur la typologie définie par Chatagnon (1999) – des principaux outils existants, dont le développement est achevé ou en cours d’achèvement, en précisant leurs principales différences. Nous avons conservé les termes employés par les outils en ce qui concerne les notions de critères, impacts, indicateurs, etc., même si nous considérons qu’ils ne sont pas toujours appropriés (cf. paragraphe 1.1.1.1 de ce chapitre). Concernant les éléments distinctifs des outils, nous avons proposé six rubriques qui nous ont paru les plus significatives pour les analyser, à savoir : - les fonctions principales : quelle est la vocation de l’outil ? Evaluation, comparaison, aide au choix ? - l’échelle : à quel système est destiné l’outil ? Bâtiment ou produit de construction ? ; - les critères : quels sont les critères utilisés par l’outil pour répondre à la fonction ? Critères environnementaux, critères économiques ? - l’agrégation : les critères sont-ils totalement agrégés ou restent-ils inchangés ? - les résultats : sous quelle forme analytique se présentent-ils ? Des notes, des valeurs quantitatives ? Nous n’avons pas gardé la rubrique « cadre humain et opérationnel » définie dans la typologie proposée par Chatagnon (1999) car tous les outils cités sont des outils destinés aux maîtres d’ouvrage et aux concepteurs en phase « conception » d’un ouvrage. La rubrique « approche », utilisée dans la typologie proposée par Chatagnon (1999), et fondée sur les travaux de Le Teno (1995, 1996), n’a pas été conservée non plus, car elle ne présente pas d’intérêt pour l’étude des outils que nous réalisons. - 39 - Evaluation environnementale [Chatagnon, 1999] [BRE, 2005] BREEAM (Royaume-Uni) Bâtiment Bâtiment Evaluation de la qualité environnementale [Chatagnon, 1999] [Peuportier et al., 2005] ESCALE (France) ENVEST (Royaume-Uni) Totale Aucune 11 critères principaux (environnementaux, énergétiques et sanitaires) 9 critères environnementaux Aucune Totale par thème Aucune Aucune Aucune Totale Totale Totale Aucune Aucune Agrégation 12 indicateurs d’impacts environnementaux 4 thèmes environnementaux, 3 thèmes techniques et sociaux Critères environnementaux et coûts Bâtiment et produit Bâtiment [Chevalier, 2003] [GBTool, 2005] GBTool (Canada et groupement de pays) Nombreuses cibles environnementales et coûts 6 indicateurs d’impacts environnementaux Nombreux impacts environnementaux (variables) 4 indicateurs d’impacts environnementaux 4 indicateurs d’impacts environnementaux 12 indicateurs d’impacts environnementaux et 2 critères économiques 12 indicateurs environnementaux « Critères » Bâtiment Evaluation environnementale et économique [Peuportier et al., 2005] BeCost (Finlande) Evaluation environnementale et économique, et comparaison Analyse de cycle de vie et évaluation économique [Peuportier et al., 2005] [Chatagnon, 1999] PAPOOSE (France) Bâtiment Produit Comparaison et aide au choix Comparaison et aide au choix Bâtiment résidentiel Bâtiment tertiaire Evaluation de la qualité environnementale Evaluation de la qualité environnementale Bâtiment [Athena Institute, 2005] Méthode « ATHENA » (Canada) Produit et bâtiment Bâtiment Evaluation de la qualité environnementale Analyse de cycle de vie Echelle Fonctions principales Evaluation environnementale [BFRL-NIST, 2004] [Chevalier, 2003] [Peuportier et al., 2005] [Ecobilan, 2004] Source [Chatagnon, 1999] [Peuportier, 2003] [Peuportier et al., 2005] BEES (Etats-Unis) EcoQuantum (Pays-Bas) Greencalc (Pays-Bas) TEAMTM (France) EQUER (France) Outils et pays Valeurs quantitatives ou qualitatives et points Points et classes de certification Valeurs quantitatives des indicateurs Notes par thème Valeurs quantitatives des critères et des coûts Valeurs quantitatives des indicateurs Valeurs quantitatives des indicateurs Note unique Note unique Note unique Valeurs quantitatives des impacts Valeurs quantitatives des indicateurs Résultats Fonctions principales Echelle « Critères » 7 indicateurs [Peuportier et al., 2005] Analyse de cycle de vie Bâtiment environnementaux et énergétiques Evaluation économique, 1 indicateur économique, 1 Bâtiment et [Peuportier et al., 2005] énergétique et indicateur énergétique et 1 produit environnementale indicateur environnemental Indicateurs économiques, Evaluation économique, Bâtiment et énergétiques, [Peuportier et al., 2005] énergétique et produit environnementaux, par étape environnementale (neuf) du cycle de vie 3 indicateurs de qualité [JSBC, 2005a] Evaluation environnementale et sanitaire [JSBC, 2005b] environnementale Bâtiment du bâtiment, 3 indicateurs [JSBC, 2004] (et sanitaire) d’impacts environnementaux du bâtiment 5 catégories Evaluation [U.S. Green Building Bâtiment environnementales et environnementale Council, 2005] (et son site) sanitaires, et 1 catégorie (et sanitaire) technique (bonus) Tableau 1 : Synthèse des principaux outils opérationnels existants Source Totale par catégorie Totale Certification (à 4 niveaux) Note unique (score global d’efficience environnementale du bâtiment) Valeurs quantitatives des indicateurs Notes par indicateur Totale par indicateur Aucune Valeurs quantitatives des indicateurs Résultats Aucune Agrégation Remarques relatives au tableau 1 : Nous n’avons pas précisé les « impacts » (ou indicateurs, ou thèmes, ou critères) environnementaux des différents outils car d’une part, les impacts sont souvent les mêmes (même s’ils sont évalués de manière différente), et d’autre part, nous ne pensons pas que cette précision apporte un intérêt majeur dans la synthèse des outils que nous effectuons. Globalement, les « impacts » environnementaux considérés sont les suivants : - réchauffement global ; - consommation (matières, eau, énergies) ; - pollution de l’air ; - pollution de l’eau ; - pollution des sols. Les « impacts » que nous avons assimilés aux impacts sanitaires concernent essentiellement la qualité de l’air intérieur et parfois le confort. Enfin, les critères techniques sont majoritairement associés à l’innovation, la durabilité, et la modularité dans la construction. LEED© (Etats-Unis) CASBEE (Japon) LEGEP (Allemagne) OGIP (Suisse) EcoSoft (Autriche) Outils et pays Chapitre 1 3.3.2 Analyse des outils existants L’intérêt grandissant porté à la qualité environnementale et sanitaire des ouvrages entraîne les acteurs de la construction à effectuer de plus en plus systématiquement des bilans environnementaux et sanitaires de leurs projets. A cette fin, ils disposent d’un certain nombre d’outils d’évaluation environnementale qui leur donnent une vue d’ensemble des incidences des bâtiments sur l’homme et le milieu naturel. Tous ces outils sont fondés sur une approche multicritère puisqu’ils considèrent, au moins initialement, un certain nombre de critères environnementaux (et sanitaires), voire économiques pour certains également. Néanmoins, que ce soit pour des outils d’évaluation environnementale pour les produits de construction ou pour les bâtiments, nous avons observé certaines lacunes et certains défauts. D’un point de vue pratique, tout d’abord, nous trouvons que les outils ne sont pas toujours adaptés aux acteurs de la construction, en ce qui concerne les facilités d’utilisation et la compréhension des termes employés. Un acteur qui a peu de notions environnementales et sanitaires peut vite se retrouver perdu en utilisant de tels outils, et par conséquent, mal interpréter les résultats qu’il obtient. D’un point de vue conceptuel, à présent, nous avons pu constater qu’aucun outil ne propose une évaluation globale, c'est-à-dire une évaluation qui prend en compte l’ensemble des contraintes techniques, architecturales, économiques, environnementales et sanitaires du bâtiment lors de toutes les phases de son cycle de vie. Ce constat montre qu’une approche multicritère globale automatisée à l’échelle du bâtiment est actuellement difficilement réalisable. Parmi tous les outils étudiés, aucun ne permet de comparer et par conséquent d’effectuer des choix constructifs, que ce soit à l’échelle du bâtiment, ou à l’échelle des produits de construction. Par ailleurs, très peu d’outils s’intéressent aux produits et matériaux et construction directement, que ce soit au niveau de l’échelle d’évaluation – qui est plutôt l’échelle du bâtiment dans de nombreux cas – ou au niveau des impacts environnementaux et sanitaires considérés – qui correspondent souvent aux impacts liés à la vie en œuvre du bâtiment – et essentiellement donc aux consommations d’énergie et aux rejets de gaz à effet de serre associés à cette phase. Pourtant, l’évaluation environnementale et sanitaire des produits de construction nous semble être une étape inhérente à toute évaluation environnementale et sanitaire satisfaisante d’un bâtiment : les produits de construction correspondent en effet au contenu en impact du bâtiment et ils influencent considérablement les émissions de celui-ci lors de sa vie en œuvre. D’autre part, compte tenu des réglementations de plus en plus strictes concernant les consommations énergétiques, et les émissions de gaz à effet de serre, qui sont l’un des secteurs les plus pénalisants d’un point de vue environnemental pour les bâtiments actuellement [ADEME, 2004], la contribution relative des produits de construction aux impacts globaux des bâtiments risque de devenir plus importante (pouvant largement dépasser 15% des impacts totaux d’un bâtiment, d’après [Bartels et al., 2003]). Considérer les impacts environnementaux et sanitaires des produits de construction sur tout leur cycle de vie est ainsi préférable à une prise en compte des produits en tant que simple consommation de ressources non énergétiques, c'est-à-dire en ignorant leur contribution aux autres impacts environnementaux et sanitaires. Nous avons également noté que certains outils considéraient peu d’impacts environnementaux (ou critères d’évaluation), dans un souci de simplification sans doute. - 42 - Partie 3 Réglementations, recommandations et réponses existantes L’évaluation environnementale du système (produit ou bâtiment) n’est peut-être pas suffisamment complète dans ce cas, en témoigne la liste des impacts environnementaux et sanitaires des bâtiments de la norme NF P01-020-1 [NF P01-020-1, 2005]. D’autre part, les caractéristiques sanitaires sont souvent survolées, voire inexistantes pour la plupart des outils, ce qui peut être critiquable compte tenu de l’importance croissante accordée aux risques sanitaires actuellement. D’un point de vue technique, pour finir, les méthodes d’agrégation des différents critères sont, lorsqu’elles existent, des méthodes d’agrégation totale, donc très compensatoires – ce qui est très discutable lorsqu’il s’agit d’environnement et de santé [Rousseaux, 1993], [Chevalier, 1999], [Benetto, 2002], mais nous reviendrons sur ce point dans la partie 4 de ce chapitre. D’autre part, les différents outils proposent rarement des pondérations, et lorsqu’elles sont disponibles, elles ne sont pas toujours transparentes et compréhensibles. Enfin, beaucoup d’outils ne proposent pas de méthode d’agrégation des différents critères mais un profil environnemental multicritère (plus ou moins quantitatif) des systèmes étudiés, ce qui ne permet pas non plus d’effectuer facilement des comparaisons des résultats obtenus [Chevalier, 1999]. 3.4 Conclusions Les nombreuses démarches et outils opérationnels existants mettent en évidence, d’une part, la nécessaire approche multicritère pour évaluer les produits de construction et les bâtiments d’un point de vue environnemental et sanitaire, mais d’autre part, la difficile utilisation de cette approche pour obtenir une vision globale de leurs performances environnementales et sanitaires. De plus, bien que l’évaluation environnementale et sanitaire des produits sur tout leur cycle de vie soit recommandée, et malgré l’existence de normes et de démarches permettant de répondre à cette recommandation, les produits sont souvent considérés, dans les outils opérationnels, comme des consommations de ressources non énergétiques (flux matière) ce qui ne peut permettre, selon nous, de les choisir convenablement afin qu’ils contribuent à l’amélioration des performances environnementales et sanitaires des bâtiments dans leur globalité. Une meilleure description ainsi qu’une meilleure utilisation des profils environnementaux et sanitaires multicritères des produits de construction sont par conséquent nécessaires, que ce soit à l’échelle même des produits de construction ou à l’échelle des bâtiments. Nous avons par ailleurs précisé qu’il existe des normes, dont la norme française NF P01-010, qui ont pour objectif de collecter et de fournir aux prescripteurs et utilisateurs des produits de construction, des données de même format regroupant les caractéristiques environnementales et sanitaires de ces produits. Des informations étant disponibles sur les produits, ces normes pourraient inciter et faciliter un choix des produits de construction en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Or, ce deuxième objectif ne peut être atteint qu’en mettant en place un outil d’aide au choix susceptible de comparer de façon rigoureuse et efficace – en utilisant une agrégation adéquate des données par exemple – les produits, ce que ne permettent actuellement pas les normes et outils cités précédemment. En effet, pour l’instant, l’agrégation des différentes données environnementales et sanitaires n’est pas satisfaisante, puisqu’elle est soit absente, soit totale et par conséquent, peu adaptée aux caractéristiques environnementales et sanitaires. Pour pallier cette difficulté, nous avons étudié les méthodes possibles d’agrégation des profils multicritères environnementaux et sanitaires, à savoir les méthodes d’analyse multicritère. - 43 - Chapitre 1 4 Apports de l’analyse multicritère Dans la mesure où l’évaluation des impacts environnementaux et sanitaires des produits de construction est une approche multicritère, la partie suivante est consacrée à l’apport, pour notre outil, des méthodes d’analyse multicritère. De nombreux auteurs ont en effet déjà justifié l’emploi d’une méthode d’analyse multicritère pour « agréger » les indicateurs des méthodes d’évaluation environnementale, et en particulier des analyses de cycle de vie [Simos, 1990], [Pictet, 1996], [Chevalier, 1999], [Benetto, 2002], [Rousseaux et Benoit, 2003]. Dans une première sous-partie, nous dressons les raisons qui ont permis à l’analyse multicritère de se développer, et en particulier, nous analysons l’incapacité des modèles d’aide à la décision purement économiques à répondre correctement aux attentes, difficilement évaluables financièrement, des décideurs dans le domaine de l’environnement et de la santé. A la fin de cette partie, la terminologie de l’analyse multicritère sera définie pour permettre une meilleure compréhension des paragraphes suivants. Dans une deuxième souspartie, nous effectuons une étude des différentes méthodes d’analyse multicritère. Enfin, dans une troisième sous-partie, nous établissons, à partir d’une analyse des éléments distinctifs des méthodes d’aide à la décision, un arbre de décision permettant de « choisir » la méthode d’aide à la décision la plus adaptée en fonction de plusieurs contraintes. 4.1 Contexte et cadre de l’analyse multicritère Jusqu’à récemment, nombre de décisions (dans les entreprises notamment) étaient menées sous l’égide du paradigme de la recherche opérationnelle classique qui pose comme principe « la recherche d’une décision optimale maximisant une fonction économique (par exemple : analyses coûts-avantages, notées ACA, analyses coûts-efficacité, notées ACE, analyses coûtsutilités, notées ACU, analyses de minimisation des coûts, notées AMC) » [DTLR, 2001]. La recherche opérationnelle classique consiste ainsi à aboutir à un problème de maximisation sous contraintes dont la solution optimale représente le meilleur choix [Pomerol et BarbaRomero, 1993]. L’exercice qui consiste à traduire tous les éléments d’une décision en terme de coûts dans la fonction de gain n’est, dans la grande majorité des cas, pas effectué, si bien que seuls les coûts monétaires immédiats sont pris en compte. Certains aspects des choix sont en effet très difficiles à évaluer en terme de coûts, et c’est notamment le cas de l’environnement et de la santé. La recherche opérationnelle classique se réduit donc le plus souvent à un problème monocritère. Ben Mena, (2000) précise que cette approche a le mérite de déboucher sur des problèmes mathématiquement bien posés mais qui ne sont pas toujours représentatifs de la réalité car : - la comparaison de plusieurs actions possibles se fait rarement selon un seul critère ; - les préférences sur un critère sont, dans bien des cas, difficilement modélisables par une fonction ; - lorsqu’il y a plusieurs objectifs, il est possible de les atteindre tous à la fois. Désigner en toutes circonstances la meilleure décision, l’optimum, repose d’autre part, sur trois hypothèses extrêmement lourdes [Roy et Bouyssou, 1993] : - la globalité de l’ensemble des actions potentielles (terme défini dans le paragraphe 3.2.3 de ce chapitre), c'est-à-dire que toutes les actions potentielles comprennent tous les aspects de la question et sont mutuellement exclusives ; - la stabilité de l’ensemble des actions potentielles, ce qui signifie que l’ensemble des actions potentielles n’est jamais remis en cause lors de l’étude ; - la complète comparabilité transitive des actions, ce qui exclut l’incomparabilité des actions, l’intransitivité de la préférence et de l’indifférence (termes définis au paragraphe 4.2.3.3 de ce chapitre). - 44 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Or, dans la réalité, les actions peuvent être complémentaires, et partielles. De nouvelles idées apparaissent souvent en cours d’étude, modifiant ainsi l’ensemble des actions potentielles. Et enfin, la décision étant un processus humain, des préférences ne peuvent pas toujours être énoncées, et de plus, l’indifférence et la préférence peuvent être intransitives (cas du paradoxe de Condorcet) [Schärlig, 1985] et [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. Les résultats obtenus par les méthodes classiques de la recherche opérationnelle ont ainsi déçu dans bien des cas. [Schärlig, 1985] précise que le domaine de réussite de la recherche opérationnelle classique est constitué de tous les problèmes qu’il est possible d’isoler du système de gestion, tels que la recherche du mélange optimal pour des alliages, le choix de l’itinéraire le plus efficace pour des tournées de ramassage d’ordures, etc. Par analogie, le domaine dans lequel la recherche opérationnelle classique a échoué est alors constitué de toutes les décisions de gestion qu’on ne peut pas isoler de leur contexte, comme par exemple le choix d’une localisation d’implantation d’une usine d’incinération, le tracé d’une autoroute, la prise en compte des caractéristiques environnementales et sanitaires d’une décision. Choisir d’optimiser, c’est implicitement se placer dans une approche à critère unique. Or, toute la réalité humaine est « à points de vue multiples » ou encore multicritère. Chaque acteur d’un processus de décision possède son propre système de valeurs, ses propres critères, qui peuvent être contradictoires et non commensurables (le simple choix d’un nouveau véhicule illustre toutes ses notions). Ainsi, toutes les décisions ne peuvent pas être prises sur la base d’un critère unique, et ceci est d’autant plus vrai lorsque ces décisions font intervenir plusieurs acteurs : ces décisions nécessitent d’être épaulées par l’analyse multicritère. En définitive, comme l’indiquent Pomerol et Barba-Romero (1993), l’analyse multicritère (dont la lente montée a commencé dans les années 1960) a pour elle le réalisme et la lisibilité, ce sont des atouts importants dans les organisations à l’heure où la complexité des décisions est reconnue par la plupart des intervenants, même s’ils ne font pas tous preuve de la même sensibilité vis-à-vis des différents critères. L’analyse multicritère permet donc de renouveler la recherche opérationnelle classique et d’apporter des réponses que cette dernière ne pouvait auparavant pas donner de manière satisfaisante. 4.2 Définitions supplémentaires Nous allons à présent définir les termes qui nous permettront d’appréhender clairement ce qu’est l’analyse multicritère, également appelée aide multicritère à la décision. 4.2.1 Optimisation L’optimisation, que l’on associe communément à la recherche opérationnelle classique, correspond à la recherche d’un optimum (maximum ou minimum) d’une fonction, économique généralement [Ben Mena, 2000]. 4.2.2 Aide multicritère à la décision Les premières méthodes de l’aide multicritère à la décision, dans les années 60, ont eu pour but de pallier les insuffisances du calcul économique et de la recherche opérationnelle classique et se sont donc surtout occupées des problèmes à décideur unique. Par la suite, elles ont élargi leur champ d’application à des problèmes à décideurs multiples. Les méthodes d’aide à la décision multicritère, ou méthodes d’analyse multicritère, recherchent une solution réalisant la meilleure combinaison possible de critères multiples [Simos, 1990], c'est-à-dire le meilleur compromis et non la meilleure solution (souvent inexistante), d’où l’intérêt que représentent ces méthodes pour les évaluations environnementales et sanitaires. Les définitions qui suivent proviennent de [Roy, 1985] et [Roy et Bouyssou, 1993] et sont parfois complétées par d’autres sources lorsque cela est indiqué. - 45 - Chapitre 1 Plus précisément, l’analyse multicritère est une analyse ayant pour but d’expliciter une famille cohérente de critères permettant d’appréhender les différentes conséquences d’une action. Les termes en italique sont définis au paragraphe 4.2.3 qui suit. 4.2.3 Terminologie associée à l’aide multicritère à la décision Cette sous-partie définit les vocables associés à l’analyse multicritère : actions, conséquences, préférences, critères, matrice des performances, normalisation, pondération, acteurs, problématique. Elle s’achève par l’établissement d’un parallèle entre le vocabulaire spécialisé de l’analyse multicritère et les termes que nous emploierons régulièrement lors de l’élaboration de l’outil d’aide au choix. 4.2.3.1 Actions Compte tenu des définitions proposées par Roy (1985) et Vincke (1989), une action correspond aux « solutions possibles » envisagées dans un processus de décision, c’est l’élément qui va faire l’objet de la comparaison [Pictet et Bollinger, 1999]. On distingue plusieurs types d’action [Vincke, 1989], dont : - l’action potentielle : Il s’agit d’une action provisoirement jugée possible par un des intervenants au moins ou présumée comme telle par l’homme d’étude en vue de l’aide à la décision. Par la suite, une action potentielle sera notée ai ou a, b … et l’ensemble des actions potentielles A ; - l’action globale : C’est une action potentielle dont la mise à exécution est exclusive de toute autre action [Maystre et al, 1994] ; - l’action partielle ou fragmentaire : Il s’agit d’une action potentielle dont la mise à exécution n’est pas exclusive de toute autre action [Maystre et al, 1994]. Lorsque les actions fragmentaires sont indépendantes les unes des autres, il est souvent préférable de raisonner sur ces dernières plutôt que de raisonner sur leur combinaison en actions globales, qui rend souvent le problème de décision très complexe [Roy et Bouyssou, 1993]. Par contre, lorsque les actions fragmentaires sont interdépendantes, elles ne peuvent pas être comparées individuellement, et il est nécessaire de les associer en actions globales pour comparer des actions vraiment comparables [Maystre et al., 1994], [Pictet, 1996]. Concernant les produits de construction, nous pouvons constater que le choix d’un produit de construction ne peut représenter qu’une action fragmentaire non indépendante des autres actions. Si chaque produit de construction peut être envisagé indépendamment par rapport à ses caractéristiques environnementales et sanitaires (en supposant que l’association de produits de construction ne puisse entraîner que des sommes d’impacts environnementaux et sanitaires, et non une multiplication ou une annulation des impacts), il n’en est pas de même si l’on considère ses performances techniques. En effet, le choix des produits de construction ne peut pas intervenir indépendamment des performances techniques attendues (résistance mécanique, propriétés thermiques et acoustiques, etc.) du bâtiment dans lequel ils interviennent, puisque ces performances sont indispensables à la vie en œuvre de l’ouvrage, et surtout à la sécurité et au confort des usagers. Les performances techniques d’un produit ne se traduisent pas directement, dans la majorité des cas, par des performances techniques à l’échelle du bâtiment. C’est l’association de produits qui permet cette transposition des performances techniques. Chaque produit ne peut donc pas être comparé individuellement à un autre produit, ou alors dans de très rares cas (mêmes conditions techniques de mises en œuvre, mêmes performances techniques). Il est donc nécessaire pour nous de définir des actions globales, comme le recommande Pictet (1996) dans de pareilles circonstances. - 46 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Une association de produits de construction susceptible de représenter une action globale est un composant du bâtiment – une partie d’ouvrage telle qu’un mur, une toiture, un plancher, une fenêtre, etc. – ou plus exactement, une réalisation particulière d’un composant du bâtiment, qui respecte une unité fonctionnelle donnée, au sens de la norme ISO 14040. Cette réalisation particulière d’un composant sera appelée « solution constructive ». Chaque solution constructive est indépendante des autres – puisque lorsqu’elle est choisie, elle ne nécessite pas le choix d’une autre solution constructive – et sa mise à exécution est exclusive de toute autre solution – puisque lorsqu’elle est mise en œuvre, une autre solution ne peut être mise en œuvre en même temps. Il s’agit donc bien d’une action potentielle globale. Une action potentielle (globale ou fragmentaire) est décrite sur la base de ses conséquences, dont chacune permet d’appréhender une partie de cette action [Maystre et al., 1994]. 4.2.3.2 Conséquences d’une action Une conséquence correspond à l’effet ou l’attribut d’une action susceptible d’interférer avec les objectifs ou avec le système de valeurs d’un acteur du processus de décision, à partir duquel il élabore, justifie ou transforme ses préférences. Les conséquences sur le plan environnemental et sanitaire du choix d’une solution constructive par rapport à une autre peuvent être les impacts potentiels environnementaux et sanitaires générés en plus, ou en moins, par cette solution constructive. 4.2.3.3 Préférences Vincke (1989) rappelle que les préférences sont essentielles dans la vie des individus aussi bien que des collectivités. Leur modélisation constitue une étape indispensable en aide à la décision. Lorsqu’un individu (décideur) est confronté à la comparaison de deux actions a et b (éléments de l’ensemble A), il aura alors l’une des trois réactions suivantes : - préférence pour l’une des deux actions, nous notons aPb si a est préféré à b, et bPa si c’est l’inverse ; cela signifie que l’une des deux actions est clairement meilleure que l’autre (tableau 2a) ; - indifférence entre les deux actions, que nous notons aIb ; cela signifie que les deux actions sont tellement proches qu’il est difficile de dire que l’une est meilleure que l’autre (tableau 2b) ; - incomparabilité, lorsque l’individu refuse ou se trouve dans l’impossibilité de comparer les deux actions, et que nous notons aRb ; cela signifie que les deux actions sont tellement différentes l’une de l’autre qu’il est difficile de pouvoir les comparer (tableau 2c). En reprenant les exemples proposés par Pictet et Bollinger (1999), nous pouvons dresser les tableaux suivants : Critère 1 Critère 2 Action a 10 10 Action b 1 1 Tableau 2a : Préférence aPb Critère 1 Critère 2 Action a 5 6 Action b 6 5 Tableau 2b : Indifférence aIb Critère 1 Critère 2 Action a 10 1 Action b 1 10 Tableau 2c : Incomparabilité aRb Tableaux 2 : Relations de préférences élémentaires - 47 - Chapitre 1 Si pour deux critères, les situations semblent assez simples, il n’en est pas de même lorsque le nombre de critères augmente, notamment pour les situations d’indifférence et d’incomparabilité. Pour que ces trois relations traduisent effectivement des situations de préférence, d’indifférence et d’incomparabilité, elles doivent remplir les propriétés suivantes : • P est asymétrique : si aPb alors on ne peut avoir bPa, • I est réflexive, c'est-à-dire aIa, et symétrique, à savoir si aIb alors bIa, • R est irréflexive, et symétrique. Les trois relations {P, I, R} constituent une structure de préférence sur A si elles ont les propriétés ci-dessus, et si, étant donné deux éléments quelconque a et b de A, une et une seule des situations suivantes est vérifiée : aPb, bPa, aIb, aRb [Vincke, 1989]. Toute structure de préférence peut être entièrement caractérisée par la donnée de la relation binaire S définie par S = P∪I. La relation S est parfois appelée « préférence au sens large » par opposition avec P, relation de préférence stricte [Vincke, 1989]. Dans ce qui suit, a et b désignent des actions et g(a) et g(b) les évaluations respectives de ces actions sur une échelle ordonnée. De manière générale, les préférences du décideur vérifient le modèle suivant : aPb ⇔ g(a) > g(b) + p ∀ a, b ∈ A aQb ⇔ g(b) + p ≥ g(a) > g(b) + q aIb ⇔ g(b) + q ≥ g(a) g(a) + q ≥ g(b) La relation Q, appelée « préférence faible », traduit une hésitation du décideur entre l’indifférence et la préférence (et non une préférence d’intensité moindre comme son nom pourrait le faire croire). Les seuils p et q sont des fonctions positives, qui peuvent dépendre des valeurs de g en a et b, où être constantes. Le seuil p est le seuil de préférence, au-dessus duquel le décideur montre une préférence stricte entre les deux actions. Le seuil q est le seuil d’indifférence, en dessous duquel le décideur marque une indifférence nette entre les deux actions. Le modèle de préférence ainsi représenté s’intitule modèle à deux seuils variables. Lorsque p = q = 0, alors la relation Q est vide et le modèle devient le modèle traditionnel de la maximisation. Lorsque p ou q est nul, le modèle devient modèle à un seuil (variable ou non). 4.2.3.4 Relations de préférence particulières Selon le modèle de préférence retenu, la relation de préférence S peut être particularisée. Nous retiendrons : - le préordre partiel, lorsque la relation S est représentable par le modèle traditionnel, admet les ex-æquos, est réflexive et transitive, et admet l’incomparabilité ; - le préordre total ou complet, lorsque la relation S est représentable par le modèle traditionnel, admet les ex-æquos, est réflexive et transitive, et exclut toute incomparabilité ; - l’ordre partiel, lorsque la relation S est représentable par le modèle traditionnel mais exclut les ex-æquos, est réflexive et transitive, et admet l’incomparabilité, et la relation I se limite aux couples identiques ; - l’ordre total, lorsque la relation S est représentable par le modèle traditionnel mais exclut les ex-æquos, est réflexive et transitive, et exclut l’incomparabilité, et la relation I se limite aux couples identiques ; - 48 - Partie 4 - Apports de l’analyse multicritère le quasi-ordre, lorsque la relation S est représentable par le modèle à un seuil ; le pseudo-ordre lorsque la relation S est représentable par le modèle à deux seuils ; la relation de surclassement : c’est une relation S dans laquelle il est possible d’affirmer sans trop de risque d’erreur que le décideur préfère a à b [Maystre et al., 1994]. Vincke (1989), citant Roy, indique qu’une relation de surclassement est une relation binaire S définie dans A telle que aSb si, étant donné ce que l’on sait des préférences du décideur et étant donné la qualité des évaluations des actions et la nature du problème, il y a suffisamment d’arguments pour admettre que a est au moins aussi bonne que b, sans qu’il y ait de raison importante de refuser cette affirmation. Cette définition n’est pas une définition mathématique précise mais plutôt une idée générale. Les méthodes de surclassement qui ont été proposées dans la littérature diffèrent notamment par la façon de formaliser cette définition. Une relation de surclassement n’a aucune raison d’être complète ni transitive. Elle ne permet pas, en général, d’obtenir immédiatement un meilleur compromis ou un rangement des actions. Une méthode de surclassement peut donc être scindée en deux étapes : la construction de la relation de surclassement et son exploitation en vue de la problématique choisie. 4.2.3.5 Critères Schärlig (1985) propose la définition suivante, que nous retiendrons : un critère, c’est une référence par rapport à laquelle on mesure les conséquences d’une action. Il se manifeste par une échelle, continue ou discrète, sur laquelle on peut situer chaque action potentielle dans un processus de décision. Les catégories d’impacts de la norme NF P01-010 représentent par exemple des critères dans le choix des solutions constructives (elles sont munies d’indicateurs de catégories d’impacts et de facteurs de caractérisation). En d’autres termes, un critère exprime plus ou moins précisément les préférences du décideur relativement à un attribut donné [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. Un critère est donc une fonction de mesure définie sur A, qualitative ou quantitative, dotée d’un nom, d’une échelle, d’un sens et d’une structure de préférence, c’est la fonction g précédente. Ce sera : • un vrai-critère si la structure de préférence sous-jacente est une structure de préordre total ; • un quasi-critère si la structure de préférence sous-jacente est une structure de quasi-ordre ; • un pseudo-critère si la structure de préférence sous-jacente est une structure de pseudoordre. A ces trois types de critères, on peut ajouter le pré-critère et le critère gaussien, qui sont deux cas particuliers du pseudo-critère [Schärlig, 1985], et qui peuvent notamment servir dans la méthode d’analyse multicritère PROMETHEE [Brans et al., 1986], [Brans et Mareschal, 2004] que nous aborderons par la suite. L’analyse multicritère (cf. 4.2.2) fonctionne avec une famille cohérente de critères. Une telle famille correspond à tout ensemble de critères conforme aux trois exigences suivantes : - exigence d’exhaustivité : il ne faut pas qu’il y ait trop peu de critères (il ne faut pas « oublier » de critères). - exigence de cohésion [Schärlig, 1996] : il doit y avoir cohérence entre les préférences locales de chaque critère et les préférences globales, c'est-à-dire qu’une action dont la performance a été diminuée dans un critère ne doit pas se retrouver mieux classée qu’avant (et réciproquement). - exigence de non-redondance : il ne faut pas qu’il y ait des critères qui se dupliquent, donc plus nombreux que nécessaire ; il faut que leur nombre soit tel que la suppression d’un des critères laisserait une famille qui ne satisfait plus à une au moins des deux exigences précédentes. - 49 - Chapitre 1 La famille cohérente de critères sera par la suite notée F, et un critère noté j. En plus de ces trois exigences, l’indépendance des critères, bien qu’étant une propriété assez complexe et plutôt difficile à obtenir [Roy et Bouyssou, 1993], [Pictet et Bollinger, 1999], est également recommandée, notamment pour les méthodes d’agrégation totale (cf. paragraphe 4.3), ce qui revient à dire que la famille F doit être séparable, selon la terminologie de l’analyse multicritère. Nous souhaitons comparer des solutions constructives d’un composant du bâtiment sur la base de leurs impacts environnementaux et sanitaires potentiels. Cependant, pour que ces impacts deviennent des critères, il sera nécessaire de les analyser et de les munir d’indicateurs de mesure, afin de former une famille cohérente de critères. Nous reviendrons sur ce point au chapitre 2. 4.2.3.6 Matrice des performances La matrice de décision, appelée également matrice des évaluations ou encore tableau des performances, est un tableau constitué, en ligne, des actions de l’ensemble A, et en colonne, des critères de la famille F. Les valeurs qui remplissent ce tableau correspondent à l’évaluation de chaque action selon chaque critère : ces évaluations peuvent être des rangs, des termes lexicographiques, ou des valeurs cardinales. Les seuils, et les éventuels poids sont des informations complémentaires contenues dans chaque colonne. Par la suite, on notera gj(ai) l’évaluation de l’action ai selon le critère j. Pomerol et Barba-Romero (1993) indiquent que la matrice de décision, conjointement avec le vecteur poids, constitue toute l’information utile pour, en principe, « résoudre » le problème du choix multicritère dans une optique de méthode sans information progressive (l’ensemble A et la famille F n’évoluent par au cours du processus d’aide à la décision). Une matrice des performances se présente ainsi comme le décrit le tableau 3 : Poids (facultatif) Seuils (facultatif) Action a1 Action ai Action an Critère 1 Critère 2 Critère j P1 P2 Pj p1, q1 p2, q2 pj, qj g2(a1) gj(a1) g1(a1) g2(ai) gj(ai) g1(ai) g2(an) gj(an) g1(an) Tableau 3 : Matrice des performances Critère m Pm pm, qm gm(a1) gm(ai) gm(an) 4.2.3.7 Normation Pomerol et Barba-Romero (1993) définissent ce que nous avons choisi d’appeler la « normation » pour des profils environnementaux et sanitaires (afin d’employer le vocabulaire de l’analyse de cycle de vie) comme une opération permettant de ramener toutes les valeurs de ces profils (ou vecteurs) entre 0 et 1. La normation des poids ou des évaluations environnementales et sanitaires des actions est une étape parfois nécessaire selon la méthode d’agrégation des préférences choisie. Soit u = (u1, …, un) le vecteur initial, c'est-à-dire l’ensemble de toutes les évaluations des actions selon un critère donné, et v = (v1, …, vn) le vecteur normé, c'est-à-dire l’ensemble de toutes les évaluations normées selon ce même critère, le tableau 4 (issu de [Pomerol et BarbaRomero, 1993]) situé ci-après représente les quatre principales procédures de normation possibles permettant de passer du vecteur u au vecteur v. - 50 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Procédures Procédure1 Procédure 2 Procédure 3 Définitions ui vi = max ui ui − min ui vi = max ui − min ui ui vi = ∑ ui 0 < vi ≤ 1 variable 0 ≤ vi ≤ 1 variable 0 < vi < 1 variable oui non oui Procédure 4 ui ( ∑ ui2 )1 / 2 vi = i Vecteur normé Module de v Conservation de la proportionnalité i 0 < vi < 1 1 Oui ième Interprétation % du % de l’étendue composante i % du total ∑iui maximum ui (max ui – min ui) du vecteur unitaire Tableau 4 : Principales procédures de normation d’un vecteur 4.2.3.8 Pondération D’après [Pomerol et Barba-Romero, 1993], il est assez courant en analyse multicritère, que le décideur pense spontanément qu’un critère est plus important qu’un autre, pour des raisons diverses, parmi lesquelles ses préférences personnelles (raisonnablement objectives ou complètement subjectives). Nous appelons poids cette mesure de l’importance relative entre les critères telle qu’elle est vue par le décideur. Néanmoins, cette mesure n’est pas toujours déterminée facilement par le décideur dans bien des situations, et des méthodes pour évaluer les poids des critères [Pomerol et Barba-Romero, 1993], [Maystre et al., 1994] sont développées pour pallier cette difficulté. Nous reviendrons sur ce point au chapitre 2. Pictet et Bollinger (1999) insistent cependant sur le fait que, selon la méthode d’agrégation employée, l’importance des critères peut représenter : - des poids, au sens intuitif du terme, pour les méthodes d’agrégation partielle ; - des constantes d’échelle, pour les méthodes d’agrégation totale, qui recouvrent en fait deux notions : d’une part les poids et d’autre part, la relation entre les échelles des critères, ce qui rajoute, en théorie, une difficulté supplémentaire à la définition des pondérations dans ces méthodes. 4.2.3.9 Acteurs Cette partie s’intéresse aux acteurs de l’aide à la décision d’une part, et aux acteurs potentiels de l’outil, d’autre part. Les acteurs de l’aide à la décision Un individu ou un groupe d’individus est acteur d’un processus de décision si, par son système de valeurs, que ce soit au premier degré du fait des intentions de cet individu ou groupe d’individus ou au second degré par la manière dont il fait intervenir ceux d’autres individus, il influence directement ou indirectement la décision. De plus, pour qu’un groupe d’individus (corps constitué ou collectivité) soit identifié comme un seul et même acteur, il faut que, relativement au processus, les systèmes de valeurs, systèmes informationnels et réseaux relationnels des divers membres du groupe n’aient pas à être différenciés. Chevalier, (1999) précise que l’acteur principal du processus d’aide à la décision est le ou les décideurs. Les décideurs qui sont parfois difficiles à identifier, apprécient ce qui est possible ainsi que les finalités du processus. Ils expriment leurs préférences et doivent les faire valoir dans l’évolution du processus d’aide à la décision. Le second acteur considéré par l’aide multicritère à la décision est le demandeur de l’étude. Il joue un rôle important d’orchestration du processus d’aide à la décision. Il peut être confondu avec le décideur. - 51 - Chapitre 1 Les intervenants sont des personnes qui cherchent à influencer les décideurs au cours du processus d’aide à la décision en fonction de leurs systèmes de préférences. Les autres acteurs sont les agis, ils subissent les conséquences de la décision sans pouvoir l’influencer. Toutefois, leurs avis sont indirectement pris en compte par les acteurs précédents. D’autres acteurs dits fantômes agissent comme intermédiaires et ne participent pas directement au processus : les conseillers, les négociateurs, les informateurs et les juges-arbitres. L’homme d’étude (celui qui réalise l’aide à la décision) et le demandeur (s’il est différent du décideur) sont eux aussi des intermédiaires. Les acteurs de notre outil d’aide au choix des produits de construction Les acteurs de notre outil d’aide au choix des produits de construction sont à la fois des acteurs d’un projet de construction, et des acteurs pour lesquels est réalisée l’aide à la décision. Or, les différents types d’acteurs définis dans le cadre de l’aide à la décision ne sont pas aussi facilement identifiables lorsqu’il s’agit d’une opération de construction. En effet, chacun des acteurs de la construction peut intervenir dans le processus d’aide au choix, à différents niveaux et à différents moments. Toutefois, comme nous l’avons souligné précédemment, les principaux acteurs de la construction concernés par notre outil sont les concepteurs et les maîtres d’ouvrage. Le décideur, dans le cas de notre outil d’aide au choix, se trouve être l’utilisateur de cet outil. Il peut donc s’agir d’un maître d’ouvrage, mais aussi et surtout d’un concepteur. Toute entreprise, gestionnaire, voire même usager peut également utiliser cet outil et par conséquent, se retrouver décideur. Le demandeur de l’étude correspond également au groupe précédent « acteurs de la construction », mais également aux pouvoirs publics, qui, par les différentes règlementations et politiques qu’ils mettent en œuvre, peuvent être à l’origine de la demande des acteurs de la construction. L’homme d’étude est également confondu avec le groupe précédent puisque c’est en utilisant l’outil qu’un acteur de la construction apportera (à lui-même ou au décideur) une aide au choix des produits de construction. Face à l’outil d’aide au choix, les seules personnes susceptibles d’influencer le décideur, et d’être par conséquent des intervenants au sens de l’analyse multicritère, sont les pouvoirs publics, et éventuellement, les associations de protection de l’environnement, et les associations de riverains. Nous considérons enfin que tous les acteurs de la construction peuvent avoir une influence sur la décision, et qu’il n’y a par conséquent pas d’agis. 4.2.3.10 Problématique La problématique est la façon dont le problème est posé par l’homme d’étude [Simos, 1997]. Roy, (1985) a défini quatre types de problématiques : Problématique du choix P.α : aider à choisir une « meilleure » action ou à élaborer une procédure de sélection. Il s’agit de la problématique la plus classique, celle qui consiste à poser le problème en termes du « meilleur choix ». C’est par rapport à cette problématique que se sont développées les procédures d’optimisation. Cette problématique nécessite souvent de se plier à une conception globalisée de A. - - - 52 - Problématique du tri P.β : aider à trier les actions d’après des normes ou à élaborer une procédure d’affectation. Partie 4 Apports de l’analyse multicritère D’une façon générale, il s’agit de caractériser les conditions d’appartenance à diverses catégories définies dans la perspective de la prescription pour justifier en fin de compte une partition de A sur la base de ces catégories (exemple : actions acceptées, actions refusées, actions différées pour complément d’information). […] Le tri dont il est question dans la problématique β consiste à affecter chaque action à une et une seule des catégories conçues pour orienter la décision : chacune de ces catégories devant jouir d’une définition intrinsèque, c'est-à-dire ne faisant pas fondamentalement référence aux autres catégories. Problématique du rangement P.γ : aider à ranger les actions selon un ordre de préférence décroissant ou à élaborer une procédure de classement. Le rangement dont il est question dans la problématique γ consiste à affecter un « rang de classement » à chaque action d’un sous-ensemble A’ ⊂ A, deux actions ayant le même rang lorsque les données ne permettent pas de les départager ; le rang des classes ainsi conçues permet de les ordonner, complètement ou partiellement, en conformité avec les préférences. Donc, contrairement aux catégories de P.β, les classes de P.γ ne relèvent pas d’une définition a priori : la signification de chacune n’est que relative puisqu’elle dépend de sa position dans le classement. Cette problématique semble être particulièrement adéquate lorsque les données sont approximatives et A est révisable et/ou transitoire. - Problématique de la description P.δ : aider à décrire les actions et/ou leurs conséquences de façon systématique et formalisée ou à élaborer une procédure cognitive. Cette problématique correspond à une modélisation des conséquences des différentes actions. D’une manière générale, cette problématique est incluse dans les trois précédentes. Il convient toutefois de l’isoler car, en pratique, elle constitue fréquemment une problématique autonome en ce sens qu’elle reflète l’essentiel de ce que le demandeur attend de l’homme d’étude. - 4.2.3.11 Parallèle entre la terminologie de l’analyse multicritère et nos vocables Compte tenu de la multiplicité des termes que nous avons définis précédemment et de l’importance de leur signification dans l’usage des méthodes d’analyse multicritère, il nous paraît important d’établir une correspondance entre ces termes et les vocables que nous emploierons, a priori, pour la mise en place de notre outil d’aide au choix. Nous souhaitons construire un outil d’aide à la décision offrant aux acteurs de la construction un choix, un classement ou un tri des différentes solutions constructives d’une même partie d’ouvrage. Cet outil permettra d’introduire les impacts environnementaux et sanitaires des produits parmi les critères de décision. Nous proposons les correspondances suivantes présentées au tableau 5 : Vocabulaire de l’analyse multicritère Nos vocables Actions : Eléments potentiellement étudiés : - partielles - produits de construction - globales - solutions constructives associées à un composant Les différents impacts potentiels sur l’environnement et la Conséquences santé, les aspects techniques éventuellement, … Ce sont des fonctions qui traduisent les conséquences Critères munies des préférences du décideur et d’une échelle. Pondérations Préférences du décideur entre les critères. Acteurs : décideur, demandeur, homme Ce sont les utilisateurs de notre outil (MO, concepteurs, d’étude, intervenants prescripteurs) La sélection, le tri, le classement des différentes solutions Problématique constructives. Tableau 5 : Correspondance lexicale entre notre outil et l’analyse multicritère - 53 - Chapitre 1 4.3 Méthodes d’analyse multicritère Les différents vocables de l’analyse multicritère ayant été définis, nous allons présenter dans cette partie le principe des méthodes d’analyse multicritère. Puis nous développerons les deux principales « techniques » d’agrégation de ces méthodes : agrégation totale, et agrégation partielle. 4.3.1 Principe général des méthodes d’analyse multicritère Simos (1990) rappelle (d’après [Roy, 1985]) que le processus de décision, géré par l’homme d’étude tant dans ses aspects d’analyse et de modélisation que dans ses aspects de procédures d’acquisition de l’information et de résolution, peut être conçu selon les quatre niveaux suivants : - niveau I : objet de la décision et esprit de la prescription ou de la participation : définition de l’ensemble des actions potentielles, option pour une problématique de référence, - niveau II : analyse des conséquences et élaboration de critères : définition d’une famille cohérente de critères, - niveau III : modélisation des préférences globales et approches opérationnelles pour l’agrégation des performances, - niveau IV : procédures d’investigation et élaboration de la prescription. Une analyse multicritère (en vue d’une aide à la décision) est donc un problème qui comporte en général quatre phases de résolution (itératives dans la plupart des cas) : 1) L’élaboration de la liste des actions potentielles (ensemble A) Il s’agit, dans cette étape, de déterminer un ensemble A aussi complet que possible. 2) La définition de la famille cohérente de critères (ensemble F) Cette définition peut nécessiter de munir les critères de seuils d’indifférence et de préférence, et souvent, d’affecter des poids ou des coefficients d’importance ou encore des taux de substitution aux différents critères. 3) L’établissement de la matrice des performances (ou tableau d’évaluation des actions ou encore matrice de décision) Cette matrice a été présentée au paragraphe 4.2.3.6 de ce chapitre. 4) L’agrégation des performances (ou procédure d’agrégation multicritère). Cette dernière étape a pour objectif d’établir un modèle des préférences globales, c’est à dire une représentation formalisée de telles préférences relativement à un ensemble A [Ben Mena, 2000]. Elle fait intervenir l’évaluation des actions selon chaque critère, mais également le sens des préférences des critères. Cette étape est en général complétée par des analyses de sensibilité et/ou de robustesse des résultats. De manière générale, les trois premières étapes sont communes aux différentes méthodes d’analyse multicritère. [Maystre et al., 1994] précise que le choix d’une méthode d’agrégation peut être différé jusqu’au moment où la matrice des performances est remplie. A ce moment, ce choix est nécessaire, ne serait-ce que pour permettre la détermination des valeurs des paramètres propres à chaque méthode. Pour la quatrième étape, trois approches opérationnelles peuvent être distinguées [Roy, 1985], [Roy et Bouyssou, 1993] : - approche du critère unique de synthèse évacuant toute incomparabilité (appelée également agrégation complète transitive), - approche du surclassement de synthèse acceptant l’incomparabilité (ou agrégation partielle), - approche du jugement local interactif avec itérations essai-erreur (ou agrégation locale et itérative). - 54 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Schärlig, (1985) insiste sur la difficulté de cette quatrième étape, qu’il qualifie de « dilemme ». En effet, elle nécessite d’une part de choisir une méthode parmi une multitude de méthodes, sachant d’autre part, qu’aucune méthode ne respecte la totalité des exigences qu’un utilisateur pourrait trouver « normales » dans l’idée multicritère. Le choix d’une méthode nécessite donc de décider sur quelle exigence il faudra céder. Nous reviendrons sur ce point au paragraphe 5.4 de ce chapitre. L’analyse multicritère présente le double avantage de fournir un cadre théorique à la modélisation d’un problème de décision multicritère [Pictet, 1996], ainsi que diverses méthodes d’agrégation pour « résoudre » ce problème de décision multicritère [Simos, 1990], [Pictet, 1996], [Chevalier, 1999], [Benetto, 2002], [Rousseaux et Benoit, 2003]. Les deux sous-parties suivantes se limiteront à détailler les deux premières approches. La troisième approche s’impose en effet lorsque l’ensemble des actions potentielles est très grand, et surtout lorsqu’il est continu – c'est-à-dire lorsque chacune des actions est décrite par les valeurs qu’elle peut prendre sur un ensemble continu – ce qui n’est pas le cas de notre ensemble d’actions potentielles, qui est un ensemble discret (différentes solutions constructives associées à un même composant). Nous ne présenterons donc pas cette troisième approche. 4.3.2 Méthodes d’agrégation complète transitive Ces méthodes sont les plus classiques. Elles consistent à rechercher une solution au problème de l’agrégation des performances en ayant recours aux seules situations d’indifférence et de préférence stricte (à l’exclusion par conséquent de toute incomparabilité) [Roy, 1985]. 4.3.2.1 Principe des méthodes d’agrégation complète transitive Pour expliquer le principe des méthodes d’agrégation complète transitive, il nous est nécessaire de nous intéresser à la notion de fonction d’utilité. La notion de fonction d’utilité Soit R un préodre total sur A (l’ensemble des actions potentielles), on dit qu’une fonction U de A dans l’ensemble des réels est une fonction d’utilité représentant le préordre R si et seulement si pour tout x et y appartenant à A, xRy ⇔ U(x)RU(y). La fonction d’utilité n’est pas unique. Il existe toujours une fonction d’utilité représentant un préordre total sur un ensemble A fini. Ce corollaire devient faux si l’ensemble de choix est infini [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. Les hypothèses des méthodes d’agrégation complète transitive Ces méthodes sont fondées sur la théorie de l’utilité multiattribut, qui repose sur l’axiome fondamental suivant : tout décideur essaye inconsciemment (ou implicitement) de maximiser une fonction U = U(g1, …, gn) qui agrège tous les points de vue à prendre en compte. Autrement dit, si on interroge le décideur sur ses préférences, ses réponses seront en accord avec une certaine fonction U que l’on ne connaît pas. Le rôle du scientifique – de l’homme d’étude précise Roy (1985) – est d’essayer d’estimer cette fonction en posant des questions judicieuses au décideur [Vincke, 1989]. Les méthodes d’agrégation complète transitive reposent ainsi sur l’existence d’une fonction d’utilité pour chaque préférence et sur des propriétés mathématiques particulières de ces fonctions d’utilité (telles que la transitivité, l’additivité, …) leur permettant d’être combinées (comme nous le verrons dans le paragraphe suivant). Il est important d’insister sur les deux aspects suivants, précise Vincke [Vincke, 1989] : - 55 - Chapitre 1 - la théorie de l’utilité multiattribut a surtout été développée dans le cas incertain et fait largement usage des probabilités pour représenter les phénomènes d’imprécision et d’incertitude qui peuvent apparaître dans un problème de décision : cet aspect mérite d’être approfondi car rien ne prouve que le concept de probabilité soit le plus adéquat pour tous les cas (cf. le concept de logique floue) ; - la théorie de l’utilité multiattribut concerne des fonctions gj qui sont des vraiscritères. La forme analytique la plus simple (et aussi la plus utilisée) est évidemment la forme additive (somme, pondérée ou non), où les Uj sont strictement croissantes et à valeurs réelles (ces fonctions servent uniquement à transformer les critères initiaux de manière à ce qu’ils s’expriment tous suivant la même échelle : on évite ainsi les problèmes d’unités et la somme est une opération qui a un sens). Outre le fait que les préférences selon chaque critère et la préférence globale doivent constituer des structures de préordres totaux, le modèle additif impose que tout sous-ensemble de critères soit préférentiellement indépendant dans F [Vincke, 1989], ce qui signifie que la préférence selon chaque critère ne doit pas être influencée par la préférence selon un autre critère. Or, cette propriété n’est pas toujours vérifiée par la famille cohérente de critères [Roy et Bouyssou, 1993] et [Pictet et Bollinger, 1999]. La combinaison des utilités Les méthodes d’agrégation complète transitive cherchent à mesurer l’utilité totale que l’intéressé – personne ou organisme – peut tirer de chacune des actions potentielles. L’utilité totale est obtenue en « combinant » les utilités élémentaires issues des évaluations ou jugements du tableau des performances, éventuellement munis de poids. Une telle agrégation nécessite de céder sur la non-commensurabilité des jugements et implique en outre que les jugements soient transitifs. Les méthodes d’agrégation complète transitive se différencient par leur fonction d’utilité. 4.3.2.2 Principales méthodes d’agrégation complète transitive Les principales méthodes d’agrégation totale sont les suivantes, d’après [Jouany et al., 1983], [Schärlig, 1985], [Vincke, 1989], [Pomerol et Barba-Romero, 1993], [Maystre et al., 1994], [Guitouni et al., 1998], [Ben Mena, 2000] et [Benetto, 2002] : - les modèles additifs et multiplicatifs (pondérés ou non), où les résultats d’évaluation de chaque action sont sommés ou multipliés et donnent une note globale à l’action (somme pondérée, moyenne pondérée, produit pondéré) - le goal programming, qui consiste à résoudre un problème linéaire [Vallin et Vanderpooten, 2002], - la méthode Jouany-Vaillant, qui permet d’agréger des critères interactifs, dont le développement se poursuit par la méthode SIRIS (System of Integration of Risk with Interaction Scores) [Vaillant et al., 1995], [Guerbet et Jouany, 2002], - la théorie de l’utilité multi attribut (MAUT, « Multi Attribute Utility Theory »), - la méthode UTA (UTilités Additives), - la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process) [Saaty, 1990]. 4.3.2.3 Résultats des méthodes d’agrégation complète transitive Par l’explicitation d’une fonction d’agrégation unique, ces méthodes ont le mérite de fournir au(x) décideur(s) une réponse claire, et en général, compréhensible. Elles nécessitent une importante intervention du décideur dans l’élaboration de ses préférences et des utilités qui leur sont associées. Ces méthodes sont très critiquées par les défenseurs de l’approche du surclassement de synthèse [Maystre et al., 1994], [Pictet et Bollinger, 1999]. - 56 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Les critiques adressées à ces méthodes concernent d’une part leur caractère monocritère – au final, il s’agit d’une note unique – et d’autre part, leur caractère très compensatoire en général, c'est-à-dire qu’une bonne évaluation d’une action par rapport à un critère peut compenser une très mauvaise évaluation par rapport à un autre critère, ce qui est à proscrire (ou au moins à minimiser) en évaluation environnementale [Chevalier, 1999], [Maystre et al., 1994] et [Benetto, 2002] et nous ajouterons en évaluation sanitaire. Enfin, l’évacuation de toute situation d’incomparabilité (même des actions très différentes seront classées l’une par rapport à l’autre dans le résultat final) les éloigne parfois de la réalité, ce qui leur est également reproché [Schärlig, 1985], [Maystre et al., 1994]. 4.3.3 Méthodes d’agrégation partielle De par les hypothèses théoriques sur lesquelles elles sont fondées, et les informations demandées au(x) décideur(s), les méthodes d’agrégation complète transitive fournissent un résultat très riche [Vincke, 1989]. Ce résultat est parfois même trop complet pour être totalement réaliste voire sensé, si bien qu’une nouvelle approche, acceptant, voire même privilégiant les situations d’incomparabilité lorsque les données sont jugées insuffisantes (arbitraire, ignorance, incertain, etc.), a été développée : il s’agit des méthodes d’agrégation partielle. 4.3.3.1 Principe des méthodes d’agrégation partielle Pour ces méthodes, la technique consiste à comparer les actions deux à deux et à vérifier si, selon certaines conditions préétablies, l’une des deux actions surclasse ou est préférée à l’autre ou pas, et ce, de façon claire et nette. A partir de toutes ces comparaisons, une synthèse est ensuite réalisée afin d’établir un choix, un tri ou un classement global des actions. Les méthodes d’agrégation partielle se différencient par leur façon de réaliser ces deux étapes. Le concept de surclassement, utilisé dans la plupart de ces méthodes, est dû à B. Roy, qui peut être considéré comme le fondateur de ces méthodes [Vincke, 1989]. 4.3.3.2 Principales méthodes d’agrégation partielle Il existe de très nombreuses méthodes d’agrégation partielle. Nous citons ci-dessous les principales méthodes, avec spécification de la problématique pour laquelle ou lesquelles elles ont été conçues initialement, d’après [Roy, 1985], [Schärlig, 1985], [Vincke, 1989], [Pomerol et Barba-Romero, 1993], [Maystre et al., 1994], [Schärlig, 1996], [Blanc et al., 1996], [Rousseaux et al., 1996], [Guitouni et Martel, 1998], [Guitouni et al., 1999b], [Benetto, 2002], [Rousseaux et Benoit, 2003] : - la famille ELECTRE (I, Is et Iv pour α, TRI pour β et II, III, IV pour γ) – ELimination Et Choix Traduisant la REalité –développée principalement par Roy, - les méthodes de Borda, Condorcet et Copeland, pour la problématique γ (ces méthodes relèvent de la théorie du choix social, mais elles sont très proches des méthodes de surclassement, d’où la raison pour laquelle nous les abordons ici, d’après [Guitouni et Martel, 1998]), - la méthode lexicographique, pour γ, - NAIADE – Novel Approach to Imprecise Assessment and Decision Environments – qui peut être appliquée pour γ [Munda, 1995], - la segmentation trichotomique qui s’applique à β, - la famille PROMETHEE (I pour α et II pour γ) – Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations – d’après [Brans et al., 1986], [Brans et Mareschal, 2004], - la famille EXPROM (I pour α et II pour γ), qui correspond à une extension de la famille PROMETHEE, - 57 - Chapitre 1 - MELCHIOR – Méthode d’ELimination et de CHoix Incluant des relations d’ORdre – pour α (méthode semi-ordinale), ORESTE – Organisation, Rangement Et Synthèse de données relaTionElles – pour γ (méthode ordinale), REGIME pour γ (méthode ordinale), QUALIFLEX pour γ (méthode ordinale), MACBETH – Measuring Attractiveness by a Categorical Based Evaluation TecHnique – pour α ou γ [Bana e Costa et Vansnick, 1997], [Bana e Costa et al., 2004], [Bana e Costa et Chagas, 2004]. 4.3.3.3 Résultats des méthodes d’agrégation partielle Ces méthodes présentent l’avantage de respecter l’incomparabilité et l’intransitivité de la réalité des préférences. Néanmoins, leur mise en œuvre est assez délicate et l’explication des algorithmes mathématiques employés est difficile, entraînant un risque d’effet « boîte noire » [Pictet, 1996]. Certaines de ces méthodes présentent cependant un intérêt majeur, notamment dans le contexte environnemental et sanitaire qui est le notre car : - elles permettent d’utiliser des données quantitatives et qualitatives, - elles peuvent utiliser des critères cardinaux et ordinaux, sans transformation, - elles permettent de travailler avec des données non commensurables, - elles permettent d’introduire des données floues ou incertaines (notamment par l’utilisation de pseudo-critères, et donc de seuils), - le poids des critères est intrinsèque, c'est-à-dire indépendant de l’unité et de l’échelle des critères, et correspond assez bien à la perception intuitive de poids (comme nous l’avons déjà mentionné), - elles limitent largement les phénomènes de compensation entre les critères. 4.3.4 Conclusions Nous avons abordé dans cette partie les méthodes d’analyse multicritère intitulées « méthodes d’agrégation complète transitive », et « méthodes d’agrégation partielle », en présentant leur principe général de fonctionnement, le nom des principales méthodes concernées, ainsi que les critiques qui leur sont adressées. Ces méthodes se différencient également à l’intérieur même des deux catégories que nous avons étudiées. Outre ces méthodes, nous nous sommes également intéressés à des méthodes d’analyse économique (ACA, ACE, ACU, AMC) et à des méthodes d’aide à la décision « moins classiques » : les méthodes d’aide à la décision empruntées à l’Intelligence Artificielle (IA), telles que les systèmes experts (SE) [Haton et Haton, 1993] et les métaphores biologiques (réseaux de neurones et algorithmes génétiques, que nous noterons RN et AG par la suite) [Davalo et Naïm, 1989], [Touzet, 1992], [Renders, 1995], [Cantin, 2000]. Ces dernières sont de plus en plus utilisées en aide à la décision (optimisation, prospective), le développement et les performances des outils informatiques aidant. Les principes de l’IA sont parfois même directement utilisés par les méthodes d’analyse multicritère, notamment celles relevant de la troisième approche que nous n’avons pas abordée [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. Cependant, ayant rapidement écarté ces méthodes de notre champ d’étude pour des raisons plus ou moins subjectives (aspect optimisateur, difficulté d’appréhension, difficile adaptation à nos données, méthodes orientées « éco-conception »), nous ne les détaillerons pas. La sous-partie suivante est néanmoins consacrée à l’analyse de tous les éléments qui différencient l’ensemble des méthodes d’aide à la décision que nous avons étudiées afin de pouvoir élaborer un arbre de décision global permettant de choisir une méthode d’aide à la décision en fonction de contraintes sur les données ou les résultats attendus. - 58 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère 4.4 Elaboration d’un arbre de décision permettant de choisir une méthode d’agrégation Toutes les méthodes d’aide à la décision ne permettent pas obligatoirement de « résoudre » n’importe quel problème d’aide à la décision [Guitouni et al., 1999a]. Elles sont en effet fondées sur un certain nombre d’hypothèses, aboutissent à un certain type de résultat, nécessitent certaines catégories de données, sont soumises à certaines contraintes, etc., autant d’éléments qui les différencient, et les rendent donc plus aptes à « résoudre » tel ou tel problème [Guitouni et Martel, 1998], [Guitouni et al., 1999b]. Vincke (1994) suggère, pour choisir une méthode d’agrégation multicritère adaptée (ou procédure d’agrégation notée g), d’établir une liste de propriétés souhaitées a priori entre la relation S (sur les éléments de A) et le préordre g(S) obtenu par la procédure d’agrégation, et de déterminer si la procédure d’agrégation choisie vérifie ou non ces propriétés. Guitouni et Martel (1998) et Guitouni et al. (1999b) proposent, quant à eux, de répartir les méthodes d’agrégation multicritère dans des classes, en fonction de 24 instances d’entrée (informations disponibles à l’entrée d’une procédure d’agrégation, résultant de la structuration de la situation décisionnelle et de la phase de modélisation des préférences) et 7 instances de sortie (attentes du processus d’aide à la décision et de la mise en œuvre d’une procédure d’agrégation multicritère). Ces propositions demeurent très théoriques et nous préférons une solution de choix plus pratique, visuelle, ne nécessitant pas de grandes connaissances a priori sur les données traitées, et facilement utilisable par des non-spécialistes de l’analyse multicritère. La mise en œuvre d’un arbre de décision de ces méthodes peut alors constituer un moyen adéquat pour décrire, et résoudre, le problème du choix de la méthode la plus adaptée aux données disponibles et aux résultats souhaités, comme le suggère Kast (2001) pour un problème de décision en général. Ce paragraphe est ainsi consacré, dans un premier temps, à l’analyse des éléments qui différencient les différentes méthodes d’aide à la décision que nous avons étudiées. Puis, dans un second temps, en fonction de ces éléments distinctifs, un arbre de choix des méthodes d’aide à la décision est proposé. 4.4.1 Eléments distinguant les différentes méthodes Les différentes méthodes d’aide à la décision que nous venons d’exposer, dans leurs principes, diffèrent par leur déroulement, et les résultats qu’elles permettent d’obtenir, mais également par les hypothèses sur lesquelles elles s’appuient, sur les données qu’elles sont susceptibles de manipuler, etc., autant d’éléments que nous allons présenter et développer dans cette partie. 4.4.1.1 Monocritère ou multicritère ? Face à une décision, le décideur peut s’orienter vers différentes méthodes, comme nous l’avons expliqué dans les paragraphes précédents. Il peut s’intéresser à des méthodes de résolution monocritère, fondées essentiellement sur le critère économique (mais elles pourraient éventuellement être adaptées à tout autre critère unique). Il peut aussi s’inscrire dans une démarche multicritère ; cette dernière pouvant aboutir à différents types d’agrégation : l’agrégation totale (cas des méthodes s’appuyant sur l’approche opérationnelle du critère unique de synthèse, mais également des métaphores biologiques), qui s’apparente à l’optimisation, l’agrégation partielle (cas des méthodes s’appuyant sur l’approche opérationnelle du surclassement de synthèse), et l’agrégation locale et itérative (cas des méthodes s’appuyant sur l’approche opérationnelle du jugement local et interactif). - 59 - Chapitre 1 4.4.1.2 Objectifs des différentes méthodes Les méthodes relevant de l’optimisation ont pour objectif de déterminer la meilleure solution du problème posé (selon un ou plusieurs critères). Le ou les objectifs des méthodes d’analyse multicritère correspondent aux différentes problématiques définies par Roy (1985) : Pα, c'est-à-dire sélection d’une action ou d’un « noyau d’actions », Pβ, à savoir tri des actions par rapport à des catégories prédéfinies – qui nécessite aussi de déterminer les catégories d’affectation – Pγ , ou classement des actions entre elles, et Pδ qui décrit les actions et leurs conséquences (cf. paragraphe 4.2.3.10 de ce chapitre). 4.4.1.3 Approche dans le cas multicritère Dans le cas des méthodes d’analyse multicritère « classiques », nous avons précisé précédemment qu’il existait trois approches – critère unique de synthèse, surclassement de synthèse, jugement local et interactif – qui sont les premiers éléments de différenciation de ces méthodes. 4.4.1.4 Données entrantes Selon la méthode d’aide à la décision utilisée, les exigences et les contraintes sur les données entrantes (actions, critères, évaluations, seuils, pondérations, etc.) ne sont pas les mêmes. Nature des données Les données (notamment les pondérations et l’évaluation des actions pour chaque critère) peuvent être de différentes natures : elles peuvent être quantitatives, qualitatives, cardinales, ordinales, incertaines, imprécises, etc. Selon la nature des données, certaines méthodes d’aide à la décision seront plus appropriées que d’autres pour contribuer à la résolution du problème posé. Elles ne nécessiteront pas de transformation des données pour fonctionner. D’autres, au contraire, peuvent manipuler n’importe quel type de données (données incertaines, floues, etc.), c’est le cas notamment de la méthode de surclassement NAIADE. Nombre de données Certaines méthodes deviennent vite « explosives » lorsque le nombre de données est important. C’est le cas notamment de la méthode QUALIFLEX. Elles ne sont donc pas les plus adaptées aux problèmes présentant de nombreuses actions et de nombreux critères. D’autres méthodes, au contraire, se trouvent améliorées (fonctionnement et solidité du résultat) lorsque le nombre de données est élevé, c’est le cas par exemple des Réseaux de Neurones (RN) ou encore des Algorithmes Génétiques (AG). Enfin, pour certaines méthodes, le nombre de données n’est pas une information susceptible d’influencer leur mise en œuvre (méthodes d’évaluation économiques). Pondérations Certaines méthodes d’analyse multicritère ne nécessitent pas l’utilisation de poids pour être mises en œuvre, c’est par exemple le cas d’ELECTRE IV qui ne tient compte que de l’évaluation des actions selon chacun des critères. D’autres méthodes fonctionnent en déterminant elles-mêmes les pondérations, à partir d’une hiérarchisation des critères, comme par exemple AHP, ou MACBETH. Devant la difficulté que peuvent rencontrer les décideurs à établir des pondérations de leurs critères, et les conséquences de ces pondérations sur les résultats de la méthode d’aide à la décision [Pomerol et Barba-Romero, 1993], l’utilisation ou non des pondérations peut être une caractéristique intéressante à connaître dans le choix d’une méthode d’analyse multicritère. - 60 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Indépendance des critères Pour certaines méthodes, l’indépendance totale des critères est une condition sine qua non de leur mise en œuvre, c’est le cas, en théorie, des méthodes d’agrégation totale transitive. Pour d’autres méthodes, telles que les méthodes ELECTRE, cette caractéristique revêt une importance plus modérée, puisque l’indépendance des critères peut être partielle (famille de critères faiblement séparable). L’indépendance des critères est donc également un élément distinctif pour certaines méthodes. Utilisation de seuils Les seuils correspondent à des informations supplémentaires sur les critères. Ainsi, certaines méthodes, telles que la plupart des méthodes d’agrégation complète transitive, ne manipulent que des vrais-critères. 4.4.1.5 Nature de la méthode Nous entendons par nature de la méthode multicritère son caractère ordinal ou cardinal. Une méthode multicritère est ordinale si seul l’ordre (et non la valeur) entre les évaluations des différentes actions est utile à son fonctionnement. La méthode de Borda, la méthode de Condorcet, la méthode ORESTE sont des méthodes ordinales. Par analogie, une méthode de décision multicritère est cardinale si ce sont les valeurs des évaluations des actions (que ce soient des valeurs quantitatives ou qualitatives) qui sont nécessaires à son fonctionnement. Par exemple, les méthodes d’agrégation complète transitive sont des méthodes cardinales. 4.4.1.6 Implication du décideur Dans certaines méthodes d’analyse multicritère, telles que les méthodes relevant de l’agrégation locale et itérative, ou les méthodes AHP et MACBETH, le décideur doit être très présent, notamment pendant les processus d’évaluation et d’agrégation des préférences. Cette intervention, prépondérante ou non selon les méthodes, nous paraît un élément à prendre en considération dans le choix de la méthode d’aide à la décision dans la mesure où nous n’aurons pas ou peu la possibilité d’imposer au décideur un dialogue complet avec l’outil d’aide au choix, tel que celui exigé par les méthodes d’agrégation locale et itérative. 4.4.1.7 Utilisation pratique des méthodes Cette partie s’intéresse plus particulièrement à la facilité d’utilisation des méthodes : les algorithmes qu’elles utilisent, l’aspect « boîte noire » qu’ils peuvent revêtir, leur possibilité d’évolution. Cette partie est subjective, elle est fondée sur notre propre appréciation d’utilisation des différentes méthodes. Algorithmes de calculs et recours aux logiciels informatiques La plupart des méthodes d’aide à la décision, exception faite de la somme pondérée, nécessitent l’utilisation d’un algorithme de calcul assez complexe pour des non initiés et le recours à des logiciels informatiques pour mener à bien les calculs dans des délais satisfaisants. Les facilités d’utilisation et de compréhension de ces logiciels ne sont cependant pas les mêmes selon les méthodes. Par exemple, les méthodes telles que les RN ou les AG sont beaucoup plus difficiles à appréhender que les méthodes d’analyse multicritère « classiques », tant par le vocabulaire usité que par les raisonnements sur lesquels elles sont fondées. Concernant la mise en œuvre, il existe également des différences de facilité au sein des méthodes d’analyse multicritère « classiques ». Les méthodes d’agrégation complète transitive sont, en général, plus faciles à mettre en œuvre, lorsque la fonction d’utilité est trouvée, que les méthodes d’agrégation partielle, car elles effectuent des sommes, produits ou moyennes pondérés. - 61 - Chapitre 1 Aspect « boîte noire » Nous l’avons déjà signalé lorsque nous nous sommes intéressés aux méthodes d’agrégation partielle, mais cet aspect est encore plus flagrant pour les méthodes d’aide à la décision empruntées à l’Intelligence Artificielle : ces méthodes peuvent paraître vraiment peu transparentes aux utilisateurs non initiés, risquant de les décourager ou de les inciter à accorder peu de crédit aux résultats obtenus. Néanmoins, cette caractéristique n’est pas limitée à ces méthodes. En effet, la simple utilisation d’un logiciel informatique peut entraîner une impression de non-transparence de la méthode. Capacité évolutive Certaines méthodes ne présentent pas de caractère évolutif : le résultat final est totalement modifié par l’ajout ou la suppression d’une action, c’est notamment le cas de la méthode de Copeland. Cet aspect peut donc être intéressant à considérer, surtout dans l’optique d’un outil d’aide au choix qui se veut susceptible d’évoluer en fonction des données disponibles. 4.4.1.8 Résultats obtenus Les résultats obtenus par les méthodes peuvent être de différentes natures et avoir des caractéristiques variées selon les méthodes d’aide à la décision employées. Nature des résultats Nous avons ajouté aux trois problématiques (choix, tri, classement) définies par Roy (1985) et Roy et Bouyssou (1993) une quatrième problématique dite d’optimisation. Cette problématique correspond à la problématique des méthodes d’aide à la décision empruntées à l’Intelligence Artificielle ou des méthodes d’évaluation économiques. Les résultats peuvent donc être de quatre natures, selon les méthodes d’aide à la décision utilisées : - le choix d’une action unique, la meilleure, lorsqu’il s’agit d’une problématique d’optimisation, - le choix d’un groupe d’actions jugées « meilleures » que les autres, dans une problématique de choix (qui peut certes s’apparenter à la problématique d’optimisation, mais que nous séparons volontairement, pour marquer la différence de conception entre l’optimisation et l’analyse multicritère), - le partitionnement des actions dans différentes catégories prédéfinies, dans une problématique de tri, - le classement (ou rangement) des actions de la meilleure à la moins bonne, par exemple, dans une problématique de rangement. Caractère compensatoire Concernant les résultats, une attention particulière peut aussi être portée au caractère compensatoire ou non des méthodes, notamment lorsque des données environnementales et sanitaires sont traitées. Les méthodes d’optimisation, et les méthodes d’agrégation totale sont souvent réputées pour être des méthodes très compensatoires, contrairement aux méthodes d’agrégation partielle, qui offrent une alternative à la compensation entre critères, notamment en acceptant l’incomparabilité. Acceptation de l’incomparabilité Nous avons constaté, en abordant les méthodes d’analyse multicritère « classiques », que certaines méthodes acceptent l’incomparabilité – notamment les méthodes d’agrégation partielle – d’autres non – et en particulier les méthodes d’agrégation totale, ou les méthodes d’optimisation – ce qui permet aussi de différencier les différentes méthodes. - 62 - Partie 4 Apports de l’analyse multicritère 4.4.1.9 Conclusions Nous avons dressé une liste des différents éléments distinctifs des méthodes que nous avons étudiées. Nous avons tenu à rendre cette liste la plus exhaustive possible. Ainsi, certains éléments distinctifs peuvent paraître subjectifs – l’aspect « boîte noire » par exemple – d’autres peuvent sembler redondants – c’est notamment le cas de l’indépendance des critères et de la non-acceptation de l’incomparabilité. C’est pourquoi certains éléments n’apparaîtront pas dans l’arbre de décision que nous proposons dans la partie suivante. Le tableau 6 suivant résume les principaux éléments distinctifs objectifs des méthodes à considérer selon les trois types de méthodes d’aide à la décision. Méthodes d’agrégation multicritère X Méthodes empruntées à l’intelligence artificielle X X Méthodes économiques X Problématiques Règles de connaissance Ensemble des actions X Approche X Nature des données X Nombre de données X X Pondérations X Nature des critères X Nature de la méthode X Risque de compensation X Implication du décideur X Tableau 6 : Principaux éléments distinctifs objectifs des méthodes d’aide à la décision 4.4.2 Arbre de décision des méthodes d’agrégation Pour construire l’arbre de décision des méthodes d’agrégation, nous nous sommes appuyés, dans un premier temps, sur les éléments distinctifs des méthodes présentés au paragraphe 4.4.1 de ce chapitre. Nous avons alors établi le tableau 49 présenté en annexe 1, qui récapitule les principales propriétés des méthodes d’analyse multicritère citées aux paragraphes 4.3.2.2 et 4.3.3.2. Si ce tableau synthétise, pour toutes les méthodes d’analyse multicritère « discrètes », les informations principales les concernant, il ne regroupe pas l’ensemble des méthodes d’aide à la décision étudiées, et ne permet pas de choisir une méthode d’agrégation multicritère, comparativement aux autres, de manière visuelle et pratique. Pour élaborer notre arbre de décision à partir des informations disponibles dans le tableau 49, nous nous sommes alors appuyés, dans un second temps, sur l’arbre de décision concernant les méthodes ELECTRE et PROMETHEE issu de [Schärlig, 1996], que nous avons complété et adapté à l’ensemble des méthodes étudiées. La démarche a alors consisté à utiliser des questions-réponses pour différencier chaque branche de l’arbre (les questions-réponses étant relatives aux éléments distinctifs des méthodes), en tentant de limiter, sur une même branche, la redondance des questions. Ainsi, pour nous, la problématique (c'est-à-dire les objectifs recherchés par l’agrégation) est le premier élément auquel il faut s’intéresser. La réponse à cette problématique répartit alors les méthodes en quatre catégories différentes : optimisation, choix, tri et classement, le cheminement questions-réponses étant alors propre à chacune des quatre catégories. L’arbre de décision que nous avons élaboré pour choisir une méthode d’agrégation est présenté sur la figure 1 présentée en page suivante. - 63 - Réseaux de neurones Oui Systèmes experts Non Nombre important de données ? Oui Oui Algorithmes génétiques Non Disponibilité des règles de connaissances ? Non Evaluation économique des critères ? AMC ACE ACU ACA Méthodes d'agrégation locale et itérative MELCHIOR REGIME Continu Vrais Totale Goal programming Modèles additifs et multiplicatifs Segmentation trichotomique Trois ELECTRE TRI Vrais Totale AHP MACBETH ELECTRE II Partielle Oui Non Ordinale Nature de la méthode ? Borda ORESTE Totale Jouany-Vaillant NAIADE ELECTRE IV Cardinale Copeland Condorcet Méthode lexicographique Partielle Compensation ? Détermination des poids ? ELECTRE III PROMETHEE II EXPROM II A seuils Nature des critères ? Compensation ? MAUT Modèles additifs et multiplicatifs Rangement Plusieurs Combien de catégories ? Surclassement de synthèse Approche ? Critère unique de synthèse Tri Figure 1 : Arbre de décision des principales méthodes d’aide à la décision ELECTRE Iv MACBETH ELECTRE Is PROMETHEE I EXPROM I A seuils ELECTRE I Partielle Compensation ? MAUT UTA Modèles additifs et multiplicatifs AHP Ordinale Choix Nature des critères ? Cardinale Nature de la méthode ? Discret Ensemble des actions Optimisation Problématique ? Partie 4 Apports de l’analyse multicritère Nous pouvons constater, en étudiant l’arbre de décision proposé, que tous les éléments distinctifs n’ont pas été pris en considération dans chacune des questions que nous nous sommes posées. D’une part, tous les éléments distinctifs ne permettent pas de « distinguer » les méthodes entre elles. En effet, ils semblent parfois redondants les uns avec les autres car ils interviennent dans les mêmes catégories de méthodes, comme nous l’avons indiqué précédemment. C’est le cas, par exemple, pour le caractère compensatoire et le refus de l’incomparabilité. D’autre part, les questions-réponses dans chaque catégorie définie par la problématique pourraient être menées de manière encore plus approfondie (approfondissement du qualificatif « partielle » pour la compensation, implication du décideur par exemple). Néanmoins, nous ne considérons pas qu’un tel niveau de détail représente une réelle aide au choix des méthodes pour le moment, dans la mesure où certaines réponses nécessiteront certains choix stratégiques, par exemple, l’aspect « boîte noire », qui relève plus de la subjectivité de chacun que d’une comparaison objective des méthodes (mais qui est néanmoins susceptible de les différencier). Par conséquent, nous avons volontairement choisi d’interrompre la différentiation à ce niveau. Pour choisir une méthode d’agrégation, il est évident que la subjectivité de chacun intervient. A ce propos, Schärlig (1996) précise qu’il n’est pas interdit de faire jouer même des considérations de simplicité ou de rapidité, et nous partageons son opinion. C’est l’une des principales raisons qui nous a d’ailleurs incités à ne pas nous intéresser davantage aux méthodes d’agrégation empruntées à l’Intelligence Artificielle. Nous avons cependant gardé ces méthodes pour réaliser l’arbre de décision car nous souhaitions, au-delà de notre propre recherche destinée à réaliser l’outil d’aide au choix des produits de construction, proposer un arbre le plus général possible qui puisse être utilisé dans d’autres contextes, avec des contraintes et des subjectivités différentes. Cet arbre ne comporte pas toutes les méthodes d’aide à la décision actuellement disponibles. D’une part, il en existe énormément, et d’autre part, la liste de ces méthodes est en constante évolution puisque de nouvelles méthodes sont régulièrement créées, ou des améliorations sont souvent apportées aux méthodes existantes, notamment pour les méthodes d’analyse multicritère. Il est par conséquent difficile, voire impossible, d’identifier et de répertorier toutes les méthodes. Néanmoins, cet arbre a le mérite de faire apparaître les principales méthodes d’aide à la décision. De plus, il se décline en « branches » suffisamment souples pour pouvoir faire l’objet de modifications et d’évolutions en fonction de l’acquisition de connaissances supplémentaires sur les méthodes d’aide à la décision. 4.5 Conclusions Cette partie, consacrée à l’analyse multicritère, nous a permis, d’une part, d’expliquer le principe des méthodes d’analyse multicritère, d’autre part, d’identifier l’apport théorique et pratique qu’elles sont susceptibles de fournir à notre outil, et enfin, d’élaborer un arbre de décision permettant de choisir une ou plusieurs méthodes d’aide à la décision, en fonction d’un certain nombre de contraintes objectives associées à un problème de décision. A partir du choix de la problématique, cet arbre se divise en quatre branches principales et permet d’aboutir à des terminaisons séparant de manière objective les différentes méthodes d’agrégation. Cet arbre nous permet dorénavant de sélectionner les méthodes d’agrégation qui conviendront le mieux aux contraintes théoriques et techniques qui sont inhérentes aux données traitées. Cependant, il est également nécessaire de tenir compte des contraintes pratiques et des attentes des utilisateurs pour la réalisation de l’outil. La partie suivante est ainsi centrée sur les premières propriétés souhaitées du cahier des charges de l’outil. - 65 - Chapitre 1 5 Premières propriétés du cahier des charges de l’outil d’aide au choix Afin de tenir compte, d’une part, des différentes lacunes des outils d’évaluation environnementale existants (cf. partie 3 de ce chapitre), d’autre part, des attentes des acteurs du bâtiment concernant l’utilisation des données environnementales et sanitaires dans le choix des produits de construction, nous proposons de développer un outil informatique d’aide au choix des produits de construction en fonction de leurs impacts environnementaux et sanitaires déterminés à l’aide des fiches de déclaration environnementale et sanitaire (FDES) au format de la norme NF P01-010. Nous allons dans un premier temps décrire les objectifs de l’outil, puis expliciter différents choix : échelle de l’aide au choix, phase opérationnelle retenue pour l’usage de l’outil lors d’une opération de construction, critères d’évaluation (et de comparaison) de l’aide au choix, méthode(s) d’agrégation des évaluations. Enfin nous préciserons les premières caractéristiques logicielles de l’outil. 5.1 Objectifs de notre outil L’objectif principal de notre outil est d’aider les acteurs de la construction, et en particulier les maîtres d’ouvrage et les concepteurs (maîtres d’œuvre, architectes, bureaux d’étude) à choisir les produits de construction en fonction de leurs impacts environnementaux et sanitaires. Pour fournir une véritable aide à la décision, le fonctionnement de l’outil sera calqué sur le fonctionnement des méthodes d’analyse multicritère, que nous avons détaillé en partie 4. Cet outil étant destiné aux acteurs de la construction, il nous paraît primordial de l’adapter à leurs attentes et besoins. La clarté et la convivialité de l’interface, la transparence des calculs, la facilité de prise en main, la rapidité d’utilisation, ainsi que l’aide à l’interprétation des résultats sont également des objectifs de notre outil. De plus, les données entrantes et sortantes doivent être compréhensibles et facilement utilisables par les acteurs. La prise en compte du cycle de vie entier du bâtiment nous paraît également importante, dans la mesure où, une fois construit, c’est le bâtiment qui est responsable des impacts environnementaux et sanitaires. Les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction seront donc évaluées sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment. Enfin, notre outil doit pouvoir être évolutif. Les connaissances des problèmes environnementaux et sanitaires sont loin d’être entièrement établies, et les réglementations dans ce domaine évoluent rapidement. Il est donc indispensable que l’outil puisse s’adapter à ces changements (conditions sur les données entrantes, les paramètres et les méthodes de calcul). 5.2 Choix de l’échelle L’outil sera un outil d’aide au choix des produits de construction à l’échelle des composants du bâtiment, ou parties d’ouvrage, c'est-à-dire entre le produit de construction et le bâtiment tout entier. La comparaison ne s’effectuera donc pas directement entre les produits de construction, conformément aux principes d’action globale, selon la terminologie de l’analyse multicritère [Pictet, 1996]. Un composant du bâtiment est un assemblage particulier de matériaux et de produits de construction, qui possède une unité fonctionnelle donnée, au sens de la série de norme ISO 14040 (1997). Une unité fonctionnelle correspond ainsi à un ensemble de trois unités : une quantité, une performance (fonctionnalité technique), et une durée de vie. Nous avons choisi cette échelle car c’est la seule, avant de considérer le bâtiment tout entier, qui permet d’effectuer une comparaison entre éléments réellement comparables (actions globales au sens de l’analyse multicritère), c'est-à-dire qui ont la même durée de vie, les mêmes performances pour la même quantité. - 66 - Partie 5 Premières propriétés du cahier des charges de l’outil d’aide au choix Les produits de construction ne sont en effet pas comparables directement (ce sont des actions partielles interdépendantes), il est nécessaire de les assembler en solutions constructives pour qu’ils puissent constituer des ensembles comparables. 5.3 Choix de la phase opérationnelle Comme nous l’avons précisé au paragraphe 2.2, la phase de conception est cruciale pour la qualité environnementale et sanitaire du bâtiment car les choix techniques et architecturaux de cette phase conditionnent l’ensemble du cycle de vie du bâtiment. Une fois le bâtiment construit, il est souvent difficile de réparer les erreurs de conception sans un coût prohibitif et une transformation importante du bâtiment [Chatagnon, 1999]. De plus, c’est lors de cette phase que les matériaux et produits de construction sont définis. C’est pourquoi notre outil d’aide au choix doit s’intégrer dans cette phase opérationnelle, et plus particulièrement lors de l’étude projet de cette phase. D’une part, notre outil permettra au maître d’ouvrage d’avoir une information objective concernant les caractéristiques environnementales et sanitaires des choix constructifs possibles de son bâtiment, et de prendre par conséquent les décisions qui satisfont au mieux ses objectifs environnementaux et sanitaires. D’autre part, il permettra aux concepteurs d’effectuer des études comparatives, de modifier leurs choix, et de proposer des résultats satisfaisant des exigences environnementales et sanitaires au maître d’ouvrage. 5.4 Choix des critères d’évaluation L’outil permettra de choisir des produits de construction sur la base de leurs impacts environnementaux et sanitaires, qu’il est possible de déterminer à partir des FDES. L’outil effectuera la comparaison de réalisations possibles d’un composant du bâtiment, qui possèdent une unité fonctionnelle commune. Par conséquent, bien que les critères d’évaluation et de comparaison correspondent aux impacts environnementaux et sanitaires évalués des composants – impacts qui seront adaptés comme nous le verrons au chapitre 2 – les caractéristiques techniques de ces derniers sont prises en compte dans l’unité fonctionnelle, en amont de la comparaison. Le respect de l’unité fonctionnelle, c'est-à-dire de l’unité technique commune de comparaison, et par conséquent, des caractéristiques techniques minimales, sera la condition sine qua non de la comparaison des solutions constructives associées au composant. En ce qui concerne les caractéristiques économiques, architecturales, sociales, etc., nous préférons ne pas les faire intervenir dans l’outil. Nous souhaitons en effet que le choix intègre pleinement les caractéristiques environnementales et sanitaires, et ne soit pas biaisé par l’utilisation d’autres critères que l’utilisateur pourrait être tenté de trop pondérer. Notre outil mêle par conséquent différentes approches, selon la terminologie de Pictet (1996) pour s’insérer dans la décision globale de choix d’un produit de construction. Les solutions constructives d’un composant seront étudiées par les critères environnementaux et sanitaires, pris en compte de la même manière et en même temps, il s’agit d’une approche intégrée de ces critères. Cependant, dans le domaine du bâtiment, la plupart des critères techniques ont un rôle prépondérant par rapport aux critères environnementaux et sanitaires, puisqu’ils assurent la vie en œuvre possible de l’ouvrage, et surtout la sécurité des ouvriers, des usagers et des riverains de l’ouvrage [CSTB, 1994]. Ils doivent donc être déterminés et fixés avant l’étude des critères environnementaux et sanitaires, comme le permet le choix d’une unité fonctionnelle commune pour la comparaison des solutions constructives. Il s’agit donc d’une approche séquentielle entre la famille de critères techniques et la famille de critères environnementaux et sanitaires, puisque les solutions constructives seront présélectionnées en fonction de leurs caractéristiques techniques, avant d’être comparées en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires dans notre outil. - 67 - Chapitre 1 Concernant les critères économiques, architecturaux, sociaux, etc., ils interviennent actuellement souvent de manière complémentaire avec les critères techniques, l’approche étant itérative séquentielle ou intégrée pour l’ensemble des ces familles de critères. La figure 2 présentée ci-dessous permet de visualiser l’insertion de notre outil (encadré en pointillés) dans une procédure globale de choix des produits de construction. Quel produit de construction choisir ? Approche itérative séquentielle ou intégrée Approche itérative séquentielle ou intégrée Approche séquentielle Critères économiques Critères techniques Approche intégrée Critères environnementaux Critères sanitaires Autres critères Aide à la décision Décision Décision Décision globale : choix d’un produit de construction Figure 2 : Insertion de l’outil dans la décision globale 5.5 Sélection des méthodes d’agrégation Nous avons évoqué dans la partie 4 la difficile sélection d’une méthode d’agrégation, tant leur diversité est importante. C’est pourquoi nous avons réalisé un arbre de décision pour ces méthodes (cf. figure 1). Il est à présent nécessaire d’analyser les contraintes fonctionnelles que nous nous imposons, les attentes des utilisateurs potentiels de l’outil, ainsi que les contraintes pratiques inhérentes à ces attentes et aux données manipulées, afin de sélectionner, grâce à l’arbre de décision, la ou les méthodes les plus adaptées à cet ensemble de « propriétés ». 5.5.1 Contraintes fonctionnelles Nous souhaitons proposer aux acteurs du bâtiment une véritable aide au choix multicritère, c'est-à-dire le meilleur compromis environnemental et sanitaire entre plusieurs produits, ou plus exactement, entre plusieurs solutions constructives. Nous nous sommes ainsi focalisés sur les méthodes d’analyse multicritère pour l’agrégation des données que l’outil traitera, mais également pour le principe de fonctionnement général de l’outil (qui sera détaillé aux chapitres 2 et 3). - 68 - Partie 5 Premières propriétés du cahier des charges de l’outil d’aide au choix Ce choix nous permet de nous assurer de la cohérence entre les différents calculs réalisés pour l’aide au choix apportée par l’outil : transformation des données en actions potentielles globales, construction de la famille cohérente de critères, élaboration de la matrice des performances avant agrégation. Parmi ces méthodes, nous souhaitons néanmoins insister sur le fait qu’une attention particulière sera donnée aux risques de compensation entre critères environnementaux et sanitaires qu’elles peuvent présenter, et qu’il faut limiter [Chevalier, 1999], [Benetto, 2002], [Rousseaux et Benoit, 2003]. 5.5.2 Attentes des utilisateurs potentiels de l’outil Afin de déterminer, entre autres, leurs attentes, nous avons réalisé une enquête auprès des utilisateurs potentiels de l’outil. Cette enquête a consisté à réaliser un questionnaire – disponible en annexe 2 – à l’attention des acteurs de la construction – architectes, Bureaux d’Etudes, Centres d’Etudes Techniques de l’Equipement – que nous leur avons soumis soit par écrit (courrier postal ou électronique), soit par oral lors d’entretiens. Ce questionnaire avait pour objectif, d’une part, de mieux cerner leurs connaissances et leur volonté d’intégrer les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction, et d’autre part, d’identifier certaines propriétés fonctionnelles souhaitées pour la réalisation d’un outil d’aide au choix des produits de construction. Les réponses écrites n’ont pas été aussi nombreuses qu’escomptées, et nous nous sommes orientés vers une consultation directe des acteurs. Il s’est avéré que ces derniers ont manifesté le désir de réagir sur une ébauche d’outil plutôt que sur l’établissement d’un cahier des charges. La consultation se poursuit actuellement par la présentation de l’outil en cours de finalisation. Nous avons néanmoins pu isoler certaines attentes communes parmi les réponses obtenues, présentées en annexe 3, et dresser ainsi la liste des principaux besoins des utilisateurs potentiels de l’outil. L’outil se doit tout d’abord d’être un outil transparent : définition des termes employés, précision de l’origine des données, explication des différentes calculs. L’outil se doit ensuite d’être modulable : il doit laisser à l’utilisateur de nombreuses libertés d’utilisation (choix des produits, choix des critères, choix de l’agrégation, choix des pondérations, etc.). La dernière requête formulée par l’ensemble des acteurs interrogés concerne le résultat même fourni par l’outil : l’outil doit fournir un classement des éléments comparés, classement accompagné par des explications et des recommandations. Cette dernière demande nous incite par conséquent à nous orienter vers des méthodes d’analyse multicritère qui permettent de répondre à la problématique de rangement. De plus, la volonté des acteurs énoncée précédemment sur leur possibilité d’intervention sur les pondérations nous conduit à choisir la ramification « oui » issue de la branche « Rangement – détermination des poids ? » de l’arbre de décision présenté sur la figure 1. Ecarter la problématique de choix ne nous paraît pas trop préjudiciable, dans la mesure où, d’une part, nous trouvons que cette problématique se rapproche beaucoup de l’optimisation, notamment lorsqu’elle est menée par les méthodes d’agrégation totale, et d’autre part, la frontière entre cette problématique et la problématique de rangement n’est pas toujours très précise, toujours pour les méthodes d’agrégation totale, qui répondent donc souvent aux deux types de problématiques. Nous considérons de plus que la problématique de rangement est plus riche puisqu’elle permet bien évidemment, en classant toutes les actions, de choisir les meilleures. Ecarter la problématique de tri nous semble, par contre, plus critiquable. En effet, il pourrait être intéressant d’utiliser des solutions de référence pour positionner les autres solutions constructives, et les trier ainsi dans certaines catégories. - 69 - Chapitre 1 Néanmoins, pour le moment, il n’existe pas de produits de construction de référence sur le plan environnemental et sanitaire, et nous considérons par conséquent, que l’utilisation de méthodes répondant à la problématique du tri n’est pas indispensable. 5.5.3 Contraintes pratiques Les données disponibles que l’outil va manipuler issues des fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction, sont, en l’état actuel, des données discrètes dont l’incertitude n’est pas évaluée, même après transformation : passage éventuel des flux d’inventaires du cycle de vie aux critères environnementaux et sanitaires. Pourtant, il existe de nombreuses incertitudes dans ces données, à toutes les étapes de leur capitalisation (mesures, allocations, modélisation) [Benetto, 2002], que les professionnels de la construction estiment à 10% au minimum [CSTB, 2004a]. Néanmoins, concernant les consommations et les émissions nuisibles à l’environnement et la santé des produits de construction, il n’existe pas de seuils de référence ni de seuils critiques pour le moment. Cet argument pourrait nous inciter à limiter les méthodes d’agrégation aux méthodes qui traitent des vrais critères (ELECTRE II ou MACBETH par exemple, pour éviter une compensation totale). Nous souhaitons néanmoins que cet outil soit évolutif, et qu’il ne soit pas nécessaire d’ajouter une méthode d’agrégation à chaque évolution réglementaire (obligation de respecter des seuils par exemple) ou modification procédurale des déclarations (nécessité de préciser des intervalles de confiance par exemple), et nous voulons également tenir compte des incertitudes inhérentes aux données. C’est pourquoi nous prônons l’utilisation de méthodes d’agrégation manipulant les pseudo-critères (critères à seuils). 5.5.4 Sélection des méthodes les plus adaptées Les différentes analyses que nous venons d’effectuer nous ont conduit à sélectionner une branche de l’arbre de décision : la problématique de rangement. La présence souhaitée de pondération répond à la deuxième question de l’arbre. Les choix fonctionnels et pratiques (critères à seuils) nous inciteraient alors à nous intéresser aux méthodes telles que ELECTRE III, PROMETHEE II et EXPROM II. Toutefois, toujours dans un souci de plus grande liberté accordée à l’utilisateur, et connaissant la méthode qu’il préfère dans bien des situations (la somme pondérée), l’outil utilisera les quatre méthodes d’agrégation suivantes : - la somme pondérée, malgré nos réticences concernant la compensation entre les critères inhérente à son utilisation, mais qu’il nous sera possible de bien cadrer sur le plan théorique, et surtout d’analyser en ce qui concerne la sensibilité des résultats visà-vis de l’incertitude des données ; - la méthode ELECTRE II, qui semble la plus adaptée aux données actuellement (cf. paragraphe 5.5.3 de ce chapitre) ; - la méthode ELECTRE III, qui tient compte des incertitudes des données, et permettra une évolution de l’outil, mais qui est relativement complexe pour des non-initiés ; - et enfin, la méthode PROMETHEE II, qui a retenu toute notre attention en raison de ses caractéristiques qui allient, selon nous, le principe de fonctionnement simple et rapide de la somme pondérée et les propriétés évolutives de ELECTRE III. La méthode EXPROM II n’a pas été retenue, dans la mesure où cette méthode est une extension de la méthode PROMETHEE II et qu’elle n’apporte pas, par conséquent, une réelle alternative dans le déroulement des calculs et des résultats. La méthode MACBETH n’a pas été choisie car elle est particulièrement adaptée aux évaluations qualitatives, ce qui ne correspond pas, a priori, à l’ensemble des données que l’outil devra traiter. - 70 - Partie 5 Premières propriétés du cahier des charges de l’outil d’aide au choix Nous avons retenu quatre méthodes d’agrégation afin de proposer différents choix d’agrégation aux utilisateurs de l’outil, et d’étudier les différences possibles de résultats obtenus par ces méthodes. La sélection des méthodes d’agrégation des évaluations des actions par les différents critères n’est cependant ni absolue, ni définitive. Elle pourra par conséquent évoluer avec l’outil, et d’autres méthodes, existantes ou en développement, pourront compléter et/ou remplacer celles que nous avons choisies ici. 5.6 Premières caractéristiques logicielles pratiques Les premières caractéristiques logicielles pratiques concernent, avant tout, les acteurs de la construction. Il s’agit de leur proposer un outil qu’ils puissent rapidement et facilement comprendre et utiliser. L’outil doit être pratique pour eux. L’interface doit donc être claire et conviviale. Les termes employés dans l’outil doivent faire partie de leur langage et/ou être clairement définis pour qu’ils puissent se les approprier. Les calculs doivent être le plus transparents possible et bien expliqués. Et pour finir, les résultats doivent être accompagnés d’informations et de recommandations, afin de guider les utilisateurs pour les interpréter et les utiliser. - 71 - - 72 - Chapitre 2 Modélisation de l’outil d’aide au choix Partie 1 Introduction 1 Introduction L’outil que nous souhaitons développer est un outil d’aide au choix des produits de construction. Nous avons montré dans le chapitre précédent le cadre théorique rigoureux que pouvait apporter l’analyse multicritère pour la modélisation de l’outil, mais également pour l’agrégation des différentes données. C’est pourquoi nous avons opté pour les méthodes d’analyse multicritère pour réaliser la modélisation de l’outil, c'est-à-dire son principe de fonctionnement, présentée sur la figure 3. La modélisation est considérée comme un processus linéaire (et non itératif comme c’est souvent le cas en analyse multicritère), puisque nous supposons que chaque étape peut être entièrement réalisée en fonction des étapes précédentes et éventuellement d’hypothèses supplémentaires, mais qu’elle n’est pas conditionnée par les étapes suivantes. Détermination de l’unité de comparaison et des solutions constructives (partie 2) Construction des familles cohérentes de critères environnementaux et sanitaires (partie 3) Evaluation des solutions constructives par chacun des critères (partie 4) Pondération des critères environnementaux et sanitaires des familles (partie 5) Choix d’une méthode d’agrégation, agrégation des évaluations et interprétation (partie 6) Analyse de sensibilité des résultats et recommandations aux utilisateurs (partie 7) Figure 3 : Principe général de modélisation de l’outil Les parties de ce chapitre détaillent, comme indiqué sur la figure 3, les différentes étapes de la modélisation. Une dernière partie récapitule les différents choix effectués à chacune des étapes de la modélisation de l’outil. - 73 - Chapitre 2 2 Détermination des actions : les solutions constructives d’un composant Cette partie est consacrée à la détermination des actions qui vont être étudiées par l’analyse multicritère. Nous avons montré au chapitre précédent que ces actions, en tant qu’actions globales, correspondaient aux solutions constructives d’un composant du bâtiment. Néanmoins, il est nécessaire de pouvoir bien les définir pour pouvoir les étudier. 2.1 Hypothèses préliminaires Les inventaires de cycle de vie (ICV) sont supposés disponibles au format de la norme NF P01-010 pour tous les produits de construction qui constituent un composant du bâtiment. Par ailleurs, les possibles interactions entre les produits de construction lors de leur mise en œuvre, et de leur vie en œuvre, susceptibles d’avoir un effet aggravant d’un point de vue environnemental et sanitaire (transformation des polluants par exemple), ne sont pas prises en compte, en raison notamment du manque de connaissances dans ce domaine. 2.2 Composant du bâtiment et unité fonctionnelle Comme nous l’avons précisé précédemment, les composants du bâtiment sont des éléments constitutifs du bâtiment, c'est-à-dire des parties d’ouvrage – murs, planchers, fenêtres, toitures, etc. – qui possèdent certaines fonctionnalités – résistance mécanique, résistance thermique, résistance acoustique, opacité, esthétisme, etc. Chaque bâtiment est un assemblage de plusieurs composants. Nous décomposons le bâtiment en six classes de composants : - les fondations, - les murs (porteurs ou non), - les planchers et dallages, - les plafonds, - les couvertures, - et les ouvrants (d’après [Destrac et al., 2003] et [Paulin, 2001]). Chaque classe peut comporter différents composants, chaque composant pouvant assurer différentes fonctions. Lorsque le composant du bâtiment à étudier est sélectionné, il est nécessaire de déterminer la ou les fonctionnalités pour lesquelles l’étude va être réalisée. Ces fonctionnalités servent à définir son unité fonctionnelle, abrégée UF par la suite. Selon la terminologie de la norme ISO 14041 [ISO 14041, 1998], une unité fonctionnelle correspond à : une quantité, une performance ou des performances ainsi qu’une durée de vie. Cette durée de vie sera par la suite notée DVP pour le composant, c'est-à-dire durée de vie prescrite ou souhaitée par l’utilisateur. Pour le composant « mur », par exemple, l’unité fonctionnelle associée peut correspondre à « 1 m² (quantité) de mur porteur (performance) d’une durée de vie de 100 ans (durée de vie) », mais également à « 10 m² (quantité) de mur porteur possédant une résistance thermique de 2,5 m².K/W (performances) d’une durée de vie de 80 ans (durée de vie) », etc. Chaque composant peut ainsi avoir différentes unités fonctionnelles, mais il est nécessaire de n’en choisir qu’une pour réaliser ensuite la comparaison des solutions constructives, afin que cette comparaison s’effectue sur des bases techniques communes. Le choix d’une UF par un utilisateur peut, par exemple, être fondé sur la performance technique prioritaire ou essentielle, que l’utilisateur souhaite attribuer au composant. - 74 - Partie 2 Détermination des actions 2.3 Solutions constructives associées à un composant du bâtiment Le composant étudié étant maintenant muni de son unité fonctionnelle, les solutions constructives associées à ce composant, et permettant de réaliser cette unité fonctionnelle, doivent être déterminées. Chaque solution constructive correspond à une réalisation technique possible du composant qui satisfait son unité fonctionnelle. L’outil va en effet permettre de comparer ces différentes solutions constructives, comme nous l’avons justifié au chapitre 1. En reprenant l’exemple du composant « Mur » précédent, supposons que l’unité fonctionnelle de ce composant soit « 1 m² de mur porteur d’une durée de vie de 100 ans possédant une résistance thermique de 2,5 m².K/W », alors il peut disposer, entre autres, des solutions constructives suivantes : • Solution constructive n°1 : monomur terre cuite rectifié pour pose à joint mince, • Solution constructive n°2 : mur béton cellulaire autoclavé, • Solution constructive n°3 : mur en maçonnerie de blocs en béton associé à un isolant, • Solution constructive n°4 : mur à ossature bois. Chaque solution constructive est une association de différents produits de construction. 2.4 Produits ou éléments intervenant dans une solution constructive Lorsque les solutions constructives sont identifiées, il est nécessaire de bien déterminer tous les produits de construction qui entrent dans la réalisation de chacune. En effet, nous partons des données d’inventaires du cycle de vie (ICV), inventaires définis dans la norme ISO 14041 (2000), qui sont supposés être disponibles pour les produits de construction des solutions constructives, pour une unité fonctionnelle qui leur est propre (quantité, fonctions, et durée de vie typique, notée DVT, représentative de la durée de chaque produit étudié dans l’ouvrage, d’après [NF P01-010, 2004]). Les produits et matériaux de construction inclus dans la solution constructive n°3 énoncée cidessus, sont par exemple, des blocs de béton, du mortier, de l’isolant, de la plaque de plâtre, des plots de colle, des finitions extérieures et intérieures (peinture, crépi, moquette murale). Par la suite, nous risquons souvent de remplacer « produit de construction » qui intervient dans une solution constructive par « élément » de la solution constructive, qui signifiera « produit », « liant » ou « complexe produit/liant ». Nous choisissons ces trois termes afin de bien identifier pour quel type d’élément les données environnementales et sanitaires sont disponibles ; ceci afin de ne pas oublier de produits ou de « double-compter » d’autres produits (en particulier les liants comme les colles ou les mortiers). En effet, pour les blocs de béton par exemple, le mortier de liaison entre les blocs est inclus dans l’inventaire du cycle de vie associé aux blocs de béton. Par conséquent, il n’est pas utile de mentionner le produit « bloc béton » et le produit « mortier » dans la solution constructive, mais d’identifier l’élément, ou le complexe, « blocs béton + mortier ». - 75 - Chapitre 2 3 Construction des familles cohérentes de critères environnementaux et sanitaires La famille cohérente de critères correspond aux critères environnementaux et sanitaires à partir desquels se fera la comparaison des différentes solutions constructives d’un composant. Ces critères sont, en fait, des impacts ou catégories d’impacts environnementaux et risques sanitaires munis d’un indicateur, d’une échelle, d’une structure et d’un sens des préférences. La famille de critères se doit d’être cohérente en raison de l’utilisation qui en sera faite par la suite, c'est-à-dire l’application de méthodes d’analyse multicritère pour l’agrégation des évaluations des actions. En effet, une non-cohérence de la famille peut entraîner des résultats d’agrégation biaisés, voire totalement faux. 3.1 Hypothèses préliminaires Seuls les impacts environnementaux et sanitaires sont considérés pour construire la famille cohérente de critères. Les impacts associés au confort, tels que le bruit ou les odeurs, bien que pouvant parfois être considérés comme des impacts sanitaires [Hetzel, 2003] et [Kur, 2004], ne sont pas pris en compte dans la modélisation. La famille cohérente de critères est la même pour toutes les solutions constructives d’un même composant. 3.2 Construction des critères et choix de leur indicateur Cette sous-partie s’intéresse à la modélisation des conséquences, pour l’environnement et la santé, de l’emploi des produits de construction, modélisation qui permet de transformer les impacts en critères environnementaux et sanitaires d’évaluation de ces produits. 3.2.1 Modélisation des conséquences Pour construire notre famille cohérente de critères, plusieurs solutions sont envisageables. Il serait possible, par exemple, de partir des impacts environnementaux et risques sanitaires que nous avons énoncés au chapitre 1, et tenter d’identifier les impacts susceptibles de représenter des conséquences du choix de tel ou tel produit de construction. Il serait ensuite nécessaire de modéliser les conséquences pour qu’elles représentent effectivement des critères environnementaux et sanitaires, en les munissant d’un indicateur d’impact, d’une échelle, d’une structure et d’un sens des préférences. Néanmoins, plusieurs normes, et en particulier la norme française NF P01-010 [NF P01-010, 2004], définissent les catégories d’impacts environnementaux et sanitaires qu’il est important de considérer pour les produits de construction. Les fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction sont d’autre part réalisées au format de cette norme (ou plus exactement au format de la XP P01-010 pour le moment, pour la plupart de ces fiches) et elles contiennent les données d’ICV indispensables à collecter pour pouvoir réaliser une déclaration environnementale et sanitaire. Partir de cette norme pourrait donc être plus judicieux ; ce choix est par ailleurs recommandé par le fait que cette norme est la norme française de référence pour les déclarations environnementales et sanitaires des produits. Cependant, les listes de catégories d’impacts et de recommandations sanitaires formulées par cette norme ne forment pas une famille cohérente de critères (cf. chapitre 1). Or, pour pouvoir proposer une aide au choix non biaisée par les critères de comparaison, il nous semble primordial de travailler sur une famille cohérente de critères. Pour cela, nous avons étudié les listes d’« impacts » ou de « catégories d’impacts » environnementaux et recommandations sanitaires établies par le CML et la SETAC [SETAC, 2001], [Guinée, 2002], ainsi que par l’ATEQUE [Chatagnon, 1999], le CESAT [CSTB/DDD, 2003], [Maupetit, 2005], le projet de norme ISO/DIS 21930 [ISO/DIS 21930, 2005], et la norme NEN 8006 [NEN 8006, 2004]. - 76 - Partie 3 Construction des familles cohérentes de critères Pour former une famille cohérente de critères, les catégories d’impacts et les recommandations sanitaires de la norme NF P01-010 (cf. paragraphe 2.2.6 du chapitre 1) doivent donc être redéfinies en : - modifiant la catégorie d’impact « indicateur d’épuisement de ressources », afin d’éviter toute redondance avec la catégorie d’impact « consommation de ressources énergétiques », et se concentrer sur les ressources non énergétiques ; - transformant et agrégeant la catégorie d’impact « consommation de ressources énergétiques » afin d’éviter toute redondance à l’intérieur de cette catégorie, et tenir compte de l’épuisement des ressources énergétiques ; - supprimant la catégorie d’impacts « déchets solides valorisés » afin de ne pas introduire la notion de co-produits (difficile à gérer pour tous les éléments) ou la nécessité de redéfinir des frontières des inventaires du cycle de vie associés aux éléments ; - ajoutant la catégorie d’impact « pollution des sols », qui mérite, selon nous d’être précisée par rapport à la catégorie d’impacts « pollution de l’eau », puisque certains polluants peuvent être présents et plus ou moins persistants dans les sols, sans que leur comportement soit identique dans l’eau [Cotonat, 1996], [Vernier, 2002] ; - complétant les recommandations sanitaires afin de bien considérer toutes les émissions de polluants de l’air intérieur prises en compte par le CESAT – à l’exception des émissions d’odeurs comme nous l’avons précisé précédemment – ainsi que toutes les émissions dans les sols, et dans l’eau « environnementale » (les émissions dans l’eau « sanitaire » faisant l’objet d’une réglementation rendant impropres à l’usage les produits ne la respectant pas) susceptibles d’être émises et/ou entraînées par les précipitations lors de la vie en œuvre de l’ouvrage ; - définissant précisément quels flux sont à considérer pour chacune des catégories proposées, pour éventuellement faire apparaître des redondances jusque là ignorées ; - associant au moins un indicateur d’impact à chaque catégorie d’impact définie pour bien modéliser les conséquences en critères, et non une simple recommandation comme c’est actuellement le cas pour les critères sanitaires. Nous proposons par conséquent la liste suivante pour notre famille cohérente de critères, décomposée en deux types de critères, les critères environnementaux et les critères sanitaires (nous utilisons le terme de critère car chaque « impact » est bien muni d’un indicateur, d’une échelle et d’un sens des préférences, ce que nous développerons dans la partie suivante) : • Critères environnementaux - changement climatique, - acidification atmosphérique, - consommation de ressources énergétiques (renouvelables, non renouvelables), - consommation de ressources non énergétiques (renouvelables, non renouvelables), - consommation d’eau, - production de déchets dangereux, - production de déchets non dangereux, - production de déchets inertes, - production de déchets radioactifs, - pollution de l’air, - pollution de l’eau, - pollution des sols, - destruction de la couche d’ozone stratosphérique, - formation d’ozone photochimique. - 77 - Chapitre 2 • Critères sanitaires - émissions de COV et de formaldéhyde dans l’air intérieur, - aptitude à favoriser la croissance fongique dans l’air intérieur, - aptitude à favoriser la croissance bactérienne dans l’air intérieur, - émissions radioactives dans l’air intérieur, - émissions de fibres (que nous préférons dissocier de la rubrique « émissions de COV et autres polluants » par rapport au CESAT) dans l’air intérieur, - émissions de polluants (chimiques, biologiques, physiques) dans l’eau environnementale (nappes, rivières), - émissions de polluants (chimiques, biologiques, physiques) dans les sols, - émissions de polluants (chimiques, biologiques, physiques) dans l’air extérieur. Chaque critère environnemental permet de différencier les produits de construction entre eux. Quant aux critères sanitaires, il est évident que certains d’entre eux ne permettent pas de distinguer tous les produits, puisqu’ils sont plutôt utiles à certaines classes de produits (produits en contact avec l’air / produits en contact direct ou indirect avec l’eau / produits en contact avec le sol). Cette remarque pourrait nous inciter à définir plusieurs familles de critères (mêmes critères environnementaux, critères sanitaires différents). Cependant, il n’existe actuellement pas de méthodes de mesures normalisées permettant d’évaluer les critères sanitaires relatifs aux émissions dans l’eau environnementale, les sols, et l’air extérieur (critères sanitaires en italique). Nous restreindrons par conséquent les critères sanitaires aux seuls critères associés à l’air intérieur dans la suite de cette modélisation. Il n’apparaît pas de redondances évidentes entre tous les critères définis. Bien sûr, l’exhaustivité est une caractéristique qu’il n’est pas facile d’atteindre et nous ne pouvons pas affirmer que la famille ainsi construite est exhaustive dans l’absolu, notamment en ce qui concerne les critères sanitaires. Nous pouvons seulement affirmer qu’elle est exhaustive en fonction des connaissances environnementales et sanitaires actuelles, et pour les produits de construction que nous considérons. En effet, chacun des critères permet, quantitativement ou qualitativement, de distinguer les produits de construction et par conséquent, les solutions constructives associées. De plus, il n’existe pas d’autre critère présentant cette propriété qui ne soit pas redondant avec ceux déjà définis, mis à part les critères que nous avons volontairement décidé d’abandonner (le confort par exemple). Notre famille F de critères constituée de tous les critères environnementaux mentionnés précédemment, et des critères sanitaires relatifs à l’air intérieur peut ainsi être considérée comme une famille cohérente de critères. Les critères de cette famille peuvent être considérés comme cohérents, et ils sont de plus indépendants au sens des préférences, selon la terminologie de l’analyse multicritère. Certains impacts ont certes des liens, puisqu’ils peuvent se provoquer mutuellement. C’est le cas par exemple des critères « pollution des sols » et « pollution de l’eau », « pollution de l’air » et « acidification atmosphérique », ou encore « pollution de l’air », « pollution de l’eau » et des critères sanitaires. Ces liens ne sont d’ailleurs pas toujours clairement identifiés, comme nous l’avons précisé au chapitre 1. Néanmoins, quelles que soient les sous-familles de critères considérées associées à la famille F que nous avons construite, les préférences entre les actions selon chacune de ces sous-familles ne dépendent pas des évaluations sur les critères des autres sous-familles (famille séparable, d’après [Roy et Bouyssou, 1993]). - 78 - Partie 3 Construction des familles cohérentes de critères 3.2.2 Description synthétique de la famille cohérente de critères Pour construire et décrire les différents critères retenus, nous nous sommes appuyés sur la norme NF P01-010 lorsque les données étaient disponibles, toujours avec le souci de ne pas imposer aux acteurs du bâtiment une nouvelle référence. Nous avons fait des compléments le cas échéant en fonction des recommandations du Handbook on Life Cycle Assessment du CML [Guinée, 2002], de la norme ISO 14047 [ISO/TR 14047, 2003] de certaines descriptions issues de [Chatagnon, 1999] ainsi que de la procédure d’examen d’un dossier CESAT [CSTB/DDD, 2003] et [Maupetit, 2005], notamment pour les critères sanitaires. Tous les critères sont présentés dans le tableau 7. Ce tableau indique, pour chaque critère, son nom, les flux de l’ICV associés à ce critère, l’indicateur d’évaluation retenu, la méthode d’évaluation associée pour caractériser le critère considéré, ainsi que les principales normes qui permettent d’obtenir les coefficients de conversion, les seuils ou les protocoles d’essais des mesures, notamment pour les critères sanitaires. En ce qui concerne le critère sanitaire « émissions de fibre dans l’air intérieur », nous proposons pour l’instant une simple évaluation binaire « oui/non ». Cette évaluation caractérise en fait la présence de fibre dans le produit de construction considéré, et par conséquent, le risque que ces fibres puissent se retrouver dans l’air intérieur, à toutes les étapes du cycle de vie du produit. Cette évaluation pourra par la suite être modifiée en fonction des essais et résultats d’essais disponibles. - 79 - Toutes les consommations de ressources non énergétiques sur tout le cycle de vie du produit Toutes les consommations d’eau sur tout le cycle de vie du produit Consommation de ressources non énergétiques Consommation d’eau Toutes les productions de déchets non dangereux sur tout le cycle de vie du produit Toutes les consommations de ressources énergétiques sur tout le cycle de vie du produit Consommation de ressources énergétiques Production de déchets non dangereux SO2, NH3, HCl, NO2, HF sur tout le cycle de vie du produit Acidification atmosphérique Toutes les productions de déchets dangereux sur tout le cycle de vie du produit CO2, CH4, N2O sur tout le cycle de vie du produit Changement climatique Production de déchets dangereux Principaux flux i impliqués (munis de leur masse mi ou de leur volume Vi) Critère i =1 i i ∑GWPm n i =1 i ∑ AP m i i i i i i =1 en kg Iproduction déchets non dangereux = en kg n i =1 ∑m n i =1 i en L ∑m i ∑V n Iproduction déchets dangereux = Iconsommation d’eau = en kg eq.Antimoine i =1 ∑ ADP m n i Iconsommation ressources non énergétiques = en kg eq.Antimoine i =1 ∑ ADP m n Iconsommation ressources énergétiques = en kg eq.SO2 Iacidification atmosphérique = en kg équivalent CO2 (kg eq.CO2) Ichangement climatique = n Indicateur d’évaluation et unité Somme Somme Somme Méthode des équivalences Méthode des équivalences Méthodes des équivalences Méthode des équivalences Méthode de caractérisation • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • ADPi : potentiel de déplétion abiotique du flux i, en eq.Antimoine • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • GWPi à 100 ans : potentiel de réchauffement global du flux i à 100 ans, en eq.CO2 • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • APi : potentiel d’acidification du flux i, en eq.SO2 • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • ADPi : potentiel de déplétion abiotique du flux i, en eq.Antimoine • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] Description et obtention des coefficients de conversion, seuils ou protocoles de mesures Toutes les productions de déchets inertes sur tout le cycle de vie du produit Toutes les productions de déchets radioactifs sur tout le cycle de vie du produit Toutes les émissions dans l’air sur tout le cycle de vie du produit Toutes les émissions dans l’eau et dans les sols sur tout le cycle de vie du produit Toutes les émissions dans les sols sur tout le cycle de vie du produit CFC, HCFC, Halons émis dans l’air sur tout le cycle de vie du produit Hydrocarbures émis dans l’air sur tout le cycle de vie du produit Production de déchets radioactifs Pollution de l’air Pollution de l’eau Pollution des sols Destruction de la couche d’ozone stratosphérique Formation d’ozone photochimique Principaux flux i impliqués (munis de leur masse mi ou de leur volume Vi) Production de déchets inertes Critère i =1 i =1 ∑m i en kg i =1 ∑ TETP m i Idestruction ozone stratosphérique = i en m3 i =1 i en kg eq.éthylène Iformation ozone photochimique = ∑ 0,4m n i =1 ∑ ODPi mi en kg eq.CFC11 n i i =1 n mi ∑e n en kg eq.1,4-DCB Ipollution des sols = Ipollution de l’eau = n m Ipollution de l’air = ∑ i en m3 i =1 a i en kg i n ∑m n Iproduction déchets radioactifs = Iproduction déchets inertes = Indicateur d’évaluation et unité Méthode des équivalences Méthode des équivalences Méthodes des équivalences Méthodes des volumes critiques Méthode des volumes critiques Somme Somme Méthode de caractérisation • 0,4 eq.éthylène • NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • ODPi : potentiel de déplétion de la couche d’ozone stratosphérique du flux i, en eq.CFC11 • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • TETPi : potentiel d’écotoxicité terrestre du flux i en eq.1,4-DCB • CML [Guinée, 2002] • ei : seuil toléré dans l’eau du flux i en g/m3 • Arrêté du 2 février 1998, Chapitre V, section III [ATEP9870017A, 1998] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • ai : seuil toléré dans l’air du flux i en g/m3 • Arrêté du 2 février 1998, Chapitre V, section II [ATEP9870017A, 1998] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] • CML [Guinée, 2002] et NF P01-010 [NF P01-010, 2004] Description et obtention des coefficients de conversion, seuils ou protocoles de mesures Emissions de COV et de formaldéhydes dans l’air intérieur Emissions de fibres dans l’air intérieur Emissions radioactives dans l’air intérieur Trois classes : - F+ = produit fongistatique - F = produit inerte - F- = produit vulnérable Trois classes : - B+ = produit bactériostatique ou bactéricide - B = produit inerte - B- = produit vulnérable Trois classes : - R+ = très faibles émissions radioactives - R = faibles émissions radioactives - R- = fortes émissions radioactives Deux classes : - oui, noté Fi- non, noté Fi+ Trois classes : - C+ = produit très faiblement émissif - C = produit faiblement émissif - C- = produit émissif Indicateur d’évaluation et unité • Radiation protection 112, European Commission [European Commission, 1999] • FDS [INRS, 2005] Excès de dose annuelle effective reçue en fonction du scénario d’utilisation du produit • Norme XP P01-010-1 [XP P01-010-1, 2001] • FDS [INRS, 2005] • Norme NF EN ISO 846 [NF EN ISO 846, 1997] • Norme NF EN ISO 846 [NF EN ISO 846, 1997] • Norme XP V 18-112 [NF V 18-112, 1991] • Normes XP ENV 13419 (parties 1, 2 et 3) [XP ENV 13419-1, 2000] [XP ENV 13419-2, 2000] [XP ENV 13419-3, 2000] • Normes ISO 16000 (parties 3 et 6) [NF ISO 16000-3, 2002] [Pr NF ISO 16000-6, 2000] • Protocole ECA [European Commision, 1997 et 1998] • Fiche de Données de Sécurité (FDS) [INRS, 2005] Description et obtention des coefficients de conversion, seuils ou protocoles de mesures Mesures comparées à des valeurs seuil Mesures comparées à des valeurs seuil Mesures comparées à des valeurs seuil Méthode d’évaluation Toutes les émissions de fibres Evaluation binaire dans l’air, intérieur et extérieur qualitative (vie en œuvre). Tableau 7 : Caractérisation des critères environnementaux et sanitaires Concentrations d’activité des radionucléides 226R, 232Th, 40K (vie en œuvre) Toutes les émissions dans l’air intérieur de bactéries (vie en œuvre) Toutes les émissions dans l’air intérieur de champignons (vie en œuvre) Toutes les émissions de COV et formaldéhydes dans l’air intérieur (vie en œuvre) Critère Aptitude à favoriser la croissance fongique dans l’air intérieur Aptitude à favoriser la croissance bactérienne dans l’air intérieur Principaux flux i impliqués (munis de leur masse mi ou de leur volume Vi) Partie 3 Construction des familles cohérentes de critères 3.3 Analyse critique de la famille cohérente de critères construite Comme nous l’avons précisé au chapitre 1, la distinction entre les critères (ou impacts) environnementaux et les critères sanitaires n’est pas simple car ces notions sont interdépendantes. C’est notamment le cas des critères pollution de l’air et pollution de l’eau qui peuvent présenter des risques assez immédiats pour la santé humaine, et donc être considérés comme des risques sanitaires. Nous avons cependant tenu à effectuer cette distinction pour respecter les prescriptions de la norme NF P01-010 et de la DPC d’une part, et pour tenir compte du « lieu » et de la phase du cycle de vie d’émission des polluants potentiels d’autre part. Pour la plupart des critères environnementaux, il existe de nombreuses méthodes de caractérisation possibles, et de nombreux indicateurs associés [Guinée, 2002], [ISO/TR 14047, 2003]. Nous avons fait le choix de ne proposer qu’un seul indicateur par critère dans la mesure où nous souhaitons comparer des solutions constructives sur des bases identiques. Laisser à l’utilisateur le choix de l’évaluation des critères pourrait ainsi entraîner des résultats biaisés. Les indicateurs que nous avons proposés pour évaluer les critères ne font certes pas tous l’objet d’un consensus auprès des praticiens des évaluations environnementales et ce constat est encore plus flagrant pour les critères sanitaires, d’autant plus que très peu d’essais et d’outils sont actuellement disponibles pour évaluer ces critères. Lorsque nous en avions la possibilité, nous avons utilisé les indicateurs recommandés par la norme NF P01-010, et déjà utilisés dans les fiches de déclarations environnementales et sanitaires que nous avons à notre disposition. Pour les critères où aucune recommandation concernant le choix des indicateurs n’était disponible dans la norme, nous nous sommes appuyés sur les indicateurs proposés par le CML et le CESAT, en privilégiant la simplicité d’utilisation et de compréhension des indicateurs, ainsi que la cohérence avec les indicateurs déjà définis dans la norme. Tous les critères environnementaux sont quantitatifs, tous les critères sanitaires sont plutôt qualitatifs. Nous insistons sur ce point car, selon la famille de critères choisie, ou la méthode d’agrégation retenue, il sera nécessaire de transformer les critères qualitatifs en critères quantitatifs. Concernant le sens des préférences des évaluations des critères quantitatifs, ce dernier va des valeurs les plus grandes aux valeurs les plus petites : moins l’on consomme de matières ou d’énergie, ou moins l’on émet de polluants, et plus on est respectueux de l’environnement. Pour les critères sanitaires présentant trois classes, le sens des préférences est croissant de la classe « - » à la classe « + ». Enfin, le « non » du critère « émissions de fibres » est bien entendu préférable au « oui ». Les données d’inventaire du cycle de vie ou d’indicateurs environnementaux et sanitaires actuellement disponibles dans les fiches de déclaration environnementales et sanitaires sont des données brutes : leur incertitude et leur imprécision sont rarement évaluées. D’autre part, pour le moment, la réglementation n’impose aucun seuil limite concernant les valeurs des indicateurs. Par conséquent, les critères que nous avons définis précédemment sont des vrais critères (cf. chapitre 1). Néanmoins, en raison des progrès et des évolutions possibles des méthodes de mesure et des réglementations concernant l’environnement et la santé, il est possible que des notions d’incertitude sur les valeurs apparaissent, et/ou que des seuils de veto soient progressivement définis ; les critères deviendraient ainsi des pseudo-critères. - 83 - Chapitre 2 Quoiqu’il en soit, il est possible d’introduire dès maintenant des seuils de préférence et d’indifférence ou encore des seuils de veto, propres à chaque utilisateur, ou recommandés (marge d’erreur), et transformer ainsi les vrais critères en pseudo-critères, ce qui ne peut qu’enrichir les préférences, l’agrégation des critères et les résultats obtenus par l’agrégation. C’est ce que l’utilisation des méthodes d’agrégation ELECTRE ou PROMETHEE favorise. 3.4 Simplification de la famille cohérente de critères La famille cohérente de critères que nous avons proposée contient beaucoup de critères (dixneuf), ce qui a le mérite de la rendre aussi exhaustive que possible, mais peut engendrer une lourdeur dans les calculs, la présentation et l’interprétation des résultats. Nous proposons ainsi de déterminer une famille cohérente de critères simplifiée contenant cinq critères principaux, qui nous permettront de présenter des profils environnementaux et sanitaires plus abordables, plus facilement interprétables, et susceptibles d’être pondérés plus aisément. Pour que cette famille simplifiée possède la propriété de cohérence de la famille complète, il est indispensable de conserver tous les critères de la famille complète. Pour construire la famille simplifiée, nous proposons ainsi de regrouper certains critères à l’intérieur d’un critère principal plus global. Puis nous proposons d’effectuer, éventuellement, des pondérations internes pour tenir compte de l’importance relative de chacun des souscritères à l’intérieur du critère global. Une telle transformation permet de garder la cohérence de la famille, puisque toutes les conséquences et tous les critères sont conservés [Vincke, 1989], [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. 3.4.1 Regroupement des critères et détermination des critères globaux Pour regrouper certains critères entre eux, nous avons à notre disposition plusieurs méthodes possibles. Nous pouvons par exemple les classer par impact général, c'est-à-dire par critères ayant une cible environnementale commune : nous pouvons en effet considérer un impact général « pollution de l’air » et y introduire tous les critères précédents tels que « acidification atmosphérique », « formation d’ozone photochimique », « pollution de l’air » qui sont déterminés en fonction d’émissions de polluants dans l’air. Nous pouvons également les classer en utilisant une échelle spatiale et temporelle : impact global à large échelle temporelle, impact local et plus immédiat, en fonction de dires d’experts sur la connaissance des impacts [EPE, 1995], [EPE, 1996], [Rousseaux et Apostol, 2000], [Bertrand, 2001], [IFEN, 2002], [CSTB/DDD, 2003], [Chevalier, 2003], [CSTB, 2004a], [Maupetit, 2005]. Selon les critères considérés, nous avons opté pour l’une ou l’autre des solutions afin de définir des critères globaux les plus distincts possibles, et d’attribuer chaque sous-critère à un seul critère global. Le regroupement des critères doit bien évidemment tenir compte du sens des préférences de chacun des sous-critères. Nous reviendrons sur ce point au paragraphe 3.4.5 de ce chapitre. Nous proposons ainsi les cinq critères principaux suivants. • Critère « Impacts à larges échelles spatiale et temporelle » : - changement climatique, - acidification atmosphérique, - destruction de la couche d’ozone stratosphérique. • Critère « Consommation de ressources » : - consommation de ressources énergétiques (renouvelables, non renouvelables), - consommation de ressources non énergétiques (renouvelables, non renouvelables), - consommation d’eau. - 84 - Partie 3 Construction des familles cohérentes de critères • Critère « Production de déchets » : - production de déchets dangereux, - production de déchets non dangereux, - production de déchets inertes, - production de déchets radioactifs. • Critère « Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes » : - pollution de l’eau, - pollution de l’air, - pollution des sols, - formation d’ozone photochimique. • Critère « Risques sanitaires pour l’air intérieur » : - émissions de COV et de formaldéhyde dans l’air intérieur, - aptitude à favoriser la croissance fongique dans l’air intérieur, - aptitude à favoriser la croissance bactérienne dans l’air intérieur, - émissions radioactives dans l’air intérieur, - émissions de fibres dans l’air intérieur. 3.4.2 Normation des sous-critères Les critères que nous souhaitons regrouper sont évalués par des indicateurs exprimés dans des unités très différentes, quantitatives et qualitatives, excepté pour les sous-critères « production de déchets ». Or, afin de simplifier la famille de critères, il est nécessaire de pouvoir regrouper ces critères. Selon la méthode employée pour regrouper les critères, il peut être indispensable que tous les critères soient comparables et puissent être associés, c'est-à-dire qu’ils aient la même unité, la même échelle ou la même signification. Pour cela, il faut d’une part, convertir les évaluations qualitatives en résultats quantitatifs (étape non limitée à la simplification de la famille de critères), et d’autre part, normer les critères, c'est-à-dire les rendre adimensionnels ou de même dimension. Concernant le caractère quantitatif ou qualitatif des critères, tous les indicateurs des critères environnementaux fournissent des résultats quantitatifs, les critères sanitaires sont munis d’indicateurs qualitatifs, et nous développerons leur transformation en évaluation qualitative dans la partie suivante. Concernant la normation des critères, nous lui consacrerons une partie au paragraphe 4.6 de ce chapitre. 3.4.3 Règles de regroupement des sous-critères environnementaux et sanitaires Les cinq critères principaux étant définis, il est à présent nécessaire de proposer des règles de regroupement des sous-critères pour passer des évaluations des sous-critères aux évaluations des critères globaux. Nous proposons les regroupements des sous-critères suivants : - pour les critères environnementaux, les évaluations des sous-critères normées sont sommées, en tenant compte de la pondération interne éventuellement associée à chaque sous-critère d’un critère global. Cette technique est discutable, mais elle semble couramment acceptée pour les impacts environnementaux (que ce soit dans leur méthode de caractérisation, ou dans leur méthode d’agrégation [ISO 14042, 2000], [ISO/TR 14047, 2003], [Chevalier, 2003]), et nous acceptons son emploi ici car les impacts regroupés ont une signification globale commune ; - pour les critères sanitaires, une méthodologie différente doit être adoptée, car l’agrégation additive des sous-critères n’est pas appropriée lorsqu’il s’agit de risques potentiels toxiques ou écotoxiques [Rousseaux, 1993], [Chevalier, 1999]. - 85 - Chapitre 2 Nous proposons alors, pour les critères sanitaires, des règles de regroupement particulières. Dans un premier temps, nous regroupons les deux critères « Aptitude à favoriser la croissance fongique dans l’air intérieur » (noté CF) et « Aptitude à favoriser la croissance bactérienne dans l’air intérieur » (noté CB), qui concernent tous les deux le développement de microorganismes, en un seul critère « Aptitude à favoriser la croissance de micro-organisme dans l’air intérieur » (noté CM), avec les règles présentées au tableau 8 (opérateur « min ») : CB CM CF F+ B+ M+ F+ B M F+ BMEvaluation des F B+ M critères sanitaires F B M concernés F BMFB+ MFB MFBMTableau 8 : Regroupement des critères sanitaires relatifs au développement de micro-organismes Ce premier regroupement nous permet alors de considérer les quatre critères sanitaires restants d’importance égale (nous ne hiérarchisons pas les quatre critères sanitaires). Puis, en notant S la classe (S peut être égal à C, M, R, ou Fi) des quatre critères sanitaires, et Sg la classe du critère sanitaire global, nous proposons les regroupements suivants : - si tous les critères ont une évaluation S+, alors le critère sanitaire global aura l’évaluation Sg+, - si tous les critères ont une évaluation S+ ou S, alors le critère global possèdera l’évaluation Sg, - si au moins un critère possède une évaluation S-, alors quelle que soit l’évaluation des autres critères (S+, S ou S-), le critère global sera évalué à Sg-. En d’autres termes, les règles de regroupement des critères sanitaires correspondent à l’opérateur « min ». Ces règles de regroupement sont synthétisées dans le tableau 9 : Un critère quelconque Autres critères Critère global S+ S+ S g+ Evaluation des critères sanitaires S S+ ou S Sg concernés SS+, S ou SS gTableau 9 : Regroupement des critères sanitaires en un critère global Ces règles de regroupement peuvent paraître sévères. Elles consistent à donner au critère global l’évaluation la plus défavorable des sous-critères qui le constituent (cf. la détermination de l’indice ATMO [http://www.atmoauvergne.asso.fr/, consulté en 2005]). Nous pensons en effet que la présence d’une seule classe défavorable doit entraîner une évaluation défavorable globale sur le plan sanitaire : aucune compensation n’est admissible, selon nous, pour les critères sanitaires. Nous appliquons ainsi le principe de précaution, en l’absence de connaissances plus précises sur les combinaisons réelles entre les évaluations sanitaires. Pour réaliser une agrégation des évaluations sur chaque critère, les deux familles de critères pourront être choisies. Cela implique, compte tenu des méthodes d’agrégation choisies, de transformer les évaluations qualitatives des critères sanitaires en évaluations quantitatives. Pour cela, nous proposons d’attribuer une note à chacune des classes considérées pour chacun des critères sanitaires. Les notes sont comprises entre 0 et 1 pour chacun des sous-critères, afin de directement normer les évaluations des critères sanitaires. - 86 - Partie 3 Construction des familles cohérentes de critères En gardant la notation S pour une classe (S pouvant être égale à C, M, R, Fi ou Sg), quel que soit le critère considéré, nous proposons d’attribuer : - la note 0 à la classe la meilleure S+, - la note 0,5 à la classe intermédiaire S, qui est la classe réglementaire, - la note 1 à la classe la plus défavorable S-. Nous pouvons constater qu’une telle transformation inverse le sens des préférences des critères sanitaires, puisque la classe la plus défavorable possède la note la plus haute. Il peut paraître surprenant de noter aussi sévèrement la classe S-. Toutefois, nous maintenons ce choix afin d’obtenir des résultats qui tiennent compte de la présence ou non d’une classe défavorable. 3.4.4 Pondérations internes pour chaque critère global Des pondérations internes pour chaque critère global peuvent être définies, afin de tenir compte de l’importance relative des sous-critères. Pour effectuer ces pondérations, nous nous sommes appuyés sur les travaux menés par Chevalier [Chevalier, 2003] pour les critères de la norme XP P01-010, que nous avons adaptés et complétés pour nos critères, en fonction des dires d’expert [EPE, 1995], [EPE, 1996], [Bertrand, 2001], [BRE, 2002], [IFEN, 2002], [CSTB/DDD, 2003], [Maupetit, 2005]. La pondération proposée n’est valable pour l’instant qu’à l’intérieur de chaque critère global, elle ne fait pas l’objet d’un consensus auprès de tous les experts du domaine. Elle est présentée au tableau 10 du paragraphe 3.4.5 et elle est justifiée en annexe 4. Pour éviter d’introduire un changement d’échelle entre les critères environnementaux de la famille cohérente de critères complète et les critères environnementaux de la famille cohérente simplifiée, notamment au moment de l’agrégation des critères globaux, toutes les pondérations internes des sous-critères environnementaux ont consisté, en fonction des dires d’experts, à répartir 1 point parmi tous les sous-critères à l’intérieur d’un même critère global (les critères du profil de la famille simplifiée sont par conséquent déjà normés). En ce qui concerne les critères sanitaires, en tenant compte du regroupement préalable des deux critères sanitaires relatifs au développement de micro-organismes, nous leur attribuons la même importance, et par conséquent, le même poids « 0,25 ». 3.4.5 Sens des préférences des critères globaux Nous avons déjà abordé les sens des préférences des critères de la famille complète, et ceux-ci sont rappelés dans le tableau 10. Le sens des préférences des critères est important à connaître pour l’agrégation des évaluations (cf. chapitre 1). En effet, les méthodes d’agrégation doivent travailler sur des évaluations des actions dont le sens des préférences est identique. Il est donc nécessaire de connaître ce sens pour chaque critère, et de le transformer, le cas échéant, avant l’agrégation pour qu’il soit commun à tous les critères. Pour que le sens des préférences soit commun à tous les critères, deux types de transformation des évaluations peuvent être envisagés pour les critères quantitatifs : transformation par l’inverse, ou transformation par l’opposée, selon [Pomerol et Barba-Romero, 1993] et [Maystre et al., 1994]. Nous préférons la seconde option, pour sa simplicité de mise en œuvre ainsi que pour sa conservation des échelles, de leur unité et de la signification des évaluations. Pour les critères qualitatifs, la transformation quantitative peut intégrer directement la modification du sens des préférences, comme nous l’avons montré au paragraphe précédent. Le regroupement des critères, comme précisé précédemment, doit tenir compte du sens des préférences de chacun des sous-critères qui composent le critère global, afin de ne pas fausser ce regroupement, ni l’agrégation ultérieure des évaluations. - 87 - Chapitre 2 Cependant, puisqu’à l’intérieur de chaque critère global, tous les sous-critères regroupés ont le même sens des préférences, il n’a pas été utile de tenir compte de ce sens lors de l’attribution de pondérations internes. Le sens des préférences de chaque critère environnemental global est directement déduit du sens des préférences des sous-critères qui le composent (cf. tableau 10). Concernant les critères sanitaires globaux, leur sens des préférences est déduit de la transformation des évaluations qualitatives en évaluation quantitatives des sous-critères. Famille complète de critères Changement climatique Acidification atmosphérique Destruction de la couche d’ozone stratosphérique Consommation de ressources énergétiques Consommation de ressources non énergétiques Consommation d’eau Production de déchets dangereux Production de déchets non dangereux Production de déchets inertes Production de déchets radioactifs Pollution de l’air Pollution de l’eau Pollution des sols Formation d’ozone troposphérique Sens des préférences Pondérations internes Décroissant 0,60 Décroissant 0,20 Décroissant 0,20 Décroissant 0,40 Décroissant 0,20 Décroissant 0,40 Décroissant 0,2 Décroissant 0,1 Décroissant 0,05 Décroissant 0,65 Décroissant Décroissant Décroissant 0,30 0,30 0,10 Décroissant 0,30 Méthode de regroupement Famille simplifiée de critères Sens des préférences Somme pondérée Impacts à larges échelles spatiale et temporelle Décroissant Somme pondérée Consommation de ressources Décroissant Somme pondérée Production de déchets Décroissant Somme pondérée Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes Décroissant Croissant si qualitatif, 0,25 Décroissant si quantitatif Croissant si Développement de qualitatif, micro-organismes 0,25 Décroissant dans l’air Règles définies Risques sanitaires si quantitatif dans les dans l’air intérieur Croissant si tableaux 8 et 9 Emissions qualitatif radioactives dans 0,25 Décroissant l’air si quantitatif. Croissant si Emissions de fibres qualitatif, 0,25 dans l’air Décroissant si quantitatif Tableau 10 : Simplification de la famille cohérente de critères Emissions de COV et formaldéhyde dans l’air - 88 - Croissant si qualitatif, Décroissant si quantitatif Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère Les critères étant définis, et compte tenu des hypothèses rappelées dans la partie 4.1, il est à présent possible d’évaluer chaque élément de construction (produits, liants, complexes produits/liants) intervenant dans une solution constructive par rapport à chacun des critères. L’évaluation des actions par chaque critère, pour la famille complète, que nous appellerons indifféremment « profil environnemental et sanitaire complet » des actions, répond au schéma présenté sur la figure 4, et est reprise dans les parties 4.2 à 4.7. Les étapes représentées par les parties 4.6 et 4.7 n’ont lieu que si l’étape décrite en partie 4.2 est validée, c'est-à-dire si une procédure de comparaison est souhaitée ultérieurement. Dans le cas contraire, seule une évaluation des solutions constructives, pour la durée de vie et la quantité définies pour le composant sera réalisée, et aucune agrégation des évaluations ne sera effectuée : il s’agit d’une procédure d’évaluation simple. Choix de l’unité fonctionnelle du composant cf. partie 2 Procédure d’évaluation simple Détermination des solutions constructives Procédure de comparaison Comparaison des performances des solutions constructives et du composant (4.2) Obtention du profil environnemental et sanitaire de chaque élément de chaque solution, par unité fonctionnelle de l’élément (4.3) Si performances identiques uniquement Conversion des profils en fonction de la quantité et la durée de vie associées au composant Obtention du profil environnemental et sanitaire de chaque élément, pour la quantité et la durée de vie du composant (4.4) Sommation des profils E&S pour la quantité et la durée de vie du composant Obtention du profil environnemental et sanitaire de chaque solution, pour la quantité et la durée de vie du composant (4.5) Obtention du profil environnemental et sanitaire de toutes les solutions constructives comparables par UF du composant (4.6) Obtention du profil environnemental et sanitaire simplifié de toutes les solutions constructives comparables (4.7) Figure 4 : Evaluation des solutions constructives par chaque critère de la famille complète - 89 - Chapitre 2 4.1 Hypothèses préliminaires Les inventaires de cycle de vie, au format de la norme NF P01-010 sont supposés disponibles pour tous les éléments intervenant dans les solutions constructives. Les essais sanitaires et leurs résultats permettant de déterminer les classes dans lesquelles sont situés les éléments de construction constituant les solutions constructives sont également supposé disponibles pour tous ces éléments. Nous considérons d’autre part qu’un composant, ou une solution constructive, est une simple somme de produits de construction, ce qui simplifie la détermination de son profil environnemental, qui correspond donc à une somme des profils environnementaux de ses éléments constitutifs, à condition qu’ils aient la même unité. En ce qui concerne les critères sanitaires, la sommation des critères n’est pas un mode de calcul adéquat, comme nous l’avons précisé précédemment, et nous retiendrons l’opérateur « min » pour combiner et associer ces critères lorsque cela sera nécessaire. 4.2 Ebauche de la compilation des performances techniques des éléments Les performances techniques du composant et des éléments peuvent être très nombreuses et diverses et la compilation des performances des éléments pour aboutir aux performances de la solution constructive dans laquelle ils interviennent nécessite un grand nombre de données, qu’il n’est pas toujours aisé de rassembler. D’autre part, lorsque nous passons de l’échelle « produit » à l’échelle « solution constructive », la compilation des performances ne peut pas toujours être faite, car certaines performances de la solution ne peuvent être obtenues que par mesures. Cette sous-partie présente ainsi, dans un premier temps, les performances techniques associées aux éléments que nous allons considérer. Elle propose ensuite certaines hypothèses permettant d’une part, d’aboutir aux performances techniques des solutions constructives à partir de celles des éléments, et d’autre part, de comparer la ou les performance(s) technique(s) des solutions par rapport à celle(s) du composant. 4.2.1 Performances techniques d’un élément En utilisant les typologies issues de [Destrac et al., 2000] et [CETE, 2003], nous avons identifié six catégories de performances techniques, qui dépendent de l’élément ou du composant étudié : la résistance mécanique, l’étanchéité, la résistance au feu, la résistance thermique, la résistance acoustique, la transparence. - Cas de la résistance mécanique (et sécurité d’utilisation) La résistance mécanique d’un élément correspond en fait à de nombreuses caractéristiques, propres souvent à chaque élément [Destrac et al., 2000]. En effet, selon les éléments, cette résistance inclut : la résistance en traction, la résistance en compression, la résistance en cisaillement, la résistance en flexion, l’adhérence, la résistance aux chocs, la résistance au poinçonnement, etc. Chaque élément dispose donc d’une résistance mécanique qui lui est propre. Toutes les données attestant de cette résistance mécanique peuvent être disponibles auprès des fabricants, et par conséquent connues par les utilisateurs de ces produits [CSTB, 2004b]. - Cas de l’étanchéité et de la perméabilité (vapeur, eau) Un bâtiment doit bien évidemment être étanche (ou imperméable) à l’eau, que ce soit au niveau des fondations, des façades ou des couvertures, c'est-à-dire qu’il ne doit pas permettre le passage de l’eau de l’extérieur vers l’intérieur et vice-versa. L’idéal est que les parois verticales des bâtiments soient perméables à la vapeur d’eau, ce qui est mesuré par la résistance à la diffusion de la vapeur d’eau µ des éléments constitutifs de ces parois [Kur, 2004]. - 90 - Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère - Cas de la résistance au feu et de la réaction au feu Au niveau européen, la résistance au feu de chaque élément correspond à son aptitude à conserver, pendant une durée déterminée, la capacité portante (R), l’étanchéité (E) et/ou l’isolation thermique (I) requises (selon que l’élément est porteur ou non), spécifiées dans un essai normalisé de résistance au feu [CSTB, 1994], [Projet ADAPT, 2000] et [Paulin, 2001]. Au niveau français, la résistance au feu est caractérisée par la durée de stabilité au feu (SF), la durée de coupe-feu (CF) et/ou la durée de pare-flamme (PF) [Grandjean, 1996]. La résistance au feu doit être testée et connue pour chaque élément. La réaction au feu d’un élément constitue sa facilité à s’enflammer, et donc à alimenter le feu. En France, les éléments peuvent être incombustibles – ce qui correspond à un classement M0 – ou combustibles – ce qui correspond à un classement variant de M1 (non inflammable) à M4 (facilement inflammable) [Grandjean, 1996]. Ces données sont parfois fournies dans les FDES. Au niveau européen, deux ensembles de sept euroclasses ont été définis pour la réaction au feu, selon les produits considérés (sols / autres produits). Ces sept classes sont données par A1, A2 (les meilleures), B, C, D, E et F (les moins bonnes), en fonction de trois niveaux de sollicitation thermique – attaque par une petite flamme, sollicitation par un objet en feu ou feu pleinement développé dans la pièce voisine, feu pleinement développé dans la pièce – et des essais de classement associés aux couples produits / sollicitation thermique : essai à la petite flamme, essai de l’objet isolé en feu, essai grandeur de référence, essai au panneau radiant, essai de mesure du pouvoir calorifique supérieur, essai au four de noncombustibilité [CSTB/DSSF, 2005]. - Cas de la résistance thermique La résistance thermique R d’un élément correspond à la capacité de cet élément à s’opposer au passage de la chaleur à travers lui-même [Paulin, 2001]. Cette résistance présente l’avantage de pouvoir être sommée [Kur, 2004]. Les résistances thermiques de chaque élément (en m².K/W) peuvent donc directement être additionnées, à condition que les données soient disponibles dans les FDES, pour obtenir la résistance thermique totale de la solution constructive. La valeur qui est plus fréquemment étudiée en ce qui concerne la résistance thermique d’un élément est en fait l’opposée de celle-ci, c'est-à-dire le coefficient de transmission surfacique U (cf. règles Th-U de la RT 2000, [CSTBc, 2004]). La conductivité thermique λ est également un coefficient qui peut être mentionné et étudié. Ce coefficient, relié à la résistance thermique par la formule λ = e/R où e représente l’épaisseur de l’élément étudié, correspond au critère habituel de la qualité isolante d’un élément [Kur, 2004]. Un autre paramètre peut également être étudié lorsque les caractéristiques thermiques sont considérées, il s’agit de l’inertie thermique des éléments [Destrac et al., 2000]. - Cas de la résistance acoustique La résistance acoustique, ou indice d’affaiblissement acoustique, indique de combien de décibels un élément réduit les bruits aériens [Kur, 2004]. Si cet indice peut être calculé pour chaque élément individuellement, par la loi de masse [Hamayon, 1996] notamment, la résistance acoustique de l’association d’éléments (plusieurs couches superposées) ne peut en général être déterminée que par des mesures. Elle nécessite même, dans la plupart des cas, d’être étudiée à l’échelle d’une pièce, car elle dépend de nombreux paramètres, notamment la présence ou non de couche d’air entre les éléments (notion de dureté du « ressort »), les transmissions latérales, les ponts acoustiques [CETE, 2002]. Il est néanmoins important de remarquer que ce sont les éléments de menuiserie (entrées d’air) – fenêtres, portes – qui représentent les plus grandes « fuites » acoustiques dans un bâtiment [Hamayon, 1996], [Destrac et al., 2000] et [Josse, 1998]. - 91 - Chapitre 2 - Cas de la transmission lumineuse et de la réflexion lumineuse Ces propriétés ne concernent que les éléments de type « vitrage ». La transmission lumineuse correspond à la capacité d’un vitrage à transmettre la lumière solaire (en %). La réflexion lumineuse correspond à la capacité d’un vitrage à réfléchir la lumière solaire (en %) [http://irc.nrc-cnrc.gc.ca, consulté en 2005], [www.saint-gobain.fr, consulté en 2005]. 4.2.2 Hypothèses supplémentaires de la modélisation Pour passer des performances techniques des éléments constructifs aux performances techniques des solutions constructives, il est nécessaire d’effectuer des hypothèses à l’échelle des composants ainsi qu’à celle des éléments, compte tenu des données disponibles et de leurs associations possibles. 4.2.2.1 A l’échelle des composants Les performances techniques individuelles de chaque élément doivent être combinées pour aboutir à la ou aux performance(s) de la solution constructive, afin que cette ou ces performance(s) puisse(nt) être comparée(s) à celle(s) du composant. Or, pour la plupart des performances techniques, cette « combinaison » ne peut être effectuée que par des mesures et/ou des essais [Hamayon, 1996], [Destrac et al., 2000], [CETE, 2003]. C’est notamment le cas de la résistance au feu, de la réaction au feu et de la résistance acoustique. Si de tels essais ou mesures ne sont pas disponibles, il n’est donc pas possible de les prendre en compte. D’autre part, les données environnementales et sanitaires que nous utilisons proviennent des fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction qui ne contiennent pas ou peu d’informations techniques sur ces produits. L’idéal serait de pouvoir utiliser une base de données qui puisse renseigner la totalité des caractéristiques des produits de construction, qu’elles soient techniques, environnementales, sanitaires, relatives au confort, ou économiques. Cette base de données étant inexistante actuellement, et afin de pouvoir prendre en compte la ou les performances techniques des éléments et des solutions constructives lors de la comparaison réalisée par l’outil d’aide au choix des produits, de nombreuses approximations doivent donc être effectuées. Ces approximations consistent à ne considérer que les caractéristiques techniques pour lesquelles il est possible d’obtenir des données dans les FDES à court et moyen terme (5 ans) et qu’il est possible de combiner pour passer des données « éléments » aux résultats « solutions constructives ». Le tableau 11 ci-dessous présente ces approximations. Performances techniques Classes de composants Fondations Murs : - porteurs, - non porteurs Couvertures Dalles et planchers Plafonds Ouvrants : - portes, - vitrages Résistance mécanique Etanchéité et perméabilité Réaction au feu Résistance thermique Résistance acoustique Transmission lumineuse Rc(1) en MPa Néant Néant Néant Néant Néant - Rc en MPa - Néant(8) Néant Rc et Rt(2) en MPa Néant Néant (4) Néant M(3) Rth en m².K/W R(5) en dB Néant Néant Néant Rth en m².K/W Néant Néant Néant M Rth en m².K/W R en dB Néant Néant Néant Rth en m².K/W R en dB Néant Néant M Rth en m².K/W R en dB Tableau 11 : Performances techniques considérées pour la modélisation - 92 - - Néant, - tL(6) et rL(7) en % Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère Notations relatives aux tableau 11 et tableau 12 : (1) (6) Rc : résistance en compression ; tL : facteur de transmission lumineuse ; (2) (7) Rt : résistance en traction ; rL : facteur de réflexion lumineuse ; (3) (8) M : réaction au feu ; Néant : performance technique non (4) considérée pour le composant. Rth : résistance thermique ; (5) R : résistance acoustique ; 4.2.2.2 Des produits au composant Le tableau 11 précédent a permis d’identifier les caractéristiques techniques considérées à l’échelle du composant ou de la solution constructive. A l’échelle des produits de construction, il s’agit d’effectuer certaines hypothèses supplémentaires afin de pouvoir combiner les caractéristiques techniques disponibles. Les approximations et calculs permettant de « combiner » les performances techniques des éléments pour aboutir à celles des solutions constructives sont présentés dans le tableau 12. Puis ils sont justifiés dans la suite de cette sous-partie. Les notations sont les mêmes que celles du tableau 11. Performance technique étudiée Eléments i Solution constructive Rc Rci Rc = Rci avec i conçu pour résister à la compression Rt Rti Rt = Rti avec i conçu pour résister à la traction M Mi M = Mi avec i exposé Rth Rthi Rth = ΣiRthi R Ri R = Ri modulé avec i principal tL tLi tL = mini(tLi) rL rLi rL = mini(rLi) Tableau 12 : Combinaison des performances techniques des éléments D’après les résultats d’essais, de calculs et de mesures disponibles [Destrac et al., 2000], pour les résistances mécaniques, lorsque les éléments sont dimensionnés selon les règles de dimensionnement, puis associés et mis en œuvre selon les règles de l’art, les résultats suivants sont en général obtenus : - Rc = Rci avec i élément conçu pour résister à la compression ; - Rt = Rti avec i élément conçu pour résister à la traction. Concernant la réaction au feu, nous pensons qu’il est judicieux de considérer, pour un assemblage (ou solution constructive), la réaction au feu des éléments susceptibles d’être exposés. La réaction au feu d’un assemblage pourra donc prendre deux valeurs, les valeurs des deux éléments externes. Pour l’instant, nous considérons la résistance thermique Rth des éléments, mais nous modifierons probablement l’étude de cette caractéristique par l’étude de son inverse, à savoir le coefficient de transmission surfacique U, lors de la comparaison de solutions constructives. Enfin, la résistance acoustique d’un assemblage plein est donnée par la résistance acoustique de l’élément principal de l’assemblage (c'est-à-dire sans les doublages) et doit être modulée en fonction des doublages utilisés. Lorsqu’il s’agit de bons doublages thermiques, les performances acoustiques de l’assemblage sont en général diminuées, et vice-versa. Dans la mesure où très peu de données sont disponibles dans les FDES, et toujours dans un souci de simplifier le travail de l’utilisateur de l’outil, nous prendrons, pour les produits traditionnels, les valeurs suivantes (ces valeurs sont issues des bases de données du logiciel « Acoubat Sound 3.1 » [CSTB, 1998] ; elles correspondent à des valeurs moyennes obtenues en fonction de différentes épaisseurs de doublages) : - 93 - Chapitre 2 - doublage à base de laine minérale : + 3 dB, doublage à base de polystyrène expansé : - 2dB, doublage à base de polystyrène extrudé : - 3dB, doublage à base de polyuréthane : - 5 dB. Ces valeurs ne sont pas applicables à des « doublages + plaque de plâtre » qui présentent en général des performances acoustiques supérieures. La performance acoustique d’une solution constructive devra par conséquent être déterminée en identifiant de manière adéquate ses différents éléments constitutifs. La présence d’entrées d’air (fenêtres, portes), modifie totalement les valeurs annoncées, et nécessite d’effectuer d’autres calculs de résistance acoustique, fonction des surfaces des entrées d’air et de la surface de l’élément principal, mais aussi de leurs résistances acoustiques respectives. Pour tenir compte des ponts acoustiques, il n’est pas possible de raisonner à l’échelle du composant. C’est à l’échelle de l’assemblage des solutions constructives qu’il faut travailler (c'est-à-dire la pièce, voire l’appartement pour un bâtiment), ce qui dépasse le cadre de cette recherche et ne sera donc pas considéré par la suite. La même remarque peut être appliquée aux résistances thermiques et aux ponts thermiques. 4.2.3 Performance(s) technique(s) des solutions constructives comparée(s) à celle(s) du composant A l’issue des combinaisons pour les performances techniques, chaque solution constructive est munie d’une ou de plusieurs performances qui peuvent être différentes de celle(s) du composant. Afin de comparer des solutions constructives comparables sur le plan technique, nous prendrons alors comme convention : - si chaque performance technique pour toutes les solutions constructives est égale à la performance du composant qui lui correspond, alors toutes les solutions constructives sont munies d’un profil environnemental et sanitaire pour l’unité fonctionnelle du composant et la comparaison des solutions pourra alors être effectuée ; - s’il existe une ou plusieurs performances strictement inférieure(s) ou strictement supérieure(s) à celle(s) du composant pour une solution constructive, alors la solution constructive doit être reconsidérée, et ne peut pas être comparée aux autres telle quelle. Ce second cas peut entraîner la redéfinition de l’unité fonctionnelle du composant, l’ajout éventuel de produits de construction pour améliorer les performances de la solution constructive provisoirement écartée ou l’abandon de cette solution constructive pour la comparaison. Certaines marges d’erreur, notamment pour les performances associées davantage au confort qu’à la stabilité de l’ouvrage ou à la sécurité, peuvent toutefois être tolérées, compte tenu notamment des approximations que nous avons effectuées pour déterminer les performances des solutions constructives. Nous accepterons ainsi : - pour la résistance acoustique : + ou – 2 dB (soit 5 % pour 40 dB, qui est déjà une bonne protection acoustique, selon la nouvelle réglementation acoustique) ; - pour la résistance thermique : + ou – 0,1 K.m²/W (soit 4% pour une résistance thermique classique de 2,5 K.m²/W) ; cette marge d’erreur semble acceptable actuellement selon la RT 2000 (cf. les solutions techniques proposées dans [CSTB, 2004c]), toutefois, des calculs complets « consommations/émissions » à l’échelle du bâtiment seraient souhaitables pour s’assurer de la possibilité de comparer des solutions qui possèdent des résistances thermiques comprises dans cette fourchette de valeurs, notamment en raison de l’évolution de la RT2000 ; - pour la transmission lumineuse : + ou - 1 %. - 94 - Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère Cette sous-partie est une ébauche de la prise en compte des performances techniques des éléments pour déterminer la comparabilité des solutions constructives à celles du composant. Elle sera complétée en fonction des commentaires des spécialistes de chaque domaine, des utilisateurs de l’outil, et des données disponibles. 4.3 Obtention du profil E&S pour chaque élément, par UF définie pour l’élément Pour obtenir le profil environnemental et sanitaire de chaque élément, par unité fonctionnelle définie pour l’élément, nous devons procéder en deux étapes : obtention du profil environnemental, et obtention du profil sanitaire. 4.3.1 Obtention du profil environnemental de chaque élément Pour évaluer les caractéristiques environnementales des produits de construction, nous procédons de la même façon que pour la troisième étape d’une analyse du cycle de vie : l’évaluation du cycle de vie [ISO 14043, 2001]. Nous partons ainsi des résultats de l’inventaire du cycle de vie des produits (ou liants ou complexes produits/liants) de construction, à savoir des quantités de flux de matières et d’énergies consommés et émis sur tout leur cycle de vie, disponibles dans les fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits considérés, ou dans la base de données INIES. Ces flux, déterminés par unité fonctionnelle associée aux produits, sont alors répartis dans les différents indicateurs d’évaluation des critères environnementaux de la famille cohérente complète. Les critères précédemment définis permettent alors d’évaluer chaque élément d’un point de vue environnemental : chaque élément de construction intervenant dans une solution constructive est alors muni de son profil environnemental, par unité fonctionnelle associée à cet élément. A l’issue de cette étape, le profil environnemental Pe de chaque élément (a’i) est donné par : Pe (a’i) = { gej(a’i), j ∈ [1,…, 14] } où gej(a’i) représente l’évaluation de l’élément (a’i) selon le critère environnemental « ej », obtenue par le calcul de l’indicateur d’évaluation du critère « ej » par la méthode de caractérisation associée (cf. tableau 7), pour l’unité fonctionnelle de l’élément (a’i). 4.3.2 Obtention du profil sanitaire de chaque élément Le profil sanitaire de chaque élément constitutif des solutions constructives est obtenu au moyen d’essais sanitaires normalisés particuliers, que nous supposons disponibles. Les résultats de ces essais fournissent des classements qualitatifs propres à chaque élément, pour une durée, une quantité, ainsi que des conditions d’utilisation normalisées. Nous considèrerons donc que les profils sanitaires des produits, étant des évaluations qualitatives, sont donnés indépendamment de l’unité fonctionnelle de l’élément considéré. Ils constituent une information sur les caractéristiques sanitaires des éléments (au même titre que la caractérisation des substances dangereuses), qui ne peut être additionnée ou multipliée, lorsque les conditions d’usage changent. A l’issue de cette étape, le profil sanitaire Ps de chaque élément (a’i) est donné par : Ps (a’i) = { gsj(a’i), j ∈ [1,…, 5] } Où gsj(a’i) représente l’évaluation de l’élément (a’i) selon le critère sanitaire « sj », obtenue par la réalisation des essais sanitaires associés au critère sanitaire « sj » (cf. tableau 7), indépendamment de l’unité fonctionnelle de l’élément (a’i). - 95 - Chapitre 2 4.4 Conversion du profil E&S de chaque élément, pour la DVP et la quantité du composant Pour calculer les profils environnementaux et sanitaires complets des solutions constructives à partir de ceux des produits, il est nécessaire que les profils des éléments aient les mêmes unités et puissent donc être combinés. Les profils environnementaux des éléments, obtenus par unité fonctionnelle des éléments, doivent donc être transformés en profils des éléments par unité fonctionnelle du composant, ou plus exactement en profils des éléments pour la quantité et la durée de vie définies pour le composant (l’ordre des deux étapes de la transformation pouvant tout à fait être inversé). La conversion des profils sanitaires n’a pas lieu puisque ces profils sont indépendants de l’unité fonctionnelle de l’élément. Les caractéristiques sanitaires sont donc les mêmes, quelle que soit la durée de vie et la quantité de l’élément. Nous emploierons les notations suivantes : Durée de vie typique : DVT, c’est la durée de vie de l’élément considéré, Durée de vie prescrite (c’est-à-dire souhaitée et renseignée par l’utilisateur) : DVP, Partie entière d’un quotient : E, Partie décimale d’un quotient : D, Marge d’erreur : ε, Entier positif : e. 4.4.1 Conversion du profil environnemental de l’élément pour la durée de vie prescrite du composant : coefficient τ 1) Nous nous plaçons dans la situation où DVPcomposant ≥ DVTélément Pour convertir les profils environnementaux des produits de construction, par unité fonctionnelle des produits, en profils environnementaux des produits de construction pour la durée de vie du composant, deux cas peuvent se présenter, en fonction des données disponibles. • Lorsque les profils environnementaux de chaque élément sont disponibles pour les 5 étapes du cycle de vie, alors les données quantitatives des profils environnementaux et sanitaires des éléments constitutifs d’une solution constructive, par unité fonctionnelle de ces éléments, doivent être multipliées : - pour les données relatives à la fabrication, au transport, à la mise en œuvre et à la fin de vie, par le coefficient τ = E ( DVPcomposant ) + 1 ; DVTélément - pour les données relatives à la vie en œuvre, par le coefficient τ = DVPcomposant . DVTélément Par exemple, si DVPcomposant = 100 ans et DVTélément = 75 ans, alors il peut être nécessaire de remplacer cet élément par le même élément neuf au bout de 75 ans. Ce remplacement implique de prendre en compte une deuxième fois tous les impacts générés par la fabrication, le transport, la mise en œuvre et la fin de vie du second élément puisqu’un second élément est nécessaire. Ce coefficient 2 correspond bien à E(100/75) + 1 = 2. Par contre, la vie en œuvre du second élément ne dure que 25 ans (100 – 75), soit 1/3 de DVTélément. Les consommations (éventuelles) et les émissions de l’élément de remplacement ne doivent donc être comptées que sur 25 ans pendant la vie en œuvre. Ceci revient à multiplier les données relatives à la vie en œuvre de l’élément par (1 + 1/3) où le coefficient 1 correspond au 1er élément, et le coefficient 1/3 tient compte du second élément. Or 1 + 1/3 = 4/3, ce qui correspond bien au coefficient multiplicatif 100/75. - 96 - Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère • Lorsque les profils environnementaux de chaque élément sont uniquement disponibles pour le cycle de vie entier de l’élément (soit pour les durées de vie typiques des éléments), alors il est nécessaire de définir une marge d’erreur ε acceptable (en %) entre la DVTcomposant et la DVTélément. Nous prendrons ε = 5 % ou 10 %. Soit e un entier positif quelconque. Les données quantitatives des profils des éléments constitutifs d’une solution constructive, par unité fonctionnelle de ces éléments, doivent alors être multipliées : - si DVPcomposant = e, par le coefficient τ = DVPcomposant ; si DVTélément DVPcomposant DVTélément DVTélément ≠ e, alors : o si D( DVPcomposant ) ≤ DVPcomposant * ε alors par le coefficient τ = E ( DVPcomposant ) ; DVTélément DVTélément o sinon, par le coefficient τ = E ( DVTélément DVPcomposant DVTélément )+ 1. Dans le cas présent, il n’est plus possible de différencier les données relatives à la vie en œuvre, des autres données, et par conséquent, d’adapter les coefficients multiplicatifs. Nous introduisons donc une marge d’erreur pour compenser partiellement la pénalisation engendrée par la non différenciation des phases du cycle de vie des éléments. Par exemple, si DVPcomposant = 100 ans et DVTélément = 50 ans, alors toutes les données environnementales du profil de l’élément sont multipliées par le coefficient τ = 2 (100/50). Si DVPcomposant = 100 ans et DVTélément = 80 ans, alors, en prenant ε = 10 %, on obtient D(100/80) = 0,25 > 0,125 (= 0,1*100/80), donc toutes les données environnementales du profil de l’élément sont multipliées par le coefficient τ = 2 (E(100/80)+1). Par contre, si DVPcomposant = 100 ans et DVTélément = 90 ans, alors, en prenant encore ε = 10 %, on obtient D(100/90) = 0,11 = 0,11 (= 0,1*100/90), donc toutes les données environnementales du profil de l’élément sont multipliées par le coefficient τ =1 (E(100/90)). 2) Nous nous plaçons dans la situation où DVPcomposant < DVTélément Pour convertir les profils environnementaux des produits de construction, par unité fonctionnelle des produits, en profils environnementaux des produits de construction pour la durée de vie du composant, deux cas peuvent alors de nouveau se présenter, en fonction des données disponibles. • Lorsque les profils environnementaux de chaque élément sont disponibles pour les 5 étapes du cycle de vie, alors les données quantitatives des profils environnementaux et sanitaires des éléments constitutifs d’une solution constructive, par unité fonctionnelle de ces éléments, doivent être multipliées : - pour les données relatives à la fabrication, au transport, à la mise en œuvre et à la fin de vie, par le coefficient τ = 1 ; - pour les données relatives à la vie en œuvre, par le coefficient τ = DVPcomposant . DVTélément Par exemple, si DVPcomposant = 75 ans et DVTélément = 100 ans, il est nécessaire, de toute façon, de fabriquer, transporter, mettre en œuvre et éliminer l’élément en fin de vie, donc toutes les données environnementales relatives à ces phases doivent être comptées une fois. Par contre, la vie en œuvre de l’élément ne dure que 75 ans, soit 100*3/4 ans. Ceci revient à multiplier les données environnementales relatives à la vie en œuvre de l’élément par τ = 3/4. - 97 - Chapitre 2 • Lorsque les profils environnementaux de chaque élément sont uniquement disponibles pour le cycle de vie entier de l’élément (soit pour les durées de vie typiques des éléments), alors, dans la mesure où les éléments sont obligatoirement fabriqués, transportés, mis en œuvre, puis éliminés, les données quantitatives des profils environnementaux des éléments constitutifs d’une solution constructive, par unité fonctionnelle de ces éléments, sont multipliées par le coefficient τ = 1. Nous ne définissons pas de marge d’erreur pour moduler les profils en fonction de la durée de la vie en œuvre de l’élément dans ce cas. Dans tous les cas, à la fin de cette conversion, tous les profils environnementaux des éléments seront considérés comme étant donnés pour la DVPcomposant. A l’issue de cette conversion, le profil environnemental Pe de chaque élément (a’i) est donc donné par : Pe (a’i) = { g’ej(a’i), j ∈ [1,…, 14] } avec g’ej(a’i) = τgej(a’i) g’ej(a’i) représente l’évaluation de l’élément (a’i) selon le critère environnemental « ej », calculée à partir de l’évaluation gej(a’i) pour la quantité associée à l’élément (a’i) et pour la durée de vie (prescrite) du composant (multiplication par le coefficient τ). 4.4.2 Conversion du profil environnemental de l’élément pour la quantité du composant : coefficient χ 1) Nous nous plaçons dans le cas où les éléments ne sont pas des éléments qui permettent de lier les produits ou complexes entre eux (ni colle, ni vis, ni clous, ni tasseaux, etc.) Cette conversion nécessite de vérifier dans un premier temps que l’unité de quantité de l’élément est bien la même que celle du composant : m, ou m², ou m3, ou kg, ou L, etc. Deux cas peuvent alors se présenter. • Si les unités sont similaires, alors les données quantitatives des profils environnementaux des éléments constitutifs d’une solution constructive doivent être multipliées par le coefficient χ= Quantité composant Quantité élément • Si les unités ne sont pas similaires (ce qui risque d’être rare compte tenu des produits assemblés pour former une même solution constructive), il est nécessaire de transformer l’unité de quantité de l’élément uélément afin que les unités soient similaires. Pour cela, les données complémentaires sur les éléments sont indispensables : longueur, largeur, épaisseur, densité (ou masse volumique) ; elles permettent d’effectuer les transformations souhaitées sur les unités des éléments. Les données quantitatives des profils environnementaux des éléments constitutifs d’une solution constructive, par unité fonctionnelle de ces éléments, doivent alors être multipliées ou divisées par la valeur qui permet de changer d’unité (par exemple, on divisera par l’épaisseur si l’on souhaite passer de m3 en m2). Ensuite, il est possible d’entreprendre la conversion en fonction du coefficient de conversion mentionné ci-dessus. Dans ce cas, le coefficient multiplicatif des données est le coefficient : χ= Quantité composant Quantité élément * f ( uélément ; ucomposant ) où f(uélément ; ucomposant) est la fonction qui permet de convertir l’unité de quantité de l’élément uélément dans l’unité de quantité du composant ucomposant. - 98 - Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère 2) Nous nous plaçons dans le cas où les éléments considérés permettent de lier les autres éléments La conversion nécessite de connaître les quantités d’éléments que l’élément « liant » (vis, clous, colle, tasseaux, etc.) permet d’assembler. C’est ensuite la comparaison de ces quantités avec celle du composant qui permettra de déterminer le coefficient de conversion. On se retrouve alors dans l’un des deux cas précédents. Par exemple, soit une quantité Quantitéélément_liant = 30 qui permet de fixer une quantité donnée (2 m²) de plaque de plâtre sur un mur, notée Quantitéplaquedeplâtre. En supposant que Quantitécomposant = 10 m², alors il faudra multiplier les quantités du profil environnemental du liant par le coefficientχ = Quantitécomposant/Quantitéplaquedeplâtre = 10/2 = 5. A l’issue de cette conversion, le profil environnemental Pe de chaque élément (a’i) est donné par : Pe (a’i) = { g’’ej(a’i), j ∈ [1,…, 14] } avec g’’ej(a’i) = χg’ej(a’i) g’’ej(a’i) représente l’évaluation de l’élément (a’i) selon le critère environnemental « ej », calculée à partir de l’évaluation g’ej(a’i) pour la durée de vie (prescrite) et la quantité du composant (multiplication par le coefficient χ). 4.5 Obtention du profil E&S de chaque solution, pour la DVP et la quantité du composant Cette étape nécessite une fois de plus de considérer les évaluations environnementales et les évaluations sanitaires séparément. 4.5.1 Obtention du profil environnemental de chaque solution constructive Lorsque tous les éléments intervenant dans une solution constructive sont munis d’un profil environnemental pour la durée de vie et la quantité associées au composant, il est possible d’additionner directement ces profils pour obtenir le profil environnemental complet de la solution constructive, compte tenu des hypothèses choisies. La durée de vie associée à la solution constructive constituée de tous les éléments étudiés est par conséquent la DVPcomposant. De même, la quantité associée à la solution constructive constituée de tous les éléments étudiés est la Quantitécomposant. A l’issue de cette étape, le profil environnemental Pe de chaque solution constructive (ak) est donné par : Pe (ak) = { gej(ak), j ∈ [1,…, 14] } avec gej(ak) = Σi g’’ej(a’i) gej(ak) représente l’évaluation de la solution constructive (ak) selon le critère environnemental « ej », calculée en sommant sur i les évaluations g’’ej(a’i) des éléments (a’i) constitutifs de la solution constructive (ak) pour la quantité et la durée de vie (prescrite) du composant. 4.5.2 Obtention du profil sanitaire de chaque solution constructive Chaque élément d’une solution constructive est muni de différentes caractéristiques qualitatives sanitaires. Pour obtenir des informations sanitaires à l’échelle de la solution constructive, nous pouvons procéder de trois manières différentes : - 99 - Chapitre 2 - soit réaliser des essais à l’échelle du composant, afin d’obtenir directement les évaluations sanitaires selon chaque critère de la solution constructive, - soit transformer les caractéristiques qualitatives en évaluation quantitative, puis compiler ces évaluations quantitatives au moyen de formules mathématiques, type « somme » ou « produit », éventuellement pondérés, - soit établir des règles de combinaison des caractéristiques qualitatives, pour obtenir d’autres caractéristiques qualitatives à l’échelle de la solution constructive. C’est la troisième manière que nous avons choisie pour obtenir les caractéristiques sanitaires des solutions constructives à partir de celles de leurs éléments constitutifs. En effet, pour le moment, les essais sanitaires ne sont pas disponibles à l’échelle du composant. D’autre part, l’emploi de valeurs quantitatives et de formules mathématiques présenterait des risques de compensation entre les critères sanitaires, ce que nous souhaitons éviter. Nous avons alors défini des règles de combinaison pour chaque critère sanitaire, sur le même principe (opérateur « min ») que celui défini au paragraphe 3.4.4 de ce chapitre. Nous supposons les solutions constructives constituées de plusieurs éléments, l’ordre d’assemblage des éléments n’ayant aucune importance. Nous rappelons qu’un élément quelconque est noté ai’ et qu’une classe d’évaluation selon un critère sanitaire est noté S ; S peut se décliner en trois valeurs (S+, S, S-). Le tableau 13 suivant présente alors toutes les règles de combinaison pour ces critères. Evaluation des critères sanitaires Elément a’i Autres éléments Solution constructive S+ S+ S+ S S+ ou S S SS+ ou S ou SSTableau 13 : Combinaison des évaluations sanitaires des éléments Ces règles de combinaison sont très sévères, puisqu’elles impliquent que si l’un des éléments possède une évaluation défavorable pour un critère sanitaire, alors la solution constructive possède nécessairement une évaluation défavorable pour le critère considéré, quelle que soit l’évaluation de ces autres éléments constitutifs sur ce critère. Cette manière de combiner les critères sanitaires peut ainsi paraître injuste, car elle ne distingue pas les solutions constructives constituées d’un seul élément défavorable sur le plan sanitaire de celles qui en contiennent plusieurs. Néanmoins, nous pensons qu’elle permet de bien appréhender le caractère nécessairement discriminatoire, voire veto, des critères sanitaires. Par exemple, soit un élément a’1 muni du profil sanitaire Ps(a’1) = {C+, F, B, R+, Fi+} et un élément a’2 muni du profil sanitaire Ps(a’2) = {C+, F+, B, R, Fi-}, alors, la solution constructive a1, constituée des deux éléments a’1 et a’2, possède le profil sanitaire présenté au tableau 14 : Profil sanitaire Profil sanitaire de la Profil sanitaire de a’2 solution constructive a1 de a’1 C+ C+ C+ F F+ F B B B R+ R R Fi+ FiFiTableau 14 : Exemple d’obtention d’un profil sanitaire d’une solution constructive - 100 - Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère A l’issue de cette étape, le profil sanitaire Ps de chaque solution constructive (ak) est donc donné par : Ps (ak) = { gsj(ak), j ∈ [1,…,5] } avec gsj(ak) = minigsj(a’i) gsj(ak) représente l’évaluation de la solution constructive (ak) selon le critère sanitaire « sj », calculée en effectuant la combinaison, comme indiquée dans le tableau 13 précédent, sur i des évaluations gsj(a’i) des éléments (a’i) constitutifs de la solution constructive (ak). Ainsi, chaque solution constructive (ak) du composant est munie d’un profil environnemental et sanitaire complet noté Pe&s (ak), pour la durée de vie et la quantité définies dans l’unité fonctionnelle du composant en ce qui concerne les critères environnementaux, avec : Pe&s (ak) = Pe(ak) ∪ Ps(ak) Néanmoins, ces solutions constructives n’ont pas obligatoirement les mêmes performances techniques, et elles peuvent par conséquent ne pas être comparables. En effet, accepter de comparer des solutions constructives trop différentes d’un point de vue technique reviendrait à comparer des actions non globales, ce qui ne convient pas dans cette étude pour employer une méthode d’agrégation multicritère, comme nous l’avons précisé précédemment. Il est donc nécessaire d’identifier les performances techniques des solutions constructives, pour savoir si ces performances rendent les solutions constructives susceptibles d’être comparées. La partie suivante n’a donc lieu que si les solutions sont comparables (cf. figure 4). 4.6 Obtention du profil E&S complet de chaque solution, pour l’UF du composant Lorsque les solutions constructives peuvent être comparées, alors elles disposent d’un profil environnemental et sanitaire pour l’unité fonctionnelle du composant. C’est le profil Pe&s défini précédemment, qui est supposé correspondre maintenant au profil de chaque solution pour l’UF du composant. Il est donc possible d’établir la matrice des performances complète des solutions constructives. Cette matrice comporte en colonne, les 19 critères environnementaux et sanitaires, en ligne, toutes les solutions constructives associées au composant initialement choisi, et à l’intersection d’une ligne et d’une colonne, l’évaluation de la solution constructive considérée par le critère sélectionné. Cette évaluation est donnée pour l’unité fonctionnelle du composant. Par exemple, le tableau 15 ci-après est un extrait de la matrice des performances des trois premières solutions constructives définies pour le composant « mur » (cf. paragraphe 2 de ce chapitre). L’unité fonctionnelle du composant, notée UFcomp, possède les valeurs suivantes : - quantité : 1 m2, - durée de vie : 100 ans, - performances : Mur porteur, Rth = 2,45 K.m2/W. La solution constructive « mur terre cuite » possède une résistance thermique de 2,5 K.m²/W ; la solution constructive « mur béton cellulaire » possède une résistance thermique de 2,5 K.m²/W ; et la solution constructive « mur béton » possède une résistance thermique de 2,36 K.m²/W. Ces valeurs correspondent bien à la marge d’erreur que nous nous autorisons. - 101 - Chapitre 2 Unité Mur « terre cuite » Mur « béton cellulaire » Mur « béton » Changement climatique kg eq. CO2 / UFcomp Consommation d’eau Acidification atmosphérique kg eq. SO2 / UFcomp Production de déchets inertes 72,22 180 0,385 327,7 19056 56,47 250 0,068 48,1 1388 30,4 144 0,135 232,6 3670 L / UFcomp kg / UFcomp Pollution de l’air m3 / UFcomp Tableau 15 : Extrait d’une matrice des performances pour le composant « Mur » Le profil environnemental et sanitaire complet de chaque solution constructive est ainsi constitué de 14 critères environnementaux quantitatifs, et de 5 critères sanitaires qualitatifs. Ces 5 critères sanitaires qualitatifs devront être transformés en évaluation quantitative pour permettre l’agrégation des profils complets. 4.7 Calcul du profil environnemental et sanitaire simplifié de chacune des solutions Pour pouvoir représenter graphiquement les résultats du profil complet, et obtenir une première interprétation, donc simplifier ces résultats, il est nécessaire de normer les profils environnementaux, c'est-à-dire de rendre les évaluations adimensionnelles ou encore de leur donner la même échelle, comme nous l’avons précisé au paragraphe 3.3 de ce chapitre. 4.7.1 Normation des profils environnementaux complets des solutions constructives Pour normer les profils environnementaux de produits de construction, en vue d’un étiquetage environnemental, Chevalier (2003) précise qu’il existe deux solutions : 1) diviser les évaluations par un étalon de même dimension (équivalent habitant.jour de la France, produit de référence, etc.) ; 2) ramener toutes les évaluations à une échelle adimensionnelle prédéfinie (de 0 à 100 par exemple). Nous partageons avec Chevalier (2003) l’idée que la première solution est la meilleure dans la mesure où les résultats obtenus seront beaucoup plus rigoureux, à condition que l’étalon soit correctement choisi et défini. « Correctement choisi » implique que cet étalon doit avoir des dimensions proches (c'est-àdire des différences d’évaluation au plus égales aux différences les plus grandes entre les évaluations des produits de construction) des évaluations qu’il va permettre de normer, pour permettre une interprétation convenable des résultats. Les étalons tels que l’équivalent « habitant.jour » utilisés dans de nombreuses méthodes d’évaluation environnementale des produits ou des bâtiments ne nous semblent pas appropriés. « Correctement défini » signifie que cet étalon puisse être au moins commun à tous les produits intervenant dans la composition des solutions constructives d’un même composant, et, pourquoi pas, commun à tous les composants, selon l’application et l’évolution souhaitées de notre outil. Pour choisir et définir cet étalon, en considérant les travaux de Chevalier (2003), il pourrait être intéressant de construire un produit de référence fictif, dont le profil environnemental serait réalisé en moyennant toutes les FDES disponibles, toujours dans un objectif d’étiquetage environnemental et sanitaire. - 102 - Partie 4 Evaluation des solutions constructives par chaque critère Néanmoins, compte tenu du caractère évolutif du nombre de FDES disponibles, nous pensons qu’il est peut-être prématuré de définir un tel produit. D’autre part, il n’est pas utile pour l’aide au choix des produits de construction telle que nous l’envisageons, de normer les profils environnementaux des produits. Il ne s’agit pas de réaliser un étiquetage environnemental et sanitaire de ces derniers. Seule la normation des profils environnementaux des solutions constructives nous intéresse puisque ce sont ces profils environnementaux (et sanitaires) qui doivent être comparés, et donc rendus adimensionnels selon la méthode d’agrégation choisie, ou la volonté de proposer et d’’utiliser les profils simplifiés. Nous préférons ainsi uniquement normer les profils environnementaux des solutions constructives, en utilisant la procédure de normation n°1 (cf. tableau 4 au chapitre 1), donc en utilisant l’évaluation maximale pour chaque critère des profils environnementaux complets des solutions constructives qui sont tous établis par unité fonctionnelle du composant. A l’issue de cette étape, le profil environnemental normé Pen de chaque solution constructive (ak) comparable aux autres est donné par : Pen (ak) = { genj(ak), j ∈ [1,…,14] } avec genj(ak) = gej(ak)/maxk(gej(ak)) genj(ak) représente l’évaluation normée de la solution constructive (ak) selon le critère environnemental « ej », calculée en divisant gej(ak) par le maximum sur k des gej(ak). Nous avons précisé que la normation du profil sanitaire de chaque solution constructive n’est pas utile pour regrouper les critères sanitaires (cf. paragraphe 3.4.3 de ce chapitre), donc nous gardons le profil sanitaire tel qu’il a été défini au préalable, à savoir Ps(ak) où (ak) est une solution constructive comparable aux autres. 4.7.2 Regroupement des critères Lorsque le profil environnemental de chacune des solutions constructives est normé, il suffit de calculer chacun des critères globaux de la famille simplifiée en combinant, par l’utilisation d’une somme pondérée (pour les critères environnementaux) ou d’un produit pondéré (pour les critères sanitaires), les sous-critères munis de leur pondération qui interviennent dans les critères globaux (cf. paragraphe 2.4.4 de ce chapitre). Un profil environnemental et sanitaire simplifié est ainsi obtenu pour chaque solution constructive. Ce profil environnemental et simplifié P’e&s pour chaque solution constructive (ak) est donné par : P’e&s (ak) = P’e(ak) ∪ P’s(ak) Où : P’e (ak) = { ge’j(ak), j ∈ [1,…,4] } Avec ge’j(ak) qui représente l’évaluation de la solution constructive (ak) selon le critère environnemental global « e’j », calculée en fonction des évaluations normées des sous-critères environnementaux associés à ce critère global et en fonction des pondérations internes de ces sous-critères (cf. partie 3.4 de ce chapitre). - 103 - Chapitre 2 Et : P’s (ak) = { gs’(ak) } Avec gs’(ak) qui représente l’évaluation de la solution constructive (ak) selon le critère sanitaire global « s’ », calculée en fonction des évaluations des sous-critères sanitaires associés à ce critère sanitaire global et en fonction des règles de regroupement définies pour ces sous-critères (cf. partie 3.4 de ce chapitre). 4.8 Conclusions Cette étape de la modélisation a permis d’obtenir en premier lieu, les profils environnementaux et sanitaires complets des éléments intervenant dans une solution constructive, pour une unité fonctionnelle propre à ces éléments. Par l’utilisation de règles de conversion entre la durée de vie typique des éléments et la durée de vie souhaitée pour le composant d’une part, ainsi qu’entre la quantité des éléments et la quantité souhaitée du composant d’autre part, il a été possible de proposer un profil environnemental complet des éléments, pour la durée de vie et la quantité définies dans l’unité fonctionnelle du composant. Puis il a été proposé d’additionner ces profils pour déterminer le profil environnemental complet de chaque solution constructive, pour la durée de vie et la quantité du composant. Des règles de combinaison des profils sanitaires complets des éléments ont également été proposées afin de construire le profil sanitaire complet de chaque solution constructive. Ainsi, à partir des inventaires des cycles de vie et des résultats d’essais sanitaires des éléments constitutifs d’une solution constructive, nous pouvons aboutir au profil environnemental et sanitaire complet de cette solution constructive pour la durée de vie et la quantité définies pour le composant. Il a ensuite été nécessaire d’effectuer des approximations pour pouvoir identifier les performances techniques à considérer à l’échelle des éléments ainsi qu’à l’échelle des solutions constructives, afin de comparer ces performances et d’en déduire si la comparaison des solutions constructives entre elles peut être ou non réalisée. Si la comparaison peut être effectuée, alors les solutions constructives sont considérées comme étant munies d’un profil environnemental et sanitaire complet par unité fonctionnelle du composant, et chaque profil complet peut ensuite être simplifié. - 104 - Partie 5 Pondération des critères 5 Pondération des critères environnementaux et sanitaires Les critères pour lesquels nous allons à présent proposer une pondération correspondent aux critères de la famille cohérente de critères ainsi qu’aux critères de la famille simplifiée. Cependant, une des méthodes de pondération ne sera disponible que pour la famille simplifiée. Outre une meilleure compréhension et interprétation des profils environnementaux et sanitaires, la famille simplifiée offre également une plus grande facilité de hiérarchisation et de pondération des critères, et surtout, elle permet de conserver un certain réalisme dans les capacités organisationnelles de tout décideur [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. 5.1 Hypothèses préliminaires La pondération des critères n’est pas une opération neutre sur le résultat final et il convient d’effectuer cette étape de la façon la plus transparente possible. De nombreux auteurs s’accordent à dire que cette étape ne peut être totalement objective, voire pas du tout [Schärlig, 1996], notamment parce qu’il n’existe à l’heure actuelle aucune valeur de pondération scientifiquement reconnue pour les critères environnementaux et sanitaires [EPE, 1996], [Chatagnon, 1999]. La recherche de l’objectivité n’est d’ailleurs peutêtre pas utile pour un outil d’aide au choix destiné à des utilisateurs qui possèdent leurs propres priorités environnementales et sanitaires, qu’elles soient politiques, médiatiques, personnelles. Néanmoins, laisser une totale liberté aux utilisateurs pour la définition de leurs coefficients de pondération ne nous semble pas non plus être la meilleure solution. D’une part, en effet, cette étape est très délicate pour les décideurs, qui ne parviennent pas toujours à exprimer leurs préférences de manière précise [Benetto, 2002]. D’autre part, les résultats obtenus risqueraient d’être biaisés, notamment par l’attribution de poids qui ne permettraient pas de prendre en compte tous les critères, et l’outil perdrait sa vocation d’aide au choix. Nous proposons ainsi de réaliser un compromis entre l’objectivité et la subjectivité, entre la contrainte et la liberté de l’utilisateur, en laissant à l’utilisateur la possibilité de choisir entre différentes méthodes de pondération, plus ou moins subjectives, et, s’il le souhaite, de comparer les résultats obtenus par les différents jeux de pondération. Il existe de nombreuses méthodes de pondération, allant de l’évaluation directe des coefficients de pondération par le décideur, à une détermination « objective », proposée par la méthode de l’entropie par exemple [Pomerol et Barba-Romero, 1993], [Maystre et al., 1994], en passant par la hiérarchisation des critères demandée au décideur, que la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process) permet ensuite de transformer en pondération [Pomerol et Barba-Romero, 1993], comme la méthode d’aide au choix des produits de construction BEES le propose [BFRL-NIST, 2004]. Afin que l’outil d’aide au choix soit le plus adapté possible aux attentes des acteurs de la construction, différents jeux de pondération ont donc été retenus. Pour la famille cohérente de critères, il s’agit : - de deux jeux de pondération classique, obtenus en fonction des dires d’experts, l’un étant axé sur l’environnement, l’autre sur la santé, - d’un jeu de pondération laissé à la libre appréciation de l’utilisateur, - d’absence de pondération des critères. Pour la famille simplifiée, il s’agit : - de deux jeux de pondération classique également, obtenus en fonction des dires d’experts, l’un étant axé sur l’environnement, l’autre sur la santé, - des jeux de pondération dits « HQE », obtenus en fonction des cibles de la démarche HQE® que l’utilisateur souhaite privilégier, - d’un jeu de pondération laissé à la libre appréciation de l’utilisateur, - d’absence de pondération des critères. - 105 - Chapitre 2 Les sous-parties suivantes sont consacrées à la description de chacun de ces jeux possibles de pondération. Le total des pondérations sera toujours égal à 100 par hypothèse, pour simplifier la définition des pondérations, pour faciliter la normation des poids, et pour favoriser la prise en compte des incertitudes. De plus, la pondération minimale des critères de la famille simplifiée sera égale à 1, dans la mesure où nous souhaitons que tous les critères soient pris en considération au moment de l’agrégation des évaluations environnementales et sanitaires. 5.2 Jeux de pondération classique Nous appelons pondération classique la pondération à dires d’experts. C’est la pondération que l’utilisateur peut choisir s’il n’a pas de priorités environnementales et sanitaires particulières, ou si ses priorités se cantonnent à une préférence pour les critères environnementaux par rapport aux critères sanitaires et vice-versa. Cette pondération traduit également les priorités politiques et médiatiques, même si, rappelons-le, il n’existe pour le moment aucun consensus relatif aux pondérations des critères environnementaux et sanitaires dans le domaine du bâtiment [EPE, 1996], [Chevalier, 2003]. Ainsi, pour chaque famille, deux jeux de pondération classique sont proposés : un jeu de pondération orienté « priorités environnementales » (présenté au tableau 16) et un jeu de pondération orienté « priorités sanitaires » (détaillé au tableau 17). Ces jeux de pondération ont été établis en fonction de l’exercice de hiérarchisation/pondération proposé par [EPE, 1995], et en fonction des dires d’experts [EPE, 1996], [BRE, 2002]. Famille complète de critères Pondération classique, priorité environnementale 12 4 Famille simplifiée de critères Pondération classique, priorité environnementale Changement climatique Impacts à larges échelles Acidification atmosphérique spatiale et temporelle Destruction de la couche 4 d’ozone stratosphérique Consommation de ressources 8 énergétiques Consommation de ressources Consommation de ressources 4 non énergétiques Consommation d’eau 8 Production de déchets dangereux 2 Production de déchets non 1 Production de déchets dangereux Production de déchets inertes 0,5 Production de déchets radioactifs 6,5 Pollution de l’air 7,8 Pollution de l’eau 7,8 Impacts à échelles spatiale et Pollution des sols 2,6 temporelle restreintes Formation d’ozone 7,8 troposphérique Emissions de COV et 6 formaldéhyde Risques sanitaires pour l’air Aptitude à favoriser la 6 intérieur croissance de micro-organismes Emissions radioactives 6 Emissions de fibres 6 Tableau 16 : Jeux de pondération classique, priorités environnementales - 106 - 20 20 10 26 24 Partie 5 Famille complète de critères Pondération des critères Pondération classique, priorité sanitaire 6 2 Famille simplifiée de critères Changement climatique Impacts à larges échelles Acidification atmosphérique spatiale et temporelle Destruction de la couche 2 d’ozone stratosphérique Consommation de ressources 2 énergétiques Consommation de ressources Consommation de ressources 1 non énergétiques Consommation d’eau 2 Production de déchets 0,6 dangereux Production de déchets non 0,3 dangereux Production de déchets Production de déchets inertes 0,15 Production de déchets 1,95 radioactifs Pollution de l’air 3 Pollution de l’eau 3 Impacts à échelles spatiale et Pollution des sols 1 temporelle restreintes Formation d’ozone 3 troposphérique Emissions de COV et 18 formaldéhyde Risques sanitaires dans l’air Aptitude à favoriser la 18 croissance de micro-organismes intérieur Emissions radioactives 18 Emissions de fibres 18 Tableau 17 : Jeux de pondération classique, priorités sanitaires Pondération classique, priorité sanitaire 10 5 3 10 72 Afin d’une part, que les poids attribués aux critères de la famille cohérente complète correspondent bien aux poids des critères de la famille cohérente simplifiée, et d’autre part, que l’exercice de hiérarchisation/pondération issu de [EPE, 1995] soit plus facilement transposable à nos critères, nous avons dans un premier temps pondéré les critères globaux. Puis, dans un second temps, nous avons pondéré les critères de la famille complète, en utilisant les pondérations internes définies dans la partie précédente. Cette méthode explique la précision exagérée des poids obtenus pour les familles complètes. 5.3 Jeux de pondération dits « HQE » La démarche de Haute Qualité Environnementale met en avant 14 cibles environnementales et sanitaires sur lesquelles il peut être intéressant d’insister pour construire des bâtiments plus respectueux de l’environnement extérieur et proposant un environnement intérieur sain et confortable aux usagers. Les cibles de la démarche HQE® peuvent être assimilées à des priorités environnementales et sanitaires que le concepteur souhaite plus ou moins privilégier. Ainsi, pour pondérer les différents critères environnementaux, il peut être intéressant de partir des cibles de la démarche HQE® que l’utilisateur de l’outil considère comme prioritaires et d’en déduire un jeu de pondération possible. - 107 - Chapitre 2 Les 14 cibles de la démarche HQE® sont intitulées de la façon suivante [Association HQE, 2005] : - cible n°1 : Relation harmonieuse du bâtiment avec son environnement immédiat, - cible n°2 : Choix intégré des procédés et des produits de construction, - cible n°3 : Chantier à faibles nuisances, - cible n°4 : Gestion de l’énergie, - cible n°5 : Gestion de l’eau, - cible n°6 : Gestion des déchets d’activité, - cible n°7 : Gestion de l’entretien et de la maintenance, - cible n°8 : Confort hygrothermique, - cible n°9 : Confort acoustique, - cible n°10 : Confort visuel, - cible n°11 : Confort olfactif, - cible n°12 : Qualité sanitaire des espaces intérieurs, - cible n°13 : Qualité sanitaire de l’air, - cible n°14 : Qualité sanitaire de l’eau. Les cibles 8, 9, 10 et 11 ne seront pas prises en considération dans les propositions de pondérations qui vont suivre. Nous n’avons pas considéré les cibles associées au confort dans la mesure où nous ne prenons pas en compte de critères associés au confort. La cible 2 sera toujours considérée comme l’une des cibles prioritaires. En effet, c’est l’une des raisons d’être de l’outil. D’autre part, nous considérons, comme nous l’avons précisé précédemment, que le choix judicieux des matériaux et produits de construction n’influence pas seulement les impacts environnementaux et sanitaires engendrés par ces derniers, mais aussi tous les impacts potentiels du bâtiment que ces matériaux permettent de mettre en œuvre. Nous proposons à l’utilisateur de sélectionner trois cibles de la démarche HQE® auxquelles il souhaite donner la priorité pour le bâtiment qu’il souhaite étudier, s’il choisit d’utiliser cette méthode pour déterminer la pondération des critères. Cette proposition peut être discutable dans la mesure où toutes les cibles de la démarche HQE® peuvent être considérées comme importantes. Cependant, le référentiel HQE® qui se développe pour le tertiaire est organisé de la façon suivante pour l’opération à certifier (cf. chapitre 1) : - mise en œuvre et audit d’un SMO (Système de Management d’Opération), - évaluation de la Qualité Environnementale de l’opération et vérification de cette QE. L’évaluation et la vérification de la QE passe par la réalisation du profil environnemental de l’opération selon les 14 cibles de la démarche HQE®. Le profil environnemental minimum de certification implique que 3 cibles au moins doivent avoir un niveau de qualité environnementale très performant, 4 cibles au moins doivent avoir un niveau performant, et 7 cibles au plus doivent avoir le niveau réglementaire, ou de pratique courante. Ainsi, en demandant à l’utilisateur de sélectionner 3 cibles à privilégier – ou plus exactement 4 cibles puisque la cible 2 est toujours présélectionnée –, nous pensons réaliser un bon compromis entre les facilités pratiques de mise en place de cette pondération dite « HQE », et les objectifs de la certification. L’utilisateur aura ainsi la possibilité de choisir 3 cibles à privilégier, en plus de la cible 2, parmi les 9 cibles restantes (14 cibles initiales moins les 4 cibles associées au confort, moins la cible 2). Il pourra donc effectuer 84 sélections (résultat obtenu en calculant la combinaison de 3 éléments parmi 9, l’ordre de la sélection n’ayant aucune importance, à savoir C 93 ). Le tableau 18 ci-après est un extrait des 84 sélections possibles de 3 cibles de la démarche de Haute Qualité Environnementale associées aux jeux de pondération des critères qui leur correspondent. Le tableau complet est présenté en annexe 5 (tableau 50). - 108 - Partie 5 Pondération des critères Critères Cibles privilégiées 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 12 12 13 4 5 6 7 12 13 14 5 6 7 12 13 14 6 7 12 13 14 7 12 13 14 12 13 14 13 14 14 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 12 12 13 12 12 13 12 13 14 13 14 14 13 14 14 Impacts à larges Impacts à échelles échelles spatiale et spatiale et temporelle temporelle restreintes 25 30 20 30 15 30 20 30 15 30 15 30 15 30 20 30 20 30 20 30 15 30 15 30 15 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 10 30 Consommation de ressources Production de déchets 10 10 10 20 10 10 10 20 15 20 10 10 10 15 20 15 15 15 15 5 5 5 15 15 15 5 5 5 10 10 25 10 10 10 10 10 15 10 10 10 10 20 15 10 10 10 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 10 15 15 25 10 15 15 25 10 15 15 25 10 10 10 25 10 10 10 25 10 10 10 25 15 10 10 20 15 10 10 20 15 10 10 20 Tableau 18 : Extrait de la correspondance entre cibles et jeux de pondération Risques sanitaires pour l’air intérieur 25 30 20 20 35 35 35 20 20 20 35 35 35 25 25 35 35 35 25 35 35 35 35 35 35 45 45 45 35 35 35 45 45 45 45 45 45 Pour obtenir les différents jeux de pondération, nous sommes partis des jeux de pondération classique que nous avons modulés en fonction des liens susceptibles d’exister entre les priorités environnementales et sanitaires (donc les critères environnementaux et sanitaires définis) et les cibles sélectionnées. Ils sont présentés au tableau 19. Ce tableau a été établi en fonction des relations proposées dans le tableau 1 de la norme NF P01-020-1 [NF P01-020-1, 2005], tableau intitulé « Relations entre les objectifs de maîtrise des impacts environnementaux et les préoccupations environnementales ». - 109 - Chapitre 2 Critères Cibles n°1 n°3 n°4 n°5 n°6 n°7 n°12 n°13 n°14 Impacts à larges échelles spatiale et temporelle Impacts à échelles Risques Consommation Production de spatiale et temporelle sanitaires pour de ressources déchets restreintes l’air intérieur (1) L L L L L LF L L LF(2) LF L L L LF L LF L LF LF LF L LF LF LF LF LF LF Tableau 19 : Liens entre les critères globaux et les cibles de la démarche HQE® Notations relatives au tableau 19 : (1) L : lien existant entre la cible et le critère, (2) LF : lien fort existant entre la cible et le critère. Par exemple, lorsque les cibles 6, 7 et 12 sont sélectionnées, alors les déchets d’activité, l’entretien et la maintenance ainsi que la qualité sanitaire des espaces intérieurs sont prioritaires, ce qui implique de pondérer davantage les critères « production de déchets » et « risques sanitaires dans l’air intérieur » par rapport au jeu pondération classique « priorités environnementales ». Il est évident que nous pourrions présenter, moyennant l’utilisation des pondérations internes comme précédemment, des jeux de pondération dits « HQE » pour les critères de la famille cohérente complète. Néanmoins, nous ne pensons pas que de tels jeux de pondération pour la famille complète représentent un véritable intérêt pour les acteurs du bâtiment compte tenu du nombre de critères de cette famille. Certaines combinaisons ont peu de chance d’être observées, car elles rassemblent des cibles très redondantes. Toutefois, nous préférons être exhaustifs sur les combinaisons possibles afin de laisser une plus grande liberté aux utilisateurs. Parmi les 84 sélections possibles, certains jeux de pondération sont identiques. Les pondérations pourraient certes être affinées, mais cette solution nous paraît peu adaptée. D’une part, il s’agirait d’un excès de rigueur dans la mesure où les cibles de la démarche HQE® ne sont pas toutes clairement définies séparément. Il est donc absurde de vouloir attribuer des poids d’une grande précision en fonction de priorités environnementales et sanitaires peu claires. D’autre part, les critères étant des critères globaux, affiner leur poids respectif reviendrait à travailler sur la famille complète de critères, ce qui alourdirait considérablement la démarche de pondération et ne permettrait pas, à notre sens, un gain en précision proportionnel aux efforts de compréhension que l’utilisateur devrait fournir face à de tels jeux de pondération. Toutefois, les retours d’utilisation de l’outil nous permettront de modifier éventuellement les pondérations ainsi que leur précision, si nécessaire. 5.4 Jeux de pondération de l’utilisateur Que ce soit pour la famille cohérente complète ou pour la famille simplifiée, l’utilisateur pourra proposer ses propres choix de pondération, bien que nous considérions qu’il est très difficile d’attribuer un jeu de pondération convenable à la famille complète de critères, compte tenu du nombre de critères. Cependant, lorsqu’un jeu de pondération sera attribué aux critères de l’une des deux familles, les poids des critères de la famille restante seront nécessairement fixés pour tenir compte des pondérations internes des critères globaux, de la même façon que les pondérations classiques ont été définies. - 110 - Partie 5 Pondération des critères La consultation des autres jeux de pondération proposés peut permettre à l’utilisateur de déterminer plus facilement ses propres priorités environnementales et sanitaires et fournit donc une aide supplémentaire à la pondération des critères. 5.5 Option « aucune pondération » Une option « aucune pondération » sera également disponible pour les deux familles de critères. En fait, cette option permet d’attribuer le même poids à chacun des critères, ce qui correspond à la valeur 100/5 pour les critères globaux et 100/19 pour les critères de la famille complète (afin de respecter l’hypothèse du total des poids des critères égal à 100, pour chacune des deux familles). Les deux jeux de pondération ainsi obtenus ne permettent pas, dans ce cas, d’obtenir des pondérations identiques pour les deux familles compte tenu des pondérations internes associées aux critères globaux. Ainsi, les résultats obtenus par les deux familles de critères munis de leurs jeux de « pondération » ne pourront donc être comparables, contrairement au cas des jeux de pondération classique a priori. Par contre, nous pensons qu’une telle option permettra à l’utilisateur de comparer, pour chaque famille de critères, les résultats qu’il obtient avec la pondération qu’il aura choisie et les résultats donnés dans le cas où l’importance attribuée à chacun des critères est identique. Ceci présente l’intérêt de pouvoir identifier les critères qui influencent le plus le classement final des solutions constructives. - 111 - Chapitre 2 6 Agrégation des évaluations et résultats Pour effectuer une comparaison entre plusieurs solutions constructives sur la base de leurs performances environnementales et sanitaires, il est nécessaire d’agréger les profils environnementaux et sanitaires de ces solutions constructives, comme nous l’avons expliqué au chapitre précédent. Cette agrégation nécessite d’une part d’effectuer au préalable des hypothèses, d’autre part de choisir (ce qui a été réalisé au chapitre précédent) et d’appliquer des méthodes d’agrégation, et enfin, d’expliciter les résultats obtenus par application de ces méthodes. 6.1 Hypothèses préliminaires Les solutions constructives sont à présent supposées comparables, elles sont munies d’un profil environnemental et sanitaire complet et d’un profil environnemental et sanitaire simplifié. Deux types d’agrégation sont possibles : une agrégation des profils complets, et une agrégation des profils simplifiés, par chacune des quatre méthodes sélectionnées au chapitre précédent (Somme Pondérée, ELECTRE II, ELECTRE III, et PROMETHEE II). Pour tenir compte des incertitudes inhérentes aux données, notamment par rapport aux seuils employés par les méthodes d’agrégation partielle ELECTRE II, ELECTRE III et PROMETHEE II, une marge d’erreur comprise entre 10 % et 20 % est considérée, ce qui nous permettra de proposer des valeurs par défaut des seuils inhérents à ces méthodes. Le sens des préférences des critères doit être le même pour tous les critères, quelle que soit la famille considérée. Nous choisissons arbitrairement un sens des préférences croissant, ce qui implique de transformer les évaluations des actions selon les critères dont le sens des préférences est décroissant en leur opposée, comme nous l’avons précisé au paragraphe 3.4.4 de ce chapitre. Il serait bien évidemment possible de choisir un sens des préférences décroissant, ce qui nécessiterait de modifier les algorithmes des méthodes d’agrégation, mais ne changerait pas les résultats ordinaux finaux. 6.2 Application des méthodes d’agrégation sélectionnées Le chapitre 1, à l’issue de l’analyse des méthodes d’agrégation multicritère, nous a permis de sélectionner quatre méthodes d’agrégation pour compiler les données des profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives d’un même composant. Cette souspartie est consacrée à la description succincte de ces quatre méthodes par la présentation de leur algorithme de calcul. 6.2.1 Notations communes, précisions et rappels Les notations suivantes seront employées indifféremment par les quatre méthodes d’agrégation : o Pj est le poids attribué au critère j et prend ses valeurs dans l’intervalle [1;100], o P est la somme de tous les poids (P = 100), o ai est une action de l’ensemble A des actions à comparer, o gj(ai) est l’évaluation de l’action ai selon le critère j, transformée éventuellement en son opposée en fonction du sens des préférences du critère j considéré, o P+(ai,ak) correspond à la somme des poids des critères pour lesquels l’évaluation de l’action ai est meilleure que l’évaluation de l’action ak, o P=(ai,ak) correspond à la somme des poids des critères pour lesquels l’évaluation de ai est équivalente à l’évaluation de l’action ak, o P-(ai,ak) correspond à la somme des poids des critères pour lesquels l’évaluation de ai est moins bonne que l’évaluation de ak. - 112 - Partie 6 Agrégation des évaluations et résultats Les principes des quatre méthodes d’analyse multicritère sélectionnées seront parfois illustrés par des exemples, à partir de la matrice des performances fictive commune présentée au tableau 20 : Critère 1 Critère 2 Critère 3 Unité u1 u2 u3 Poids P1 = 35 P2 = 55 P3 = 10 g2(a1) = 8 g3(a1) = 2 g1(a1) = 12 Action a1 g2(a2) = 46 g3(a2) = 5 g1(a2) = 20 Action a2 g2(a3) = 25 g3(a3) = 15 g1(a3) = 8 Action a3 Tableau 20 : Matrice des performances « exemple » commune Nous posons arbitrairement que le sens des préférences des critères 1 et 3 est croissant, celui du critère 2 est décroissant. P = 100. 6.2.2 Principe de la Somme Pondérée La somme pondérée, d’après [Pomerol et Barba-Romero, 1993], consiste à donner une « note » à chaque action et à comparer cette note pour classer les actions entre elles. Pour obtenir cette note, il faut sommer les évaluations des actions selon chacun des critères munis d’un poids. Cependant, dans notre cas, cette sommation nécessite quelques transformations. Toutes les évaluations gj(ai) des actions selon chacun des critères de la famille complète doivent être normées dans un premier temps, et donc au préalable transformées en critères quantitatifs pour les critères sanitaires. Puis il s’agit d’additionner ces évaluations normées en les multipliant par leur poids, éventuellement normés également. La technique de normation peut être choisie parmi les méthodes exposées au chapitre 1 dans le tableau 4. Dans la mesure où nous souhaitons conserver une cohérence entre l’agrégation des critères et le regroupement des critères, nous avons choisi la méthode n°1 – division par le maximum (en valeur absolue) des évaluations des vecteurs – en considérant les valeurs absolues des évaluations qui ont éventuellement (pour le sens des préférences décroissant) été transformées en leurs opposées pour réaliser la somme des évaluations. Dans le cas des profils simplifiés, seules les évaluations sanitaires et les pondérations doivent être transformées. Les résultats – les notes – des sommes pondérées sont ensuite comparés entre eux pour chaque action. Par exemple, en considérant les valeurs du tableau 20, l’évaluation normée de l’action a1 selon chacun des critères vaut : g1n(a1) = 12/20 = 0,6 ; g2n(a1) = -8/46 = -0,174 ; g3n(a1) = 2/15 = 0,133. En transformant les évaluations selon le critère 2 en leurs opposées (sens décroissant des préférences), le résultat de la somme pondérée des évaluations de l’action a1 vaut : Sp (a1) = g1n(a1)*P1/P + g2n(a1)*P2/P + g3n(a1)*P3/P Sp (a1) = 0,6*35/100 – 0,174*55/100 + 0,133*10/100 Sp (a1) = 0,128 Les résultats donnés au tableau 21 correspondent à la normation des évaluations des actions selon chaque critère, puis à la somme pondérée de ces évaluations normées, obtenue en normant les poids et transformant les évaluations selon le critère 2 en leurs opposées (sens décroissant des préférences) : Critère 1 Critère 2 Critère 3 Résultat Classement 0,6 -0,174 0,133 Action a1 0,128 1 1 -1 0,333 Action a2 -0,167 3 0,4 -0,543 1 Action a3 -0,059 2 Tableau 21 : Normation et somme pondérée des évaluations des actions et leur classement - 113 - Chapitre 2 Dans la pratique (cas réels), nous n’allons pas utiliser directement une somme pondérée, car nous trouvons cette opération incompatible avec les règles que nous avons proposées pour le regroupement des critères sanitaires. Avant d’effectuer une somme pondérée, nous regrouperons donc tous les critères sanitaires en un seul critère (cf. partie 3.4.3 de ce chapitre), afin de conserver ces règles de regroupement pour les critères sanitaires, puis nous effectuerons la somme pondérée avec tous les critères environnementaux et le critère sanitaire global, dont l’évaluation aura été préalablement convertie en valeur quantitative. L’algorithme complet de la méthode Somme Pondérée est présenté en annexe A-6.1. 6.2.3 Principe de ELECTRE II La méthode ELECTRE II, d’après [Maystre et al., 1994] et [Schärlig, 1996], consiste, par utilisation de tests particuliers, à valider ou rejeter l’hypothèse de surclassement « ai surclasse ak ». Dans un premier temps, les poids des actions sont comparés deux à deux, pour chaque critère, ce qui correspond à réaliser deux tests de concordance pour chaque couple d’actions. Puis ce sont les évaluations des actions qui sont directement comparées deux à deux pour chaque critère, ce qui correspond à réaliser un test de non-discordance pour chaque couple d’actions. Dans la pratique, le premier test de concordance est réalisé en premier, puis le test de non-discordance et le second test de concordance sont effectués de manière imbriquée. Test de concordance n°1 Pour chaque couple d’actions (ai,ak) avec i ≠ k, il s’agit : + - de déterminer le rapport P ( a i , a k ) , P − ( ai ,ak ) - et de le comparer à la valeur 1. Ce test permet de mesurer la plausibilité de l’hypothèse de surclassement « ai surclasse ak ». Si le rapport est inférieur à 1, alors il est clair que ai ne surclasse pas ak. Par contre, si le rapport est supérieur à 1, il se peut que ai surclasse ak mais il est nécessaire de réaliser les tests de concordance et de non-discordance suivants pour le vérifier. Par exemple, en considérant le couple d’actions (a1,a2) du tableau 20 : - g1(a1) < g1(a2), g2(a1) > g2(a2) (valeurs opposées) et g3(a1) < g3(a2) ; - donc P+(a1,a2) = P2 = 55 et P-(a1,a2) = P1 + P3 = 45 ; - d’où P+/P- = 55/45 = 1,22. Les rapports P+/P- des six couples d’actions sont donnés dans le tableau 22. P+/Pa1 a2 a3 a1 a2 1,22 a3 9 0,54 Bilan n°1 Il se peut que a1 surclasse a2 et a3 a2 ne surclasse ni a1, ni a3 0,82 a3 ne surclasse pas a1 0,11 1,86 Tableau 22 : Test de concordance n°1 illustré Test de concordance n°2 Pour chaque couple d’actions (ai,ak) avec i ≠ k, il s’agit : - + = de calculer la valeur de l’indice de concordance Cik = P (ai , a k ) + P (ai , a k ) , P - de comparer cette valeur à celles de trois seuils de concordance : c+, c0 et c- fixés. Ce test, accompagné du test de non-discordance, permet de mesurer plus finement que le test précédent la validité de l’hypothèse « ai surclasse ak » pour les couples d’actions (ai,ak) qui satisfont le test de concordance n°1. - 114 - Partie 6 Agrégation des évaluations et résultats Les trois seuils de concordance peuvent être choisis de la manière suivante, d’après les exemples proposés par [Maystre et al., 1994] et [Schärlig, 1996] : - c- peut être égal à la moyenne des Cik, - c0 doit être supérieur ou égal à c- (+ 5% par exemple), - c+ doit être supérieur ou égal à c0 (+ 5% par exemple). Par exemple, pour le couple d’actions (a1,a2) du tableau 20 : - P+ = 55 (calculé ci-dessus), - P= = 0, - P = 100, - Donc C12 = 55/100 = 0,55. Les valeurs des Cik pour les six couples d’actions sont données dans le tableau 23. Cik a1 a2 a3 a1 a2 0,55 0,45 0,10 0,65 Tableau 23 : Valeurs de Cik a3 0,9 0,35 Les valeurs des trois seuils sont alors les suivantes : c- = 0,50 ; c0 = 0,55 ; c+ = 0,60. Test de non-discordance Avec les mêmes notations, pour chaque couple d’actions (ai,ak) avec i ≠ k, il s’agit : - de calculer la valeur de la différence gj(ak) – gj(aj), appelée valeur de discordance, pour chaque critère j, - de comparer ces valeurs aux seuils de discordance (positifs) D1(j) et D2(j) fixés pour chaque critère j. Ce test permet, parallèlement au second test de concordance, de distinguer plus finement dans quelle mesure l’hypothèse de surclassement « ai surclasse ak » est valide. Les deux seuils de discordance peuvent être choisis, d’après les exemples de la littérature [Maystre et al., 1994], [Schärlig, 1996], de telle sorte que : - D1(j) ≃ maxi,k([gj(ak) – gj(ai)])*(1-20/100) (valeurs par défaut) ; - D2(j) ≤ D1(j) (1– 20/100) par exemple (valeurs par défaut). Ces deux seuils peuvent être interprétés comme une prise en compte des incertitudes relatives aux évaluations des critères (ici, les incertitudes correspondent à environ 20 %). Le tableau 24 ci-dessous donne les valeurs de discordance pour l’exemple traité. Discordance Critères (ai,ak) 1 2 3 (1,2) 8 -38 3 (1,3) -4 -17 13 (2,1) -8 38 -3 (2,3) -12 21 10 (3,1) 4 17 -13 (3,2) 12 -21 -10 Tableau 24 : Valeurs de discordance gj(ak) – gj(ai) Les valeurs des seuils de discordance sont alors les suivantes : D1(1) = 9,5 et D2(1) = 7,5 ; D1(2) = 30 et D2(2) = 24 ; D1(3) = 10 et D2(3) = 8 - 115 - Chapitre 2 Il est alors possible de déterminer les relations de surclassement fort, noté SF, de surclassement faible, noté Sf, ou d’absence de surclassement, noté S0, entre chaque action de tous les couples (ai,ak), en fonction du succès des couples (ai,ak) aux différents tests. + Dans le cas où le couple (ai,ak) est tel que P ( a i , a k ) ≥ 1 (succès au test de concordance n°1), − P ( ai ,ak ) - et ∃ j tel que gj(ak) –gj (ai) > D1(j), alors l’hypothèse « ai surclasse ak » est rejetée, ce qui est noté ai S0 ak, et gj(ak) – gj(aj) ≤ D1(j) ∀ j, et Cik < c-, alors l’hypothèse « ai surclasse ak » est rejetée, ce qui est noté ai S0 ak, et Cik ≥ c+, alors l’hypothèse « ai surclasse ak » est vérifiée avec une certitude forte, ce qui est noté ai SF ak, et c- ≤ Cik < c0, alors l’hypothèse « ai surclasse ak » est vérifiée avec une certitude faible, ce qui est noté ai Sf ak, et c0 ≤ Cik < c+, • et gj(ak) – gj(aj) ≤ D2(j) ∀ j, alors l’hypothèse « ai surclasse ak » est vérifiée avec une certitude forte, ce qui est noté ai SF ak, • et ∃ j tel que gj(ak) –gj (ai) > D2(j), alors l’hypothèse « ai surclasse ak » est vérifiée avec une certitude faible, ce qui est noté ai Sf ak. Si l’on considère par exemple le couple d’actions (a1,a2) du tableau 20, alors on a obtenu : - P+/P- > 1 (cf. tableau 22) ; - g1(a2) – g1(a1) = 8 < D1(1) ; g2(a2) – g2(a1) = -38 < D1(2) ; et g3(a2) – g3(a1) = 3 < D1(3) (cf. tableau 24) ; - C12 = 0,55 = c0 (cf. tableau 23) ; - mais g1(a2) – g1(a1) = 8 > D2(1) (cf. tableau 24) ; Donc l’hypothèse « a1 surclasse a2 » est vérifiée avec une certitude faible, soit a1 Sf a2. Le tableau 25 suivant regroupe tous les résultats obtenus pour l’exemple traité. Surclassement a1 a2 Sf a1 S0 a2 S0 S0 a3 Tableau 25 : Relations de surclassement a3 SF S0 Ces relations de surclassement permettent de dresser des graphes de surclassement fort et faible, présentés sur les figures 5 pour l’exemple du tableau 20. a1 a2 a1 a3 Figure 5a : Graphe de surclassement fort a2 a3 Figure 5b : Graphe de surclassement faible Figures 5 : Graphes de surclassement fort et faible Ces graphes sont ensuite analysés, à l’aide d’algorithmes, afin d’obtenir un classement direct et un classement inverse des actions. - 116 - Partie 6 Agrégation des évaluations et résultats Les classements sont obtenus par étape : à chaque étape, il s’agit de distinguer l’action ou le groupe d’actions qui surclasse le plus les autres actions, et qui est le moins surclassé par les autres actions. L’action ou le groupe d’actions sélectionné est alors enlevé des graphes de surclassement, et une nouvelle étape a lieu avec les actions restantes. Les deux classements, direct et inverse, sont des préordres complets, c'est-à-dire qu’ils permettent de classer toutes les actions les unes par rapport aux autres, en excluant toute incomparabilité. La réunion de ces deux classements permet alors d’obtenir un préordre partiel des actions de l’ensemble A (certaines actions peuvent ne pas être classées, car elles sont jugées incomparables compte tenu de la trop grande différence entre le rang qu’elles obtiennent selon les deux classements), qui correspond au résultat final du classement par la méthode ELECTRE II. L’algorithme complet de la méthode ELECTRE II est présenté en annexe A-6.2. 6.2.4 Principe de ELECTRE III La méthode ELECTRE III, d’après [Maystre et al., 1994] et [Schärlig, 1996] consiste également à vérifier l’hypothèse de surclassement « ai surclasse ak » au moyen de différents tests. Néanmoins, il ne s’agit pas pour ELECTRE III de vérifier la validité de l’hypothèse, mais la crédibilité qu’on peut lui accorder. Pour cela, les évaluations des actions sont comparées deux à deux, pour chaque critère, ce qui correspond à calculer trois types d’indices : des indices de concordance (par critère puis des indices de concordance globale), des indices de discordance par critère, et des degrés de crédibilité du surclassement. Ce sont ces degrés de crédibilité qui vont permettre de mesurer la crédibilité qu’il est possible d’accorder à l’hypothèse de surclassement « ai surclasse ak ». Indices de concordance Les indices de concordance par critère sont calculés, pour chaque couple d’action (ai,ak) avec i ≠ k par la formule : cj(ai,ak) = min {1; max (0; g j ( a i ) − g j ( a k ) + p j )} pj − qj Où pj et qj sont des seuils (positifs) de préférence stricte et d’indifférence déterminés préalablement pour chaque critère. Cette formule permet de nuancer la valeur de l’indice de concordance, en introduisant le concept du surclassement flou : entre les deux seuils, il y a une hésitation concernant la préférence de l’action ai par rapport à l’action ak (préférence faible, notée Q), comme en témoigne la figure 6 ci-dessous. ak P ai ak Q ai - pj ai I ak - qj 0 ai Q ak qj ai P ak pj gj(ai) – gj(ak) Figure 6 : Relations de surclassement flou Les deux seuils peuvent être choisis en fonction des valeurs attribuées aux incertitudes des données. Nous pouvons alors proposer, compte tenu de nos incertitudes de l’ordre de 20 % : - pj ≃ 2*20/100*maxi,k[gj(ak) – gj(ai)] (qui correspondront aux valeurs par défaut), - qj ≃ 20/100*maxi,k[gj(ak)-gj(ai)] (qui correspondront aux valeurs par défaut). - 117 - Chapitre 2 Les indices de concordance globale, pour chaque couple d’actions (ai,ak), avec (i ≠ k), sont calculés par la formule : m ∑P c j C ik = j ( ai ,ak ) j =1 P A partir de la matrice des performances exemple (cf. tableau 20), les valeurs des différences gj(ai) – gj(ak) sont données dans le tableau 26 ci-après. gj(ai)-gj(ak) (ai,ak) (1,2) (1,3) (2,1) (2,3) (3,1) (3,2) Critères 1 2 -8 38 4 17 8 -38 12 -21 -4 -17 -12 21 Tableau 26 : Valeurs de gj(ai) – gj(ak) 3 -3 -13 3 -10 13 10 Les valeurs des seuils de préférence stricte et d’indifférence sont alors les suivantes : q1 = 2,5 et p1 = 5 ; q2 = 7,5 et p2 = 15 ; q3 = 2,5 et p3 = 5. Si l’on considère par exemple le couple d’actions (a2,a3) donné dans le tableau 19, alors : - pour le critère 1 : c1(a2,a3) = min{1;max{0;(12+5)/(5-2,5)}} = min{1;max{0;6,8}}= 1 - pour le critère 2 : c2(a2,a3) = min{1;max{0;(-21+15)/(15-7,5)}} = min{1;max{0;-6/7,5}}= 0 - pour le critère 3 : c3(a2,a3) = min{1;max{0;(-10+5)/(5-2,5)}} = min{1;max{0;-2}}= 0 D’où C23 = [P1*c1(a2,a3) + P2*c2(a2,a3) + P3*c3(a2,a3)]/P = 35*1/100 = 0,35 Les tableaux 27 et le tableau 28 ci-dessous donnent toutes les valeurs des indices de concordance par critère et de concordance globale pour l’exemple traité. c1 a1 a2 a3 a1 0 1 a2 1 1 a3 0,4 0 Tableau 27a : Indices de concordance pour C1 c2 a1 a2 a3 a1 1 1 a2 0 0 a3 0 1 Tableau 27b : Indices de concordance pour C2 Tableaux 27 : Indices de concordance par critère Cik a1 a2 a3 0,63 0,9 a1 0,35 0,45 a2 0,24 0,65 a3 Tableau 28 : Indices de concordance globale - 118 - c3 a1 a2 a3 a1 0,8 0 a2 1 0 a3 1 1 Tableau 27c : Indices de concordance pour C3 Partie 6 Agrégation des évaluations et résultats Indices de discordance par critère Les indices de discordance par critère sont calculés, pour chaque couple d’action (ai,ak), avec i ≠ k par la formule : dj(ai,ak) = min {1; max (0; g j ( a k ) − g j ( a i ) − p j )} ν j − pj Où νj correspond au seuil de veto, déterminé préalablement pour chaque critère j. Le seuil de veto peut être déterminé également en fonction des valeurs attribuées aux incertitudes des données. La figure 7 illustre la signification de ce seuil. ak P ai et non ai S ak ak P ai - νj ak Q ai - pj ai I ak - qj 0 ai Q ak qj ai P ak et non ak S ai ai P ak pj gj(ai) – gj(ak) νj Figure 7 : Relations de surclassement flou et seuil veto Nous pouvons alors proposer νj ≃ 0,6*maxi,k[gj(ak)-gj(ai)] (valeurs par défaut). A partir de la matrice des performances exemple (cf. tableau 20), les valeurs des différences gj(ai) – gj(ak) sont données dans le tableau 29 ci-après. gj(ak)-gj(ai) (ai,ak) (1,2) (1,3) (2,1) (2,3) (3,1) (3,2) Critères 1 2 8 -38 -4 -17 -8 38 -12 21 4 17 12 -21 Tableau 29 : Valeurs de gj(ak) – gj(ai) 3 3 13 -3 10 -13 -10 Les valeurs des seuils de veto sont alors les suivantes : ν1 = 7 ; ν2= 23 ; ν3 =8. Si l’on considère par exemple le couple d’actions (a2,a3) donné dans le tableau 20, alors : - pour le critère 1 : d1(a2,a3) = min{1;max{0;(-12 - 5)/(7-5)}} = min{1;max{0;-8,5}}= 0 - pour le critère 2 : d2(a2,a3) = min{1;max{0;(21-15)/(23-15)}} = min{1;max{0;6/8}}= 6/8 = 0,75 - pour le critère 3 : d3(a2,a3) = min{1;max{0;(10-5)/(8-5)}} = min{1;max{0;5/3}}= 1 Les tableaux 30 ci-dessous donnent toutes les valeurs des indices de discordance par critère pour l’exemple traité. d1 a1 a2 a3 a1 1 0 a2 0 0 a3 0 1 Tableau 30a : Indices de discordance pour C1 d2 a1 a2 a3 a1 0 0 a2 1 0,75 a3 0,25 0 Tableau 30b : Indices de discordance pour C2 d3 a1 a2 a3 a1 0 1 a2 0 1 a3 0 0 Tableau 30c : Indices de discordance pour C3 Tableaux 30 : Indices de discordance par critère - 119 - Chapitre 2 Degrés de crédibilité du surclassement Les degrés de crédibilité δik du surclassement sont calculés pour chaque couple d’action (ai,ak) avec i ≠ k par la formule : m δik = C ik .∏ L j ( a i , a k ) j =1 Avec : si dj(ai,ak) > Cik et Cik ≠ 1 alors Lj(ai,ak) = 1 − d j ( a i , a k ) sinon Lj(ai,ak) = 1. 1 − C ik Les degrés de crédibilité permettent, en fonction des valeurs des indices de concordance et de discordance, de mesurer la crédibilité qu’il est possible d’accorder à l’hypothèse de surclassement « ai surclasse ak ». Si l’on considère par exemple le couple d’actions (a2,a3) donné dans le tableau 20, alors : - d1(a2,a3) = 0 < C23 (cf. tableaux 29a et 27) donc L1(a2,a3) = 1, - d2(a2,a3) = 0,75 > C23 et C23 ≠ 1 donc L2(a2,a3) = (1-0,75)/(1-0,35) = 0,38, - d3(a2,a3) = 1 > C23 et C23 ≠ 1 donc L2(a2,a3) = (1-1)/(1-0,35) = 0. D’où δ23 = 0,35*(1*0,38*0) = 0 Le tableau 31 ci-après regroupe toutes les valeurs du degré de crédibilité de chaque couple d’actions de l’exemple traité. δik a1 a2 a3 a1 a2 0 0 0,24 0 Tableau 31 : Degrés de crédibilité a3 0 0 Ces degrés de crédibilité sont ensuite analysés, au moyen de relations de surclassement triviales faisant intervenir une fonction-seuil de discrimination s(λ), afin d’effectuer une distillation (classement) descendante et une distillation ascendante des actions. Cette fonction-seuil de discrimination s(λ) est une fonction de λ (appartenant à l’intervalle [0;1]) à valeur dans [0;1] qui permet d’affirmer que le surclassement de l’action ak par l’action ai est strictement plus crédible que le surclassement de l’action am par l’action ae si : δik = λ et δem = λ - η avec η > s(λ) où η ∈ [0;1] s(λ) est en général une fonction décroissante de λ de la forme s(λ) = α - λβ, où α et β sont deux constantes réelles qui appartiennent à l’intervalle [0;1], d’après [Maystre et al., 1994]. Ce sont en fait les degrés de crédibilité δik et δki qui sont étudiés au moyen de cette fonctionseuil de discrimination, pour chaque couple d’actions (ai,ak) avec i ≠ k. Le seuil de discrimination peut être interprété également en termes d’incertitude sur les données. Les valeurs suivantes peuvent par conséquent être attribuées à α et β pour notre étude : - α ≃ 0,2*maxi,k(δik) (valeur par défaut); - β ≃ 0,1*maxi,k(δik) (valeur par défaut). Les deux distillations sont des préordres complets (chacune des actions est classée par rapport aux autres, l’incomparabilité est exclue), elles permettent, étape par étape, de distinguer des groupes d’actions surclassants de manière crédible les autres actions, puis de séparer de plus en plus finement les ex-æquo dans chaque groupe. - 120 - Partie 6 Agrégation des évaluations et résultats Leur réunion permet alors d’obtenir un préordre partiel des actions de l’ensemble A : lorsque le classement de certaines actions diffère trop d’un préordre complet à l’autre, les actions concernées sont dites incomparables. L’algorithme complet de la méthode ELECTRE III est présenté en annexe A-6.3. 6.2.5 Principe de PROMETHEE II La méthode PROMETHEE II, d’après [Brans et al., 1986], [Brans et Mareschal, 2004] et [Pomerol et Barba-Romero, 1993], consiste à établir des relations de préférences entre chaque couple d’actions (ai,ak) avec i ≠ k. La nature des critères que l’utilisateur de la méthode veut utiliser doit tout d’abord être sélectionnée. Il peut en effet s’agir de vrais critères, de pseudo-critères (comme dans ELECTRE III), de quasi-critères. Cette nature, d’une part, détermine les seuils (qui peuvent être associés à l’incertitude des données, comme dans la méthode ELECTRE III) auxquels les valeurs dik(j) = gj(ai) – gj(ak) doivent être comparées pour chaque couple d’actions (ai,ak). D’autre part, elle conditionne également, associée aux valeurs dik, la détermination des valeurs des fonctions de préférence Sj(ai,ak) = Sj(dik(j)). Ainsi, d’après [Pomerol et Barba-Romero, 1993], la fonction de préférence Sj(ai,ak) peut être choisie telle que : Sj(ai,ak) = Sj(dik(j)) = 0 si dik(j) ≤ 0 Sj(ai,ak) = Sj(dik(j)) = 1 si dik(j) > 0 « j est un vrai critère » 0 si dik(j) ≤ qj 1 si dik(j) > qj « j est un quasi-critère » Sj(ai,ak) Sj(ai,ak) Sj(ai,ak) 1 1 1 x 0 qj pj « j est un pseudo-critère en escalier » dik(j) 0 qj pj « j est un pseudo-critère linéaire » dik(j) σ « j est un pseudo-critère gaussien » 0 dik(j) Avec qj, pj et σ strictement positifs, pour tout j, pouvant être interprétés comme dans la méthode ELECTRE III. Les valeurs de dik sont les mêmes que celles données dans le tableau 26. L’indice de préférence cik est ensuite calculé pour chaque couple d’actions (ai,ak) avec (i ≠ k) selon la formule : cik = ∑j ⎜Pj⎜Sj(dik) Où ⎜Pj⎜ correspond à la valeur normée du poids du critère j. Par exemple, pour le couple d’actions (a1,a3), donné dans le tableau 20, en considérant que les trois critères sont des quasi-critères, alors : - S1(d13(1)) = 1 car d13(1) = 4 > q1 = 2,5, - S2(d13(2)) = 1 car d13(2) = 17 > q2 =7,5, - S3(d13(3)) = 0 car d13(3) = -13 < q3 = 2,5. Ainsi c13 = ⎜P1⎜*S1(d13(1)) + ⎜P2⎜*S2(d13(2)) + ⎜P3⎜*S3(d13(3)) = 0,90. - 121 - Chapitre 2 Le tableau 32 suivant regroupe toutes les valeurs des indices de préférences pour l’exemple traité. cik a1 a2 a3 0,55 0,9 a1 0,35 0,45 a2 0,10 0,65 a3 Tableau 32 : Indices de préférence Cet indice de préférence permet alors de déterminer les flux entrant φi+ et sortant φi- pour l’action ai, selon les formules respectives : φ i+ = n ∑c k =1 ik et φi- = n ∑c ki k =1 Ces flux représentent respectivement le « nombre » d’actions par rapport auxquelles l’action ai semble être préférée et le « nombre » d’actions qui semblent être préférées à l’action ai (analogie graphique). Par exemple, si l’on considère l’action a2 du tableau 20, alors : - φ2+ = c21 + c23 = 0,45 + 0,35 = 0,80 ; - φ2- = c12 + c32 = 0,55 + 0,65 = 1,25. Les valeurs des flux entrant et sortant pour chaque action de l’exemple traité sont données dans le tableau 33 ci-après. actions φ i+ φ i1,45 0,55 a1 0,80 1,25 a2 0,75 1,25 a3 Tableau 33 : Flux entrant et sortant pour chaque action Le flux net φi pour chaque action ai peut alors être calculé selon la formule : φ i = φ i+ - φ iLes actions peuvent alors être classées en fonction de la valeur obtenue pour leur flux net, du flux net le plus élevé (action la meilleure) au flux net le plus petit (action la moins bonne). L’algorithme complet de la méthode PROMETHEE II est présenté en annexe A-6.4. 6.3 Résultats de l’agrégation Quelle que soit la méthode d’agrégation choisie, les résultats obtenus correspondent à un classement des solutions constructives, en fonction des priorités environnementales et sanitaires choisies par l’utilisateur (les pondérations attribuées aux différents critères). La présentation des résultats diffère cependant d’une méthode à l’autre. En effet, les méthodes Somme Pondérée et PROMETHEE II donnent un classement des solutions constructives sous forme analytique tandis que nous préférons la représentation graphique pour des résultats tels que les proposent les méthodes ELECTRE II et ELECTRE III [Maystre et al., 1994]. Le tableau 34 situé en page suivante présente les résultats qu’il est possible d’obtenir avec la méthode ELECTRE II (ou ELECTRE III), pour un ensemble A comprenant sept actions : - 122 - Partie 6 Agrégation des évaluations et résultats Actions Rang classement direct Rang classement inverse 1 3 a1 3 3 a2 2 2 a3 4 4 a4 3 3 a5 1 1 a6 2 4 a7 Tableau 34 : Exemple de rangs obtenus par la méthode ELECTRE II Nous constatons que l’action a6 surclasse les autres actions puisqu’elle obtient le rang 1 pour les deux classements, et l’action a4, semble être la moins bonne, puisqu’elle obtient le plus mauvais rang pour les deux classements. Par contre, le rang des autres actions n’est pas aussi immédiat, il change du classement direct au classement inverse, et il nécessite donc d’être étudié et interprété avec la plus grande prudence, en effectuant des analyses de robustesse par exemple. Une représentation graphique des résultats du tableau 34 telle que celle présentée sur la figure 8 nous paraît beaucoup plus pratique car elle permet d’identifier immédiatement quelles sont les actions pour lesquelles le classement est plutôt certain. Cette représentation est également celle de la méthode ELECTRE III, seules les légendes des axes changent (« classement direct » devient « distillation descendante », tandis que « classement inverse » est renommé « distillation ascendante », cf. annexe 6). Rang du classement inverse rinv(ai) a6 1 a3 2 a2, a5 3 4 a4 4 a1 a7 3 2 Rang du classement direct rdir(ai) Figure 8 : Représentation des résultats pour ELECTRE II D’autre part, les méthodes Somme Pondérée et PROMETHEE II permettent de différencier toutes les solutions constructives entre elles puisque chacune se trouve dotée d’une « note », tandis que les méthodes ELECTRE sont susceptibles de ne pas distinguer toutes les solutions, comme le montre la figure 8 pour les actions a2 et a5. Certaines solutions peuvent en effet se retrouver dans le même groupe par ces méthodes, c'est-à-dire au même niveau de classement, si leurs évaluations sont soit trop différentes, soit trop proches. Il peut être intéressant de noter à ce propos le caractère plus compensatoire que revêt la méthode PROMETHEE II par rapport aux méthodes ELECTRE. Les résultats doivent être présentés avec toutes les conditions et contraintes retenues pour effectuer la comparaison : les profils multicritères étudiés, les poids retenus pour les critères des profils, la méthode d’agrégation employée ainsi que les valeurs de ces paramètres. Le classement des solutions constructives doit d’autre part être accompagné d’une analyse de robustesse des résultats ainsi que de recommandations pour permettre une véritable aide au choix [Maystre et al., 1994]. - 123 - Chapitre 2 7 Analyse de robustesse et recommandations Afin de pouvoir tester la validité des résultats obtenus, ou au contraire, montrer que ces résultats ne sont pas stables, il est nécessaire d’effectuer une analyse de robustesse. Après un rappel de quelques définitions relatives à l’analyse de robustesse, cette partie permet d’identifier les paramètres qu’il est possible de faire varier selon les méthodes d’agrégation employées. Une étude des résultats obtenus en fonction des méthodes et des profils multicritères retenus pour l’agrégation peut également être envisagée pour tester la validité des résultats, ce qui est l’objet de la troisième sous-partie. Enfin, la création de règles expertes peut permettre d’expliciter les recommandations associées aux résultats auprès des utilisateurs [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. 7.1 Définitions préliminaires Une analyse de robustesse est une analyse qui cherche à déterminer le domaine de variation de certains paramètres dans lequel une recommandation reste stable [Maystre et al., 1994], c'est-à-dire dans lequel les résultats obtenus ne varient pas ou restent globalement les mêmes. Une analyse de sensibilité consiste à faire varier les valeurs attribuées à l’origine aux différents paramètres de la méthode. Elle vise à définir les paramètres qui conditionnent le plus étroitement la solution choisie, c'est-à-dire où il suffit d’une faible modification pour changer la solution proposée. L’analyse de sensibilité sert donc de base à l’analyse de robustesse [Maystre et al., 1994], [Schärlig, 1996]. 7.2 Variation des paramètres Selon la méthode choisie, les paramètres à faire varier ne sont pas les mêmes. De manière générale, il s’agit de s’intéresser aux poids des critères, aux seuils (de concordance, discordance, veto, préférence) ainsi qu’aux incertitudes des données. 7.2.1 Pondérations De manière générale, l’assignation des poids mérite d’être contrôlée en fin d’analyse multicritère par des analyses de sensibilité, qui permettront de vérifier la stabilité du résultat final en fonction de la variation des poids [Pomerol et Barba-Romero, 1993]. Nous avons proposé différents jeux de pondération des critères, et il peut être intéressant de comparer les différents résultats obtenus, d’une part en fonction des différents jeux de pondération proposés, et d’autre part, en faisant varier chaque poids défini dans un jeu de pondération dans un intervalle de valeurs déterminé. L’intervalle [Pj – 10;Pj + 10] permet de répondre de manière adéquate à ce second type de variation, en prenant en compte l’incertitude des données, tout en évitant de se rapprocher et de se confondre avec le premier type de variation si nous prenions un intervalle plus grand. 7.2.2 Seuils Selon la méthode d’agrégation partielle choisie (c'est-à-dire les méthodes ELECTRE et la méthode PROMETHEE II), différents seuils peuvent varier. Pour ELECTRE II Il s’agit d’attribuer de nouvelles valeurs ou de faire varier les valeurs initiales dans un intervalle donné des trois seuils de concordance c+, c0 et c-, ainsi que des deux seuils de discordance D1(j) et D2(j). Ces seuils dépendant des évaluations des actions selon chaque critère, ils peuvent varier dans un intervalle de 10 à 20 % autour de leur valeur initiale afin de tenir compte de l’incertitude relative aux données. - 124 - Partie 7 Analyse de robustesse et recommandations Pour ELECTRE III Il s’agit, pour cette méthode également, d’attribuer de nouvelles valeurs ou de faire varier les valeurs initiales dans un intervalle donné des seuils de préférence, d’indifférence, de veto et de discrimination. Ces seuils tenant déjà compte de l’incertitude des données, il peut être judicieux de faire varier par exemple : - qj de 0 à pj, - pj de qj à νj, - νj de pj à 0,7*maxi,k[gj(ak)-gj(ai)]. Pour le seuil de discrimination, α et β peuvent également varier autour de leur valeur initialement proposée, c'est-à-dire : - de 0 à 0,3*maxi,k(δik) pour α ; - de 0 à 0,2*maxi,k(δik) pour β. Pour PROMETHEE II Pour cette méthode, tout dépend de la nature des critères qui aura été sélectionnée par l’utilisateur. En effet, aucun seuil ne varie si l’utilisateur préfère les vrais-critères aux pseudocritères. Néanmoins, si des seuils de préférence, d’indifférence et/ou de veto sont introduits, leurs valeurs et leurs variations peuvent être fondées sur les mêmes caractéristiques que celles définies pour la méthode ELECTRE III. 7.2.3 Prise en compte des incertitudes L’incertitude des données est prise en compte dans les méthodes ELECTRE, notamment par l’utilisation des seuils. Dans la méthode PROMETHEE II, l’incertitude des données est prise en compte si les critères sont des pseudo-critères, des pré-critères, des quasi-critères ou des critères gaussiens. La méthode de la Somme Pondérée, telle que nous l’avons définie, ne tient pas compte de l’incertitude des critères. Il peut par conséquent être intéressant de comparer les résultats obtenus en faisant varier les évaluations mêmes des actions, en fonction des incertitudes des données considérées pour la méthode Somme Pondérée, ainsi que pour la méthode PROMETHEE II si elle ne considère que des vrais critères. Cette étude pourrait également être réalisée pour les deux méthodes ELECTRE. 7.3 Comparaison des méthodes et des profils En plus de la variation des paramètres classiques inhérents aux différentes méthodes, il peut être utile de comparer les résultats obtenus avec les différentes méthodes qu’il est possible d’employer ainsi que les résultats obtenus en fonction des profils multicritères considérés pour réaliser l’agrégation. Il est très rare d’obtenir des résultats similaires lorsque des méthodes d’agrégation différentes sont employées, même lorsque ces méthodes appartiennent à la même approche, et que tous les paramètres en commun utilisés dans les méthodes, telles que les pondérations, sont identiques [Maystre et al., 1994], [Schärlig, 1996]. D’une part, ces méthodes ne comparent pas obligatoirement les mêmes valeurs (valeurs initiales, valeurs normées, valeurs transformées). D’autre part, elles n’utilisent pas toutes les mêmes paramètres. De plus, le classement qu’elles peuvent proposer n’est pas toujours aussi fin et tranché d’une méthode à l’autre. Enfin, les résultats d’une analyse multicritère correspondent à un compromis (cf. chapitre 1) et non à une solution absolue et universelle d’un problème mathématique bien posé. Le choix même de la méthode d’agrégation fait partie de la recherche de ce compromis, qui peut donc varier, d’une méthode à l’autre. - 125 - Chapitre 2 Néanmoins, il peut parfois être possible de dégager des tendances générales similaires dans les résultats obtenus par toutes les méthodes, ce qui ne peut donner que plus de solidité aux recommandations, et inciter à la prudence quant à la validité du classement des solutions lorsque les résultats sont vraiment trop différents d’une méthode à l’autre. En ce qui concerne les deux types de profils multicritères, compte tenu des pondérations internes utilisées, des résultats analogues pourraient être attendus, intuitivement. Or, la comparaison des résultats selon les profils, toutes autres conditions ou contraintes égales par ailleurs, peut faire apparaître des différences. Ces différences peuvent être notamment dues à la normation des critères, qui n’est pas toujours une opération neutre sur l’échelle des critères, en particulier pour les méthodes d’agrégation totale, mais également au nombre de critères, qui peut desservir la finesse de la différenciation des actions. La comparaison des résultats selon le profil multicritère étudié peut donc éventuellement permettre d’une part, d’identifier les critères qui ont une influence importante sur les résultats, et d’autre part, de confirmer ou d’infirmer la pertinence de la simplification de la famille des critères pour l’aide à la décision. La simplification de la famille cohérente de critères présente-t-elle un réel avantage pour l’obtention des résultats ? Cette simplification permet-elle de retrouver les résultats obtenus avec la famille complète ? 7.4 Règles expertes Afin de tenir compte de toutes les conditions d’obtention des résultats pour effectuer des recommandations sur le choix de telle ou telle solution constructive, il peut être utile d’élaborer des règles expertes qui associeront à un ensemble de conditions, un type de recommandation pour l’interprétation du résultat. Par exemple, dans le cas de l’emploi par l’utilisateur de la méthode Somme Pondérée pour l’agrégation des évaluations, il peut lui être conseillé de vérifier les résultats qu’il obtient par rapport aux autres méthodes, en lui donnant notamment directement ces résultats. Dans ce cas, la règle experte pourrait être : « Si la Somme Pondérée est la méthode d’agrégation choisie, alors comparer les résultats avec ceux des autres méthodes avant d’effectuer un choix ». L’élaboration de la plupart des règles expertes permettant d’effectuer des recommandations nécessite néanmoins de réaliser l’outil modélisé, d’appliquer cet outil à plusieurs composants, et d’analyser les résultats obtenus afin de pouvoir dresser des bases de données « conditions » et des bases de données « résultats », applicables à l’ensemble des composants que l’outil sera susceptible de traiter. - 126 - Partie 8 Conclusions 8 Conclusions Ce chapitre 2, consacré à la modélisation de l’outil d’aide au choix des produits de construction sur la base de leurs performances environnementales et sanitaires, a permis d’expliciter les six étapes proposées de la modélisation : - la détermination des actions : les actions correspondent aux solutions constructives d’un composant du bâtiment, muni d’une unité fonctionnelle donnée ; - la construction des familles cohérentes de critères : une première famille cohérente de critères comportant 14 critères environnementaux et 5 critères sanitaires a été proposée, puis simplifiée par regroupement de tous les critères précédents en 5 critères globaux ; - l’évaluation des actions par chacun des critères : les données des fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction sont combinées pour obtenir les profils environnementaux et sanitaires complets des solutions constructives par unité fonctionnelle du composant. Ces profils sont ensuite éventuellement simplifiés en fonction des regroupements de critères proposés dans l’étape précédente ; - la pondération des critères des deux familles : plusieurs jeux de pondération sont proposés afin d’obtenir un compromis entre objectivité et subjectivité pour l’attribution de coefficients de pondération aux critères ; - l’agrégation des évaluations : les principes des quatre méthodes d’agrégation multicritère sélectionnées au chapitre 1 sont succinctement décrits afin d’être appliqués aux profils environnementaux et sanitaires complets et simplifiés des solutions constructives, pour tous les jeux de pondération proposés ; - l’analyse de robustesse et les recommandations : des indications sont fournies pour réaliser des analyses de sensibilité des résultats et pour pouvoir proposer des recommandations aux utilisateurs de l’outil. Cette modélisation est fondée sur plusieurs hypothèses, et plus particulièrement, la disponibilité des données d’inventaire du cycle de vie des produits de construction au format de la norme NF P01-010, la possibilité d’obtention de leurs principales performances techniques, la non-interaction des impacts environnementaux et sanitaires des produits de construction lors de leur association en solutions constructives, et enfin une incertitude relative des données de l’ordre de 20 %. Dans la réalité, les deux premières hypothèses sont rarement vérifiées, car les données d’ICV ne sont pas toujours accessibles, et les FDES ne donnent que très peu d’indications sur les performances techniques des produits de construction étudiés. Ce constat va nécessiter d’effectuer des compromis pour passer de la modélisation théorique de l’outil à son développement pratique, comme le chapitre suivant va l’exposer. - 127 - - 128 - Chapitre 3 De la modélisation à la réalisation Partie 1 Introduction 1 Introduction La modélisation présentée au chapitre précédent s’appuie sur plusieurs hypothèses, qui ne peuvent pas toutes être vérifiées compte tenu des données que nous avons à notre disposition. Les données que l’outil informatique va traiter proviennent en effet des fiches de déclaration environnementale et sanitaire, regroupées dans la base de données INIES (base nationale de référence sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction). Or, en l’état actuel, seules les données environnementales de la base INIES sont exportables et peuvent être traitées de manière automatique, ce qui limite nos possibilités de choix pour la réalisation de l’outil. La deuxième partie de ce chapitre est ainsi consacrée aux hypothèses effectuées lors de la modélisation qui ne sont pas valides. Les résultats de cette analyse impliquent ensuite d’effectuer certains choix pratiques pour réaliser l’outil informatique, présentés dans la troisième partie de ce chapitre. Des éléments complémentaires du cahier des charges de l’outil sont alors formulés dans une quatrième partie. Enfin, les différents choix et principes retenus pour l’outil sont récapitulés dans la dernière partie de ce chapitre. Le principe général de la réalisation pratique de l’outil, calqué sur celui de la modélisation, est présenté sur la figure 9 ci-dessous. La principale différence entre le principe de réalisation, et celui de modélisation (cf. figure 3), réside dans l’utilisation des catégories d’impacts des normes XP P01-010 et NF P01-010 que nous justifierons en parties 2 et 3 de ce chapitre. Choix du composant, de son UF et détermination des solutions constructives associées Utilisation et simplification des catégories d’impacts des normes XP P01-010 et NF P01-010, et du CESAT Evaluation des solutions constructives par chacun des critères Pondération des critères environnementaux et sanitaires Choix d’une méthode d’agrégation, agrégation des évaluations et classement des solutions constructives Analyse de sensibilité des résultats et recommandations aux utilisateurs Figure 9 : Principe général de réalisation de l’outil - 129 - Chapitre 3 2 Hypothèses non valides La disponibilité des inventaires de cycle de vie des produits de construction, ainsi que la réalisation d’essais sanitaires et l’accessibilité à leurs résultats sont des hypothèses que nous ne pouvons conserver, compte tenu des données utilisables actuellement. Ce constat implique de prendre certaines décisions pour pouvoir réaliser l’outil. 2.1 Disponibilité des inventaires du cycle de vie des produits de construction La disponibilité des inventaires du cycle de vie des produits de construction est une hypothèse forte de la modélisation puisqu’elle intervient dans plusieurs étapes du principe de fonctionnement théorique de l’outil, et surtout, elle conditionne la construction des familles cohérentes de critères. Or, ces inventaires ne sont pas facilement exportables actuellement à partir de la base de données INIES, base qui doit nous servir de référence compte tenu du cahier des charges formulé par le CSTB. Il serait bien évidemment possible de laisser à l’utilisateur le soin de remplir les inventaires dans l’outil d’aide au choix. Cependant, nous pensons qu’une telle proposition risquerait d’alourdir l’utilisation de l’outil, de rendre fastidieuse l’aide au choix, et de créer un doublon avec la base de données INIES. L’objectif premier de l’outil informatique d’aide au choix des produits de construction que nous souhaitons développer est de faciliter l’emploi (rapidité, compréhension) des fiches de déclaration environnementale et sanitaire, et non de le compliquer. Nous renonçons donc à cette hypothèse de disponibilité des inventaires du cycle de vie des produits de construction, ce qui implique également de renoncer aux familles cohérentes de critères construites lors de la modélisation. En l’absence des flux d’émissions et de consommations de matières et d’énergie, nous ne pouvons en effet pas modéliser les conséquences environnementales de l’emploi des produits de construction, puisque nous ne pouvons pas calculer d’indicateurs d’impacts. Nous devons donc employer des indicateurs d’impacts disponibles. Les profils environnementaux au format des normes XP P01-010 ou NF P01-010 sont par conséquent les seules données environnementales que l’outil pourra utiliser automatiquement. 2.2 Réalisation d’essais sanitaires et accessibilité des résultats La disponibilité des résultats d’essais sanitaires des produits de construction est également une hypothèse forte de la modélisation, puisqu’elle permet de tenir compte des critères sanitaires. Or, ces résultats ne sont que très rarement disponibles dans les FDES, car les essais ne sont souvent pas effectués, et lorsqu’ils sont effectués, les résultats ne sont pas toujours fournis. Quoiqu’il en soit, les profils sanitaires au format des normes XP P01-010 ou NF P01010 ne sont actuellement pas consultables, et nous ne pouvons que spéculer sur leur disponibilité, ainsi que sur leur format de présentation. Nous proposons donc, dans l’immédiat, de garder les critères sanitaires issus du CESAT, qui peuvent se rapprocher des résultats susceptibles d’être fournis dans la base de données INIES, d’après les recommandations sanitaires formulées par la norme NF P01-010. - 130 - Partie 3 Choix pratiques essentiels 3 Choix pratiques essentiels Cette partie présente les choix pratiques essentiels nécessaires à la réalisation de l’outil, compte tenu de la non-validité des hypothèses étudiée précédemment. Elle se décline en cinq étapes : la liste des composants susceptibles d’être étudiés, l’obtention des éléments constitutifs des solutions constructives, la redéfinition des familles complète et simplifiée de critères environnementaux et sanitaires, les choix théoriques directement transposés en choix pratiques, et enfin le traitement des données manquantes. 3.1 Liste des composants susceptibles d’être étudiés Dans sa première version, l’outil sera muni d’une liste fixe de composants du bâtiment, que l’utilisateur pourra étudier. Nous pensons qu’un tel choix permet de mieux cadrer les recherches de l’utilisateur. Parmi les composants listés, nous proposons : - pour la classe « fondations » : pieux, murs de soutènement, semelles, radiers, - pour la classe « murs » : murs porteurs, les cloisons, isolants thermiques et acoustiques, façades, - pour la classe « planchers et dallages » : dallages, planchers, dalles, revêtements de sols, - pour la classe « plafonds » : plafonds, faux plafonds, - pour la classe « toitures » : toitures en pente, toitures-terrasses, terrasses, - pour la classe « ouvrants » : fenêtres, portes, portes-fenêtres, baies vitrées. Loin d’être une liste exhaustive de tous les composants possibles d’un bâtiment, cette liste permet néanmoins d’étudier les principales parties d’un ouvrage. Elle pourra être complétée au fur et à mesure des améliorations de l’outil. En ce qui concerne les unités fonctionnelles associées aux composants, elles pourront être choisies librement par l’utilisateur de l’outil, qui sera toutefois guidé dans la définition et les caractéristiques inhérentes à une unité fonctionnelle. 3.2 Obtention des éléments constitutifs des solutions constructives Les éléments constitutifs des solutions constructives pourraient a priori correspondre à tous les matériaux et produits de construction disponibles sur le marché de la construction. Néanmoins, tous ces matériaux et produits ne sont pas munis d’informations environnementales et sanitaires, et lorsque ces informations sont disponibles, elles peuvent avoir un format qui leur est propre (selon l’origine des données), ce qui ne permet pas de les traiter aisément. Par conséquent, nous avons décidé, de travailler sur des formats de données communs, et donc de nous limiter aux données fournies ou susceptibles d’être fournies dans les fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction, et/ou dans la base INIES. Cette première restriction a ensuite été complétée par une volonté plus pratique, annoncée au chapitre 1, de faciliter l’utilisation des données de la base INIES, tout en cadrant rigoureusement cette utilisation. Or, cette volonté se retrouve limitée par les données de la base elles-mêmes (cf. partie 1 de ce chapitre), seuls les produits et leur profil environnemental et sanitaire au format des normes XP P01-010 ou NF P01-010 peuvent être utilisés de manière automatique. Toutefois, afin de ne pas trop limiter l’exploitation possible des données environnementales et sanitaires aux seules données disponibles dans la base INIES, nous permettrons à l’utilisateur qui le souhaite, d’utiliser des produits de construction non renseignés dans la base INIES, ce qui le contraint néanmoins à fournir lui-même leur profil environnemental et sanitaire, au format de la base INIES. La base de données Ecoinvent par exemple (http://www.ecoinvent.ch/) peut représenter un complément intéressant. Il n’est pas prévu dans l’outil une proposition par défaut des éléments constitutifs des solutions constructives ; il reviendra à l’utilisateur de choisir lui-même les éléments qu’il souhaite étudier et insérer dans les solutions constructives. - 131 - Chapitre 3 3.3 Familles de critères environnementaux et sanitaires Comme nous ne pouvons pas utiliser les inventaires du cycle de vie des produits de construction, nous emploierons seulement les catégories d’impacts environnementaux des normes XP P01-010 et NF P01-010, et éventuellement les risques sanitaires définis dans le CESAT. Il est donc nécessaire de s’intéresser aux deux familles de critères, qu’il peut d’autre part être utile de compléter en fonction des critères sanitaires définis par le CESAT. Catégories d’impacts environnementaux des normes XP P01-010 et NF P01-010 Les catégories d’impacts environnementaux des normes XP P01-010 et NF P01-010 sont relativement proches : seules trois catégories d’impacts diffèrent. Pour toutes les autres catégories, les noms, les indicateurs d’évaluation, les flux considérés et les méthodes de caractérisation sont les mêmes, comme le montre le tableau 35 suivant. Catégories d’impacts environnementaux de la Catégories d’impacts environnementaux de la norme XP P01-010 [XP P01-010, 2004] norme NF P01-010 [NF P01-010, 2004] Consommation de ressources énergétiques, énergie primaire totale Consommation de ressources énergétiques, énergie renouvelable Consommation de ressources énergétiques, énergie non renouvelable Consommation de ressources non énergétiques Indicateur épuisement des ressources naturelles Consommation d’eau Production de déchets valorisés Production de déchets éliminés dangereux Production de déchets éliminés non dangereux Production de déchets éliminés inertes Production de déchets éliminés radioactifs Changement climatique Acidification atmosphérique Pollution de l’air Pollution de l’eau Pollution des sols Destruction de la couche d’ozone stratosphérique Formation d’ozone photochimique Modification de la biodiversité Tableau 35 : Correspondance entre les catégories d’impacts environnementaux des normes XP P01-010 et NF P01-010 Les deux familles de critères environnementaux ne sont pas des familles cohérentes, comme nous l’avons précisé précédemment : les exigences d’exhaustivité et de non-redondance ne sont pas respectées, notamment dans la norme NF P01-010, qui présente une catégorie d’impacts « consommation de ressources énergétiques » et une catégorie d’impacts « indicateur épuisement des ressources », qui inclut également l’épuisement des ressources énergétiques. D’autre part, certains critères ne sont pas pertinents à l’échelle des produits de construction ni à celle du bâtiment, tels que le critère « modification de la biodiversité » dans la norme XP P01-010, comme le souligne [Chevalier, 2003]. Les profils environnementaux des produits disponibles dans la base INIES sont au format de l’une ou l’autre des deux normes, et plus majoritairement au format de la norme XP P01-010 pour le moment (les premières FDES ont en effet été réalisées au format de la norme XP P01010, voire XP P01-010-1 (2001) et XP P01-010-2 (2002) avant que la norme NF P01-010 ne soit homologuée). Quoiqu’il en soit, à terme, ce sont les profils environnementaux et sanitaires au format de la norme NF P01-010 qui seront disponibles dans la base de données INIES. Ce sont donc les catégories d’impacts environnementaux et les recommandations sanitaires de la norme NF P01-010 que nous devons utiliser en priorité. - 132 - Partie 3 Choix pratiques essentiels Nous souhaitons conserver tous les critères dans l’immédiat ; cependant, nous pourrons éventuellement écarter les critères redondants de la liste des critères utiles à la comparaison par la suite. De plus, dans un premier temps, la catégorie d’impact « indicateur d’épuisement des ressources naturelles » n’étant pas disponible pour tous les produits, nous proposons : - soit de ne pas la faire intervenir si tous les éléments considérés ne possèdent pas cette catégorie dans leur profil, - soit de prendre la valeur la plus pénalisante, à l’échelle de la solution constructive, si cette catégorie est disponible pour certains éléments intervenant dans les solutions. Indicateurs des catégories d’impacts environnementaux de la norme NF P01-010 Ces indicateurs sont pour la plupart d’entre eux, les indicateurs que nous avons proposés dans le chapitre 2 lorsque les critères de notre famille cohérente correspondaient aux catégories d’impact de la norme NF P01-010. Pour la catégorie d’impacts « Consommation des ressources énergétiques », il s’agit pour la norme NF P01-010, d’une simple somme de toutes les consommations des ressources énergétiques, transformées au préalable en leur valeur énergétique ; le caractère non renouvelable ou épuisable des ressources énergétiques n’est pas considéré, comme nous l’avions proposé au chapitre 2. La catégorie d’impact « Indicateur d’épuisement des ressources abiotiques » correspond à une somme, pondérée par le coefficient d’épuisement ou de non renouvellement des ressources considérées, de toutes les consommations de ressources abiotiques, énergétiques ou non énergétiques. La ressource prise comme référence est l’antimoine, comme le suggèrent plusieurs auteurs [Guinée, 2002]. Enfin, nous ne considérons pas dans la famille de critères la catégorie d’impact « production de déchets valorisés » dans la mesure où cette catégorie n’est pas un flux environnemental (la production de déchets valorisés n’est ni un prélèvement, ni une émission dans l’environnement). Pour que cette catégorie d’impacts soit comptabilisée au même titre que les autres catégories, il serait donc nécessaire de redéfinir les frontières des inventaires de cycle de vie et de leurs évaluations réalisés pour les éléments constructifs, ce qui impliquerait de d’effectuer une nouvelle FDES pour tous les éléments constructifs. Les catégories d’impacts environnementaux de la norme NF P01-010 ainsi définies peuvent être considérées comme des critères environnementaux, puisqu’elles sont bien munies d’un nom, d’une échelle, d’un indicateur d’évaluation, et d’un sens des préférences. Contribution des produits à la maîtrise des risques sanitaires Dans la norme NF P01-010, les caractéristiques sanitaires à considérer des produits ne sont pas clairement identifiées. Elles demeurent souvent des conséquences non modélisées puisque non évaluées, c’est pourquoi nous proposons de travailler avec les critères sanitaires proposés par le CESAT, critères qui permettent une modélisation des recommandations proposées par la norme NF P01-010. Nous suggérons donc de prendre les critères sanitaires suivants, comme dans le chapitre 2 : - émissions de COV et de formaldéhydes dans l’air intérieur, - aptitude du produit à favoriser la croissance fongique dans l’air intérieur, - aptitude du produit à favoriser la croissance bactérienne dans l’air intérieur, - émissions radioactives dans l’air intérieur, - émissions de fibres dans l’air intérieur. Les indicateurs de ces critères sanitaires correspondent à un classement des résultats d’essais dans deux ou trois classes, comme indiqué au chapitre 2. - 133 - Chapitre 3 Simplification de la famille de critères La famille complète de critères n’étant plus la même, il est nécessaire de redéfinir les critères globaux permettant de simplifier la famille, puis de proposer éventuellement des pondérations internes qui permettront de passer des évaluations des critères de la famille complète aux évaluations des critères de la famille simplifiée. Pour déterminer les critères globaux de la famille simplifiée, nous effectuons le même raisonnement que celui formulé au chapitre 2 : les critères de la famille complète sont regroupés en cinq critères plus globaux. Ce regroupement est donc réalisé soit en fonction d’échelles de temps et d’espace communes (par exemple « Impacts à larges échelles spatiale et temporelle »), soit en fonction d’une appartenance à des critères de même cible générale (par exemple « Pollution de l’air au sens large »). o Critères globaux • Critère « Impacts à larges échelles spatiale et temporelle » : - changement climatique, - acidification atmosphérique, - destruction de la couche d’ozone stratosphérique. • Critère « Consommation de ressources » : - consommation de ressources énergétiques, - indicateur épuisement des ressources abiotiques, - consommation d’eau. • Critère « Production de déchets » : - production de déchets dangereux, - production de déchets non dangereux, - production de déchets inertes, - production de déchets radioactifs. • Critère « Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes » : - pollution de l’eau, - pollution de l’air, - formation d’ozone photochimique. • Critère « Risques sanitaires concernant l’air intérieur » : - émissions de COV et de formaldéhyde, - aptitude à favoriser la croissance fongique, - aptitude à favoriser la croissance bactérienne, - émissions radioactives, - émissions de fibres. Les noms des critères globaux sont similaires à ceux de la famille simplifiée présentée au chapitre 2, mais ces deux familles simplifiées ne sont pas rigoureusement identiques puisque les sous-critères associés diffèrent parfois. Ainsi, seuls les critères globaux « risques sanitaires dans l’air intérieur » et « production de déchets » sont exactement les mêmes par rapport à ceux définis au chapitre 2. o Pondérations internes pour les critères globaux Le tableau 36 présenté ci-après récapitule les critères de la famille complète issus de la norme NF P01-010, les choix de groupement des critères de la famille complète en critères globaux afin de former la famille de critères simplifiée, ainsi que les pondérations internes proposées associées à chaque sous-critère à l’intérieur de chaque critère global. Ce tableau fait également intervenir le sens des préférences de tous les critères. Le sens des préférences des critères globaux est directement déduit du sens et des règles d’agrégation des sous-critères, comme nous l’avons exposé au chapitre 2. - 134 - Partie 3 Choix pratiques essentiels Compte tenu des diverses concordances entre notre famille cohérente de critères, et la famille de critères issue de la norme NF P01-010, les raisonnements pour proposer des pondérations internes ont été les mêmes que ceux effectués au chapitre 2. Les règles d’agrégation des souscritères en critères globaux sont également conservées : somme pondérée pour les critères environnementaux, règles d’association particulières pour les critères sanitaires. Les modifications correspondent à la prise en compte de la redondance entre les critères « indicateur d’épuisement des ressources abiotiques » et « consommation des ressources énergétiques »), et du manque de données sur certains critères (critère « pollution des sols » abandonné par exemple, d’où une nouvelle pondération des sous-critères associés au critère global « Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes »). Famille complète de critères Changement climatique Acidification atmosphérique Destruction de la couche d’ozone stratosphérique Consommation de ressources énergétiques Indicateur épuisement des ressources abiotiques Consommation d’eau Production de déchets dangereux Production de déchets non dangereux Production de déchets inertes Production de déchets radioactifs Pollution de l’air Pollution de l’eau Formation d’ozone troposphérique Sens des préférences Décroissant Décroissant Pondérations internes 0,60 0,20 Décroissant 0,20 Décroissant 0,45 Décroissant 0,10 Décroissant 0,45 Décroissant 0,2 Décroissant 0,1 Décroissant 0,05 Décroissant 0,65 Décroissant Décroissant 0,35 0,35 Décroissant 0,30 Famille simplifiée de critères Sens des préférences Impacts à larges échelles spatiale et temporelle Décroissant Consommation de ressources Décroissant Production de déchets Décroissant Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes Décroissant Croissant si qualitatif, 0,25 Décroissant si quantitatif Croissant si Aptitude à favoriser la qualitatif, croissance de micro0,25 Décroissant si Croissant si organismes quantitatif Risques sanitaires qualitatif, pour l’air intérieur Décroissant Croissant si si quantitatif qualitatif, Emissions radioactives 0,25 Décroissant si quantitatif Croissant si qualitatif, Emissions de fibres 0,25 Décroissant si quantitatif Tableau 36 : Simplification de la famille de critères issue de la norme NF P01-010 Emissions de COV et formaldéhyde - 135 - Chapitre 3 3.4 Règles de conversion et de compilation, pondérations et agrégations Les autres choix pratiques nécessaires à la réalisation de l’outil correspondent aux choix théoriques effectués dans le chapitre 2. Ainsi, les règles de conversion des profils environnementaux et sanitaires des éléments en profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives sont conservées. Les règles de compilation des performances techniques des éléments pour obtenir les performances techniques des solutions constructives sont les mêmes. La comparaison des performances techniques des solutions constructives par rapport à celles du composant s’effectue dans les mêmes conditions que celles proposées au chapitre 2. Les jeux de pondération sont également les mêmes pour la famille simplifiée de critères, ce qui implique des modifications pour les poids des critères de la famille complète, en fonction des pondérations internes proposées dans le tableau 36. Enfin, les algorithmes d’agrégation sont également ceux qui ont été définis au chapitre 2. 3.5 Traitement des données manquantes Nous appelons données manquantes toutes les données non fournies dans la base INIES, ou non renseignées par l’utilisateur de l’outil lors des choix qu’il est censé effectuer. Nous pouvons ainsi distinguer deux types de données manquantes : - celles qui sont liées à l’élaboration des solutions constructives du composant, - celles qui sont liées à l’agrégation des critères. Traitement des données manquantes liées à l’élaboration des solutions constructives du composant Pour traiter ce type de données manquantes, nous proposons des solutions qui dépendent des données considérées. Ainsi, il n’est pas prévu dans l’outil une proposition d’éléments susceptibles de répondre à l’unité fonctionnelle du composant choisi, lorsque les éléments ne sont pas correctement choisis ou sélectionnés par l’utilisateur. Ces données manquantes seront traitées de manière globale au moment où les performances techniques des solutions constructives seront comparées par l’outil à celles du composant. L’utilisateur aura en effet la possibilité de choisir d’autres éléments constitutifs pour ses solutions constructives si la comparaison des performances ne lui permet pas de poursuivre l’étude des solutions constructives. Lorsqu’une ou plusieurs valeurs sont manquantes dans les profils environnementaux et sanitaires des éléments, il n’est pas prévu de leur attribuer de valeurs, moyennes ou non. Par contre, lorsqu’une ou plusieurs valeurs sont manquantes dans les profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives, ce sont les valeurs les plus pénalisantes des autres solutions constructives qui seront considérées à la place des données manquantes. Nous ne souhaitons pas en effet trop avantager les solutions constructives qui ne possèderaient pas toutes les valeurs utiles à leur comparaison environnementale et sanitaire. Toutefois, lorsque pour un critère, aucune valeur ne sera donnée pour aucun élément constitutif des solutions constructives, le critère pourra alors être supprimé puisqu’il ne permettra pas de départager les solutions constructives entre elles. Lorsque les performances techniques ne sont pas précisées pour les éléments, et par conséquent, ne peuvent être compilées pour obtenir celles des solutions constructives, la comparaison des solutions constructives ne pourra être effectuée par l’outil, et l’utilisateur devra redéfinir certains paramètres : l’unité fonctionnelle du composant, les éléments constitutifs des solutions constructives, ou leurs caractéristiques techniques. - 136 - Partie 3 Choix pratiques essentiels Traitement des données manquantes liées à l’agrégation des critères Ces données concernent le choix du profil, du jeu de pondération, de la méthode d’agrégation et des paramètres et seuils de la méthode d’agrégation. Pour qu’une comparaison des solutions constructives puisse être effectuée, il est nécessaire que ces données soient documentées et l’outil utilisera donc des valeurs par défaut si ces éléments de choix ne sont pas renseignés par l’utilisateur de l’outil. Ainsi, lorsque le type (complet/simplifié) des profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives n’est pas choisi par l’utilisateur pour l’agrégation, ce sont les profils simplifiés qui seront utilisés pour la comparaison. Ces profils présentent en effet l’avantage d’être plus facilement compréhensibles et interprétables par l’utilisateur pour la comparaison des solutions constructives. Lorsque aucun jeu de pondération n’est sélectionné par l’utilisateur, alors les jeux de pondération classique orientés « priorités environnementales » seront automatiquement utilisés par l’outil pour pondérer les critères. En effet, dans la mesure où les évaluations sur les critères sanitaires sont très peu disponibles, nous préférons comparer les solutions constructives en tenant compte davantage de leurs évaluations environnementales. Lorsque aucune méthode d’agrégation n’est sélectionnée par l’utilisateur, la méthode ELECTRE II sera choisie par défaut. Cette méthode présente d’une part l’avantage d’être la plus adaptée aux données que nous utilisons pour le moment. D’autre part, elle est moins complexe que la méthode ELECTRE III, tout en permettant d’obtenir des résultats beaucoup plus nuancés qu’avec les méthodes Somme Pondérée et Prométhée II. C’est pourquoi nous prônons l’utilisation de cette méthode par défaut. Enfin, lorsque les seuils des méthodes d’agrégation ne sont pas déterminés par l’utilisateur, ce sont les valeurs théoriques des seuils définies dans le chapitre 2 qui seront prises par défaut. 3.6 Conclusions Cette partie nous a permis de proposer certains choix pratiques, directement issus de la modélisation – le choix du composant, la sélection des éléments constitutifs des solutions constructives, l’attribution des poids des critères, et l’agrégation des évaluations – ou modifiés par rapport à nos recommandations théoriques pour mieux correspondre aux données disponibles et aux hypothèses non valides – l’utilisation des catégories d’impacts de la norme NF P01-010, la redéfinition de la simplification de la famille de critères, puis l’attribution différente de pondérations internes pour les sous-critères des critères globaux. Les critères globaux étant relativement proches des critères définis dans le chapitre 2, nous avons conservé les jeux de pondération à l’échelle de ces critères globaux. Cette modification des familles de critères implique également un changement dans le déroulement des calculs : les profils environnementaux et sanitaires des éléments constitutifs des solutions constructives sont à présent directement disponibles, pour des unités fonctionnelles associées à ces éléments. La première étape de l’évaluation des solutions constructives par chaque critère définie au chapitre 2 n’est donc plus à réaliser. Les étapes de conversion des profils doivent par contre être effectuées, comme nous l’avons rappelé dans cette partie. Un traitement des données manquantes (non fournies par l’utilisateur de l’outil ou non disponibles dans les FDES) a également été défini dans cette partie, afin de permettre une utilisation optimale de l’outil d’aide au choix des produits de construction. Tous les éléments fonctionnels – théoriques et/ou pratiques – de l’outil d’aide au choix des produits de construction étant à présent choisis et fixés, nous pouvons détailler plus précisément le cahier des charges spécifique de l’outil, en accordant une attention particulière aux liens entre tous ces éléments. - 137 - Chapitre 3 4 Eléments complémentaires du cahier des charges de l’outil La réalisation de l’outil présentée sur la figure 6 a permis de dresser la structure générale de l’outil. Pour passer du modèle à l’outil informatique à destination des acteurs du bâtiment, nous devons aborder toutes les fonctionnalités possibles de l’outil, que ce soit au niveau des choix possibles de l’utilisateur, ou au niveau des calculs réalisés (présentés ou non à l’utilisateur), ce qui sera l’objet de la partie 4.1. L’outil fait appel à des bases de données externe et internes (présentées en 4.2), il gère un certain nombre de calculs (rappelés dans la partie 4.3), et donne des résultats analytiques et graphiques (du profil environnemental et sanitaire des éléments, au format de la norme NF P01-010, au classement des solutions constructives). L’outil informatique est ainsi constitué d’un certain nombre d’écrans, interactifs ou informatifs, qui permettent à l’utilisateur de créer son projet de comparaison, et de le gérer, comme le montrera la partie 4.4. La partie 4.5 s’intéressera aux différentes options disponibles dans l’outil, qui permettent de le rendre intelligible et abordable pour des utilisateurs non habitués à ce type d’outil. Les principes de la navigation dans l’outil seront alors présentés en 4.6. 4.1 Schéma fonctionnel détaillé de l’outil Le déroulement d’un projet réalisé par l’intermédiaire de l’outil d’aide au choix que nous développons comporte, pour l’utilisateur, les cinq grandes parties suivantes, qui se déclinent en une ou plusieurs étapes : a) Définition du projet, choix associé d’un composant (étape 1) ; b) Choix d’une unité fonctionnelle pour ce composant, unité de base de la comparaison des solutions constructives (étape 2) ; c) Création des solutions constructives possibles pour réaliser le composant Cette partie est constituée du choix des éléments constitutifs des différentes solutions constructives (étape 3), de la visualisation (ou de la définition, selon que l’élément provient de la base INIES ou non) de leur unité fonctionnelle (étape 4), de la visualisation (ou de la définition) de leur profil environnemental et sanitaire pour l’unité fonctionnelle qui leur est associée (étape 5), ainsi que de la transformation des profils environnementaux et sanitaires des éléments pour la quantité et la durée de vie prescrites du composant (étape 6), et la détermination des fonctions techniques des solutions constructives (étape 7). d) Vérification des performances techniques des solutions constructives (étape 8) Cette partie permet soit d’accéder aux profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives (complets puis simplifiés, étapes 9 et 10), pour l’unité fonctionnelle définie pour le composant, soit d’ajouter ou de modifier des éléments (retour à l’étape 3), soit de redéfinir l’unité fonctionnelle du composant, en fonction du résultat obtenu (retour à l’étape 2). e) Comparaison, ou analyse, des solutions constructives par agrégation des critères environnementaux et sanitaires Cette partie est constituée du choix des profils environnementaux et sanitaires à comparer (étape 11), du choix d’une pondération des critères (étape 12) parmi les quatre types proposés, du choix d’une méthode d’agrégation (étape 13) parmi les quatre méthodes disponibles, et du choix des paramètres et seuils de l’agrégation, et enfin, de l’agrégation proprement dite, munie d’un classement des solutions constructives et de recommandations (étape 14). La figure 10 et les figures 11 proposées en pages suivantes présentent ainsi l’enchaînement de toutes les étapes (flèches en gras) qui permettent à l’utilisateur de créer et réaliser un projet de comparaison dans sa globalité. Les flèches en pointillés correspondent à d’autres cheminements possibles, compte tenu des résultats obtenus. La figure 10 regroupe les grandes parties de l’outil, et les figures 11 détaillent les étapes non présentées dans la figure 10. - 138 - Définition du projet 2 7 à 3 8 9 Figure 10 : Schéma détaillé du principe de fonctionnement pratique de l’outil 10 Analyse des solutions constructives Visualisation des profils E&S simplifiés des solutions constructives pour UFcomposant Visualisation des profils E&S complets des solutions constructives pour UFcomposant Comparaison des fonctions des solutions/celles du composant Création des solutions constructives Choix de l’UFcomposant : Qc, DVPc et fonctions Choix d’un composant 1 14 à 11 10 2 4 3 8 Détermination des fonctions des solutions constructives Obtention des profils E&S complets des éléments pour Qc et DVPc Choix d’un jeu de pondération Choix d’un profil E&S pour les solutions constructives Choix d’une méthode d’agrégation 13 Figures 11 : Explicitation des étapes 3 à 7, et des étapes 11 à 14 Figure 11b : Explicitation des étapes 11 à 14 12 Analyse des solutions constructives 7 6 Visualisation Profils E&S complets des éléments par UFéléments Figure 11a : Explicitation des étapes 3 à 7 11 Création des solutions constructives Choix de l’UFéléments : Qe, DVTe et fonctions Choix des éléments constitutifs 5 Agrégation, représentation et visualisation des résultats 14 Obtention des profils E&S complets des solutions pour Qc et DVPc 6’ Partie 4 Eléments complémentaires du cahier des charges de l’outil 4.2 Bases de données utilisées par l’outil Le principe de fonctionnement de l’outil fait intervenir des bases de données : - externe : il s’agit de la base INIES, qui permet de fournir (de manière automatique) certains éléments constitutifs des solutions constructives, leur unité fonctionnelle, et leur profil environnemental et sanitaire au format de la norme NF P01-010 (ou XP P01-010) ; - internes : il s’agit de bases qui contiennent les projets, les composants, les unités fonctionnelles associées aux composants, ainsi que les solutions constructives, qui, lorsqu’ils sont créés, peuvent être sauvegardés et réutilisés pour toute autre application dans l’outil. Bien évidemment, l’utilisateur qui le souhaite peut ne pas utiliser la base INIES, comme nous l’avons précisé au paragraphe 3.2 de ce chapitre. Et dans ce cas, il peut employer toutes les informations environnementales et sanitaires dont il dispose (au format de la norme NF P01010) mais cette utilisation de l’outil nécessite qu’il remplisse lui-même les profils des produits (seuls les profils de la base INIES seront renseignés de manière automatique). 4.3 Rappel des calculs effectués par l’outil Les calculs gérés par l’outil peuvent être associés à une ou plusieurs étapes ; ils sont rappelés ci-dessous. Il s’agit de : - la transformation des profils environnementaux et sanitaires des éléments pour la durée de vie et la quantité du composant (étape 6) ; cette opération n’est pas visible par l’utilisateur qui n’a accès qu’au résultat ; - la compilation des profils environnementaux et sanitaires complets des éléments pour la durée de vie et la quantité du composant, pour obtenir les profils environnementaux et sanitaires complets des solutions constructives (étapes 6 à 9) ; cette opération n’est pas visible par l’utilisateur, qui n’a accès qu’au résultat ; - la compilation des performances techniques des éléments pour obtenir les performances techniques des solutions constructives, et la comparaison de ces performances avec celles souhaitées pour le composant (étapes 7 et 8) ; ces opérations ne sont également pas visibles par l’utilisateur qui ne peut que consulter leur résultat ; - la simplification des profils environnementaux et sanitaires complets des solutions constructives (étape 10) ; cette opération est transparente pour l’utilisateur qui peut connaître les pondérations associées à chaque critère de la famille complète, ainsi que le principe de regroupement des critères ; - l’agrégation des profils environnementaux et sanitaires complets ou simplifiés (étape 14) ; cette opération est transparente pour l’utilisateur qui peut avoir accès aux principes de calculs des méthodes d’agrégation, qui peut intervenir sur les seuils, et qui a accès bien évidemment au résultat ; - le traitement du manque de données (réalisé tout au long de l’outil) ; cette opération est transparente pour l’utilisateur, qui est informé de la manière dont sont traitées les données manquantes dans un profil environnemental et sanitaire, dans les performances techniques, ou dans les seuils demandés par les méthodes d’agrégation. Les algorithmes des calculs sont présentés en annexe 6. Les calculs non transparents pour l’utilisateur permettent uniquement de simplifier l’outil et ses fenêtres, afin de fournir à l’utilisateur les éléments et fonctionnalités essentiels, sans le perturber avec des précisions qui ne lui permettent pas de faire de véritables choix. - 141 - Chapitre 3 4.4 Description des écrans de l’outil Pour développer l’outil informatique, nous avons créé des écrans, interactifs et informatifs, qui permettent de réaliser toutes les étapes présentées sur la figure 10 et les figures 11, tout en instaurant un dialogue avec l’utilisateur. Ces écrans sont décrits dans les sous-parties suivantes. 4.4.1 Ecrans interactifs Le tableau 37 présenté en page suivante regroupe l’ensemble des écrans interactifs, notés de E1 à E15, en précisant leurs fonctionnalités (pour l’utilisateur) ainsi que les liens qui existent entre eux, et les étapes qu’ils permettent de réaliser. Les écrans interactifs correspondent à des fenêtres de « choix » sur lesquelles l’utilisateur peut et doit intervenir : l’utilisateur doit être actif en consultant ces écrans, puisqu’ils lui permettent d’élaborer son propre projet. Il doit effectuer des choix, allant du simple nom de son projet, à la méthode d’agrégation qu’il souhaite employer pour comparer les solutions. Comme nous pouvons le constater d’après le tableau 37, le développement informatique de l’outil peut nécessiter que les différentes étapes présentées sur la figure 10 et les figures 11 soient décrites par un ou plusieurs écrans, ou au contraire, qu’un même écran puisse permettre de réaliser plusieurs étapes, notamment lorsque seule l’échelle change (des éléments aux solutions constructives par exemple). Mais le fonctionnement pratique de l’outil nécessite également la présence d’écrans informatifs auxquels sont reliés les écrans interactifs. 4.4.2 Ecrans informatifs Ce sont des écrans de résultats et/ou d’aide, que l’utilisateur peut consulter mais sur lesquels il ne peut pas agir. Ces écrans fournissent à l’utilisateur des renseignements qui lui permettent de mieux comprendre l’outil, les données traitées, ainsi que les calculs effectués. • Les écrans de « résultats » concernent : - la comparaison des performances techniques des solutions constructives par rapport à celles du composant (fenêtre qui conditionne la possibilité ou non de réaliser une analyse, c'est-à-dire une comparaison des solutions constructives), écran noté Er1, - les profils E&S complets des solutions constructives, écrans noté Er2, - les profils E&S simplifiés des solutions constructives, écran noté Er3, - la matrice des performances, qui regroupe tous les profils de même type de l’ensemble des solutions constructives étudiées pour un projet donné, écran noté Er4, - et le classement des solutions constructives (classement graphique ou analytique), muni de recommandations, écran noté Er5. Ces écrans dont directement liés aux écrans interactifs puisqu’ils correspondent à un aboutissement, à un moment donné, d’une ou plusieurs étapes de calculs réalisées par l’outil. • Les écrans d’aide, concernent : - la famille complète de critères, - les pondérations internes des critères de la famille complète pour la simplification de la famille, - les règles de regroupement des critères, pour obtenir la famille simplifiée, - le traitement des informations manquantes, - le principe des quatre méthodes d’agrégation multicritère utilisées, - la signification des seuils des méthodes d’agrégation multicritère qui en possèdent, - les pondérations à dires d’expert des critères environnementaux et sanitaires de la famille complète et de la famille simplifiée, - les pondérations dites « HQE » associées à la famille simplifiée. - 142 - Partie 4 Eléments complémentaires du cahier des charges de l’outil Ces écrans ne sont pas consécutifs aux écrans interactifs, mais ils sont consultables à tout moment par l’utilisateur, puisqu’ils peuvent apporter une explication aux différentes notions présentées et demandées dans les écrans interactifs. Ecran interactif noté concernant E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 E15 Fonctionnalités principales pour Liens l’utilisateur vers • Nom du projet • • Description • • Choix d’un composant • E2 Projet • Date de création et enregistrement • • Nom du créateur du projet • • E3, E11 • Validation • Liste de composants • Composant • Ajout de composant • • Sélection d’un composant • E1 Composant • Application • E1 , E4 • Choix d’une quantité • • Choix d’une durée de vie Unité • fonctionnelle • Ajout/suppression d’une fonction • E5 • E6 • Application Fonction • Choix d’une fonction • E4 Solutions • Ajout/suppression d’une solution constructive • E7 constructives • E9 • Sélection d’une solution constructive • Ajout/suppression d’un élément • Solutions • Visualisation des performances globales • Er1 constructives • E8 • Validation • Sélection des caractéristiques d’un élément • E7 Eléments • Visualisation ou entrée d’une UF • E4 • Validation • E9 Profils E&S • Choix d’un profil à visualiser ou à entrer • E10 • Visualisation des profils complets d’un élément • Er2 issu de INIES • Entrée d’un profil complet d’un élément non • Profils E&S issu de INIES • Visualisation des profils complets et simplifiés • Er3 des solutions constructives • E11 • Validation • Sélection d’un profil pour l’agrégation • Er4 Analyse •E12 • Validation • Sélection d’une pondération • E13 Pondération • E14 • Validation • Visualisation des poids • Pondération • Entrée des poids ou des cibles • • Validation • E12 Méthode • Sélection d’une méthode • d’agrégation • Validation • E15 Méthode • Entrée éventuelle des seuils • E14 d’agrégation • Validation • Er5 Tableau 37 : Ecrans interactifs de l’outil, fonctionnalités et liens Etapes réalisées 1 1 1 2, 4 2, 4 3 3, 7 3, 4 5, 6, 9, 10 5, 6, 9, 10 11 12 12 13 13 et 14 Par exemple, si l’on considère l’écran E1 relatif au projet, par l’intermédiaire de sélections de l’utilisateur, cet écran peut directement aboutir aux écrans E2 ou E3 qui permettent de visualiser la liste des composants, et de choisir un composant à étudier. - 143 - Chapitre 3 De plus, si le projet a déjà été créé et sauvegardé, et que l’utilisateur souhaite simplement consulter des résultats ou modifier les paramètres de l’analyse, il peut également directement accéder à l’écran E11 à partir de l’écran E1. Les principaux écrans ayant été présentés, nous allons à présent nous intéresser à la présentation de ces écrans, qui constitue les caractéristiques pratiques de l’interface de l’outil informatique. 4.5 Caractéristiques pratiques de l’interface de l’outil Compte tenu des utilisateurs visés par l’outil, il nous semble difficile de satisfaire les demandes de chacun individuellement. En effet, les architectes, maîtres d’ouvrage, maîtres d’œuvre, et ingénieurs des bureaux d’études n’ont pas tous les mêmes connaissances, les mêmes besoins, les mêmes attentes, ni le même langage. Nous souhaitons donc proposer un outil informatique qui offre le plus grand compromis entre toutes les réponses attendues, c'està-dire qui soit le plus clair et le plus facile d’utilisation possible, pour des non-initiés : l’outil informatique doit apporter une aide sans constituer une contrainte. Afin de réaliser cet objectif, nous avons d’une part proposé précédemment plusieurs écrans, que nous avons classés en écrans interactifs ou informatifs pour distinguer la notion d’action et la notion de consultation. D’autre part, la juxtaposition des écrans interactifs ne nous semble pas adaptée, et nous lui préférons la superposition : chaque écran interactif ne pourra pas être consulté en même temps qu’un autre écran interactif, ce qui limite les risques d’erreurs dans chacun des écrans et permet à l’utilisateur de mieux cerner son positionnement dans le cheminement global. Seuls les écrans informatifs d’aide seront juxtaposables. Nous avons ainsi décidé de proposer, pour l’interface de l’outil, une seule et unique fenêtre divisée en quatre parties, comme le présente la figure 12 : - une partie centrale (notée sur la figure 12) qui permet d’afficher, tour à tour (superposition), chacun des écrans interactifs et informatifs décrits précédemment : c’est la partie qui permet de visualiser l’ensemble des écrans ; - une partie « onglets », supérieure à la fenêtre centrale (notée sur la figure 12), qui permet de sélectionner les écrans « d’aide » à tout moment, mais également l’ensemble des écrans interactifs ; - une partie latérale (notée sur la figure 12), qui permet de visualiser le cheminement de l’outil (et du projet) en affichant un arbre de déroulement, pour une navigation plus claire, qui complète et peut parfois remplacer les onglets supérieurs ; - une partie « aide » (notée sur la figure 12), située sous la partie centrale, qui permet d’offrir une aide à l’utilisateur pour la navigation dans l’outil, comme nous le verrons au paragraphe 4.6. Bandeau informatif : nom de l’outil, société Figure 12 : Interface schématique de l’outil informatique - 144 - Partie 4 Eléments complémentaires du cahier des charges de l’outil Nous pensons que cette interface permet une navigation plus aisée dans l’outil, puisqu’elle distingue le cheminement de l’outil, la fenêtre de « travail », et les éléments informatifs éventuellement nécessaires à la compréhension immédiate de l’outil, dont l’utilisateur peut se passer après quelques utilisations. 4.6 Navigation dans l’outil Pour naviguer dans l’outil, l’utilisateur possède donc, comme nous l’avons présenté dans la partie précédente, des onglets, ainsi qu’un arbre de déroulement du projet. Cependant, pour faciliter au maximum la prise en main de l’outil, nous proposons également des messages d’information sous la fenêtre centrale (partie de l’interface), qui permettent de donner des indications à l’utilisateur sur les opérations qu’il peut et doit effectuer lorsqu’il visualise un écran interactif. Nous avons d’autre part ajouté des boutons « suivant » dans plusieurs écrans, interactifs ou informatifs, toujours dans le souci de guider au mieux l’utilisateur dans le cheminement de l’outil et dans la réalisation de son projet. De plus, des boutons « aide » seront disponibles dans de nombreux écrans sur des points particuliers présents dans les écrans, afin de permettre à l’utilisateur de consulter directement les écrans « d’aide » dont il a besoin pour compléter ou renseigner un écran interactif. Il est enfin possible à chaque étape de faire des retours en arrière, de modifier les choix effectués en amont, ou de stopper l’étude, qui sera alors archivée, et pourra être complétée ultérieurement. - 145 - Chapitre 3 5 Conclusions Ce chapitre consacré à la réalisation pratique de l’outil a mis en défaut certaines hypothèses de la modélisation théorique, ce qui nous a contraints à effectuer certains choix pratiques, avant de proposer le cahier des charges spécifique de l’outil. La principale différence par rapport à la modélisation théorique réside dans la non disponibilité des inventaires de cycle de vie des produits de construction, et des résultats d’essais sanitaires. Les familles de critères ont été redéfinies sur la base des catégories d’impacts fournies ou susceptibles de l’être dans la base de données INIES. Les pondérations associées aux critères de ces familles ont également été transformées par rapport à celles définies au chapitre 2, afin de tenir compte de la non-cohérence des familles de critères. Cependant, ces modifications n’ont pas remis en cause le principe général de la modélisation de l’outil, principe qui a été concrétisé dans la troisième partie. Les principales fonctionnalités ont tout d’abord été définies et/ou rappelées. Les différentes étapes du cheminement de l’outil ont ensuite été présentées à l’aide d’une représentation schématique du fonctionnement pratique de l’outil (figure 10 et figures 11). Puis les principaux écrans interactifs – sur lesquels l’utilisateur peut et doit agir – et informatifs – c'est-à-dire ayant uniquement un rôle consultatif – ont été proposés. Les caractéristiques pratiques de l’interface (figure 12) ont alors été énoncées, et enfin, la navigation dans l’outil a été précisée. Tous ces choix fonctionnels pratiques ont été effectués dans le souci de proposer un outil informatique d’aide au choix des produits de construction le plus efficace et le plus abordable possible, quel que soit l’utilisateur potentiel concerné. L’outil informatique peut dorénavant être réalisé et appliqué à différents composants du bâtiment, le composant mur étant la première application que nous allons étudier. - 146 - Chapitre 4 Applications, discussions et perspectives Partie 2 Description de l’outil informatique 1 Introduction L’outil est destiné à être diffusé sous forme informatique, éventuellement en complément de la base de données INIES. Il est cependant nécessaire de lui donner un nom, afin qu’il puisse avoir une existence propre, être utilisé de manière indépendante, et appartenir au vocabulaire des acteurs de la construction. Nous souhaitions trouver un nom à l’outil qui puisse porter les notions d’environnement et de santé, puisqu’elles sont au cœur même de son développement. De plus, la notion d’analyse multicritère doit également être présente dans le nom, puisque son principe a permis de modéliser l’outil. Enfin, nous ne désirions pas que le nom de l’outil ait une consonance anglophone trop marquée, afin de ne pas tromper les utilisateurs potentiels, que ce soit sur ses capacités (l’outil possède une interface en français uniquement pour le moment), ou sur les données qu’il traite (les déclarations environnementales et sanitaires au format de la norme française NF P01-010). Nous proposons alors le nom acronyme RAMSES pour l’outil informatique destiné aux professionnels de la construction. Ce nom fait référence à la phrase : Rangement par l’Analyse Multicritère des Systèmes constructifs en fonction de l’Environnement et de la Santé. La deuxième partie de ce chapitre donne des précisions sur le développement informatique réalisé de l’outil ainsi que les tests de validité effectués. Les parties 3, 4 et 5 présentent différentes applications réalisées et/ou réalisables par l’outil. La sixième partie permet, grâce aux applications, de proposer des règles expertes pour accompagner les utilisateurs de l’outil dans leur choix. La septième partie dresse les avantages et les inconvénients de l’outil réalisé. Enfin, la dernière partie récapitule les résultats obtenus dans ce chapitre. - 147 - Chapitre 4 2 Description de l’outil informatique Nous avons réalisé un développement de l’outil sous Excel, non entièrement automatique, pour effectuer les applications. De plus, une version informatique, à destination des acteurs du bâtiment, a été développée par des informaticiens du département TIDS (Technologie de l’Information et Diffusion du Savoir) du CSTB, à partir du cahier des charges que nous leur avons remis, pour compléter et achever l’outil développé sous Excel. 2.1 Version Excel de l’outil La version de l’outil sous Excel suit l’algorithme simplifié suivant : Choix d’un composant : phase 1 Détermination des solutions constructives : phase 2 Evaluation environnementale et sanitaire des solutions constructives : phase 3 Simplification des profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives : phase 4 Pondération des critères : phase 5 Agrégation des profils complets et simplifiés des solutions constructives : phase 6 Classement des solutions constructives : phase 7 Figure 13 : Algorithme de l’outil sous Excel L’outil est constitué de quatre fichiers correspondant à chacune des quatre méthodes d’agrégation. Chacun des fichiers contient sept premières feuilles communes aux quatre fichiers. Ces sept feuilles permettent de réaliser les phases 1 à 5 de l’algorithme présenté en figure 13. Elles correspondent à : 1. Solutions constructives (phases 1 et 2) Cette feuille permet d’effectuer les opérations suivantes : - choix du composant, - choix de son unité fonctionnelle, - élaboration des solutions constructives correspondantes, - sélection des éléments constitutifs, - calcul des coefficients de conversion pour passer de l’unité fonctionnelle des éléments à la quantité et la durée de vie souhaitées pour le composant. 2. Profils environnementaux et sanitaires de tous les éléments constitutifs des solutions constructives (phase 3) Cette feuille permet de saisir les profils environnementaux et sanitaires des éléments constitutifs des solutions constructives. - 148 - Partie 2 Description de l’outil informatique 3. Elaboration de la matrice des performances (phase 3) Cette feuille calcule : - les profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives, - l’inversion du sens des profils. 4. Normation des profils (phase 4) Cette feuille permet de normer les profils des solutions constructives. 5. Profils NF P01-010 simplifiés (phase 4) Cette feuille récapitule les règles de regroupement des critères et détermine les profils simplifiés des solutions constructives. 6. Pondération (phase 5) Cette feuille indique les pondérations disponibles dans l’outil, pour la famille complète et la famille simplifiée de critères. Elle permet de plus de modifier ces pondérations, notamment les pondérations personnelles et les pondérations dites « HQE ». 7. Pondérations dites « HQE » (phase 5) Cette feuille présente la liste des 84 sélections possibles de cibles prioritaires de la démarche HQE® et les pondérations associées aux critères de la famille simplifiée. Les feuilles suivantes sont propres à chaque fichier, puisqu’elles correspondent aux calculs détaillés de chacune des méthodes d’agrégation (ce sont les phases 5, 6 et 7 représentées en figure 13, le choix de la pondération s’effectuant individuellement pour chaque méthode). Les agrégations sont à chaque fois réalisées pour les familles complète et simplifiée de critères. Cette constitution des fichiers nous paraît bien adaptée à une utilisation ponctuelle de l’outil, puisque l’utilisation en est relativement simple. Cette version de l’outil permet également de vérifier les calculs de l’outil RAMSES. Elle n’est cependant pas destinée aux acteurs du bâtiment, puisqu’elle n’est pas entièrement automatisée. En effet, le composant, les solutions constructives ainsi que les profils environnementaux et sanitaires des éléments constitutifs des solutions constructives doivent par exemple obligatoirement être saisis manuellement, et aucune vérification sur la concordance des performances techniques des solutions constructives n’est prévue. Par contre, lorsque les feuilles 1 et 2 sont remplies, les calculs sont automatiquement effectués et reportés d’une feuille sur l’autre. L’utilisateur n’a plus qu’à choisir les pondérations (feuille 6 et feuilles d’agrégation) et les paramètres des méthodes (feuilles d’agrégation) qu’il souhaite employer. Dans l’immédiat, l’ensemble de chaque fichier-outil permet de comparer jusqu’à sept solutions constructives d’un même composant. 2.2 Outil RAMSES à destination des acteurs du bâtiment L’outil RAMSES, dans sa version actuelle, est une application codée en JSP (Java Server Pages). Il s’agit d’un langage qui s’intègre dans des pages HTML classiques. Ainsi, l’application est accessible sur Internet à partir d’un simple navigateur de pages HTML tel que le navigateur Internet Explorer. Le JSP permet à l’application d’être interactive. Son contenu peut donc être dynamique. D’une part, il change en même temps que les modifications apportées à la base de données INIES à laquelle il se réfère, d’autre part, le contenu sera différent après chaque intervention de l’utilisateur du fait de la mise en mémoire de ses préférences ou de la sauvegarde de ses précédentes utilisations. - 149 - Chapitre 4 Le langage JSP est un langage de script qui est exécuté au niveau du serveur, contrairement au Java Script, par exemple, qui lui, serait exécuté au niveau de la machine de l’utilisateur. Ainsi l’utilisateur peut retrouver ses propres paramétrages lors de chaque accès à l’outil même s’il ne se connecte pas avec le même ordinateur. Le serveur sur lequel sont implémentées les pages JSP (l’outil RAMSES) est de ce fait un serveur intermédiaire, c’est le serveur applicatif (celui qui exécute le programme), entre le client (ordinateur de l’utilisateur qui utilise un navigateur HTML) et le serveur de données (le serveur support de la base INIES). Ainsi l’outil RAMSES s’inscrit dans une architecture 3-tiers, comme le présente la figure 14. Ordinateur Client Navigateur de pages HTML Serveur Applicatif Serveur de données RAMSES Programmé en JSP INIES Base de données Figure 14 : Schéma d’une architecture 3-tiers Le processus mis en place par l’utilisation des pages JSP est le suivant : 1. L’ordinateur client fait une requête au serveur applicatif lors de la sélection d’une fonctionnalité (cf. tableau 37) d’un écran de l’outil RAMSES. 2. Un code source Java est alors créé au niveau du serveur applicatif, ce code traite ensuite les données entrées par l’utilisateur, interroge éventuellement la base de donnée INIES, et calcule le résultat suivant le programme réalisé à cet effet. 3. Ce résultat est enfin renvoyé à l’ordinateur client sous le format d’une page HTML classique (affichage d’un nouvel écran), dont l’interface a été présentée au chapitre précédent (cf. figure 12), lisible par un simple navigateur Internet. - 150 - Partie 3 Application : Comparaison de solutions constructives du composant « mur » 3 Application : comparaison de solutions constructives du composant « mur » L’outil RAMSES étant réalisé, nous l’appliquons pour tester son fonctionnement, la validité de ses calculs, et pour proposer éventuellement des modifications. La première application concerne le composant « mur ». Dans un premier paragraphe, nous justifions le choix de cette application et la présentons. Puis nous détaillons sa réalisation dans les paragraphes suivants. 3.1 Choix de l’application et description succincte du composant Trois raisons nous ont conduits à choisir l’application « mur » pour illustrer le développement de l’outil RAMSES. D’une part, c’est le composant qui peut être le plus facilement étudié, de manière automatique à partir des données de la base INIES. En effet, un certain nombre d’éléments sont renseignés dans la base et permettent d’élaborer plusieurs solutions constructives pour ce composant. Ces solutions constructives ne sont certes pas complètes car certaines données sont manquantes dans la base INIES ; cependant, nous pouvons supposer, en première approximation, que les éléments de type bardage, enduits extérieurs, ou encore finitions intérieures sont les mêmes pour l’ensemble des solutions constructives considérées. C’est d’autre part une application qui offre la possibilité, à notre sens, de bien visualiser toutes les notions que nous abordons : composant, unité fonctionnelle, solutions constructives, éléments constitutifs, profils environnementaux et sanitaires complets et simplifiés, agrégation des profils. Enfin, cette application nous permet de compléter les exemples que nous avons proposés dans le chapitre 2, et surtout, d’agréger les performances environnementales et sanitaires des solutions constructives. Nous définissons le composant « mur» comme une partie pleine (c'est-à-dire sans ouvrant), et porteuse (fonction principale), d’un bâtiment ; c’est la partie courante d’une paroi. Cette partie d’ouvrage, outre sa fonction principale, peut posséder des performances techniques particulières qui seront définies dans l’unité fonctionnelle. 3.2 Unité fonctionnelle Nous associons l’unité fonctionnelle suivante au composant « mur », en conservant les notations du chapitre 2 : - quantité : 1 m², - DVP : 100 ans, - performances techniques : o Mur porteur (aucune donnée chiffrée n’est fournie), o Rth = 2,45 m².K/W. Le choix de ces valeurs a été influencé par les valeurs proposées dans les unités fonctionnelles des éléments pouvant constituer les solutions constructives. 3.3 Description des solutions constructives Le composant muni de son unité fonctionnelle peut être réalisé de plusieurs façons. Nous retenons les trois solutions constructives suivantes pour notre application : - solution constructive n°1 : monomur terre cuite de 37,5 cm d’épaisseur, - solution constructive n°2 : mur béton cellulaire autoclavé de 30 cm d’épaisseur, - solution constructive n°3 : mur en maçonnerie de blocs béton de 30 cm d’épaisseur. Chacune des solutions constructives est à présent décrite par les éléments de construction qui la constituent. Nous avons retenu les éléments constitutifs donnés dans les tableaux 38 (38a, 38b, et 38c) car ils permettent de réaliser des solutions constructives dont l’unité fonctionnelle est celle que nous avons définie précédemment. - 151 - Chapitre 4 Chacun de ces tableaux correspond à une représentation de l’écran interactif E7 décrit dans le tableau 37 au chapitre 3, à l’exception de la colonne notation qui a été ajoutée pour faciliter la compréhension de l’application, notamment dans les parties suivantes. Nom de l’élément Monomur terre cuite Plaque de plâtre Nom de l’élément Mur Béton cellulaire autoclavé Plaque de plâtre Nom de l’élément Blocs béton + mortier Plaque de plâtre + isolant Nature de l’élément Dimensions Notation Performances de la solution constructive UF de l’élément (INIES) • 100 ans • 1 m² complexe 100*100*37,5 e 1.1 • mur porteur et Rth = 2,5 m².K/W • 50 ans produit 100*100*1,3 e 1.2 • 1 m² • Rth = 0,05 m².K/W Tableau 38a : Eléments de la solution constructive n°1 Nature de l’élément Dimensions Notation UF de l’élément (INIES) • 100 ans • 1 m² complexe 100*100*30 e 2.1 • mur porteur et Rth = 2,5 m².K/W • 50 ans produit 100*100*1,3 e 2.2 • 1 m² • Rth = 0,05 m².K/W Tableau 38b : Eléments de la solution constructive n°2 Nature de l’élément Dimensions Notation UF de l’élément (INIES) • 100 ans • 1 m² complexe 100*100*20 e 3.1 • mur porteur et Rth = 0,21 m².K/W • 50 ans complexe 100*100*10 e 3.2 • 1 m² • Rth = 2,15 m².K/W Tableau 38c : Eléments de la solution constructive n°3 Mur porteur Rth = 2,55 m².K/W Performances de la solution constructive Mur porteur Rth = 2,55 m².K/W Performances de la solution constructive Mur porteur Rth = 2,36 m².K/W Tableaux 38 : Eléments constitutifs des solutions constructives Pour toutes les solutions constructives, les caractéristiques techniques sont au moins égales à celles du composant, et lorsqu’elles sont supérieures, elles demeurent dans un intervalle qui permet la comparaison selon nous. Il est par conséquent possible de poursuivre l’étude du composant en comparant les solutions constructives entre elles. 3.4 Profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives A partir des règles de conversion des profils environnementaux et sanitaires des éléments que nous avons définies au chapitre 2, nous pouvons déterminer les profils environnementaux et sanitaires complets des solutions constructives. Puis nous pouvons transformer ces profils complets en profils simplifiés. - 152 - Partie 3 Application : Comparaison de solutions constructives du composant « mur » 3.4.1 Profils complets Les profils NF P01-010 complets des éléments sont obtenus directement à partir de la base de données INIES ; les profils des éléments e 1.1 et e 1.2 sont présentés aux tableaux 39a et 39b respectivement. Elément e 1.1 Consommation de ressources énergétiques Indicateur d’épuisement des ressources naturelles Consommation d'eau Production de déchets valorisés 1049 MJ/UFe1.1 Non déterminé Elément e 1.2 Consommation de ressources énergétiques Indicateur d’épuisement des ressources naturelles Consommation d'eau Production de déchets valorisés 40,1 MJ/UFe1.2 Non déterminé 149 L/UFe1.1 2,9 kg/UFe1.1 0,0148 Production de déchets dangereux kg/UFe1.1 0,00165 Production de déchets non dangereux kg/UFe1.1 Production de déchets inertes 309 kg/UFe1.1 0,00475 Production de déchets radioactifs kg/UFe1.1 68 kg eq. Changement climatique CO2/UFe1.1 0,384 kg eq. Acidification atmosphérique SO2/UFe1.1 18698 Pollution de l'air m3/UFe1.1 Pollution de l'eau 1838 m3/UFe1.1 Destruction de la couche d'ozone Sans objet 0,03 kg eq. Formation d'ozone photochimique éthylène/UFe1.1 Radon et radioactivité gamma R+ COV et formaldéhydes C+ Micro-organismes M Fibres et particules non 15,4 L/UFe1.2 2.10-4 kg/UFe1.2 0,0065 Production de déchets dangereux kg/UFe1.2 0,024 Production de déchets non dangereux kg/UFe1.2 Production de déchets inertes 9,35 kg/UFe1.2 0,0002 Production de déchets radioactifs kg/UFe1.2 2,1 kg eq. Changement climatique CO2/UFe1.2 0,006 kg eq. Acidification atmosphérique SO2/UFe1.2 179,25 Pollution de l'air m3/UFe1.2 Pollution de l'eau 0,741 m3/UFe1.2 Destruction de la couche d'ozone Sans objet Tableau 39a : Profil E&S de l’élément e 1.1 par UF de l’élément Tableau 39b : Profil E&S de l’élément e 1.2 par UF de l’élément Formation d'ozone photochimique Sans objet Radon et radioactivité gamma COV et formaldéhydes Micro-organismes Fibres et particules R C M non Tableaux 39 : Profils E&S complets des éléments constitutifs de la solution constructive n°1 En appliquant les principes de conversion détaillés dans la partie 3 du chapitre 2, les profils environnementaux des éléments sont transformés pour correspondre à la durée de vie et à la quantité souhaitées pour le composant. Le profil environnemental de l’élément e 1.1 est ainsi multiplié par le coefficient 1 (100/100) pour la durée de vie et le coefficient 1 (1/1) pour la quantité. Le profil environnemental de l’élément e 2.2 est multiplié par le coefficient 2 (100/50) pour la durée de vie et le coefficient 1 (1/1) pour la quantité. Les profils environnementaux des éléments sont alors sommés pour donner le profil environnemental de la solution constructive n°1 pour la quantité et la durée de vie souhaitée du composant. Les profils sanitaires des éléments sont compilés au moyen des règles définies dans le chapitre 2. Le profil environnemental et sanitaire complet de la solution constructive n°1 est présenté au tableau 40. Des opérations identiques sont effectuées pour chacun des éléments des différentes solutions constructives. Les profils environnementaux et sanitaires complets, pour la quantité et la durée de vie souhaitée pour le composant, des solutions constructives n°2 et n°3 sont également présentés dans le tableau 40. - 153 - Chapitre 4 Critères Consommation de ressources énergétiques (MJ) Indicateur d’épuisement des ressources (kg eq. Sb) Consommation d'eau (L) Production de déchets valorisés (kg) Production de déchets dangereux (kg) Production de déchets non dangereux (kg) Production de déchets inertes (kg) Production de déchets radioactifs (kg) Changement climatique (kg eq. CO2) Acidification atmosphérique (kg eq. SO2) Pollution de l'air (m3) Pollution de l'eau (m3) Destruction de la couche d'ozone (kg eq. CFC) Formation d'ozone photochimique (kg eq. éthylène) Radon et radioactivité gamma COV et formaldéhydes Micro-organismes Fibres et particules Solution constructive n°1 1129,2 Solution Solution constructive n°2 constructive n°3 640,2 472,2 Non déterminé Non déterminé 0,137 179,82 2,9 0,0161 0,0065 327,7 0,004786 72,22 0,385 19056,5 1839,5 249,82 104 0,00872 25,3048 48,1 0,001696 56,47 0,06802 1388,5 940,5 144,3 0,61 0,0741 19,4 232,6 0,002066 30,4 0,1346 3670 22,4 Sans objet Sans objet 1,19.10-18 0,03 0,0093 0,06616 R C M non R C M non R C M non Tableau 40 : Profil E&S des trois solutions constructives pour la quantité et la DVP du composant Remarque : les chiffres significatifs sont volontairement proches de ceux des FDES, par souci de transparence des calculs. Dans l’outil RAMSES, il pourra être envisagé, notamment lorsque les incertitudes des données seront évaluées de manière adéquate, d’arrondir les valeurs obtenues pour les profils complets, et de leur associer également des incertitudes. 3.4.2 Profils simplifiés Les profils simplifiés sont calculés uniquement pour les solutions constructives. Le tableau 41 suivant donne les profils simplifiés des trois solutions constructives, obtenus après normation, pour les critères environnementaux, et regroupement des critères des profils complets. Le profil de normation apparaît en caractères gras sur le tableau 40. Impacts à larges échelles spatiale et temporelle Impact à échelles spatiale et temporelle restreintes Consommation de ressources Production de déchets Risques sanitaires Solution n°1 0,8 0,85 0,77 0,78 S Solution n°2 0,51 0,24 0,71 0,43 S 0,32 0,37 0,45 0,58 Tableau 41 : Profils simplifiés des trois solutions constructives S Solution n°3 3.5 Analyses comparatives Nous proposons lors de cette étape, trois types d’analyse comparative : - une analyse comparative des méthodes, qui permet d’obtenir le classement des solutions constructives, par l’utilisation des méthodes d’agrégation, les pondérations et les profils étant les mêmes ; - une analyse comparative des pondérations, qui permet d’obtenir le classement des solutions constructives, par l’utilisation d’une seule méthode d’agrégation et d’un seul profil, et des pondérations variables ; - 154 - Partie 3 Application : Comparaison de solutions constructives du composant « mur » une analyse comparative des profils qui permet d’obtenir le classement des solutions constructives, par l’utilisation d’une même méthode de pondération, d’un même jeu de pondération, mais en prenant soit le profil complet, soit le profil simplifié. Pour éviter une redondance dans la présentation des résultats, nous effectuons : - l’analyse comparative des méthodes avec les profils complets pour chaque pondération, - l’analyse comparative des pondérations avec les profils simplifiés, pour chaque méthode, - l’analyse comparative des profils pour les méthodes ELECTRE II, ELECTRE III, et PROMETHEE II, pour la pondération à dires d’experts, priorités environnementales. La méthode PROMETHEE II a été utilisée avec des pseudo-critères linéaires. Pour toutes les méthodes, les valeurs des seuils par défaut ont été retenues (cf. chapitres 2). Les pondérations personnelles sont d’autre part données dans le tableau 42. - Famille complète Consommation de ressources énergétiques Indicateur d’épuisement des ressources Consommation d'eau Production de déchets dangereux Production de déchets non dangereux Production de déchets inertes Production de déchets radioactifs Changement climatique Acidification atmosphérique Destruction de la couche d'ozone Pollution de l'air Pollution de l'eau Formation d'ozone photochimique Radon et radioactivité gamma COV et formaldéhydes Micro-organismes Fibres et particules Pondération 6,75 1,5 6,75 1,25 0,75 0,5 2,5 6 2 2 7 7 6 12,5 12,5 12,5 12,5 Famille simplifiée Pondération Consommation de ressources 15 Production de déchets 5 Impacts à larges échelles spatiale et temporelle Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes Risques sanitaires pour l’air intérieur 10 20 50 Tableau 42 : Pondérations personnelles utilisées En ce qui concerne les pondérations dites « HQE », les analyses sont effectuées pour la sélection des cibles prioritaires 1, 4 et 13 (cf. annexe 5). 3.6 Résultats et conclusions L’ensemble des tableaux de résultats est présenté en annexe 7. Nous pouvons observer de manière générale que le classement des solutions constructives demeure assez stable et homogène, quelle que soit la méthode, les pondérations ou le profil choisis. Toutefois, si les méthodes Somme Pondérée et PROMETHEE II permettent d’établir un classement net (chaque solution a un rang qui lui est propre), il n’en est pas de même pour les méthodes ELECTRE, notamment lorsque les profils complets des solutions constructives sont utilisés. Dans ce cas en effet, soit aucune solution n’est classée meilleure qu’une autre, soit le classement n’est que très partiel (cf., tableaux 51, b et c, tableaux 52, b et c, tableaux 53, b et c, tableaux 54, b et c, tableaux 60a et tableaux 61a, présentés en annexe 7). L’emploi de pseudo-critères, et les nombreuses comparaisons deux à deux des solutions par ces méthodes entraînent nécessairement des recoupements entre les évaluations des solutions et impliquent un classement plus flou, mais aussi certainement plus réaliste (compte tenu des incertitudes des données), des trois solutions. Les évaluations environnementales et sanitaires des solutions sont en effet relativement proches si les incertitudes sont prises en compte, et les méthodes ELECTRE utilisées mettent en évidence ce constat. - 155 - Chapitre 4 Les profils simplifiés offrent la possibilité d’obtenir un classement plus net par les méthodes ELECTRE (cf. tableaux 60b et tableaux 61b), mais il n’est pas évident que ce classement soit plus juste. En effet, d’une part, la simplification, compte tenu des pondérations internes utilisées, entraîne une mise en valeur de la solution constructive n°3, qui se retrouve être meilleure pour 2 critères environnementaux sur 4 (valeurs en italique dans le tableau 41), alors qu’elle est meilleure pour 4 critères environnementaux sur 14 seulement, lorsque la famille complète est considérée (valeurs en italique dans le tableau 40). Et d’autre part, la simplification pénalise la solution constructive n°1, qui se trouve être la plus défavorable sur tous les critères environnementaux globaux. Une attention particulière doit donc être portée à la simplification des profils, et surtout aux résultats obtenus par utilisation des profils simplifiés. Néanmoins, avant agrégation, les profils simplifiés permettent d’avoir une idée générale du classement, plus appréhendable que les profils complets. Les résultats obtenus par les trois types d’analyse peuvent être « résumés » par le tableau 43 suivant : Rang 3 Solution n°1 2 Solution n°2 1 Solution n°3 Tableau 43 : Classement général des trois solutions Le classement obtenu par l’ensemble des analyses est donc plutôt cohérent avec ce que le tableau 40 et le tableau 41 nous permettent de constater : la solution constructive n°1 est majoritairement plus défavorable sur le plan environnemental, puisque la plupart de ses évaluations peuvent être utilisées pour le profil de normation (valeurs en caractères gras dans le tableau 40), son profil simplifié la rend défavorable pour les quatre critères environnementaux. La solution constructive n°3 est plutôt favorable sur le plan environnemental pour les profils simplifiés (valeurs en italique dans le tableau 41), et elle est surtout plutôt favorable lorsque les profils complets sont analysés : ses évaluations sont en première ou deuxième position (cf. tableau 40). Les solutions constructives possèdent les mêmes évaluations sur les critères sanitaires. Nous avons cependant testé les résultats obtenus lorsqu’un ou deux critères sanitaires sont évalués à « S- » pour la solution constructive n°3. Dans ce cas, la solution constructive n°3 se retrouve classée en dernière position quels que soient les méthodes, les pondérations et les profils utilisés. La transformation quantitative choisie des critères sanitaires permet donc de leur attribuer le pouvoir discriminant souhaité, que des seuils veto soient utilisés ou non. Notre recommandation : Compte tenu de l’unité fonctionnelle sélectionnée, des données disponibles dans la base INIES, des résultats obtenus, et des analyses réalisées, nous recommandons le choix de la solution constructive n°3 qui semble être la moins défavorable sur le plan environnemental (et sanitaire). Toutefois, cette solution est moins performante que les autres vis-à-vis de sa résistance thermique. Nous avons alors testé l’application avec une solution constructive n°3 constituée de blocs béton et d’un complexe de doublage d’isolation thermique plus performant (résistance thermique totale de la solution Rth = 2,76 m².K/W). Le classement global obtenu reste sensiblement le même ; il est toutefois moins nuancé entre la solution n°2 et la solution n°3. - 156 - Partie 4 Application : Comparaison de revêtements de sol 4 Application : comparaison de revêtements de sol L’outil a également été appliqué au « composant » revêtement de sol. Cette application est succinctement décrite dans le premier paragraphe de cette partie. Puis ses résultats sont présentés dans les parties suivantes. 4.1 Présentation de l’application Les revêtements de sols ne constituent pas des solutions constructives d’un composant donné tel que nous l’avons défini au chapitre 2. Ce sont en effet plutôt des produits de construction. Cependant, nous pouvons supposer, en première approximation, qu’ils sont associés dans les mêmes conditions à la même dalle, ou au même plancher pour constituer de véritables alternatives au composant « dalle » ou au composant « plancher ». Nous étudierons donc seulement l’élément « revêtement de sol ». Lorsque les produits de construction ont les mêmes fonctions techniques, et sont mis en œuvre dans les mêmes conditions techniques, ils peuvent alors être comparés. Ainsi, l’outil peut permettre de les classer en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Cette application est consacrée à la comparaison des six revêtements de sols suivants : - solution constructive n°1 : revêtement de sol PVC homogène, - solution constructive n°2 : revêtement de sol PVC hétérogène compact, - solution constructive n°3 : revêtement de sol PVC sur liège, noté VSL, - solution constructive n°4 : revêtement de sol vinyle expansé relief, noté VER, - solution constructive n°5 : revêtement de sol PVC semi-flexible, - solution constructive n°6 : revêtement de sol PVC sur mousse. Ces six revêtements de sols possèdent l’unité fonctionnelle commune suivante : - quantité : 1 m² ; - DVP : 20 ans ; - performances techniques principales : o couverture d’un sol intérieur (aucune donnée chiffrée n’est fournie), o classement UPEC : U3/P3 au minimum, o participation à la décoration intérieure des locaux (aucune donnée chiffrée n’est fournie). Certains des revêtements de sols possèdent également des fonctionnalités supplémentaires, telles qu’une participation au confort acoustique. Nous reviendrons sur ce point au paragraphe 4.3. Remarque : Le classement UPEC est le classement d’usage des revêtements de sols indiquant pour chaque produit que celui-ci est approprié à l’usage dans un local considéré avec une durabilité raisonnable et suffisante. Les quatre lettres sont munies d’un indice qui détermine la sévérité de l’usage (plus le chiffre est élevé, plus l’usage est intensif). Les lettres symbolisent les propriétés suivantes (d’après [CSTB, 2004d]) : - U : Usure due aux effets de la marche (résistance à l’abrasion), affectée des indices 2, 2s, 3, 3s, et 4, - P : Poinçonnement dû au mobilier fixe ou mobile (résistance mécanique), affecté des indices 2, 3, 4 et 4s, - E : comportement à l’égard de l’Eau et de l’humidité, affecté des indices 1, 2 et 3, - C : résistance aux agents Chimiques courants, affectée des indices 0, 1, 2 et 3 (exceptionnel). Le classement UPEC U3/P3 correspond à des locaux collectifs à usage normal à élevé, soumis à la circulation pédestre et aux déplacements de chariots à la main. - 157 - Chapitre 4 4.2 Profils environnementaux et sanitaires des six solutions constructives Les profils environnementaux et sanitaires complets et simplifiés des six solutions constructives étudiées sont présentés respectivement dans les sous-parties 4.2.1 et 4.2.2. Pour cette application, l’obtention des profils complets est directe, comme nous le précisons ciaprès, par contre, la simplification des profils suit les règles que nous avons définies au chapitre 2. 4.2.1 Profils complets Les profils environnementaux et sanitaires complets des six solutions constructives proviennent directement de la base de données INIES et sont présentés dans le tableau 44 ciaprès. En effet, les unités fonctionnelles des éléments sont toutes identiques, nous n’avons donc pas besoin de convertir les profils des éléments par UF des éléments, en profils des éléments pour la DVP et la quantité du composant. Critères Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 Consommation de ressources énergétiques (MJ) Indicateur d’épuisement des ressources (kg eq. Sb) 216 234 240 142 144 250 Non déterminé Non déterminé Non déterminé Non déterminé Non déterminé Non déterminé Consommation d'eau (L) 52 60 50 120 80 94 0,24 0,36 0,66 0,16 0,64 0,36 0,092 0,08 0,084 0,082 0,06 0,096 0,526 0,622 0,74 0,462 0,89 0,61 3,8 3,8 5 2,6 6 3,8 0,001328 0,001 0,0012 0,0004 0,0008 0,0008 6,6 7,6 7,6 5,2 5,452 8,6 0,078 0,096 0,092 0,064 0,074 0,108 Pollution de l'air (m3) 760 1060 780 780 840 1160 3 2,8 7,2 1,26 1,6 5,6 6,2 Sans objet Sans objet Sans objet Sans objet Sans objet Sans objet 0,0034 0,0042 0,004 0,0034 0,0042 0,0046 Non déterminé Non déterminé Non déterminé Non déterminé Non déterminé Non déterminé C Non déterminé non C Non déterminé non C Non déterminé non C Non déterminé non C Non déterminé non C Non déterminé non Production de déchets valorisés (kg) Production de déchets dangereux (kg) Production de déchets non dangereux (kg) Production de déchets inertes (kg) Production de déchets radioactifs (kg) Changement climatique (kg) Acidification atmosphérique (kg eq. SO2) Pollution de l'eau (m ) Destruction de la couche d'ozone (kg eq. CFC) Formation d'ozone photochimique (kg eq. éthylène) Radon et radioactivité gamma COV et formaldéhydes Micro-organismes Fibres et particules Tableau 44 : Profils E&S complets de toutes les solutions constructives « revêtement de sol » - 158 - Partie 4 Application : Comparaison de revêtements de sol 4.2.2 Profils simplifiés Les profils précédents sont ensuite normés (le profil de normation apparaît en caractères gras sur le tableau 44) et regroupés pour former les profils simplifiés des solutions constructives, présentés dans le tableau 45 suivant. Impacts à larges échelles spatiale et temporelle 0,60 0,71 0,70 0,48 0,52 0,8 Impact à échelles spatiale et temporelle restreintes 0,59 0,94 0,56 0,53 0,80 0,95 Consommation de ressources Production de déchets Risques sanitaires 0,58 0,93 S 0,65 0,76 S 0,62 0,89 S 0,71 0,44 S 0,56 0,67 S 0,80 0,69 S Tableau 45 : Profils environnementaux et sanitaires simplifiés des six solutions constructives Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 4.3 Comparaison des six solutions constructives Pour comparer les six solutions constructives, nous effectuons les mêmes analyses que celles réalisées pour l’application de l’outil au composant « Paroi », à savoir : - une analyse comparative des méthodes, à partir des profils complets, - une analyse comparative des pondérations, à partir des profils simplifiés, - une analyse comparative des profils, à partir des pondérations à dires d’experts, orientées priorités environnementales. Nous gardons d’autre part les mêmes conventions pour les jeux de pondération personnelle et le jeu de pondération dit « HQE ». 4.4 Conclusions Les résultats fournis en annexe 8 montrent que les solutions constructives ne peuvent être classées de manière aussi nette et définitive que celle proposée par la méthode de la Somme Pondérée. En effet, les différences entre les résultats obtenus par les méthodes ELECTRE, mais également par la méthode PROMETHEE II traduisent l’influence de l’incertitude des données, mais également de la pondération et de la simplification même de la famille de critères. Il est ainsi possible de déterminer une tendance de classement commune à l’ensemble des méthodes et des pondérations, en répartissant les six solutions en trois groupes. En construisant le groupe n°1 avec les solutions n°4, n°1 et n°3, le groupe n°2, avec la solution n°5, et le groupe n°3 avec les solutions n°2 et n°6, le classement de ces trois groupes est donné dans le tableau 46. Ce classement peut-être considéré comme commun à l’ensemble des méthodes, des pondérations et des profils. Rang 1 Groupe n°1 2 Groupe n°3 Groupe n°2 Non classé Tableau 46 : Classement général des trois groupes de solutions Les solutions n°1, n°3 et n°4 sont majoritairement classées parmi les solutions les plus favorables d’un point de vue environnemental (et sanitaire). Le groupe n°1 est donc placé en première position. Les solutions n°2 et n°6 sont très majoritairement classées parmi les moins favorables, d’où la position de second du groupe n°3. - 159 - Chapitre 4 En ce qui concerne la solution n°6, ce résultat était prévisible par observation du tableau 44. La plupart des évaluations de la solution n°6 constituent en effet le profil de normation (valeurs en caractères gras). Quant à la solution n°5, l’analyse du tableau 44 et du tableau 45 aurait tendance à nous indiquer que la solution n°5 est une solution intermédiaire. Cependant, à l’issue de l’agrégation, nous ne pouvons pas vraiment la classer. C’est en effet une solution dont le classement est très peu stable : elle se retrouve souvent classée première ou seconde (cf. tableaux 63a, 63b, 63d, 64b, 64d, 65b, 65d, 67a, 67e, 68a, 68b, 68c, 68d, 68e, 69a, 69b, 69d, 69e, 70a, 70b, 70e, 71a, 71b, 72a, 72b, 73b, 74a et 74b présentés en annexe 8) mais est parfois en position intermédiaire ou dans les dernières également (cf. tableaux 63c, 64a, 64c, 65a, 65c, 66c, 67c, 67d, 73a présentés en annexe 8). La méthode ELECTRE III, par exemple, classe la solution n°5 dernière ou première selon la distillation, indépendamment des pondérations, et lorsque les profils complets sont utilisés. Nous suggérons donc d’être prudent avec le groupe n°2 (la solution constructive n°5) et de ne pas le classer : compte tenu du classement aléatoire de ce groupe, le choisir ne peut être justifié par les résultats obtenus. A l’intérieur des groupes n°1 et n°3 par contre, le classement des solutions n’est pas évident, car les résultats varient d’une pondération à l’autre, ou d’une méthode à une autre. Globalement, nous pouvons affirmer que la solution n°4 est bien représentative des meilleures solutions, et que la solution n°6 fait partie des moins bonnes. L’utilisation de critères complémentaires non pris en compte dans la comparaison, tels que des critères sanitaires complémentaires, techniques supplémentaires, économiques ou architecturaux, peut alors être nécessaire si un classement plus complet des solutions constructives est souhaité par l’utilisateur. Concernant les résultats obtenus par les méthodes ELECTRE, nous pouvons effectuer le même constat que pour l’application au composant « mur ». Les méthodes ELECTRE, de manière générale, ne différencient pas de façon nette les solutions constructives lorsque ce sont les profils complets de ces solutions qui sont comparés. Ce manque de distinction montre peut-être qu’une comparaison de solutions constructives relativement proches les unes des autres sur beaucoup de critères compte tenu des incertitudes des données ne permet pas de les différencier. La simplification de la famille de critères permet, par contre, d’augmenter les différences entre les solutions (notamment en terme de nombre relatif de critères pour lesquels telle solution est préférée à telle autre), ce qui peut permettre, certes, de mieux les distinguer, mais ce qui entraîne aussi des résultats biaisés. En effet, nous avons constaté que cette simplification de la famille de critères n’était pas toujours neutre vis-à-vis des résultats, puisque si globalement, les résultats sont les mêmes entre les deux profils, quelques différences sont observées (cf. tableaux 71 à tableaux 74 entre autres). La simplification, du fait des pondérations internes utilisées, entraîne des compensations entre les critères environnementaux, ce qui peut accroître et diminuer les performances relatives de chacune des solutions au niveau des critères globaux. La solution n°5, par exemple, se retrouve favorisée par la simplification : elle possède la meilleure évaluation pour le critère « consommation de ressources », alors qu’elle correspondait plutôt à une solution intermédiaire pour les critères « consommation de ressources énergétiques » et consommation d’eau » (cf. valeurs en italique, tableau 44 et tableau 45). Il est donc important de comparer les résultats obtenus avec les profils complets et avec les profils simplifiés avant de formuler une quelconque aide à la décision. - 160 - Partie 4 Application : Comparaison de revêtements de sol La simplification des profils permet cependant d’avoir une première idée du classement possible des solutions constructives, comme nous l’avons précisé au paragraphe 4.7. Le tableau 45 par exemple fournissait déjà une première tendance possible du classement des solutions constructives : la solution n°4 était préférable aux autres pour trois critères environnementaux sur quatre (évaluations en italique), sans être la plus défavorable sur les deux autres critères ; la solution n°6 était défavorable pour deux critères sur quatre. Pour cette application, nous avons également modifié les évaluations des critères sanitaires, afin qu’elles ne soient pas identiques pour toutes les solutions constructives. Nous pouvons une fois de plus confirmer le caractère discriminatoire que nous avons attribué aux critères sanitaires par leur transformation quantitative. Si le critère sanitaire « Emissions de COV dans l’air intérieur » de la solution n°4 possède l’évaluation C- par exemple, celle-ci se retrouve plutôt placée dans le groupe n°3, avec les solutions n°2 et n°6, et ne garde pas sa position de « favorite », quelle que soit la méthode d’agrégation employée. Nous avons de plus testé, pour la somme pondérée, l’influence de la méthode de normation des évaluations des critères sur le résultat final. Nous avons constaté que lorsque la méthode de normation n°1 (division par le maximum des évaluations) était employée, le classement de la solution n°5 varie par rapport au classement obtenu par la méthode de normation n°3 (division par la somme des évaluations). Ce résultat renforce la conclusion formulée précédemment sur l’instabilité du classement de la solution n°5. Enfin, nous souhaitons préciser que les solutions constructives n°3 et n°4 possèdent des propriétés acoustiques supérieures aux autres solutions constructives. Dans le cas où ces propriétés deviendraient des performances techniques principales, il serait donc préférable de choisir ces solutions. Notre recommandation : Compte tenu de l’unité fonctionnelle sélectionnée, des résultats obtenus et des analyses réalisées, nous recommandons le choix des solutions constructives n°4, n°3 et n°1 qui semblent les moins pénalisantes sur le plan environnemental et sanitaire. - 161 - Chapitre 4 5 Application : évaluation de produits ou de solutions constructives Comme nous l’avons précisé précédemment, si l’objectif premier de l’outil RAMSES est de comparer des solutions constructives permettant de réaliser un composant du bâtiment donné, l’outil peut également permettre d’évaluer sur le plan environnemental et sanitaire (cf. procédure d’évaluation simple, figure 4) : - des produits de construction, pour une durée de vie et/ou une quantité différente(s) de celle(s) formulée(s) dans leur unité fonctionnelle ; - des assemblages de produits de construction (solutions constructives), pour une durée de vie et une quantité prescrites, qui ne peuvent pas être comparées à d’autres solutions (soit parce qu’aucune solution différente n’est proposée, soit parce qu’elles ne possèdent pas des performances techniques adéquates pour la comparaison). Ainsi, quel que soit l’élément considéré, issu ou non de la base de données INIES, son profil environnemental et sanitaire peut être déterminé pour n’importe quelle durée de vie, et n’importe quelle quantité. Par exemple, en reprenant l’application de l’outil au composant « mur », il est possible d’obtenir, en utilisant RAMSES, une évaluation environnementale et sanitaire de tous les éléments constitutifs des solutions constructives pour une durée de vie de 50 ans et une quantité de 10 m². De même, quel que soit le composant imaginé, il est possible de l’évaluer d’un point de vue environnemental, en fonction bien entendu de nos règles de calculs. Par exemple, toujours en reprenant l’application de l’outil au composant « mur », il est possible de construire une solution constructive constituée de blocs béton, d’un complexe de doublage plaque de plâtre/isolant, muni d’un bardage en bois, et de l’évaluer pour une quantité et une durée de vie données. Le tableau 47 ci-dessous présente le profil environnemental et sanitaire d’une telle solution, pour une durée de vie de 75 ans et une quantité de 1 m². Critères Consommation de ressources énergétiques Indicateur d’épuisement des ressources Consommation d'eau Production de déchets valorisés Production de déchets dangereux Production de déchets non dangereux Production de déchets inertes Production de déchets radioactifs Changement climatique Acidification atmosphérique Pollution de l'air Pollution de l'eau Destruction de la couche d'ozone Formation d'ozone photochimique Radon et radioactivité gamma COV et formaldéhydes Micro-organismes Fibres et particules Solution constructive « paroi » 878,2 MJ Non déterminé 202,34 L 19,2083 kg 0,734 kg 34,24 kg 224,384 kg 0,004906 kg 31,42 kg eq. CO2 0,14396 kg eq. SO2 3740,1 m3 122 m3 Sans objet 1,10616 kg eq. éthylène R C M non Tableau 47 : Profil environnemental et sanitaire d’une solution constructive particulière Remarque : les chiffres significatifs sont ici encore donnés volontairement avec une précision proche de celle fournie dans les FDES, par souci de transparence dans les calculs. - 162 - Partie 6 Premières règles expertes pour les recommandations 6 Premières règles expertes pour les recommandations Pour apporter une véritable aide à la décision aux utilisateurs de l’outil (comme outil de comparaison), nous proposons des règles expertes à partir des résultats obtenus par les applications réalisées. Nous avons ainsi commencé à dresser des listes de données « conditions » et « résultats » de l’aide à la décision, ainsi que des règles entre ces listes de données. 6.1 Liste de données « conditions » Cette liste contient tous les éléments susceptibles d’influencer, c'est-à-dire qui conditionnent, l’aide à la décision. Dans les parties 3 et 4 de ce chapitre, nous avons présenté des résultats de comparaison obtenus par l’outil sous certaines conditions. Nous avons ainsi montré que les résultats de la comparaison, et par conséquent de l’aide à la décision, peuvent être influencés par : - l’unité fonctionnelle des éléments étudiés, et plus particulièrement leurs performances techniques principales, - les types de critères choisis, - les pondérations choisies, - les méthodes d’agrégation employées, - les paramètres des méthodes d’agrégation, - les profils retenus pour effectuer l’agrégation, - les renseignements complémentaires, tels que les quantités de déchets valorisés. Nous pouvons de plus ajouter à cette liste de conditions les frontières des inventaires de cycle de vie des éléments constructifs. En effet, bien que cette condition n’ait pas été testée lors des applications, la prise en compte ou non des coproduits et des emballages dans les frontières des ICV modifie le profil de l’élément, et par conséquent, risque de modifier celui de la solution constructive qu’il permet de mettre en œuvre. Enfin, la nature discriminatoire des critères sanitaires permet de classer ces derniers comme données « conditions ». En plus des conditions précédentes, qui correspondent aux paramètres au sens large de l’analyse multicritère, les résultats obtenus par l’outil, et leur variabilité, constituent également des conditions de l’aide à la décision. Ces résultats appartiennent à trois catégories de classements : - les classements assez complets, où toutes les solutions constructives ou presque sont classées les unes par rapport aux autres ; ceux-ci présentent l’intérêt d’être lisibles mais il faut s’en méfier, - les classements partiels, où des groupes de solutions constructives sont classés les uns par rapport aux autres, qui représentent des résultats plus honnêtes et plus réalistes, mais pas toujours concluants ni facilement utilisables, - l’absence de classement, c'est-à-dire des classements où toutes les solutions constructives ont le même rang, ce qui a le mérite d’insister sur le peu de différences qui existe entre les solutions, mais peut être frustrant pour un décideur. Ces trois catégories de classements peuvent de plus être stables ou instables. 6.2 Liste de données « résultats » Cette liste contient toutes les conclusions possibles de l’aide à la décision, c'est-à-dire les recommandations qu’il est possible d’associer aux classements fournis par l’outil. De manière générale, un classement, obtenu par un jeu de pondération, une méthode d’agrégation et un profil, ne peut pas être considéré comme une réponse infaillible et indiscutable au problème du choix des produits de constructions. Les résultats de l’aide à la décision peuvent donc être : - 163 - Chapitre 4 - « méfiance » lorsque toutes les solutions constructives sont classées (notamment par une seule analyse), « analyse nouvelle et complémentaire préférable », dans la majorité des cas (ce qui implique le choix d’un autre jeu de pondération, d’une autre méthode, etc.), et éventuellement, « recommandation d’un groupe de solutions, ou d’une solution », ou « absence de recommandations en fonction des critères environnementaux et sanitaires, analyse sur d’autres critères souhaitable ». 6.3 Règles entre les listes de données Afin de relier les « conditions » aux « résultats » de l’aide à la décision, nous proposons deux types de règles expertes : des règles simples fondées sur le couple (condition, résultat), et des règles composées fondées sur des n-uplets (condition 1, condition 2, condition n, résultat). • Règles expertes simples Nous proposons les cinq règles expertes simples suivantes : - SI (somme pondérée) ALORS (compléter par une nouvelle analyse), - SI (pondération personnelle) ALORS (compléter par une nouvelle analyse), - SI (profil simplifié) ALORS (compléter par une nouvelle analyse), - SI (classement complet) ALORS (compléter par une nouvelle analyse). • Règles expertes composées Nous proposons les deux règles expertes composées suivantes : - SI (une méthode + une pondération + un type de profil) ALORS (compléter par une nouvelle analyse), - SI (analyse de robustesse satisfaisante) ALORS (préférer le choix de telle(s) solutions constructive(s)) - SI (analyse de robustesse non satisfaisante) ALORS (critères environnementaux et sanitaires ne permettent pas de différencier les solutions). Les recommandations dépendent de chaque application, et ne peuvent être effectuées que de manière relative, en fonction des classements et des analyses effectuées par l’utilisateur. Les quelques règles expertes que nous avons définies n’ont pas pour objectif de proposer des recommandations universelles. Elles nous permettent juste d’insister sur des points essentiels de l’outil, voire sur certaines de ses limites, afin que l’outil, d’une part, apporte une aide à la décision, et non une décision absolue, et d’autre part, qu’il incite les utilisateurs à la prudence quant aux résultats qu’ils obtiennent. - 164 - Partie 7 Discussions méthodologiques et perspectives 7 Discussions méthodologiques et perspectives Cette partie est consacrée à l’exposé des qualités et des défauts de RAMSES et de l’aide au choix qu’il apporte, et propose également des perspectives d’évolution et d’amélioration de certains choix théoriques et pratiques, comme le tableau 48 les résume. Qualités Défauts • Utilisation du profil complet • Quantité et qualité des données • Pas une échelle classique de discussion Perspectives Aide au choix utilisant la base INIES (7.1) • Conforme aux attentes des utilisateurs Echelle de comparaison (7.2) • Comparaison d’éléments comparables Intégration des performances techniques (7.3) • Prise en compte des critères techniques dans l’unité fonctionnelle • Manque de données • Compilations approximatives Recommander l’insertion de données techniques dans les FDES Développer des essais à l’échelle du composant • Passage de l’échelle produit à l’échelle composant • Sévérité des critères sanitaires • Traduction des phénomènes physiques ? Développer des essais à l’échelle du composant Réflexion sur le rôle veto des critères sanitaires Compilation des critères E&S (7.4) Emploi de la méthodologie de l’analyse multicritère (7.5) Utilisation des méthodes d’agrégation multicritère (7.6) Pondération des critères (7.7) Traitement des données manquantes (7.8) • Bonne traduction de la difficulté des décisions multicritères • Plusieurs méthodes d’agrégation multicritère • Plusieurs méthodes de pondération choisies • Pas de « blocage » non justifié dans l’outil • Incitation par pénalisation à fournir les données manquantes • Compréhension des profils E&S • Idée générale du classement • Compréhension difficile • Interprétation des résultats délicate • Méthodes choisies : mise en œuvre, et résultats difficiles à comprendre • Pondérations choisies : similarité • Pénalisation trop sévère par rapport à un manque de données Modification du profil de comparaison Réflexion au passage à l’échelle du bâtiment Apporter une explication claire sur les principes et le fonctionnement de l’outil Choix d’autres méthodes Choix d’autres pondérations Evolution et amélioration des données par défaut • Méthodes de simplification : modification des résultats Proposer d’autres règles de simplification Réflexion sur l’utilisation de la famille simplifiée Mener des analyses de Résultats obtenus • Classement des • Aide à la décision sensibilité et de robustesse solutions constructives souhaitée ? (7.6 ; 7.7 ; 7.9) Insérer d’autres critères Intégration Recommander l’insertion • Liberté d’utilisation de • Contraintes de données techniques dans manuelle de l’outil d’utilisation de l’outil les FDES données (7.10) Recommandations • Aide à l’interprétation • Développement Développer, généraliser et insérer les recommandations des résultats actuel (7.6 ; 7.7 ; 7.9) Tableau 48 : Qualités, défauts et perspectives de l’outil RAMSES Simplification de la famille de critères (7.9) - 165 - Chapitre 4 7.1 Aide au choix utilisant les données de la base INIES RAMSES utilise les données environnementales et sanitaires issues des fiches de déclaration environnementale et sanitaire, au format de la norme NF P01-010, regroupées dans la base INIES. Cette fonctionnalité de l’outil permet d’une part, d’utiliser de manière adéquate une base de données de référence, et d’autre part, de répondre à la demande des acteurs du bâtiment concernant l’utilisation de cette base, ce qui représente donc un double avantage. Néanmoins, l’utilisation que nous faisons de la base INIES pour l’outil présente deux inconvénients pour l’aide au choix. Les données issues des FDES sont en effet pour le moment limitées en quantité et en qualité. De plus, les critères de la norme NF P01-010 ne constituent pas rigoureusement une famille cohérente de critères, selon la terminologie de l’analyse multicritère. Concernant la quantité des données, actuellement, une quarantaine de FDES seulement est disponible dans la base INIES. Différents produits, ou groupes de produits sont évalués dans ses fiches, que ce soit au niveau individuel (un produit particulier) ou au niveau collectif (ensemble de produits de même nature) : bardage en bois, revêtements de sols plastiques souples, blocs de béton cellulaire, plaques de plâtre, briques de terre cuite, etc. Cependant, l’ensemble des produits évalués ne permet pas encore de représenter la majorité des produits de construction présents sur le marché. Par conséquent, il n’est pas possible de réaliser pour le moment beaucoup d’applications complètes avec RAMSES, ce qui peut éventuellement freiner certaines améliorations (tests et retours d’utilisation par les acteurs plus limités). Concernant la qualité des données, des revues critiques ne sont pas toujours effectuées. Les FDES sont fournies de manière volontaire par les fabricants de produits de construction. Un contrôle précis et sûr des données d’Inventaires de Cycle de Vie n’est donc pas toujours réalisé, et des erreurs peuvent se répercuter sur les profils environnementaux et sanitaires. Toutefois, un programme de déclaration des FDES proposé par l’AFNOR [AFNOR, 2005] est en cours de développement ; il devrait permettre de mieux gérer la qualité des données. Choisir la famille de critères de la norme NF P01-010 est délicat, puisqu’en toute rigueur, la famille n’est pas cohérente, et nous ne devrions pas agréger ses critères [Roy, 1985], [Roy et Bouyssou, 1993]. Cependant, si nous souhaitons apporter une aide à l’utilisation des données des FDES et de la base INIES, nous ne pouvons utiliser d’autres catégories d’impacts ou critères actuellement. De plus, compte tenu du nombre important de catégories d’impacts, l’agrégation des critères est nécessaire pour pouvoir comparer les solutions constructives entre elles. Pour éviter les redondances entre les catégories d’impact « consommation de ressources énergétiques » et « indicateur d’épuisement des ressources naturelles », nous aurions pu renoncer à l’une ou l’autre des catégories d’impact. Nous avons toutefois choisi de conserver toutes les catégories d’impact de la norme, car la catégorie d’impact qu’il nous semblerait plus judicieux de conserver à terme compte tenu de ce qu’elle prend en compte, c'est-à-dire la catégorie « indicateur d’épuisement des ressources naturelles », n’est actuellement pas ou peu renseignée. La famille aurait donc beaucoup perdu en exhaustivité d’une part, et, d’autre part, elle aurait « oublié » un critère auquel beaucoup d’importance est accordée actuellement (énergie). Lorsque toutes les FDES seront au format de la norme NF P01-010, nous pourrons alors proposer de supprimer la catégorie d’impact « consommation de ressources énergétiques », et/ou tenir compte uniquement de l’une de ses sous-catégories , à savoir la « consommation de ressources énergétiques renouvelables ». - 166 - Partie 7 Discussions méthodologiques et perspectives 7.2 Echelle de comparaison L’échelle de comparaison dans l’outil est celle du composant du bâtiment, c'est-à-dire de la partie d’ouvrage. Cette échelle nous permet de comparer des éléments comparables, conformément au cadre théorique des méthodes d’analyse multicritère. En effet, ces éléments peuvent être comparés pour un usage et des performances identiques, ce que ne permet pas, en général, l’échelle du produit de construction. Cependant, contrairement à l’échelle du produit de construction, elle nécessite d’effectuer des compromis et des hypothèses pour compiler les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction, mais également leurs performances techniques. De plus, cette échelle ne correspond pas non plus à l’échelle courante de dialogue entre les acteurs du bâtiment. En effet, dans un projet de bâtiment, ce sont surtout les impacts environnementaux et sanitaires à l’échelle globale du bâtiment, voire à l’échelle de la parcelle ou du quartier, qui sont recherchés et étudiés. Cependant, l’échelle du composant a le mérite d’être une échelle intermédiaire qui « n’oublie pas » certains impacts environnementaux et sanitaires des produits de construction. Un produit de construction n’est pas seulement responsable d’une consommation de matières premières et d’une production de déchets, comme de nombreux outils à l’échelle du bâtiment semblent le considérer. Un produit consomme également de l’énergie pour sa fabrication, son transport, et émet des flux, plus ou moins polluants, dans l’environnement extérieur et intérieur lors de toutes les phases de son cycle de vie, ce dont l’outil tient compte. L’échelle de comparaison est donc pertinente, pour le moment, et nous la conservons. 7.3 Intégration des performances techniques Nous avons proposé différentes solutions, pour tenir compte des performances techniques des produits, et les compiler afin de passer de l’échelle « produits » ou « éléments » à l’échelle « composant ». Si cette compilation présente l’avantage d’intégrer les performances techniques des éléments, elle n’est pas toujours réalisable de manière adéquate, car d’une part, les données techniques sont rarement disponibles (et exportables le cas échéant) dans les FDES, et d’autre part, la plupart des performances techniques ne s’additionnent pas. La disponibilité partielle des performances techniques et leur format de déclaration ne permettent pas un traitement automatique de ces données. L’utilisateur est donc contraint de compléter manuellement ces données dans RAMSES, ce qui peut entraîner une utilisation fastidieuse ou biaisée de l’outil (performances fausses, comparaison fondée sur des performances non comparables). Il serait par conséquent souhaitable que ces données techniques soient directement intégrées aux FDES. De plus, pour pallier le caractère non additionnable de certaines performances, l’idéal serait bien entendu de réaliser des mesures des performances techniques directement à l’échelle du composant. La réalisation de FDES à l’échelle du composant peut alors être un moyen d’obtenir ce résultat. 7.4 Compilation des données E&S du produit au composant Nous avons proposé des règles de regroupement additives pour les critères environnementaux pour passer de l’échelle « élément » à l’échelle de la solution constructive. Cette technique est discutable car nous ne pouvons pas affirmer que des critères environnementaux identiques peuvent rigoureusement s’additionner lorsque nous assemblons des éléments en solution constructive. Ne peut-il pas se produire des consommations ou émissions supplémentaires lors de la mise en œuvre des éléments par exemple ? Des éléments mal associés ne pourraient-ils pas provoquer des impacts supérieurs à la sommation de leurs impacts respectifs sur l’ensemble de leur cycle de vie (nécessité de remplacement plus fréquent par exemple) ? - 167 - Chapitre 4 Toutefois, cette technique est habituellement admise pour les critères environnementaux – car les règles de calculs des impacts, notamment dans les ACV, sont censées tenir compte de ces phénomènes. Par conséquent, nous la maintiendrons. Concernant les critères sanitaires, nous avons proposé des règles d’association, relativement sévères, permettant de passer des évaluations des éléments aux évaluations des solutions constructives, pour chaque critère sanitaire. Cette compilation est plus discutable car elle ne modélise pas obligatoirement les phénomènes qui peuvent se produire. En effet, un élément qui se trouve être une couche intermédiaire de la solution constructive peut ne pas être responsable des mêmes émissions dans l’air intérieur que s’il correspond à une couche externe. Toutefois, cette compilation est fondée sur le principe de précaution : elle maximise obligatoirement les risques sanitaires, ce qui représente l’avantage d’éviter les compensations entre les critères. Il se peut également qu’à terme, compte tenu des évolutions règlementaires dans le domaine de la santé, les critères sanitaires ne soient plus considérés comme des critères de choix, mais uniquement comme des critères veto. Dans cette situation, il ne s’agirait donc plus d’une approche intégrée pour le traitement des critères environnementaux et sanitaires, mais d’une approche séquentielle, où les critères sanitaires permettraient de sélectionner certains produits uniquement (ceux qui satisferaient des conditions sanitaires définies), puis seuls les produits présélectionnés pourraient intervenir dans des solutions constructives qui seraient alors comparés en fonction de leurs performances environnementales. La compilation des critères sanitaires ne serait plus à effectuer. Toutefois, dans l’immédiat, compte tenu de l’échelle retenue de comparaison et en l’absence de données environnementales et sanitaires disponibles directement à l’échelle du composant, ces compilations sont nécessaires, même si elles correspondent à des approximations. Elles présentent de plus l’avantage de pouvoir munir les solutions constructives de profils environnementaux et sanitaires, calqués sur ceux des produits de construction, ce qui n’oblige pas l’utilisateur à s’approprier de nouveaux éléments. 7.5 Principe des méthodes d’analyse multicritère La modélisation de l’outil RAMSES est fondée sur le principe de l’analyse multicritère. Ce principe traduit bien, selon nous, la réalité des choix à paramètres et contraintes multiples effectués par tout décideur lors de la plupart des prises de décisions. De plus, l’utilisation des méthodes d’analyse multicritère lors de l’agrégation permet de tenir compte de tous les critères, de limiter une compensation trop importante entre les critères (contrairement aux méthodes d’optimisation), et de rechercher un compromis entre toutes les solutions, notamment si ce sont les méthodes d’agrégation partielle qui sont employées. Un tel choix représente donc un triple avantage pour l’aide au choix, et est tout particulièrement adapté aux critères environnementaux et sanitaires qu’elle manipule. Néanmoins, d’un point de vue pratique, le principe des méthodes d’analyse multicritère, et notamment celui des méthodes relevant du surclassement de synthèse, n’est en général pas aisé à comprendre. C’est pourquoi la navigation prévue dans l’outil est censée être épaulée par des messages d’aide, et que de nombreux écrans informatifs ont été prévus. Des compléments seront peut-être toutefois nécessaires en fonction des retours d’utilisation. 7.6 Choix des méthodes d’aide à la décision La Somme pondérée a été proposée dans l’outil car cette méthode est souvent plébiscitée. Son fonctionnement est en effet relativement simple à comprendre. Toutefois, son emploi doit être bien cadré (cf. partie 4 de ce chapitre : importance et influence de la normation des évaluations). Nous pensons cependant qu’une telle méthode d’agrégation ne se justifie pas pour les critères que l’outil manipule. - 168 - Partie 7 Discussions méthodologiques et perspectives Mise à part la Somme Pondérée, les méthodes d’aide à la décision sélectionnées sont des méthodes d’agrégation partielle, qui nous semblent bien adaptées à la compilation des données environnementales et sanitaires, car elles limitent en général les compensations entre les critères. De plus, l’utilisation de plusieurs méthodes d’agrégation permet de nuancer les résultats obtenus, ce qui ne peut qu’enrichir l’aide à la décision apportée par l’outil. Cependant, ces méthodes, et notamment les méthodes ELECTRE, sont assez complexes à comprendre pour des non initiés. Elles effectuent beaucoup de calculs, réalisent de nombreux tests (concordance, non-discordance, crédibilité, etc.) nécessitant de manipuler différents paramètres. L’utilisateur peut ne pas comprendre le fonctionnement de ces méthodes, et émettre par conséquent des réserves quant aux résultats qu’elles fournissent. D’autre part, le choix des paramètres laissé à l’utilisateur peut ne pas en être vraiment un. Si les méthodes ELECTRE présentent l’avantage d’être plus rationnelles quant aux résultats obtenus – le classement n’est pas toujours aussi net, car il tient compte des incertitudes et de la proximité des solutions comparées, qu’il peut l’être avec des méthodes d’agrégation totale – les classements donnés peuvent paraître frustrants pour un décideur qui souhaiterait obtenir un classement total (c'est-à-dire un classement de toutes les solutions les unes par rapport aux autres). C’est pourquoi il est important de fournir des recommandations en fonction des résultats obtenus : l’environnement et la santé ne permettent pas obligatoirement de différencier toutes les solutions constructives d’un même composant. Il peut y avoir indifférence entre plusieurs solutions constructives. Toutefois, si les utilisateurs souhaitent affiner des classements qu’ils jugent trop partiels, d’autres critères peuvent alors être considérés pour tenter de faire cette distinction : critères économiques, critères techniques supplémentaires, critères sociaux, etc. Enfin, selon l’évolution des résultats attendus, il pourrait être intéressant de proposer des méthodes d’agrégation relevant de la problématique α (choix des meilleures actions) ou β (tri des actions dans différentes catégories). Le choix des méthodes d’agrégation présente donc à la fois des avantages et des inconvénients. Il était nécessaire pour permettre à l’outil de fonctionner et de donner des premiers résultats, mais il peut être modifié (car les données de départ, c'est-à-dire la matrice des performances, sont les mêmes) en fonction des besoins des utilisateurs ou des changements réglementaires pour améliorer l’aide au choix. 7.7 Méthodes de pondération des critères Nous avons proposé différentes méthodes de pondération des critères environnementaux et sanitaires. Cette façon de faire est un bon compromis entre une totale liberté accordée à l’utilisateur, qui peut ainsi choisir ses propres pondérations tout en étant guidé dans ce choix, et une imposition trop stricte de nos priorités, qui ne correspondent pas à des pondérations universelles. Les jeux de pondération dits « HQE » que nous avons proposés permettent d’autre part, de tisser un lien entre les priorités environnementales et sanitaires à l’échelle du bâtiment, et leur traduction possible à l’échelle des priorités du composant. Néanmoins, les méthodes de pondération que nous avons employées sont relativement similaires (pondérations données à, ou choisies par, l’utilisateur) et présentent donc l’inconvénient de ne pas balayer l’ensemble des méthodes de pondération disponibles, ce qui peut paraître restrictif pour l’utilisateur. - 169 - Chapitre 4 En effet, de nombreuses méthodes de pondération existent, comme nous l’avons précisé au chapitre 2. Il pourrait donc être intéressant de proposer d’autres méthodes que nous n’avons pas encore retenues, telles que, par exemple : - la méthode de l’entropie, qui permet de déterminer des pondérations en tenant compte uniquement des dispersions des évaluations selon chaque critère, c'est-à-dire en accordant une importance supérieure aux critères plus discriminatoires ; cette méthode présente l’avantage de ne pas faire intervenir la subjectivité du décideur, et peut apporter une solution à la pondération dans les situations conflictuelles. Cependant, elle peut accentuer la compensation entre les critères dans les méthodes d’agrégation totale, et il convient donc de l’utiliser avec précaution (en modulant les résultats obtenus par exemple) ; - ou la hiérarchisation des critères par l’utilisateur, transformée ensuite en jeu de pondération par la méthode AHP ou la méthode MACBETH ; ces méthodes présentent l’avantage de faire intervenir les priorités de l’utilisateur, sans le contraindre à donner directement des poids, et elles peuvent donc être particulièrement adaptées à notre outil (difficulté pour l’utilisateur de pondérer tous les critères environnementaux et sanitaires directement mais volonté de travailler avec ses propres priorités). Toutefois, la complexité de leur mise en œuvre (système de questions-réponses avec l’utilisateur) n’a pas encore permis de les intégrer à l’outil. Il est également possible de coupler la « pondération » des critères à l’agrégation des évaluations, notamment en utilisant la méthode d’analyse multicritère SIRIS (appelée également méthode Jouany-Vaillant), qui, à partir d’une hiérarchisation des critères et d’un codage approprié des évaluations, permet de classer les différentes actions potentielles. Cette méthode est par ailleurs très utilisée en chimie et en toxicologie, et elle pourrait donc être intéressante à appliquer à nos critères sanitaires, et éventuellement environnementaux. 7.8 Traitement des données manquantes Nous avons distingué deux types de données manquantes : - celles qui sont liées à l’élaboration des solutions constructives du composant, - celles qui sont liées à l’agrégation des critères (paramètres et choix à fixer). Concernant le premier type de données manquantes, le traitement que nous avons retenu est plutôt pénalisant, puisqu’il empêche la poursuite du cheminement dans l’outil (lorsqu’il s’agit de données relatives aux performances techniques des éléments), ou attribue l’évaluation la plus défavorable aux critères non munis d’une valeur (lorsqu’il s’agit des profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives). Ce choix peut par conséquent entraîner une utilisation biaisée de l’outil (suppression de valeurs trop pénalisantes des profils, insertion de performances techniques fausses par l’utilisateur), mais également des résultats très controversés (à partir de profils faux), et peut donc représenter un inconvénient pour l’aide au choix. Cependant, l’objectif recherché par un tel traitement est de défavoriser l’utilisation de profils non complets, et d’inciter par conséquent les producteurs de données à être plus attentifs aux données qu’ils communiquent (qualité, quantité, pertinence), que ce soit pour les données environnementales et sanitaires, ou pour les performances techniques. Nous maintenons donc cette méthode. Concernant le second type de données manquantes, le traitement choisi constitue une aide dans l’outil, puisqu’il permet la poursuite des calculs et l’obtention d’un résultat, sans que l’utilisateur soit obligé de fournir des informations. - 170 - Partie 7 Discussions méthodologiques et perspectives Toutefois, ce traitement peut également inciter l’utilisateur à ne pas s’approprier les méthodes d’agrégation employées, ce qui limite donc l’intérêt de ces méthodes. Une fois encore, nous pensons que la navigation prévue dans l’outil doit permettre d’apporter les réponses aux questions que pourrait se poser l’utilisateur. 7.9 Simplification de la famille de critères Nous avons proposé une simplification de la famille de critères afin de permettre une meilleure appréhension des profils environnementaux et sanitaires par les utilisateurs de l’outil. Si cette simplification permet de mieux cerner les évaluations environnementales et sanitaires des solutions constructives, et d’avoir une première connaissance du classement général des solutions constructives, elle présente cependant certains inconvénients. D’une part, cette simplification s’appuie sur des règles de regroupement additives pour les critères environnementaux. Cette technique est encore plus discutable que lors de la compilation des évaluations environnementales des éléments, car elle est cette fois-ci appliquée à des critères différents, même si ces derniers ont été normés. Nous défendons néanmoins l’emploi de cette technique en précisant qu’il ne s’agit pas d’additions totales mais d’additions partielles, puisqu’elles concernent soient des critères de même unité d’origine, soit des critères de même nature (échelles spatiales et temporelles proches, thèmes environnementaux communs). D’autre part, le regroupement des critères sanitaires en un critère unique est également délicat, car il est très sévère et est appliqué à des données peu accessibles. Il a toutefois le mérite d’éviter toute compensation entre les critères sanitaires. Enfin, la simplification de la famille complète de critères constitue une perte et une modification de l’information sur les critères (signification des critères environnementaux, risques de compensation ou d’amplification pour les critères environnementaux), et peut aboutir à des résultats différents de ceux obtenus avec la famille complète (cf. parties 3 et 4 de ce chapitre). Nous pourrions donc abandonner la construction d’une famille simplifiée de critères. Nous pensons cependant que la simplification constitue un réel avantage, d’une part, pour l’outil – compréhension facilitée des profils et de l’aide au choix – et d’autre part, dans l’objectif d’un étiquetage « simple et lisible » environnemental et sanitaire des produits de construction recherché par le PNSE (cf. paragraphe 3.1.3 du chapitre 1). En effet, la simplification permet de tenir compte de tous les critères de la norme NF P01-010 sans exception, contrairement à une simplification des profils souhaitée par certains acteurs de la construction qui consisterait à ne considérer que quelques critères pour présenter des résultats comparatifs [METL, 2005]. Une amélioration de la construction de cette famille (en utilisant d’autres règles de regroupement par exemple pour les critères environnementaux, en ne regroupant pas les critères sanitaires puisqu’ils sont peu nombreux, en modifiant les pondérations internes) pourrait permettre de s’affranchir des inconvénients qu’elle peut générer. Des tests sont nécessaires pour confirmer ou infirmer ces propositions. La famille simplifiée pourrait également être utilisée différemment, c'est-à-dire uniquement en complément des analyses effectuées avec les profils complets. En fonction des résultats obtenus par une première analyse avec les profils complets, et notamment si un groupe de solutions constructives se distingue des autres, alors une deuxième analyse pourrait être réalisée, à l’aide des profils simplifiés, pour tenter de différencier plus finement les solutions constructives du groupe. - 171 - Chapitre 4 7.10 Intégration de données manuellement L’intégration de données manuellement peut être à la fois un choix ou une contrainte pour l’utilisateur. En effet, pour palier, en partie, les limites concernant la quantité des données de la base INIES, nous laissons à l’utilisateur de l’outil la possibilité de renseigner et d’utiliser des données non issues de la base INIES (mais au format de la norme NF P01-010), ce qui représente un avantage pour l’outil. Il peut en effet être utilisé à partir d’autres données que les FDES. Par contre, la nécessité pour l’utilisateur de renseigner lui-même les performances techniques des éléments qu’il sélectionne pour réaliser les solutions constructives peut représenter un inconvénient. En effet, il peut constituer une contrainte pour l’utilisateur qui peut ne pas avoir accès aisément à toutes les données techniques relatives aux éléments. Là encore, l’intérêt d’intégrer aux FDES les performances techniques dans un format exportable est démontré. - 172 - Partie 8 Conclusions 8 Conclusions Ce quatrième chapitre, consacré dans un premier temps aux applications de l’outil d’aide au choix des produits de construction nous a permis de tester les fonctionnalités, les calculs et les résultats susceptibles d’être réalisés par l’outil. L’outil RAMSES a été appliqué à trois solutions constructives du composant « mur », solutions qu’il a permis de classer. Il a ensuite été utilisé pour comparer six revêtements de sol, et les a différenciés en trois groupes ordonnés. Compte tenu des résultats obtenus, nous avons discuté dans un second temps, des qualités et des défauts de l’outil réalisé, et des améliorations à lui apporter. Ces perspectives concernent essentiellement : - la modification éventuelle du rôle des critères sanitaires (critères veto), - le choix d’autres méthodes d’agrégation multicritère, moins complexes, - la proposition de jeux de pondération fondés sur la hiérarchisation des critères par l’utilisateur, - l’utilisation de la famille simplifiée en tant qu’information susceptible de compléter des premières analyses multicritères réalisées avec les profils complets, - le développement et l’insertion dans l’outil des recommandations. L’outil RAMSES nécessite à présent d’être plus largement testé par divers utilisateurs, afin de pouvoir être amélioré et mieux adapté à leurs attentes (méthodes d’agrégation, jeux de pondération, formulation des recommandations). - 173 - Chapitre 4 - 174 - Conclusion générale Conclusion générale L’objectif de cette thèse était d’élaborer un outil permettant d’aider les professionnels du bâtiment à choisir des produits de construction en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires, afin d’une part, de répondre à leurs demandes dans ce domaine, et d’autre part, de bien cadrer l’emploi des FDES et de la base INIES. Pour répondre à cet objectif, nous avons conçu un outil, RAMSES, fondé sur les principes et les méthodes d’analyse multicritère. A partir du choix d’un composant du bâtiment et de son unité fonctionnelle, l’outil peut étudier différentes solutions constructives de ce composant. Pour cela, l’outil calcule, dans un premier temps, les profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives, à partir des profils environnementaux et sanitaires de leurs éléments constitutifs – les produits de construction – disponibles dans la base de données INIES. Ces profils sont déterminés pour la durée de vie et la quantité fixées dans l’unité fonctionnelle du composant. Puis, dans un second temps, l’outil agrège les profils des solutions constructives comparables (c'est-à-dire des solutions constructives qui possèdent la ou les même(s) performance(s) technique(s) que le composant), afin de proposer une comparaison de ces solutions par classement. Ce classement peut être réalisé par quatre méthodes d’analyse multicritère : - la Somme Pondérée, - ELECTRE II, - ELECTRE III, - et PROMETHEE II. Les résultats obtenus par les quatre méthodes peuvent donc être directement comparés par l’utilisateur. Les méthodes ELECTRE III et PROMETHEE II présentent en outre l’avantage de pouvoir considérer des incertitudes relatives aux données des FDES. Quatre types de jeux de pondération peuvent être utilisés lors de l’agrégation : - deux jeux de pondération classique, - quatre-vingt quatre jeux de pondération dits « HQE », - tous les jeux de pondération propres à chaque utilisateur de l’outil, - une absence de pondération. Ces jeux de pondération permettent à l’utilisateur de l’outil d’avoir le choix, et d’être guidé dans la hiérarchisation et la pondération des enjeux environnementaux et sanitaires. La comparaison peut d’autre part être initiée sur deux sortes de profils environnementaux et sanitaires des solutions constructives : - un profil complet qui utilise toutes les catégories d’impact de la norme NF P01-010 complétées par les critères sanitaires du CESAT, - un profil simplifié, comportant quatre critères environnementaux et un critère sanitaire, obtenus par regroupement et compilation des critères du profil complet ; ce profil simplifié permet entre autres d’avoir une première idée du classement général. Cet outil présente trois avantages majeurs. D’une part, il utilise une échelle de comparaison – l’échelle d’un composant du bâtiment – plus pertinente que celle du simple produit, puisqu’elle permet, tout en considérant l’ensemble des impacts environnementaux et sanitaires des produits de construction, de bien prendre en compte leurs caractéristiques techniques. D’autre part, il est fondé sur le principe des méthodes d’analyse multicritère discrètes, principe qui est particulièrement adapté aux données environnementales et sanitaires traitées (similarité de la démarche d’ACV et du principe des méthodes d’analyse multicritère discrètes). Enfin, il propose différentes options d’agrégation et de pondération, ce qui lui confère une grande souplesse d’utilisation, tout en offrant de nombreuses possibilités d’analyses et de résultats. - 175 - Conclusion générale Certains choix fonctionnels méritent cependant d’être modifiés ou approfondis, afin d’améliorer l’aide au choix apportée par l’outil. Les méthodes d’analyse multicritère employées, par exemple, ont (à l’exception de la somme pondérée) un fonctionnement complexe pour des non-initiés, et ne présentent pas obligatoirement les résultats attendus par un utilisateur : le classement des solutions constructives peut être partiel, c'est-à-dire qu’il ne différencie pas toutes les solutions constructives. Les méthodes de pondération proposées sont relativement proches et peuvent par conséquent limiter la souplesse d’utilisation de l’outil. L’utilisation actuelle de la famille simplifiée de critères peut entraîner des résultats biaisés malgré la compréhension qu’elle peut apporter aux profils environnementaux et sanitaires. De plus, comme l’outil utilise les fiches de déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction, il est ainsi soumis à leurs limites. Ainsi, la diversification de ces dernières, et la modification de leur contenu – meilleure insertion des performances techniques des produits, prise en compte systématique et évaluation des incertitudes relatives aux données, par exemple – pourraient permettre d’améliorer l’aide au choix apportée par l’outil. L’objectif de la thèse est atteint : un outil a été élaboré et il permet d’apporter une aide aux professionnels du bâtiment dans le choix des solutions constructives d’un composant du bâtiment, et donc des produits de construction, en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Cet outil n’est toutefois qu’une première étape vers la réalisation d’un outil d’évaluation et de comparaison environnementale et sanitaire à l’échelle du bâtiment, échelle plus adéquate pour une prise en compte globale du développement durable dans la construction. Il convient également de mentionner deux questions soulevées par l’emploi de l’outil RAMSES et les résultats obtenus : comment développer la quantité et la qualité des données des FDES ? quelle(s) recommandation(s) formuler lorsque l’outil ne distingue pas toutes les solutions constructives ? L’efficacité de l’aide à la décision requiert en effet une augmentation de la quantité et de la qualité des données environnementales et sanitaires. L’utilisation des résultats de l’outil dans des démarches d’évaluation environnementale (et sanitaire) des bâtiments, ou dans des outils de métré (les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction, voire leur classement les uns par rapport aux autres, pourraient apparaître aux côtés de leurs dimensions), pourrait alors être un moyen de mieux prendre en compte les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction, et une incitation au développement des fiches de déclaration environnementale et sanitaire. L’aide au choix apportée montre également que les critères environnementaux et sanitaires ne permettent pas toujours de distinguer les solutions constructives. L’intégration de critères sanitaires complémentaires, mais également de critères techniques supplémentaires, économiques, architecturaux, sociaux dans l’outil (par une approche séquentielle, c'est-à-dire après la comparaison en fonction des critères environnementaux et sanitaires) pourrait alors permettre d’apporter une aide au choix plus complète, si cette dernière est souhaitée. Cependant, avant d’envisager la mise en œuvre de nouveaux choix théoriques et pratiques, il est nécessaire que l’outil soit largement utilisé, testé, discuté et validé par les professionnels du bâtiment. Nous allons donc leur soumettre le prototype de RAMSES et leur proposer de réagir sur ses spécifications. - 176 - Bibliographie Ouvrages et articles Ouvrages et articles [ADEME, 2005] ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie). Management environnemental, glossaire [en ligne]. Glossaire disponible sur : <http://www.ademe.fr> (consulté le 15.09.2005). 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PaysBas : NEN, 2004, 62 p. - 192 - Sites Internet Récapitulation des principaux sites Internet consultés : • Pour la base de données INIES : http://www.inies.fr • Pour les industries de produits de construction : http://www.aimcc.org • Pour la démarche HQE® et les opérations de certification « NF - HQE – tertiaire » : - site de l’association HQE : http://www.assohqe.org - site du CSTB : http://www.cstb.fr/hqe/ - site de l’ADEME : http://www.ademe.fr • Pour la Directive Produits de construction (DPC) et le marquage CE : - site de la DPC : www.dpcnet.org - sites de l’AFNOR : http://planete.afnor.fr/v3/espace_certification/marquagece.htm ; http://www.afnor.fr/construction.asp - site de la DGUHC : http://www.logement.equipement.gouv.fr • Pour la Politique Intégrée de Produits : http://europa.eu.int/eur-lex/fr/com/gpr/2001/com2001_0068fr01.pdf • Pour les marques NF, NF Environnement : - site officiel de la marque NF : http://www.marque-nf.com/ - site de l’AFNOR : http://www.afnor.fr/construction.asp - site de l’ADEME : http://www.ademe.fr/Entreprises/Management-env/ • Pour les outils d’évaluation environnementale et sanitaires des bâtiments et/ou des produits : - outil BEES : http://www.bfrl.nist.gov/oae/software/bees.html - outil LEED© : http://www.usgbc.org/LEED - outil GBTool : http://greenbuilding.ca/ - outil CASBEE : http://www.ibec.or.jp/CASBEE/english/ - outil BREEAM : http://www.breeam.org/ - outil « ATHENA » : http://www.athenasmi.ca/ • Pour les lois (sur l’air et l’utilisation rationnelle de l’énergie, sur l’eau, sur l’amiante, sur le plomb), les arrêtés, et le code de la santé publique : http://ww.legifrance.gouv.fr • Pour l’analyse multicritère et l’aide à la décision site du Lamsade, et en particulier : http://l1.lamsade.dauphine.fr/~bouyssou/ http://www.lamsade.dauphine.fr/dea103/ens/bouyssou/ http://l1.lamsade.dauphine.fr/~bouyssou/pub.html http://www.lamsade.dauphine.fr/~mousseau/M1-MIRO/ • Pour les eurocodes : http://www.eurocode1.com/ - 193 - - 194 - Index des tableaux et figures Index des tableaux et des figures Index des tableaux Tableau 1 : Synthèse des principaux outils opérationnels existants __________________________ Tableaux 2 : Relations de préférences élémentaires ______________________________________ Tableau 3 : Matrice des performances_________________________________________________ Tableau 4 : Principales procédures de normation d’un vecteur______________________________ Tableau 5 : Correspondance lexicale entre notre outil et l’analyse multicritère _________________ Tableau 6 : Principaux éléments distinctifs objectifs des méthodes d’aide à la décision __________ Tableau 7 : Caractérisation des critères environnementaux et sanitaires ______________________ 41 47 50 51 53 63 82 Tableau 8 : Regroupement des critères sanitaires relatifs au développement de micro-organismes__ 86 Tableau 9 : Regroupement des critères sanitaires en un critère global ________________________ 86 Tableau 10 : Simplification de la famille cohérente de critères _____________________________ 88 Tableau 11 : Performances techniques considérées pour la modélisation______________________ 92 Tableau 12 : Combinaison des performances techniques des éléments _______________________ 93 Tableau 13 : Combinaison des évaluations sanitaires des éléments _________________________ 100 Tableau 14 : Exemple d’obtention d’un profil sanitaire d’une solution constructive ____________ 100 Tableau 15 : Extrait d’une matrice des performances pour le composant « Mur »______________ 102 Tableau 16 : Jeux de pondération classique, priorités environnementales ____________________ 106 Tableau 17 : Jeux de pondération classique, priorités sanitaires ____________________________ 107 Tableau 18 : Extrait de la correspondance entre cibles et jeux de pondération_________________ 109 Tableau 19 : Liens entre les critères globaux et les cibles de la démarche HQE® ______________ 110 Tableau 20 : Matrice des performances « exemple » commune ____________________________ 113 Tableau 21 : Normation et somme pondérée des évaluations des actions et leur classement ______ 113 Tableau 22 : Test de concordance n°1 illustré__________________________________________ 114 Tableau 23 : Valeurs de Cik ________________________________________________________ 115 Tableau 24 : Valeurs de discordance gj(ak) – gj(ai) ______________________________________ Tableau 25 : Relations de surclassement______________________________________________ Tableau 26 : Valeurs de gj(ai) – gj(ak) ________________________________________________ Tableaux 27 : Indices de concordance par critère _______________________________________ Tableau 28 : Indices de concordance globale __________________________________________ Tableau 29 : Valeurs de gj(ak) – gj(ai) ________________________________________________ Tableaux 30 : Indices de discordance par critère _______________________________________ Tableau 31 : Degrés de crédibilité___________________________________________________ Tableau 32 : Indices de préférence __________________________________________________ Tableau 33 : Flux entrant et sortant pour chaque action __________________________________ Tableau 34 : Exemple de rangs obtenus par la méthode ELECTRE II _______________________ Tableau 35 : Correspondance entre les catégories d’impacts environnementaux des normes _____ Tableau 36 : Simplification de la famille de critères issue de la norme NF P01-010 ____________ Tableau 37 : Ecrans interactifs de l’outil, fonctionnalités et liens___________________________ Tableaux 38 : Eléments constitutifs des solutions constructives____________________________ Tableaux 39 : Profils E&S complets des éléments constitutifs de la solution constructive n°1 ____ Tableau 40 : Profil E&S des trois solutions constructives pour la quantité et la DVP du composant 115 116 118 118 118 119 119 120 122 122 123 132 135 143 152 153 154 - 195 - Index des tableaux et des figures Tableau 41 : Profils simplifiés des trois solutions constructives____________________________ Tableau 42 : Pondérations personnelles utilisées _______________________________________ Tableau 43 : Classement général des trois solutions _____________________________________ Tableau 44 : Profils E&S complets de toutes les solutions constructives « revêtement de sol » ___ Tableau 45 : Profils environnementaux et sanitaires simplifiés des six solutions constructives____ Tableau 46 : Classement général des trois groupes de solutions____________________________ Tableau 47 : Profil environnemental et sanitaire d’une solution constructive particulière ________ Tableau 48 : Qualités, défauts et perspectives de l’outil RAMSES _________________________ Tableau 49 : Présentation des principales méthodes d’agrégation multicritère ________________ Tableau 50 : Pondérations dites « HQE » _____________________________________________ Tableaux 51 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 1a ________________ Tableaux 52 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 1b ________________ 154 155 156 158 159 159 162 165 202 222 239 239 Tableaux 53 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 3 _________________ Tableaux 54 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 4 _________________ Tableaux 55 : Classements par SP en fonction des quatre types de pondération _______________ Tableaux 56 : Classements par EII en fonction des quatre types de pondération _______________ Tableaux 57 : Classements par EIII en fonction des quatre types de pondération ______________ Tableaux 58 : Classements par PII en fonction des quatre types de pondération _______________ Tableaux 59 : Classements par SP en fonction du profil__________________________________ Tableaux 60 : Classement par EII en fonction du profil __________________________________ Tableaux 61 : Classement par EIII en fonction du profil _________________________________ Tableaux 62 : Classement par PII en fonction du profil __________________________________ Tableaux 63 : Classements utilisant la pondération 1a pour les quatre méthodes_______________ Tableaux 64 : Classements utilisant la pondération 1a pour les quatre méthodes_______________ Tableaux 65 : Classements utilisant la pondération 3 pour les quatre méthodes _______________ Tableaux 66 : Classements utilisant la pondération 4 pour les quatre méthodes _______________ Tableaux 67 : Classements par SP en fonction des quatre types de pondération _______________ Tableaux 68 : Classements par EII en fonction des quatre types de pondération _______________ 240 240 240 240 241 241 241 241 242 242 243 243 244 244 244 245 Tableaux 69 : Classements par EIII en fonction des quatre types de pondération ______________ Tableaux 70 : Classements par PII en fonction des quatre types de pondération _______________ Tableaux 71 : Classements par SP en fonction du profil__________________________________ Tableaux 72 : Classements par EII en fonction du profil _________________________________ Tableaux 73 : Classements par EIII en fonction du profil_________________________________ Tableaux 74 : Classements par PII en fonction du profil _________________________________ 245 245 246 246 246 247 - 196 - Index des tableaux et des figures Index des figures Figure 1 : Arbre de décision des principales méthodes d’aide à la décision ____________________ 64 Figure 2 : Insertion de l’outil dans la décision globale ____________________________________ 68 Figure 3 : Principe général de modélisation de l’outil ____________________________________ 73 Figure 4 : Evaluation des solutions constructives par chaque critère de la famille complète _______ 89 Figures 5 : Graphes de surclassement fort et faible______________________________________ 116 Figure 6 : Relations de surclassement flou ____________________________________________ 117 Figure 7 : Relations de surclassement flou et seuil veto __________________________________ 119 Figure 8 : Représentation des résultats pour ELECTRE II ________________________________ 123 Figure 9 : Principe général de réalisation de l’outil _____________________________________ 129 Figure 10 : Schéma détaillé du principe de fonctionnement pratique de l’outil ________________ 131 Figures 11 : Explicitation des étapes 3 à 7, et des étapes 11 à 14 ___________________________ 132 Figure 12 : Interface schématique de l’outil informatique ________________________________ 144 Figure 13 : Algorithme de l’outil sous Excel __________________________________________ 148 Figure 14 : Schéma d’une architecture 3-tiers__________________________________________ 150 - 197 - - 198 - Annexes Index des annexes Index des annexes Annexe 1 : Propriétés des principales méthodes d’agrégation multicritère 200 Annexe 2 : Questionnaire 203 Annexe 3 : Résultats obtenus à l’aide du questionnaire 217 Annexe 4 : Justification des pondérations internes des critères globaux 219 Annexe 5 : Pondérations dites « HQE » 221 Annexe 6 : Algorithmes des méthodes d’agrégation 223 Annexe 7 : Résultats de l’application au composant « mur » 239 Annexe 8 : Résultats de l’application aux revêtements de sol 243 - 199 - Annexes Annexe 1 : Propriétés des principales méthodes d’agrégation multicritère Les principales méthodes d’aide à la décision multicritère abordées au chapitre 1 sont regroupées dans le tableau 49 présentés en pages suivantes. Les méthodes d’agrégation multicritère ne sont pas analysées au moyen de tous les éléments distinctifs présentés au paragraphe 4.4.1 du chapitre 1, mais en fonction des huit classes de « propriétés » suivantes, que nous considérons comme principales : - leur nom, - leur approche, - leur problématique, - la nature des évaluations des actions par chaque critère, - la présence de pondérations, - la nature des critères, - le risque de compensation, - la nature de la méthode. Les résultats présentés dans ce tableau ont été obtenus principalement à partir des informations fournies dans les ouvrages suivants : [Roy, 1985], [Schärlig, 1985], [Vincke, 1989], [Pomerol et Barba-Romero, 1993], [Roy et Bouyssou, 1993], [Maystre et al., 1994], [Schärlig, 1996], [Blanc et al., 1996], [Rousseaux et al., 1996], [Guitouni et Martel, 1998], [Guitouni et al., 1999b], [Srinivasa Raju et al., 2000], [Benetto, 2002], [Rousseaux et Benoit, 2003], [Bana e Costa et Chagas, 2004]. Ce tableau ne tient pas compte des méthodes du jugement local et interactif, des méthodes d’aide à la décision empruntées à l’intelligence artificielle, ni des méthodes d’évaluations économiques, qui nécessitent d’autres propriétés que celles sélectionnées ci-dessus pour être analysées. - 200 - Cardinale Ordinale Cardinale Cardinale Cardinale α ou γ α ou γ γ α ou γ β Critère unique de synthèse Critère unique de synthèse Critère unique de synthèse Critère unique de synthèse Critère unique de synthèse Surclassement de synthèse « Surclassement de synthèse » « Surclassement de synthèse » « Surclassement de synthèse » « Surclassement de synthèse » Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse ELECTRE IV ELECTRE III ELECTRE II ELECTRE Iv ELECTRE Is ELECTRE I Méthode lexicographique Condorcet Copeland Borda Segmentation trichotomique Goal-programming AHP Jouany-Vaillant UTA MAUT Ordinale Ordinale γ γ γ γ γ α α α Ordinale ou cardinale (notes) Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale Ordinale γ γ Cardinale β Cardinale α ou γ Critère unique de synthèse Nature des évaluations Modèles multiplicatifs et additifs Problématique Approche Nom Non, classement Oui Oui Oui Oui Oui Non Non Non Non Oui Critères à seuils Critères à seuils Vrais critères Critères à seuils Critères à seuils Vrais critères Vrais critères Vrais critères Vrais critères Vrais critères Vrais critères Vrais critères Vrais critères Oui, par la méthode Oui Vrais critères Vrais critères Vrais critères Vrais critères Nature des critères Non, classement Oui Oui Oui Pondération Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Totale Totale Totale Totale Partielle Totale Totale Totale Compensation Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Ordinale Ordinale Ordinale Ordinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Nature de la méthode MACBETH NAIADE REGIME ORESTE QUALIFLEX MELCHIOR EXPROM II EXPROM I PROMETHEE II PROMETHEE I ELECTRE TRI Nom Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Surclassement de synthèse Approche Ordinale Ordinale Cardinale Ordinale γ γ α ou β γ Critères à seuils Vrais critères Oui, par la méthode Vrais critères Oui, par la méthode Oui Vrais critères Vrais critères Critères à seuils Critères à seuils Critères à seuils Critères à seuils Critères à seuils Critères à seuils Nature des critères Non, classement Oui, par la méthode Oui, par la méthode Oui Oui Oui Oui Oui Pondération Tableau 49 : Présentation des principales méthodes d’agrégation multicritère Ordinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Ordinale ou cardinale Nature des évaluations γ α γ α γ α β Problématique Partielle Partielle Partielle Totale Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Partielle Compensation Cardinale Cardinale Ordinale Ordinale Ordinale Semi-Ordinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Cardinale Nature de la méthode Annexe 2 Questionnaire Annexe 2 : Questionnaire soumis aux professionnels du bâtiment Interview : utilisateurs potentiels de l’outil d’aide au choix des produits et matériaux de construction Renseignements Utilisateur Nom : Prénom : Organisme/ Société/ Entreprise : • Nom : • Nombre d’employés : • Activité : - Maîtrise d’ouvrage - Assistance à maîtrise d’ouvrage - Conception - Etude technique - Maîtrise d’œuvre - Construction / réalisation - Autre(s) Précisez : Fonction dans l’organisme : Adresse postale : Adresse mail : Numéro de téléphone : Date de renseignement du questionnaire : - 203 - Annexes Actuellement, le domaine du bâtiment connaît de nombreuses mutations en raison de son entrée dans l’ère du développement durable. Les constructions doivent être plus respectueuses de l’environnement et de la santé, que ce soit dès leur conception (choix du lieu d’implantation, choix des produits et matériaux de construction, …), pendant leur mise en œuvre, pendant leur vie en œuvre, ou lors de leur fin de vie. Il existe des outils normatifs, telle que la norme NF P01-010, actuellement en révision, qui propose des formats de déclaration des données environnementales et sanitaires à l’échelle des produits de construction. La troisième exigence essentielle de la Directive Européenne sur les Produits de Construction propose certains critères à considérer pour choisir ces produits. A l’échelle du bâtiment, la démarche de Haute Qualité Environnementale se développe. Néanmoins, il n’est pas aisé de rassembler les données disponibles sur les matériaux et produits pour que le bâtiment, considéré d’un certain point de vue, comme un assemblage de produits de construction, soit plus respectueux de l’environnement et de la santé. Les acteurs de la construction doivent ainsi faire face à certaines difficultés : où trouver les données environnementales et sanitaires des produits de construction, comment les utiliser, comment les intégrer dans le choix des systèmes constructifs … Nous proposons de réaliser un outil d’aide au choix multicritère des systèmes constructifs qui tiendra compte en particulier de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires. Pour cela, il nous est nécessaire de connaître certains paramètres, telles que vos connaissances et vos attentes par rapport à cet outil, ce qui est l’objet du questionnaire que nous vous adressons ci-après. Ce questionnaire, après une rapide mise au point sur le vocabulaire employé, se compose de quatre parties : 1. Connaissance et maîtrise de certains concepts p.206 2. Informations générales p.207 3. La Haute Qualité Environnementale p.208 4. Le choix des produits et matériaux de construction p.211 Vous pouvez également nous faire part de vos remarques à la fin de ce questionnaire. - 204 - Annexe 2 Questionnaire Vocabulaire Nous utilisons certains termes tout au long de ce questionnaire, que nous définissons de la façon suivante. Liens entre les éléments constitutifs des bâtiments Matières premières Matériaux Ciment, terre cuite, béton Produits Brique, parpaing, poutre Sable, terre, eau … Composants Bâtiment Mur, dalle, toiture, plancher, Logement individuel ou collectif, école, entreprise … Les sigles - ACV : Analyse du Cycle de Vie HQE : Haute Qualité Environnementale CESAT : Comité Environnement et Santé de l’Avis Technique INIES : INformations sur l’Impact Environnemental et Sanitaire DEQE : Définition Explicite de la Qualité Environnementale Etapes de la vie d’un bâtiment - Conception (plans, choix des produits et matériaux de construction, …) Construction Vie en œuvre (usage du bâtiment, entretien, réparations, …) Fin de vie (démolition, destruction, recyclage, élimination) Etapes de la vie d’un produit - Production Transport sur chantier Mise en œuvre sur chantier Vie en œuvre dans le bâtiment Fin de vie Avez-vous des remarques à formuler concernant les termes ci-dessus ? - 205 - Annexes 1. Connaissance et maîtrise de certains concepts Pouvez-vous cocher les cases qui vous correspondent le mieux ? Connaît et maîtrise le concept Développement durable ACV HQE® Référentiel HQE® Cibles de la HQE® Choix intégré Impact COV (composé organique volatil) Effet de serre Acidification de l’atmosphère Ozone stratosphérique Biodiversité Risque Indicateurs environnementaux Analyse multicritère Aide à la décision Famille de critères Pondération de critères Certification sanitaire de produits Certification environnementale de produits CESAT INIES Exigence essentielle n°3 DEQE Substances réglementées Norme XP P01-010 - 206 - Connaît le concept A entendu parlé du concept Ne connaît pas du tout le concept Annexe 2 Questionnaire 2. Informations générales 2.1.Quelles sont les exigences environnementales et sanitaires auxquelles vous êtes confrontés régulièrement ? - 2.2.Comment se fait habituellement le choix d’un produit ou d’un matériau de construction, d’après vous ? - 2.3.Ce choix est-il modifié par les exigences environnementales et sanitaires actuelles ? Oui Non 2.4.Si oui, comment ? 2.5.Avez-vous déjà entendu parler des fiches de déclaration environnementales et sanitaires ? Oui Non 2.6.Avez-vous déjà entendu parler des certifications environnementales et sanitaires ? Oui Non - 207 - Annexes 3. La Haute Qualité Environnementale L’association HQE définit la qualité environnementale d’un bâtiment comme correspondant « aux caractéristiques du bâtiment, de ses équipements (en produits et services) et du reste de la parcelle de l’opération de construction qui lui confèrent l’aptitude à satisfaire les besoins de maîtrise des impacts sur l’environnement extérieur et de création d’un environnement intérieur confortable et sain ». 3.1.Connaissez-vous la démarche de Haute Qualité Environnementale ? Oui Non 3.2. Les cibles de la HQE® Construisez-vous ou prescrivez-vous de construire en accord avec certaines cibles de la HQE® ? Oui Non Si oui, quelles cibles privilégiez-vous et pourquoi ? • Cibles d’éco-conception Cible 1 : « Relation harmonieuse des bâtiments avec leur environnement immédiat » Pourquoi ? Cible 2 : « Choix intégré des procédés et produits de construction » Pourquoi ? Cible 3 : « Chantier à faibles nuisances » Pourquoi ? • Cibles d’éco-gestion Cible 4 : « Gestion de l’énergie » Pourquoi ? Cible 5 : « Gestion de l’eau » Pourquoi ? Cible 6 : « Gestion des déchets d’activité » Pourquoi ? Cible 7 : « Entretien et maintenance » Pourquoi ? • Cibles de confort Cible 8 : « Confort hygrothermique » Pourquoi ? Cible 9 : « Confort acoustique » Pourquoi ? Cible 10 : « Confort visuel » Pourquoi ? - 208 - Annexe 2 Questionnaire Cible 11 : « Confort olfactif » Pourquoi ? • Cibles de santé Cible 12 : « Conditions sanitaires » Pourquoi ? Cible 13 : « Qualité de l’air » Pourquoi ? Cible 14 : « Qualité de l’eau » Pourquoi ? Si non, pourquoi ? 3.3.Pour vous, quelles sont les 3 cibles les plus importantes ? - Cible Cible Cible 3.4.La cible 2 Cette cible vous semble-t-elle importante ? Oui Non Remarque : la cible 2 concerne le choix intégré des procédés et produits de construction. Cela signifie que « le choix des procédés et produits de construction, qui se faisait selon des critères d’usage, d’estime (en particulier d’aspect) et économique, se fait de plus d’une part selon le critère de protection de l’environnement extérieur, et d’autre part, s’ils n’étaient pas déjà pris en compte, selon les critères de réalisation d’un environnement intérieur confortable et sain » (définition de l’Association HQE). Si oui, pourquoi ? Si non, pourquoi ? - 209 - Annexes 3.5.Avez-vous la volonté de valoriser le fait que vous utilisez des produits plus respectueux de l’environnement et de la santé ? Oui - 210 - Non Annexe 2 Questionnaire 4. Le choix des systèmes constructifs 4.1.Pouvez-vous sélectionner les 3 impacts environnementaux auxquels vous accordez le plus d’importance dans la liste ci-dessous ? - Consommation des ressources énergétiques Consommation des ressources non énergétiques Consommation d’eau Production de déchets solides Changement climatique Acidification atmosphérique Pollution de l’air Pollution de l’eau - Pollution des sols - Destruction de la couche d’ozone stratosphérique - Formation d’ozone photochimique - Modification de la biodiversité - Autre(s) Précisez : 4.2.Pouvez-vous sélectionner les 3 conditions sanitaires auxquelles vous accordez le plus d’importance dans la liste ci-dessous ? - Qualité sanitaire des espaces intérieurs : • émissions de poussières • émissions de COV (composés organiques volatiles) • émissions de fibres • rayonnement • résistance aux UV • résistance au lavage • résistance aux agents biologiques • autre(s) - Qualité de l’eau destinée à la consommation : • résistance aux biocides • résistance aux chocs thermiques • autre(s) - Qualité sanitaire des espaces extérieurs (sols, eaux souterraines, eaux de surface, air) - Autre(s) Précisez : - 211 - Annexes 4.3.Selon quelle procédure l’environnement et la santé devraient être introduits dans le choix des systèmes constructifs ? La procédure séquentielle Description de la procédure séquentielle Famille de critères 1 indique une sélection des produits Famille de critères 2 Famille de critères i i = technique, économique, social, architectural, environnemental, sanitaire … n = nombre de familles de critères Famille de critères n Choix Les différents produits sont éliminés au fur et à mesure en fonction de leur satisfaction ou non à la famille de critères i (ce qui équivaut à une hiérarchisation à priori). Dans le cas de cette procédure séquentielle, pourriez-vous donner un ordre de priorité aux différentes familles de critères en les numérotant de 1 à 6 (1 étant la note attribuée à la famille de critères à laquelle vous souhaitez accorder le plus d’importance)? - - 212 - famille de critères techniques famille de critères économiques famille de critères sociaux famille de critères architecturaux famille de critères environnementaux famille de critères sanitaires Annexe 2 Questionnaire La procédure intégrée Description de la procédure intégrée Famille de critères 1 Pondération 1 + Famille de critères i Pondération i + Famille de critères n Pondération n Choix Le produit est sélectionné en fonction de toutes les familles de critères au même moment. Dans le cas de cette procédure intégrée, pouvez-vous pondérer les différentes familles de critères (si vous n’avez pas déjà choisi la procédure séquentielle) en les numérotant de 1 à 6 (1 étant la note attribuée à la famille de critères à laquelle vous souhaitez accorder la pondération la plus importante) ? - famille de critères techniques famille de critères économiques famille de critères sociaux famille de critères architecturaux famille de critères environnementaux famille de critères sanitaires Autre procédure Que proposez-vous ? 4.4.Que vous manque-t-il pour faire un choix des produits et matériaux de constructions en fonction de leurs caractéristiques environnementales et sanitaires ? - 213 - Annexes 4.5.Si l’on vous proposait un outil d’aide au choix des produits et matériaux de construction, quels qualificatifs voudriez-vous lui attribuer (pouvez-vous cocher les attributs qui vous semblent les plus importants) ? Forme et propriétés de l’outil : - Outil à l’échelle matériaux et produits - Outil à l’échelle composants - Outil à l’échelle bâtiment - Outil rapide d’utilisation - Outil simple d’utilisation - Outil convivial - Outil très informatisé - Outil mathématique - Outil graphique - Outil transparent - Outil ‘boîte noire’ - Outil intuitif - Outil utilisable par des experts - Outil évolutif - Outil permettant d’utiliser des résultats d’ACV - Outil s’appuyant sur des certifications environnementales et sanitaires - Outil s’appuyant sur des déclarations environnementales et sanitaires - Outil permettant d’ajouter des impacts environnementaux de plusieurs produits - Outil informatif - Outil indépendant - Outil étant un module d’autres méthodes existantes Quelles pourraient être ces autres méthodes ? - - 214 - Autre(s) Annexe 2 Questionnaire Entrants de l’outil : - Les composants du bâtiment - Les critères - Les pondérations - Les performances (évaluations des composants / critères) - Les liens vers des bases de données Quelles pourraient être ces bases de données ? - Autre(s) Sortants de l’outil : - Une comparaison des systèmes constructifs par famille de critères Une description comparative globale des systèmes constructifs Un tri global des systèmes constructifs Un classement global des systèmes constructifs Le « meilleur » système constructif Des recommandations Autre(s) - 215 - Annexes 5. Vos remarques - 216 - Annexe 3 Résultats du questionnaire Annexe 3 : Résultats obtenus à l’aide du questionnaire Nous présentons dans cette annexe les tendances générales des réponses obtenues à l’issu de la soumission (écrite ou orale) du questionnaire, proposé en annexe 2, à divers acteurs du bâtiment. Ce questionnaire, organisé en trois parties, avait pour objectifs : - de dresser l’état des connaissances des professionnels de la construction sur les problèmes d’environnement et de santé liés à leur métier ; - de mieux comprendre le mode de travail actuel des professionnels ; - de prendre en compte les attentes et les remarques des futurs utilisateurs de l’outil, concernant les principales caractéristiques fonctionnelles et pratiques de celui-ci. Les réponses obtenues ont été en partie traitées par Guillaume Camus, lors de son stage ingénieur de 4ième année au CSTB Grenoble pour l’INSA de Lyon. Les réponses, par leur nombre peu élevé (une trentaine), n’ont pas entraîné la nécessité d’effectuer un traitement statistique pour leur analyse. Connaissance des concepts environnementaux et sanitaires liés au choix des produits de construction L’analyse des résultats du questionnaire nous a permis d’effectuer une première constatation : les différents problèmes environnementaux et sanitaires sont dans l’ensemble bien connus. Les notions de Développement Durable et de Haute Qualité Environnementale, au cœur de l’actualité, ne semblent poser aucun problème aux professionnels du bâtiment qui affirment maîtriser parfaitement ces concepts. Tout le vocabulaire de l’Analyse Multicritère ne semble pas poser de difficultés particulières non plus, et il en est de même pour les principaux impacts environnementaux (effet de serre) et risques sanitaires (COV). En revanche, les termes plus spécifiques aux choix des matériaux et produits de construction (exigence essentielle n°3, INIES) semblent être mal connus et nécessiteraient peut être, pour certains, un rappel, une mise au point, et pour d’autres, une explication approfondie. Démarche de Haute Qualité Environnementale Nous avons pu constater en second lieu que les professionnels sont conscients de l’importance du choix des matériaux et produits de construction : pour eux, la mise en place d’une démarche HQE doit passer par un choix « raisonné » des systèmes constructifs utilisés. En effet, la limitation de l’impact environnemental global d’un bâtiment ne peut pas être correctement réalisée sans prendre en compte l’impact environnemental des matériaux et produits constituant le bâtiment. Cependant, ils soulignent leur manque de moyens actuel pour mettre leurs idées à exécution : les données des évaluations des impacts des produits de construction (au format de la norme NF P01-010) sont aujourd’hui peu disponibles et il n’existe pas encore d’outil simple et rapide de sélection de produits ou de méthodes d’aide à la décision consensuelles. Choix des produits de construction • Habitudes Lors d’un entretien avec Monsieur Patrick Martin, directeur du BETREC (bureau d’étude qui réalise essentiellement des prescriptions auprès des architectes et des investisseurs publics et privés), nous avons abordé la question du choix des matériaux et produits de construction, et il nous a fait part des « procédures » françaises. La théorie voudrait que le choix des matériaux soit effectué pour répondre à une certaine fonctionnalité, à laquelle on ajoute des critères esthétiques et économiques. Mais la pratique met en évidence d’autres principes. - 217 - Annexes Dans le cas d’un maître d’ouvrage public, ce choix est proposé dans un premier temps par la maîtrise d’œuvre. C’est un choix itératif, « dialogué » entre tous les acteurs de la maîtrise d’œuvre (architectes, ingénieurs structure, ingénieurs fluides, économistes). Selon Monsieur Martin il s’agit d’un choix « réflexe » et non d’un choix « réflexion ». D’autre part, ce choix est souvent modifié par des contre-propositions des entreprises. Dans le cas d’un promoteur privé, les critères techniques, esthétiques et économiques peuvent être imposés par ce dernier. En France, il semblerait que les choix constructifs s’effectuent davantage en fonction de la culture constructive des acteurs que par une recherche (pro)active de solutions. Monsieur Martin a en effet dénoncé l’absence d’outils qui permettraient d’obtenir des résultats plus rapidement que ceux fournis par la culture constructive. D’autre part, les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction ne sont pas ou peu intégrées actuellement dans les choix constructifs, quelle que soit la façon dont sont réalisés ces choix. Les acteurs de la construction sont donc demandeurs d’outils d’aide au choix des produits de construction leur permettant de tenir compte de toutes les caractéristiques de ces produits. • Attentes Afin de mieux cerner les préoccupations environnementales et sanitaires des acteurs de la construction, nous leur avons demandé de sélectionner trois impacts environnementaux et trois conditions sanitaires auxquels ils accordent le plus d’importance. En matière d’environnement, la consommation de ressources énergétiques semble être la préoccupation majeure, suivie par les problèmes de changement climatique, de pollution de l’air et de consommation d’eau. Pour s’assurer de la qualité sanitaire à l’intérieur du bâtiment, les critères prioritaires sont les émissions de COV et de fibres, et les rayonnements ; la qualité sanitaire des espaces extérieurs nécessite aussi d’être prise en compte. Comme nous l’avons déjà noté, un outil d’aide au choix des matériaux et produits de construction serait le bienvenu. L’outil idéal serait un outil d’aide au choix intégrant toutes les caractéristiques des produits de construction (critères techniques, esthétiques, économiques, environnementaux, sanitaires, etc.). Cet outil devrait être convivial (simple et rapide d’utilisation), évolutif et transparent. Il devrait pouvoir s’appuyer sur les déclarations et les certifications environnementales et sanitaires. Concernant l’algorithme de choix, les professionnels s’accordent à dire qu’une procédure séquentielle (choix progressif réalisé par famille de critères) n’est pas acceptable de même qu’une procédure intégrée avec des pondérations fixes (choix réalisé en fonction de tous les critères en même temps, ces derniers ayant la même importance). La procédure de choix idéale serait, pour eux, une méthode intégrée où l’utilisateur définirait lui-même ses pondérations. Les réponses au questionnaire nous ont par ailleurs permis de nous conforter dans l’idée que l’aide au choix des produits doit être réfléchie à l’échelle du bâtiment, échelle d’évaluation la plus pertinente pour les professionnels de la construction. Concernant l’aide au choix apportée par l’outil, le classement des différentes solutions constructives comparées semble être la formulation la plus adaptée aux attentes des acteurs. Néanmoins, des explications et recommandations sur les résultats obtenus par l’outil semblent également être des éléments très importants pour une utilisation satisfaisante de ce dernier. - 218 - Annexe 4 Pondérations internes des critères Annexe 4 : Justification des pondérations internes des critères globaux Les pondérations internes des cinq critères globaux de la famille cohérente de critères définie au chapitre 2 sont présentées et justifiées. • Critère « Impacts à larges échelles spatiale et temporelle » - changement climatique : 0,6 - acidification atmosphérique : 0,2 - destruction de la couche d’ozone stratosphérique : 0,2 Les experts ne sont pas tous d’accord sur les types d’impact liés au changement climatique, et il n’y a pas vraiment de certitudes quant à la réalisation possible de ces types d’impact. Néanmoins, cet effet est très médiatisé, les solutions possibles pour remédier aux conséquences de cet impact sont peu faciles à mettre en œuvre (d’autant plus que la durée de vie moyenne des gaz à effet de serre est de l’ordre de 50 ans), et les risques potentiels qu’il peut présenter sont suffisamment préoccupants pour attribuer une pondération relativement importante à ce critère. La destruction de la couche d’ozone stratosphérique est également un impact très médiatisé. Les experts s’accordent à dire que cet impact peut avoir des conséquences graves sur la santé humaine ainsi que sur les écosystèmes. Néanmoins, des doutes persistent quant aux réelles conséquences de cette destruction. D’autre part, des solutions ont été mises en œuvre dernièrement, telles que l’interdiction des CFC, et peuvent permettre d’accorder à ce critère une priorité moins grande que celle accordée au changement climatique. L’acidification atmosphérique semble être actuellement moins préoccupante, toujours sur les plans médiatique et politique, et des programmes efficaces ont déjà été mis en œuvre pour réduire les émissions acides dans l’atmosphère, d’où la pondération attribuée à ce sous-critère. • Critère « Consommation de ressources » - consommation de ressources énergétiques : 0,4 - consommation de ressources non énergétiques : 0,2 - consommation d’eau : 0,4 Tous les prélèvements et utilisations de ressources nuisent à l’environnement. Néanmoins, l’importance politique accordée à la nécessaire réduction des consommations de ressources énergétiques, et les problèmes de plus en plus préoccupants concernant la disponibilité et la potabilité de la ressource en eau impliquent une pondération plus importante de ces deux sous-critères. • Critère « Production de déchets » - production de déchets dangereux : 0,2 - production de déchets non dangereux : 0,1 - production de déchets inertes : 0,05 - production de déchets radioactifs : 0,65 Pour accorder les pondérations précédentes aux différents sous-critères, deux paramètres ont été pris en considération : - la difficulté de stockage des déchets (espace, contraintes sanitaires), - les orientations politiques européennes actuelles : réduction de la quantité de déchets produits et amélioration de la qualité des déchets ultimes produits. - 219 - Annexes • Critère « Impacts à échelles spatiale et temporelle restreintes » - pollution de l’eau : 0,3 - pollution de l’air : 0,3 - pollution des sols : 0,1 - formation d’ozone photochimique : 0,3 Tous les sous-critères ont une importance voisine, tant d’un point de vue politique qu’expert. Néanmoins, la qualité de l’air semble être un sujet de plus en plus préoccupant, notamment d’un point de vue médical, c’est pourquoi les sous-critères « pollution de l’air » et « formation d’ozone photochimique » possèdent ces pondérations. D’autre part, le peu de données disponibles pour évaluer la pollution des sols et la pollution de l’eau, ainsi que l’interdépendance entre le critère « pollution de l’eau » et le critère « pollution des sols » sont des considérations qui ont suscité la pondération proposée pour ces deux souscritères. • Critère « Risques sanitaires » - émissions de COV et de formaldéhyde : 0,25 - aptitude à favoriser la croissance de micro-organismes : 0,25 - émissions radioactives : 0,25 - émissions de fibres : 0,25 Compte tenu des critères sanitaires retenus, et du manque de connaissances et d’informations disponibles, nous ne sommes pas en mesure de les hiérarchiser. Nous proposons donc d’accorder à chacun la même importance. Néanmoins, cette solution peut évoluer, d’une part en fonction des quantités d’émissions relevées, et d’autre part, en fonction de la réglementation sanitaire qui se met progressivement en place. - 220 - Annexe 5 Pondérations dites « HQE » Annexe 5 : Pondérations dites « HQE » Critères Cibles privilégiées 1 3 4 1 3 5 1 3 6 1 3 7 1 3 12 1 3 13 1 3 14 1 4 5 1 4 6 1 4 7 1 4 12 1 4 13 1 4 14 1 5 6 1 5 7 1 5 12 1 5 13 1 5 14 1 6 7 1 6 12 1 6 13 1 6 14 1 7 12 1 7 13 1 7 14 1 12 13 1 12 14 1 13 14 3 4 5 3 4 6 3 4 7 3 4 12 3 4 13 3 4 14 3 5 6 3 5 7 3 5 12 3 5 13 3 5 14 3 6 7 3 6 12 3 6 13 3 6 14 3 7 12 3 7 13 3 7 14 Impacts à large échelle spatiale et temporelle Impacts à petite échelle spatiale et temporelle 25 20 15 20 15 15 15 20 20 20 15 15 15 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 25 25 25 25 25 25 10 15 5 5 5 15 10 10 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 15 10 15 10 10 10 20 20 20 20 20 15 20 20 20 20 20 20 Consommation Production de de ressources déchets 10 10 10 20 10 10 10 20 15 20 10 10 10 15 20 15 15 15 15 5 5 5 15 15 15 5 5 5 20 20 20 20 20 20 25 25 25 25 25 15 10 10 10 20 20 20 10 10 25 10 10 10 10 10 15 10 10 10 10 20 15 10 10 10 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 15 20 15 10 10 10 20 15 15 15 15 25 25 25 25 15 15 15 Risques sanitaires 25 30 20 20 35 35 35 20 20 20 35 35 35 25 25 35 35 35 25 35 35 35 35 35 35 45 45 45 25 25 25 35 35 35 25 25 35 35 35 30 35 35 35 35 35 35 - 221 - Annexes Critères Cibles privilégiées 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7 7 7 12 12 12 13 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 12 12 13 6 6 6 6 7 7 7 12 12 13 7 7 7 12 12 13 12 12 13 13 13 14 14 6 7 12 13 14 7 12 13 14 12 13 14 13 14 14 7 12 13 14 12 13 14 13 14 14 12 13 14 13 14 14 13 14 14 14 - 222 - Impacts à large échelle spatiale et temporelle 10 10 10 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 15 15 15 15 15 15 15 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 10 Impacts à petite échelle spatiale et temporelle Consommation Production de de ressources déchets 25 10 25 10 25 10 10 25 20 25 10 25 10 25 10 25 20 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 15 15 10 15 10 15 10 15 25 15 25 15 25 15 25 15 20 15 20 15 20 15 20 15 20 15 20 15 15 15 15 15 15 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 Tableau 50 : Pondérations dites « HQE » 10 10 10 25 15 10 10 10 25 25 25 25 15 15 15 10 10 10 20 10 10 10 15 15 15 10 10 10 25 25 25 25 25 25 20 20 20 5 Risques sanitaires 45 45 45 20 20 35 35 35 25 35 35 35 35 35 35 45 45 45 25 35 35 35 35 35 35 45 45 45 35 35 35 45 45 45 45 45 45 70 Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Annexe 6 : Algorithmes des méthodes d’agrégation Soit la matrice des performances suivantes : Critères Actions Poids a1 a2 ai an 1 2 j m P1 g1(a1) g1(a2) g1(ai) g1(an) P2 g2(a1) g2(a2) g2(ai) g2(an) Pj gj(a1) gj(a2) gj(ai) gj(an) Pm gm(a1) gm(a2) gm(ai) gm(an) Notations et conventions (rappels et compléments) : • A = {a1, a2, ai, an} représente l’ensemble des actions, c’est donc l’ensemble des solutions constructives pour un composant donné dans l’outil que nous développons ; • F = {1, 2, j, m} représente l’ensemble des critères ; • Pj représente le poids du critère j ; • gj(ai) représente l’évaluation de l’action ai par rapport au critère j, on suppose que cette évaluation est cardinale, et que d’autre part, l’évaluation la meilleure est celle qui a la plus grande valeur pour chacun des critères (sens des préférences croissant). Lorsque la matrice des performances comporte des critères dont le sens des préférences est différent, elle doit être transformée en prenant l’opposée des évaluations dont le sens des préférences est décroissant ; • J+(ai,ak) est l’ensemble des critères pour lesquels l’action ai est préférée à l’action ak ; • J=(ai,ak) est l’ensemble des critères pour lesquels l’action ai est équivalente à l’action ak ; • J-(ai,ak) est l’ensemble des critères pour lesquels l’action ak est préférée à l’action ai ; • P+(ai,ak) est la somme des poids des critères appartenant à l’ensemble J+(ai,ak) ; • P=(ai,ak) est la somme des poids des critères appartenant à l’ensemble J=(ai,ak) ; • P-(ai,ak) est la somme des poids des critères appartenant à l’ensemble J-(ai,ak) ; • P est la somme des poids Pj. n = nombre total d’actions m = nombre total de critères i est un entier pouvant varier de 1 à n k est un entier pouvant varier de 1 à n j est un entier pouvant varier de 1 à m Ces notations et conventions seront valables pour toute l’annexe 6, et seront éventuellement complétées par d’autres notations lorsque cela sera nécessaire pour l’un ou l’autre des algorithmes de calcul. Ces notations supplémentaires seront valables uniquement dans la partie où elles seront définies. Chaque méthode d’agrégation est indépendante. - 223 - Annexes A-6.1 Somme pondérée • Principe Calcul de Gj et Sj, en fonction de gj(ai) Pour j variant de 1 à m { Gj = max(i de 1 à n)|gj(ai)| Sj = n ∑g j ( ai ) i =1 } Calcul de P, en fonction de Pj P= m ∑P j j =1 Calcul de ⎜Pj ⎜, en fonction de Pj et P Pour j variant de 1 à m { Pj ⎜Pj ⎜ = P } Calcul de gj*, Xij, gj**, Xij’, en fonction de gj(ai), et de Gj ou Sj Pour j variant de 1 à m { Pour i variant de 1 à n { gj*(ai) = gj(ai)/Gj gj**(ai) = gj(ai)/Sj Xij = ⎜Pj ⎜.gj*(ai) Xij’ = ⎜Pj ⎜.gj**(ai) } } Calcul de xi, en fonction de Xij ou Xij’ Pour i variant de 1 à n { x(max)i = m ∑X ij j =1 x(som)i = m ∑ X' ij j =1 Si « méthode de normalisation » = max, alors xi = x(max)i Sinon xi = x(som)i } - 224 - Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation • Représentation des résultats On obtient ainsi le tableau : a1 a2 ai an x1 x2 xi xn Affichage du résultat : Ranger les ai dans le tableau par ordre des xi décroissant • Analyse de sensibilité pour la Somme pondérée L’analyse de sensibilité pour la somme pondérée implique de : - Faire varier les paramètres suivants autour de leur valeur initialement choisie : poids des critères ; méthode de normalisation. Analyser les variations de classement selon les variations des paramètres. A-6.2 Electre II • Principe Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de concordance c+ Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de concordance c0 Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de concordance cTels que 1 > c+ ≥ c0 ≥ c- ≥ 0,5 Sinon, recommencer ou valeurs par défaut. Pour j entier variant de 1 à m Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de discordance D1(j) Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de discordance D2(j) Tels que 0 ≤ D2(j) ≤ D1(j) pour tout j Sinon recommencer ou valeurs par défaut. Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { P+(ai,ak) = P=(ai,ak) = P-(ai,ak) = 0 } } - 225 - Annexes Calcul de P+(ai,ak), P=(ai,ak) et P-(ai,ak), en fonction de Pj Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i Pour j entier variant de 1 à m { Si gj(ai) > gj(ak) P+(ai,ak ) = P+(ai,ak) + Pj Si gj(ai) = gj(ak) P=(ai,ak) = P=(ai,ak) + Pj Si gj(ai) < gj(ak) P-(ai,ak) = P-(ai,ak) + Pj } Sinon P+(ai,ak) = P=(ai,ak) = P-(ai,ak) = 0 } } Calcul de P, en fonction de Pj P= m ∑P j j =1 Calcul de Cik, de Mik, en fonction de P, P+(ai,ak), P=(ai,ak) et P-(ai,ak) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i P + ( ai ,ak ) + P = ( ai ,ak ) (il s’agit de P= et non P-) P P + ( ai ,ak ) (il s’agit bien de P-) Mik = − P ( ai ,ak ) C ik = Sinon Cik = Mik = 0 } } Calcul de dik(j), en fonction de gj(ai) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Pour j entier variant de 1 à m { Si k ≠ i alors dik(j) = gj(ak) – gj(ai) Sinon dik(j) = 0 } } } - 226 - Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Calcul des xik, en fonction de Mik, Cik et dik(j) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i { Si Mik ≥ 1 Pour j variant de 1 à m { Si ∃ j tel que dik(j) > D1(j) xik = S0 Si dik(j) ≤ D1(j) ∀ j et si Cik ≥ c+ xik = SF Si dik(j) ≤ D1(j) ∀ j et si Cik < cxik = S0 Si dik(j) ≤ D1(j) ∀ j et si c- ≤ Cik < c0 xik = Sf Si dik(j) ≤ D2(j) ∀ j et si c0 ≤ Cik < c+ xik = SF Sinon xik = Sf } Sinon xik = S0 } Sinon xik = 0 } } Classement direct : calcul du rang rdir(ai) pour chaque action ai, en fonction de xik p est un entier Pour tout p, Ap, Yp, Dp et Up sont des sous-ensembles finis de A p=0 Y0 = A Y1 = A Tant que Yp+1 ≠ 0 { Dp = { ai ∈ Yp / xki ≠ SF, ∀ ak ∈ Yp et ak ≠ ai} Up = { ai ∈ Dp / ∃ ak ∈ Dp avec ai ≠ ak tel que xik = Sf ou xki = Sf} Bp = { ai ∈ Up / xki ≠ Sf, ∀ ak ∈ Up avec ak ≠ ai } Si (Dp – Up) ∪ Bp ≠ ∅ alors Ap = (Dp – Up) ∪ Bp Sinon Ap = Dp rdir(ai) = p + 1, ∀ ai ∈ Ap Yp+1 = Yp – Ap p=p+1 } Afficher les résultats dans l’ordre des rdir(ai) croissants. - 227 - Annexes Classement inverse : calcul du rang rinv(ai) pour chaque action ai, en fonction de xik p est un entier Pour tout p, Ap, Yp, Dp et Up sont des sous-ensembles finis de A p=0 Y0 = A Y1 = A Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { xik’ = xki } } Tant que Yp+1 ≠ ∅ { Dp = { ai ∈ Yp / xki’ ≠ SF, ∀ ak ∈ Yp et ak ≠ ai} Up = { ai ∈ Dp / ∃ ak ∈ Dp avec ak ≠ ai tel que xik’ = Sf ou xki’ = Sf} Bp = { ai ∈ Up / xki’ ≠ Sf, ∀ ak ∈ Up et ak ≠ ai } Si (Dp – Up) ∪ Bp ≠ ∅ alors Ap = (Dp – Up) ∪ Bp Sinon Ap = Dp rinv’(ai) = p + 1, ∀ ai ∈ Ap Yp+1 = Yp – Ap p=p+1 } Pour i variant de 1 à n { rinv’(ai)max = max(rinv’(ai)) rinv(ai) = 1+ rinv’(ai)max- rinv’(ai) } Afficher les résultats dans l’ordre des rinv(ai) croissants. - 228 - Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Classement final : calcul des wik en fonction de rdir(ai) et rinv(ai) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n et k ≠ i { Si k ≠ i { Si rdir(ai) < rdir(ak) et rinv(ai) < rinv(ak) alors wik = S Si rdir(ai) < rdir(ak) et rinv(ai) = rinv(ak) alors wik = S Si rdir(ai) = rdir(ak) et rinv(ai) < rinv(ak) alors wik = S Si rdir(ai) = rdir(ak) et rinv(ai) = rinv(ak) alors wik = E Si rdir(ai) > rdir(ak) et rinv(ai) < rinv(ak) alors wik = I Si rdir(ai) < rdir(ak) et rinv(ai) > rinv(ak) alors wik = I } Sinon wik = O } } • Représentation des résultats Les résultats peuvent être représentés sous forme graphique, de deux manières : - graphique croisé, construit en fonction des résultats obtenus par les deux préordres complets, comme par exemple : Rang du classement inverse rinv(ai) a6 1 a3 2 a1 3 a2, a5, a7 a4 3 2 Rang du classement direct rdir(ai) L’action, ou le groupe d’action, préféré(e) est situé(e) en haut à droite. - graphique de surclassement Chaque action ai est représentée par : ai et est appelée sommet du graphe ; La relation wik = O n’a pas de sens et n’est pas représentée La relation wik = I est représentée par une absence de trait entre les actions ai et ak ; La relation wik = S est représentée par entre les actions ai et ak ; La relation wik = E est représentée par entre les deux actions ai et ak. - 229 - Annexes • Analyse de sensibilité pour Electre II L’analyse de sensibilité pour Electre II implique de : • Faire varier les paramètres suivants autour de leur valeur initialement choisie : - poids des critères ; - seuils de concordance c+, c0, c- ; - seuils de discordance par critère D1(j) et D2(j). • Analyser les variations de classement selon les variations des paramètres. A-6.3 Electre III • Principe Pour j variant de 1 à m Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de préférence stricte pj Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil d’indifférence qj Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de veto, noté νj Tels que pour 0 ≤ qj ≤ pj ≤ νj pour tout j Sinon, recommencer ou valeurs par défaut. Calcul de cj(ai,ak), en fonction de gj(ai) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Pour j variant de 1 à m { Si k ≠ i { Si pj ≠ qj cj(ai,ak) = min {1, max (0, Sinon, Si gj(ak) – gj(ai) > pj cj(ai,ak) = 0 Sinon cj(ai,ak) = 1 } Sinon cj(ai,ak) = 0 } } } Calcul de P, en fonction de Pj P= m ∑P j =1 - 230 - j g j ( ai ) − g j ( ak ) + p j pj − qj )} Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Calcul de Cik, en fonction de cj(ai,ak), Pj et P Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i m ∑P c j C ik = j ( ai ,ak ) j =1 P Sinon Cik = 0 } } Calcul de dj(ai,ak), en fonction de gj(ai) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Pour j variant de 1 à m { Si k ≠ i { Si νj ≠ pj dj(ai,ak) = min {1, max (0, g j ( ak ) − g j ( ai ) − p j ν j − pj )} Sinon Si gj(ak) – gj(ai) > νj dj(ai,ak) = 1 Sinon dj(ai,ak) = 0 } Sinon dj(ai,ak) = 0 } } } - 231 - Annexes Calcul de Lj(ai,ak), en fonction de Cik et dj(ai,ak) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Pour j variant de 1 à m { Si k ≠ i { Si Cik ≠ 1 { Si dj(ai,ak) > Cik Lj(ai,ak) = 1 − d j ( ai ,ak ) 1 − C ik Sinon Lj(ai,ak) = 1 } Sinon Lj(ai,ak) = 1 } Sinon Lj(ai,ak) = 0 } } } Calcul de δik, en fonction de Lj(ai,ak) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i m δik = C ik .∏ L j ( a i , a k ) j =1 Sinon δik = 0 } } Choisir α ∈ ]0, 1] Choisir β ∈ ]0,1] tel que β < α sinon recommencer ou valeurs par défaut (2 chiffres significatifs après la virgule au maximum) - 232 - Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Distillation descendante : calcul du rang rdes(ai) pour chaque ai en fonction de δik t est un entier, pour tout t, At et Ct sont des sous-ensembles finis de A r est un entier, pour tout r, Dr est un sous-ensemble fini de A λr est une variable réelle appartenant à l’intervalle [0,1] s(λr) est une fonction de λr définie sur [0,1] telle que s(λr) = α - βλr ; γr est une fonction de λr définie sur [0,1] telle que γr = λr – s(λr) Remarque : Soit E un ensemble fini, dim(E) représente le nombre d’éléments de E. t=0 A0 = A C0 = A A1 = A Tant que dim(At+1) ≠ 0 { Pour ai, ak ∈ At et ai ≠ ak { r=0 M = maxi,k(δik) λ0 = M λ1 = M D0 = At D1 = At Tant que dim(Dr+1) ≠ 1 et λr+1 ≠ 0 { Pour ai et ak ∈ Dr et ai ≠ ak { δik = δik s(λr) = α - βλr γr = λr – s(λr) Si δik < γr alors δik’= δik Sinon δik’= 0 λr+1 = maxi,k(δik’) pλ(r+1)Dr (ai) = dim( {ak ∈ Dr ⁄ δik > λr+1 et δik > δki + s(δik) }) fλ(r+1)Dr (ai) = dim( {ak ∈ Dr ⁄ δki > λr+1 et δki > δik + s(δki) }) qλ(r+1)Dr (ai) = pλ(r+1)Dr (ai) - fλ(r+1)Dr (ai) q’(λr+1, Dr) = max(qλ(r+1)Dr(ai)) Dr+1 = {ai ∈ Dr ⁄ qλ(r+1)(ai) = q’(λr+1, Dr) } r=r+1 } } Ct+1 = Dr+1 rdes(ai) = t + 1 pour tout ai ∈ Ct+1 At+1 = At \ Ct+1 t=t+1 } } Afficher les résultats par ordre des rdes(ai) croissant. - 233 - Annexes Distillation ascendante : calcul du rang rasc(ai) pour chaque ai en fonction de δik t est un entier, pour tout t, At et Ct sont des sous-ensembles fini de A r est un entier, pour tout r, Dr est un sous-ensemble fini de A λr est une variable réelle appartenant à l’intervalle [0,1] s(λr) est une fonction de λr définie de [0,1] telle que s(λr) = α - βλr ; γr est une fonction de λr définie sur [0,1] telle que γr = λr – s(λr) Remarque : Soit E un ensemble fini, dim(E) représente le nombre d’éléments de E. t=0 A0 = A C0 = A A1 = A Tant que dim(At+1) ≠ 0 { Pour ai et ak ∈ At et ai ≠ ak { r=0 M = maxi,k(δik) λ0 = M λ1 = M D0 = At D1 = At Tant que dim(Dr+1) ≠ 1 et λr+1 ≠ 0 { Pour ai et ak ∈ Dr et ai ≠ ak { s(λr) = α - βλr γr = λr – s(λr) Si δik < γr alors δik’= δik Sinon δik’= 0 λr+1 = maxi,k(δik’) pλ(r+1)Dr (ai) = dim( {ak ∈ Dr ⁄ δik > λr+1 et δik > δki + s(δik) }) fλ(r+1)Dr (ai) = dim( {ak ∈ Dr ⁄ δki > λr+1 et δki > δik + s(δki) }) qλ(r+1)Dr (ai) = pλ(r+1)Dr (ai) - fλ(r+1)Dr (ai) q’’(λr+1, Dr) = min(qλ(r+1)Dr(ai)) Dr+1 = {ai ∈ Dr ⁄ qλ(r+1)(ai) = q’’(λr+1, Dr) } r=r+1 } } Ct+1 = Dr+1 r’asc(ai) = t + 1 pour tout ai ∈ Ct+1 At+1 = At \ Ct+1 t=t+1 } } - 234 - Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Pour i variant de 1 à n { r’asc(ai)max = max(r’asc(ai)) rasc(ai) =1+r’asc(ai)max–r’asc(ai) } Afficher les résultats par ordre des rasc(ai) croissant Classement final : calcul des wik en fonction de rdes(ai) et rasc(ai) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i { Si rdes(ai) < rdes(ak) et rasc(ai) < rasc(ak) alors wik = S Si rdes(ai) < rdes(ak) et rasc(ai) = rasc(ak) alors wik = S Si rdes(ai) = rdes(ak) et rasc(ai) < rasc(ak) alors wik = S Si rdes(ai) = rdes(ak) et rasc(ai) = rasc(ak) alors wik = E Si rdes(ai) > rdes(ak) et rasc(ai) < rasc(ak) alors wik = I Si rdes(ai) < rdes(ak) et rasc(ai) > rasc(ak) alors wik = I } Sinon wik = O } } • Représentation des résultats Les résultats peuvent être représentés sous forme graphique de deux façons : - graphique croisé Rang de la distillation ascendante rasc(ai) a6 1 a3 2 a1 3 a2, a5, a7 a4 3 2 Rang de la distillation descendante rdes(ai) - 235 - Annexes - graphique de surclassement Chaque action ai est représentée par : ai et est appelée sommet du graphe ; La relation wik = O n’a pas de sens et n’est pas représentée La relation wik = I est représentée par une absence de trait entre les actions ai et ak ; La relation wik = S est représentée par entre les actions ai et ak ; La relation wik = E est représentée par entre les deux actions ai et ak. • Analyse de sensibilité pour Electre III L’analyse de sensibilité pour Electre III implique de : • Faire varier les paramètres suivants autour de leur valeur initialement choisie : - poids des critères ; - seuils d’indifférence qj ; - seuils de préférence stricte pj ; - seuils de veto νj. • Analyser les variations de classement selon les variations des paramètres. A-6.4 Prométhée II • Principe Pour j variant de 1 à m Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil de préférence stricte pj Permettre à l’utilisateur de choisir le seuil d’indifférence qj ; Tels que pour 0 ≤ qj ≤ pj pour tout j Sinon, recommencer ou valeurs par défaut. Calcul de dik en fonction de gj(ai) Pour i entier variant de 1 à n { Pour k entier variant de 1 à n { Si k ≠ i dik = gj(ai) – gj(ak) Sinon dik = 0 } } Calcul de P, en fonction de Pj P= m ∑P j =1 - 236 - j Annexe 6 Algorithmes des méthodes d’agrégation Calcul de ⎜Pj ⎜, en fonction de Pj et P Pour j variant de 1 à m { Pj ⎜Pj ⎜ = P } Choisir nature de Sj(dik) Permettre à l’utilisateur de choisir la « nature de Sj(dik) » Sj peut être : - « fonction pallier », « sans » seuil ou « avec » seuil ; - « fonction linéaire » - « fonction escalier » Si « nature de Sj » = fonction pallier Si « seuil » = sans Alors 0 si dik = 0 Sj(dik) = 1 si dik > 0 Sinon 0 si dik ≤ qj Sj(dik) = 1 si dik > qj Sinon, si « nature de Sj » = fonction linéaire, alors 0 si dik ≤ qj Sj(dik) = (dik – qj)/(pj – qj) si qj < dik ≤ pj 1 si dik > pj Sinon, si « nature de Sj » = fonction escalier, alors 0 si dik ≤ qj Sj(dik) = x si qj < dik ≤ pj avec 0 < x < 1 1 si dik > pj Sinon, alors poser « nature Sj » = fonction pallier ; seuil = sans Calcul de cik, en fonction de Pj et de Sj(dik) Pour i variant de 1 à n { Pour k variant de 1 à n { Si k ≠ i cik = ∑j ⎜Pj⎜Sj(dik) Sinon cik = 0 } } - 237 - Annexes Calcul de φi+et φi-, en fonction de cik Pour i variant de 1 à n { φi+ = φi- = n ∑c ik k =1 n ∑c ki k =1 } Calcul de φi en fonction de φi+et φiPour i variant de 1 à n { φi = φi+ - φi} • Représentation des résultats On obtient ainsi le tableau : a1 a2 ai an φ1 φ2 φi φn Affichage du résultat : Ranger les ai dans le tableau par ordre des φi décroissant • Analyse de sensibilité pour Prométhée II L’analyse de sensibilité pour Prométhée II implique de : • Faire varier les paramètres suivants autour de leur valeur initialement choisie : - poids des critères ; - seuils de préférence et d’indifférence s’ils ont été définis ; - nature des fonctions Sj. • Analyser les variations de classement selon les variations des paramètres. - 238 - Annexe 7 Résultats de l’application au composant « mur » Annexe 7 : Résultats de l’application au composant « mur » Pour simplifier la présentation des résultats, nous adoptons les notations suivantes : - Pour les méthodes d’agrégation : o SP correspond à Somme Pondérée, o EII correspond à ELECTRE II, o EIII correspond à ELECTRE III, o PII correspond à PROMETHEE II, - Pour les quatre types de pondérations : o 1a représente les pondérations à dires d’expert, priorités environnementales, o 1b représente les pondérations à dires d’expert, priorités sanitaires, o 2 représente les pondérations dites « HQE », o 3 représente les pondérations personnelles, o 4 représente l’absence de pondération, - Pour les profils : o PC est la notation pour les profils complets, o PS est la notation pour les profils simplifiés. Les résultats graphiques des méthodes ELECTRE II et ELECTRE III ont été transformés en résultats analytiques, en raison de la quasi-concordance des classements par les deux types de classements de la méthode ELECTRE II ou les deux types de distillations de la méthode ELECTRE III. Nous avons toutefois précisé les différences de rang observées, notamment pour ELECTRE II. A-7.1 Analyse comparative des méthodes d’agrégation Les résultats suivants, pour chacune des quatre méthodes d’agrégation, ont été obtenus à partir des profils complets des solutions constructives (cf. tableau 40). Les pondérations correspondent ainsi aux quatre types de pondérations définies pour les profils complets. • Pondération à dires d’expert, priorités environnementales Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 51a : Classement SP Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 51b : Classement EII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 51c : Classement EIII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 51d : Classement PII Tableaux 51 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 1a • Pondération à dires d’expert, priorités sanitaires Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 52a : Classement SP Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 52b : Classement EII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 52c : Classement EIII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 52d : Classement PII Tableaux 52 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 1b - 239 - Annexes • Pondération personnelle Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 53a : Classement SP Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 53b : Classement EII 1 1 1 Tableau 53c : Classement EIII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 53d : Classement PII Tableaux 53 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 3 • Absence de pondération Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 54a : Classement SP Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 54b : Classement EII 1 1 1 Tableau 54c : Classement EIII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 54d : Classement PII Tableaux 54 : Classement par les quatre méthodes utilisant la pondération 4 A-7.2 Analyse comparative des pondérations Les résultats suivants, pour chaque méthode d’agrégation, ont été obtenus à partir des profils simplifiés des solutions constructives (cf. tableau 41). Les pondérations correspondent donc aux quatre types de pondérations définis pour les profils simplifiés. • Somme pondérée Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 55a : Classement 1a Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 55b : Classement 1b Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 55c : Classement 2 Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 55d : Classement 3 Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 55e : Classement 4 Tableaux 55 : Classements par SP en fonction des quatre types de pondération • ELECTRE II Rang Solution 1 ou 2 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 56a : Classement 1a Rang Solution 1 ou 2 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 56b : Classement 1b Rang Solution 1 ou 2 n°1 Solution 1 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 56c : Classement 2 Rang Solution 1 ou 2 n°1 Solution 1 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 56d : Classement 3 Rang Solution 1 ou 2 n°1 Solution 1 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 56e : Classement 4 Tableaux 56 : Classements par EII en fonction des quatre types de pondération - 240 - Annexe 7 Résultats de l’application au composant « mur » • ELECTRE III Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 57a : Classement 1a Rang Solution 2 n°1 Solution 1 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 57b : Classement 1b Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 57c : Classement 2 Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 57d : Classement 3 Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 57e : Classement 4 Tableaux 57 : Classements par EIII en fonction des quatre types de pondération • PROMETHEE II Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 58a : Classement 1a Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 58b : Classement 1b Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 58c : Classement 2 Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 58d : Classement 3 Rang Solution 3 n°1 Solution 2 n°2 Solution 1 n°3 Tableau 58e : Classement 4 Tableaux 58 : Classements par PII en fonction des quatre types de pondération A-7.3 Analyse comparative des profils Les résultats suivants ont été obtenus en utilisant les pondérations à dires d’experts, orientées priorités environnementales, pour les deux types de profils. • Somme pondérée Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 59a : Classement PC Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 59b : Classement PS Tableaux 59 : Classements par SP en fonction du profil • ELECTRE II Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 60a : Classement PC Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 ou 2 2 1 Tableau 60b : Classement PS Tableaux 60 : Classement par EII en fonction du profil - 241 - Annexes • ELECTRE III Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 1 1 1 Tableau 61a : Classement PC Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 61b : Classement PS Tableaux 61 : Classement par EIII en fonction du profil • PROMETHEE II Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 3 2 1 Tableau 62a : Classement PC Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 2 1 Tableau 62b : Classement PS Tableaux 62 : Classement par PII en fonction du profil - 242 - 3 Annexe 8 Résultats de l’application aux revêtements de sol Annexe 8 : Résultats de l’application aux revêtement de sol Les notations employées sont les mêmes que celles utilisées en annexe 7, excepté pour la présentation des résultats des méthodes ELECTRE. Nous séparons en effet les deux types de classements ou de distillations, car les résultats sont parfois très différents. Deux colonnes apparaissent donc pour les rangs donnés par les méthodes ELECTRE : la colonne de gauche correspond au classement direct ou à la distillation descendante, la colonne de droite correspond au classement inverse ou à la distillation ascendante. A-8.1 Analyse comparative des méthodes Les profils complets des solutions constructives sont agrégés, pour chaque type de pondération, par les quatre méthodes d’agrégation. • Pondération à dires d’expert, priorités environnementales Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 5 4 1 2 6 Tableau 63a : Classement SP Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 1 2 3 3 2 2 1 3 1 1 4 4 Tableau 63b : Classement EII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 2 2 3 3 1 1 3 1 4 1 4 4 Tableau 63c : Classement EIII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 5 4 1 2 6 Tableau 63d : Classement PII Tableaux 63 : Classements utilisant la pondération 1a pour les quatre méthodes • Pondération à dires d’expert, priorités sanitaires Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 2 5 3 1 4 6 Tableau 64a : Classement SP Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 1 1 2 2 1 1 1 2 1 1 3 3 Tableau 64b : Classement EII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 2 2 4 3 1 1 3 1 4 1 4 4 Tableau 64c : Classement EIII Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 5 4 1 2 6 Tableau 64d : Classement PII Tableaux 64 : Classements utilisant la pondération 1a pour les quatre méthodes - 243 - Annexes • Pondération personnelle Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 3 n°3 Solution 1 n°4 Solution 4 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 65a : Classement SP Rang Solution 1 1 n°1 Solution 2 2 n°2 Solution 1 1 n°3 Solution 1 2 n°4 Solution 1 1 n°5 Solution 3 3 n°6 Tableau 65b : Classement EII Rang Solution 2 2 n°1 Solution 3 3 n°2 Solution 1 1 n°3 Solution 3 1 n°4 Solution 4 1 n°5 Solution 4 4 n°6 Tableau 65c : Classement EIII Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 65d : Classement PII Tableaux 65 : Classements utilisant la pondération 3 pour les quatre méthodes • Absence de pondération Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 66a : Classement SP Rang Solution 1 1 n°1 Solution 2 2 n°2 Solution 1 1 n°3 Solution 1 2 n°4 Solution 1 1 n°5 Solution 3 3 n°6 Tableau 66b : Classement EII Rang Solution 2 2 n°1 Solution 3 3 n°2 Solution 1 1 n°3 Solution 3 1 n°4 Solution 4 1 n°5 Solution 4 4 n°6 Tableau 66c : Classement EIII Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 66d : Classement PII Tableaux 66 : Classements utilisant la pondération 4 pour les quatre méthodes A-8.2 Analyse comparative des pondérations Les profils simplifiés des solutions constructives sont agrégés, pour chaque pondération. • Somme pondérée Rang Solution 3 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 2 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 67a : Classement 1a Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 67b : Classement 1b Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 3 n°3 Solution 1 n°4 Solution 4 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 67c : Classement 2 Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 3 n°3 Solution 1 n°4 Solution 4 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 67d : Classement 3 Rang Solution 3 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 2 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 67e : Classement 4 Tableaux 67 : Classements par SP en fonction des quatre types de pondération - 244 - Annexe 8 Résultats de l’application aux revêtements de sol • ELECTRE II Rang Solution 3 3 n°1 Solution 5 5 n°2 Solution 4 4 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 2 n°5 Solution 6 6 n°6 Tableau 68a : Classement 1a Rang Solution 3 3 n°1 Solution 5 5 n°2 Solution 4 4 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 2 n°5 Solution 6 6 n°6 Tableau 68b : Classement 1b Rang Solution 3 3 n°1 Solution 4 4 n°2 Solution 2 2 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 3 n°5 Solution 5 5 n°6 Tableau 68c : Classement 2 Rang Solution 3 1 n°1 Solution 3 3 n°2 Solution 3 1 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 2 n°5 Solution 3 4 n°6 Tableau 68d : Classement 3 Rang Solution 3 1 n°1 Solution 3 2 n°2 Solution 3 1 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 1 n°5 Solution 3 3 n°6 Tableau 68e : Classement 4 Tableaux 68 : Classements par EII en fonction des quatre types de pondération • ELECTRE III Rang Solution 1 2 n°1 Solution 5 4 n°2 Solution 4 3 n°3 Solution 2 1 n°4 Solution 3 1 n°5 Solution 5 5 n°6 Tableau 69a : Classement 1a Rang Solution 2 2 n°1 Solution 3 3 n°2 Solution 2 2 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 1 n°5 Solution 3 3 n°6 Tableau 69b : Classement 1b Rang Solution 2 2 n°1 Solution 3 3 n°2 Solution 2 2 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 1 n°5 Solution 4 4 n°6 Tableau 69c : Classement 2 Rang Solution 2 2 n°1 Solution 3 3 n°2 Solution 2 2 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 1 n°5 Solution 4 4 n°6 Tableau 69d : Classement 3 Rang Solution 3 2 n°1 Solution 4 4 n°2 Solution 3 3 n°3 Solution 1 1 n°4 Solution 2 1 n°5 Solution 5 5 n°6 Tableau 69e : Classement 4 Tableaux 69 : Classements par EIII en fonction des quatre types de pondération • PROMETHEE II Rang Solution 3 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 2 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 70a : Classement 1a Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 70b : Classement 1b Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 70c : Classement 2 Rang Solution 2 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 3 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 70d : Classement 3 Rang Solution 3 n°1 Solution 5 n°2 Solution 4 n°3 Solution 1 n°4 Solution 2 n°5 Solution 6 n°6 Tableau 70e : Classement 4 Tableaux 70 : Classements par PII en fonction des quatre types de pondération - 245 - Annexes A-8.3 Analyse comparative des profils Les résultats obtenus à partir des profils complets et simplifiés sont présentés, pour les pondérations à dires d’experts, orientées priorités environnementales. • Somme pondérée Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 5 4 1 2 6 Tableau 71a : Classement PC 3 5 4 1 2 6 Tableau 71b : Classement PS Tableaux 71 : Classements par SP en fonction du profil • ELECTRE II Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 Rang 1 2 3 3 2 2 1 3 1 1 4 4 Tableau 72a : Classement PC Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 3 5 5 4 4 1 1 2 2 6 6 Tableau 72b : Classement PS Tableaux 72 : Classements par EII en fonction du profil • ELECTRE III Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 Rang 1 2 5 4 4 3 2 1 3 1 5 5 Tableau 73a : Classement PC Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 2 3 4 2 3 1 1 2 1 4 5 Tableau 73b : Classement PS Tableaux 73 : Classements par EIII en fonction du profil - 246 - 2 Annexe 8 Résultats de l’application aux revêtements de sol • PROMETHEE II Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 5 4 1 2 6 Tableau 74a : Classement PC Rang Solution n°1 Solution n°2 Solution n°3 Solution n°4 Solution n°5 Solution n°6 3 5 4 1 2 6 Tableau 74b : Classement PS Tableaux 74 : Classements par PII en fonction du profil - 247 -
