Menuiseries extérieures : matériaux Quel est l’impact ... exterieures - Impact...

Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériauxMenuiseries extérieures :

Quel est l’impact environnemental

des différents matériaux ?

Eurobois – 21 février 2013

Marc DELORMEInter Forêt-Bois 42

Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux

Les bases de la présentation

• Etude réalisée par Laurent Tendille, élève ingénieur Génie Civil à l’ENISE

• Février à juin 2010Le travail a été encadré par


• Le travail a été encadré par – Eric Perrin, Professeur à l’ENISE

– Samuel Mayer – Directeur du Pôle Eco-conception

– Marc Delorme, Ingénieur thermicien IFB42


SOMMAIRE

1. Enjeux de l’étude effectuée

2. ACV, FDES, Indicateurs,…: explications.

3. Hypothèses retenues, données et moyens utilisés pour l’étude ACV sur les menuiseries.


utilisés pour l’étude ACV sur les menuiseries.

4. Résultats et analyses

5. Bilan et Perspectives


Contexte généralJusqu’à aujourd’hui : la problématique environnementale était ramenée essentiellement à une problématique énergétique, pendant la phase d’utilisation du bâtiment au travers de la RT (RT2005, RT2012, RT2020)…

180200220

Energie primaire


020406080

100120140160180

RT2005 Maison passive

kWh/

m2/

an

Construction Rénovation Démolition Utilisation

Etude comparative de l’énergie primaire sur maison

(Source Mines/Paritech)


Contexte général

• Nécessité d’une approche plus globale, incluant l’avant et l’après usage.

• Nécessité d’analyser plusieurs indicateurs, pas uniquement l’énergie.


uniquement l’énergie.• Outil utilisé : l’ACV, analyse en cycle de vie • Un des indicateurs les plus connus dans le monde du

bâtiment, issu de l’ACV, est « l’énergie grise »


• L’ACV permet de quantifier les impacts d’un « produit » « du berceau à la tombe »– Extraction des matières premières, fabrication– Distribution du produit– Utilisation du produit– Elimination

Méthode A.C.V.: principe.


– Elimination

• Inventaire des flux de matières + énergie entrants et sortants

• A partir des flux, évaluation des impacts environnementaux.

• utilisation de coefficients donnant la contribution de chaque flux aux divers impacts étudiés :

BASE DE DONNEE


Les différentes phases du cycle de vie d’un bâtiment



Les catégories d’impacts environnementaux:

Dommages écologiques

Effet de serreAcidification (Pluies acides)Eco-toxicologie


Eutrophisation

Dommages sur la santé

Ozone troposphérique (Smog photochimiques)Toxicité

Diminution des ressources

Consommation d’énergie (ressources abiotiques)Consommation de ressources rares

Samuel Meyer


• définition des objectifs :détermination de l’unité fonctionnelle, définition deslimites du système et des scénarios de base.

• l’inventaire des émissions etdes extractions quantifie les émissionspolluantes dans l’air, l’eau et le sol ainsi que les

Selon la norme ISO 14041, l’ACV

s’effectue en quatre phases :


polluantes dans l’air, l’eau et le sol ainsi que lesextractions des matières premières renouvelables ou nonrenouvelables.

• l’analyse de l’impact évalue l’impact surl’environnement des émissions et extractionsinventoriées.

• l’interprétation des résultats et évaluation des incertitudes.


L’unité fonctionnelle: le service offert

L'unité fonctionnelle (UF) représente une quantification de la fonction. C'est à partir de cette unité qu'il sera possible de comparer des scénarios a priori différents, mais qui ont la même unité fonctionnelle.


fonctionnelle.


Dans le bâtiment, en France : les FDES

• Fiches spécifiques au Bâtiment.• Résulte d’une ACV• Déposé par le fabricant• Régies par la norme NF P 01 010


• Régies par la norme NF P 01 010• Regroupées dans la base de donnée Iniès : www.inies.fr• 1045 Fiches à ce jour, 216 sont vérifiées par une

tierce partie• 10 indicateurs d’impact utilisés.• Chaque fabricant choisi son unité fonctionnelle. D’où

des comparaisons difficiles, voire impossibles.


Objectifs de l’étude « Menuiseries »• Pouvoir comparer des menuiseries avec les mêmes

hypothèses et la même unité fonctionnelle.

• Exploitation des résultats à destination des décideurs, fabricants, menuisiers, grand public,…

• Contexte: région stéphanoise, avec la réalité


• Contexte: région stéphanoise, avec la réalité économique du terrain.

• ACV simplifiée menée conformément à la série de normes ISO 14040.


Etude des menuiseries: hypothèses et données des ACV.

• Logiciel et base de données utilisés.• Unité Fonctionnelle retenue, Durée de Vie• Description des menuiseries, quantitatif


• Description des menuiseries, quantitatif• Hypothèses sur les moyens de fabrication.

– 1 châssis de fenêtre en Pin sylvestre

– 1 châssis PVC

– 1 châssis Bois

– 1 châssis Bois Aluminium


Logiciel et base de données utilisés

• Bilan Produit, logiciel développé par l’ADEME.• Logiciel d’ACV simplifié.• Gratuit, convivial, simple d’utilisation.• Base de données: Ecoinvent simplifié, 300 modules


• Base de données: Ecoinvent simplifié, 300 modules regroupés dans 4 catégories. Ecoinvent : base de données Suisse qui fait référence.

• Comparaison possible des résultats avec les FDES possible sur plusieurs indicateurs.


Fonction • Fonction principale de la menuiserie:

– assurer le passage de la lumière 1m² vitrage

• Fonction secondaire: – être étanche à l’eau, à l’air


– être étanche à l’eau, à l’air

– Assurer une performance thermique

Uw = 1,6W/m².K

Données des ACV


Unité Fonctionnelle• 1 m² de surface vitrée d’un bâtiment, fermé par un seul vantail standard, avec les hypothèses suivantes:

• Assurer une performance thermique de la menuiserie de Uw = 1.6 W/m².K

• Un vantail de dimension normée 123x148

UF=1m²


• Un vantail de dimension normée 123x148 cm ramené au mètre carré de vitrage.

•Vitrage 4/16/4. UF=1m

²


Durée de Vie Typique• Durée retenue pour l’étude: 30 ans.

Frontière du système.

• Fin de vie : non prise en compte.Recyclage/réutilisation: études spécifiques à mener, par matériaux.


Recyclage/réutilisation: études spécifiques à mener, par matériaux.

• Non pris en compte:Différence éventuelle dans le mode de pose

Déplacements des ouvriers, leurs impacts

…


Produit:

Un châssis de fenêtre en pin sylvestre/ PVC / Alu / bois-Alu

Fonction principale :

Assurer la liaison entre le vitrage et le tableau de la maçonnerie.

Caractéristique des châssis


Fonctions secondaires :

Respecter les exigences normatives en terme d’isolation phonique et thermique.

Assurer l’étanchéité à l’air et assurant l’ouverture pour la ventilation.


Matériau:

pin livré en carrelet, fabriqué Alsace

Section utilisée:

Châssis Bois


Dimension brute 72x82

Section Dormant 68x80

Section Ouvrant 68x80


Transformation

Consommation électrique de la menuiserie répartie sur l’UF.

Chauffage: à base de bois, NRJ Renouv.

Transport:

De la forêt à l’usine de production carrelet via scierie: 200 kms

Châssis Bois


De la forêt à l’usine de production carrelet via scierie: 200 kms

De l’usine à la menuiserie (Saint Etienne): 430 kms

Soit: transport bois = 630 kms

Traitement:

peinture BLANCHON, données FDES.

3 couches sur chantier à la pose+ 1 couche tous les 5 ans


Matière d’origine

Aluminium mixte: 68% alu primaire / 32% alu

Poids du châssis pour l’UF: 8,71 kg

Energie de production:

Extrusion des profils aluminium

Châssis Alu.

Sous-ensemble Nom

Quantité

Unité

aluAluminium mix européen 8.71 kg

ChauffageChaudière à gaz industrielle >100kW 129 MJ

Compribande EPDM 0.1 kg

EléctricitéElectricité moyenne tension France 40

kWh


Consommation électrique assemblage châssis

Transport:

Livraison des profils: 100 kms

Transport menuiserie: 30 kms

Traitement:

aucun

EléctricitéElectricité moyenne tension France 0.115

kWh

gaz vitrage Argon liquide 0.027 kg

joint aluAluminium mix européen 0.031 kg

Process joint alu

Extrusion de profils aluminium 8.71 kg

vitrage Trempe du verre plat 21.34 kg

vitrage matiere 1ere Verre plat 21.34 kg


Matière d’origine

Poids du châssis pour l’UF: 13,3 kg

(11% de pertes)

Energie de production:

Consommation électrique assemblage châssis

Châssis PVC Sous-ensemble Nom

Quantité

Unité

Chauffage

Chaudière à plaquettes (bois d'industrie) 129 MJ

Compribande EPDM 0.1 kg

EléctricitéElectricité moyenne tension France 40

kWh

EléctricitéElectricité moyenne tension France 0.115

kWh

gaz vitrage Argon liquide 0.027 kg


Transport:

Transport de billes de PVC jusqu’à l’usine de profilage: 300 kms

De l’usine à la menuiserie: 150 kms

Traitement:

aucun

Joint aluAluminium mix européen

0.03214 kg

Joint aluExtrusion de profils aluminium

0.03214 kg

menuiserie PVC 14.75 kg

MenuiserieExtrusion de tubes et profilés 14.75 kg

process compribande

Procédé d'expansion (mousse) 0.1 kg

siliconeAdhésif bitumineux pour étanchéité 0.15 kg

Vitrage Verre plat 21.34 kg

Vitrage Trempe du verre plat 21.34 kg


Géométrie

1,5 cm supplémentaire sur le pourtour

Sverre = 1,06m²

Épaisseur 4mm

Poids y c pertes: 21,34 kg

Vitrage


Remplissage:

Argon à 90% conforme à la norme

Transport:

Transport float depuis Luxembourg: 600 km

Divers:

Bande mousse + joint alu


• Menuiserie Bois: impacts par phaseRésultats

Eurobois – 21 février 2013Mardi 14 septembre 2010


Résultats• Indicateurs principaux: NRJ NR

Consommation énergie Non Renouvelable en kWh toute la DVT/pour 1m²

PVC

Alu600

700

Con

som

mat

ion

éner

gie

Non

Ren

ouve

lable

kWh


Bois Alu

PVC

Bois

0

100

200

300

400

500

1

Con

som

mat

ion

éner

gie

Non

Ren

ouve

lable

kWh


Comparaison « énergie grise » / déperditions

La déperdition annuelle d’1m² de fenêtre (avec Uw=1,6 W/m²K), installée à Saint Etienne, est de 111 kWh.

L’énergie grise de la fenêtre représente donc :

• 2,5 années de déperdition (donc de consommation) pour la fenêtre bois


pour la fenêtre bois

• 3,9 années de déperdition pour la fenêtre bois-aluminium

• 4,7 années de déperdition pour la fenêtre PVC

• 5,5 années de déperdition pour la fenêtre aluminium


Résultats• Indicateurs principaux: effet de serre

Effet de serre: avec et sans prise en compte du puits de carbone du bois / toute la DVT/pour 1m²

100,00

120,00

effe

t de

serre

en k

g eq

CO

2

BoisBois AluPVCAlu

Eurobois – 21 février 2013-20,00

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

Indicateur

effe

t de

serre

en k

g eq

CO

2 Alu

Avec puits de carbone

Sans puits de carbone


Résultats• Résultats des 8 Indicateurs pour l’Unité Fonctionnelle.

Impact environnemental des menuiseries par an pour l'UF, avec prise en compte du puits de Carbone.

3035404550

% e

n ra

ppor

t ave

c im

pact

s

jour

nalie

rs

d'un

eur

opée

n m

oyen Bois

Bois AluPVC


-505

1015202530

Conso

mm

atio

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NR

Conso

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Indicateurs

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n m

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PVCAlu


Résultats• Comparaison avec FDES: menuiserie Bois

Menuiserie Bois: FDES vs bilan produit

100

120

FDES bois

Bilan produit bois


0

20

40

60

80

100

Energie nonrenouvelable

Epuisement desressources

Changementclimatique

Acidif icationatmosphérique

Formation d’ozonephotochimique


Exploitation des résultats• Comparaison avec FDES: menuiserie PVC

MenuiseriePVC: FDES vs bilan produit

100

120

PVC FDES

Bilan produit pvc


0

20

40

60

80

100

Energie nonrenouvelable

Epuisement desressources

Changementclimatique

Acidificationatmosphérique

Formationd’ozone

photochimique


Quelques « pièges » de l’ACV

Le choix des indicateurs énergétiques (énergie grise) : l’énergie primaire non-renouvelable

La prise en compte du « stockage carbone »


La prise en compte du « stockage carbone »

La prise en compte de la fin de vie, qui modifie radicalement les résultats en fonction des taux de recyclage envisagés.


Energie primaire totale.

Comparaison des deux FDES Bois et PVC

1m² / 30 ans Menuiserie Bois Menuiserie PVC

NRJ Totale MJ 1192 1440


NRJ Totale MJ 1192 1440

NRJ Non Renouv 830 1390

NRJ Renouv 363 50


La question de la fin de vie

Exemple de la FDES Porte-fenêtre aluminium


Alors que l’association française de l’aluminium annonce : En Europe, plus de 40% des besoins en aluminium sont déjà couverts par le recyclage (près de 43% en France en 2010).


En conclusion

• L’ACV est un outil intéressant pour appréhender l’impact environnemental d’un composant de bâtiment.

• Son application dans le secteur du bâtiment est très récente, et de nombreuses questions et controverses


récente, et de nombreuses questions et controverses subsistent

• Il faut continuer à avancer dans ce domaine pour lever les ambigüités

• Rendez-vous aux 2ièmes assises nationales de l’énergie grise à Grenoble le 11 avril 2013


Merci de votre attention.


Merci de votre attention.

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