L'énergie grise des matériaux et des ouvrages - guide bio-tech

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Dans la série des guides « bio-tech » ARENE-ICEB, cette édition se distingue par sa thématique - l’énergie grise des matériaux et des ouvrages - relativement complexe et neuve. Le guide s’attache à la méthode de travail et suggère avant tout un questionnement suffisamment complet, susceptible de remettre en cause nos modes de conception classiques. En cela l’expertise portée par les membres de l’ICEB, et ainsi mise à disposition par ce guide, promeut la conception éco-responsable au cœur des projets de construction et d’aménagement.

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  • 1. Lnergie grise des matriaux et des ouvrages

2. Pilotage : Pour lARENE le-de-France : Dominique Sellier, pour lICEB: Christine Lecerf (Ailter) Rdaction : ICEB : sous la coordination de Christine Lecerf (Ailter), avec la contribution de Xavier Talarmain (Symo), Blandine Mathieu (Tribu), Emmanuelle Patte (Atelier Mandre), Serge Sidoroff (Pnicaud Green Building), Marie-Laure Stefani (Les ENR) et Nhat-Nam Tran (Le Sommer Environnement) Contributions : Michel Le Sommer (Le Sommer Environnement) et Victor Jumez (Symo) Illustrations: Ivan Fouquet (atelier BAM) Coordination ditoriale : Pascale Gorges, Pascale Cron, ARENE le-de-France Conception : Trait de Caractre(s) Crdits photos : ARENE le-de-France, ICEB Date dimpression : Novembre 2012, imprim sur du papier 100 % recycl co-label europen Imprimeur : Caractre ISBN EAN : 978-2-911-533-037 3. SOMMAIRE Les points cls 06 1. Enjeux et contexte 11 2. Description de la thmatique 12 2.1 - La mthode de travail mise en place pour llaboration du guide 12 2.2 - Ce que vous allez trouver dans ce guide 13 2.3 - Ce que vous nallez pas trouver dans ce guide 13 3. Les enjeux de lnergie 15 3.1 - Dfinitions des nergies 15 3.2 - Zoom sur le contenu nergtique de lnergie 16 3.3 - Autres impacts de lnergie 17 4. Quest-ce que lnergie grise ? 19 4.1 - Un peu dhistoire 19 4.2 - Les dfinitions existantes 21 4.3 - La dfinition de lICEB 31 5. O se cache lnergie grise dans un btiment ? 37 5.1 - Exemples comments des membres de lICEB 37 5.2 - Autres exemples significatifs 47 5.3 - Synthse et ordres de grandeur 56 6. Comment quantifier lnergie grise ? 61 6.1 - Les bases de donnes 61 6.2 - Les outils de calcul 73 7. Comment rduire lnergie grise ? 85 7.1 - Programmation 85 7.2 - Conception 88 7.3 - Ralisation 95 7.4 - Exploitation 97 7.5 - Fin de vie 97 7.6 - Deux exemples doptimisation de lnergie grise 99 4. 8. Comment rduire lnergie grise sans ngliger 103 les autres impacts dun btiment (psychologiques, culturels, esthtiques, sanitaires, sociaux, sensoriels, subjectifs, historiques ) ? 9. Conclusion et perspectives 107 9.1 - Des outils et mthodes dvelopper et sapproprier 107 9.2 - Lnergie grise dans les labels et la rglementation : a commence ! 107 9.3 - Rflchir sur lnergie grise permet de changer le regard et doptimiser les projets 108 10. Annexes 111 Annexe 1 - Facteur de conversion nergie primaire / nergie finale 111 Annexe 2 - Tableau synthtique des rsultats des calculs dnergie grise effectus par les membres du groupe de travail 118 Annexe 3 - Bases de donnes complmentaires 122 Annexe 4 - Outils de calcul complmentaires 125 11. Bibliographie 127 11.1 - ICEB Caf - Prsentations PDF 127 11.2 - Ouvrages (tudes / Rapports / Revues) 128 11.3 - Articles de revue 129 11.4 - Articles Internet 129 11.5 - Prsentations 129 11.6 - Normes et rglementations franaises, europennes et internationales 130 5. Dans la srie des guides bio-tech ARENE-ICEB, cette dition se distingue par sa thmatique - lnergie grise des matriaux et des ouvrages - relativement complexe et neuve. Le guide sattache la mthode de travail et suggre avant tout un ques- tionnement suffisamment complet, susceptible de remettre en cause nos modes de conception classiques. En cela lexpertise porte par les membres de lICEB, et ainsi mise disposition par ce guide, promeut la conception co-responsable au cur des projets de construction et damnagement. Avec ce guide, pas de solutions toutes faites ou de rpertoire de techniques innovantes mais des cls de lecture et de meilleure apprhension des enjeux et des mthodes de calcul existantes, appuys sur une compilation et une analyse critique de retours dexpriences. Ce qui est en jeu, au-del de la connaissance et de la matrise des impacts envi- ronnementaux du cadre bti, cest lmergence dune filire professionnelle qui propose des outils daide la conception et lvaluation. Avec sa capacit dchanges et de confrontation dides que lICEB a particulire- ment mis en uvre lors de ce groupe de travail sur lnergie grise, la profession participe la structuration des savoir-faire et trace le chemin des mtiers davenir. LARENE le-de-France, dans cette perspective de structuration professionnelle, accompagne cette dmarche dinnovation porte au plus proche des territoires et des projets par les acteurs du changement. LICEB et lARENE le-de-France sengagent ici et avancent quelques indicateurs cls aux professionnels du secteur, avec pour prtention douvrir le dbat. lheure de laffichage nergtique des btiments peu consommateurs, cet ouvrage dmontre toute limportance de la prise en compte du bilan global nergtique sur toute la dure de vie des ouvrages pour la filire du btiment durable. Prface Michel Le Sommer Dominique Sellier Prsident de lICEB Directeur du ple prospective et transition cologique ARENE le-de-France 6. 06 Les points cls du guide Maintenant que lon sait, au moins sur le papier, raliser des btiments faiblement consommateurs dnergie, la consommation dnergie lie la construction, puis la dconstruction de ces btiments prend une part de plus en plus importante dans le bilan global nergtique sur toute la dure de vie. Il devient donc ncessaire de diminuer aussi cette consommation, la fois pour diminuer les consommations globales, mais aussi pour diminuer les consommations actuelles (la part la plus importante est celle de la phase de construction au moment o la lutte contre le changement climatique impose de faire le plus defforts possibles). Pour aborder ce sujet, nous avons dabord commenc par dfinir de manire trs prcise ce qutait lnergie grise par lanalyse de normes, rglementations, tudes et publica- tions. Puis, partir de calculs effectus en interne et danalyses dtudes publies ces dernires annes en France et linternational, nous avons identifi des ordres de grandeur dnergie grise afin de pouvoir les comparer aux consommations dnergie en exploita- tion, crer des points de repre et identifier les poids relatifs des choix constructifs. Nous avons ensuite inventori et analys les outils permettant de calculer lnergie grise, savoir les bases de donnes sur les matriaux et les logiciels de calcul, de manire identifier les outils les plus pertinents. Enfin, comme ce guide se veut un outil daide la conception, nous avons identifi les pistes de rduction de lnergie grise chaque phase dun projet. Voici la synthse de ces principaux lments. Dfinitions de lnergie grise proposes par lICEBLnergie grise dun matriau, quipement ou service est constitue de deux nergies grises : lnergie grise non renouvelable : nergie procd (apport dnergie ncessaire dans les processus mis en uvre pendant le cycle de vie) dorigine non renouvelable, et lnergie grise renouvelable : nergie procd dorigine renouvelable, sur toute la dure du cycle de vie hors vie en uvre.Lnergie grise dun btiment est la somme des nergies grises des matriaux et qui- pements qui le composent laquelle on ajoute : lnergie ncessaire au dplacement de ses matriaux et quipements entre lusine et le chantier, la consommation dnergie du chantier complmentaire celle dj intgre dans lnergie grise des composants et quipements (base vie, nergie de mise en uvre, transport des personnes), les nergies grises lies au renouvellement des matriaux et quipements qui ont une dure de vie infrieure celle du btiment, lnergie ncessaire la dconstruction de louvrage. Elle ne comprend pas lentretien (nettoyage et petites rparations). Pour schmatiser, lnergie procd est lnergie perdue , cest la dette nerg- tique, alors que lnergie matire est du stock dnergie, mobilis de manire temporaire. 7. LNERGIE GRISE DES MATRIAUX ET DES OUVRAGES LES GUIDES BIO-TECH 07 Lnergie matire peut tre rcuprable en fin de vie, soit par le remploi, soit par la valorisation matire, soit par la valorisation nergtique. Quelques repres dordre de grandeur de lnergie griseOrdres de grandeur sur lensemble des btiments : nergie grise sur toute la dure de vie = de 1 500 3 500 kWh/mSHON , nergie grise ramene lanne = de 20 75 kWh/mSHON .an ;Ordres de grandeur pour des btiments opti- miss : nergie grise sur toute la dure de vie = de 1 200 2 200 kWh/mSHON , nergie grise ramene lanne = de 20 30 kWh/mSHON .an ;quivalent nergie grise en annes de consommations dnergies pour lexploitation dun btiment BBC 2005 = de 30 50 ans.Le surinvestissement en nergie grise pour diminuer les consommations en nergie de la phase exploitation est ngligeable par rapport aux gains en consommation dner- gie sur la dure de vie du btiment (temps de retour sur investissement nergtique de lordre de lanne pour une construction neuve).Une rhabilitation est bien moins consom- matrice en nergie grise quune construction neuve. Pour esprer obtenir un bilan total nergie grise + nergie exploitation plus faible en construction neuve quen rhabili- tation, il faut optimiser fortement le niveau nergtique en phase exploitation du bti- ment neuf (niveau passif voire positif). Quels outils utiliser pour calculer lnergie grise ?Deux grandes familles de bases de donnes sur les impacts environnementaux des pro- duits se distinguent : la base de donnes franaise INIES avec les Fiches de Donnes Environnementales et Sanitaires, FDES qui vont, avec la nou- velle norme europenne, tre remplaces par les EPD, Environnemental Product Declaration, la base de donnes suisse, co-bilans dans la construction de KBOB, base sur la base de donnes suisse Ecoinvent ;Atouts/inconvnients de ces deux bases de donnes : La base INIES ne permet pas dextraire la valeur de lnergie grise selon la dfi- nition de lICEB (nergie procd totale uniquement), mais les futures EPD le permettront, La base KBOB permet dextraire la valeur de lnergie grise selon la dfinition de lICEB, INIES donne des valeurs par unit fonc- tionnelle, KBOB par composant de base, INIES fait le calcul sur lensemble du cycle de vie y compris entretien et maintenance, KBOB uniquement sur fabrication et fin de vie, INIES est moins complte que KBOB, les donnes des FD