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synthese du projet de fin d`etude analyse de cycle de vie des

1. Le groupe ETB Eco conception et Thermique du B timent est dirig par Bruno PEUPORTIER Il est constitu d une dizaine de personnes deux encadrants six doctorants un ing nieur de recherche Lors du projet de fin d tude trois autres stagiaires faisaient aussi partis de l quipe Les activit s de ce groupe de recherche concernent l efficacit nerg tique les nergies renouvelables et l analyse du cycle de vie appliqu es aux b timents et aux quartiers Suite aux travaux de Bruno PEUPORTIER des outils de simulation thermique dynamique et d analyse de cycle de vie COMFIE et EQUER destin s aux acteurs du b timent sont commercialis s par la soci t IZUBA Energies Ces outils sont constamment enrichis par diff rents travaux de recherche
2. Ecart relatif EEN O3 D chets 413 395 Figure 24 Ecart relatif avant et apr s harmonisation sur les parpaings Pour certains mat riaux seuls quelques indicateurs pr sentent de grands carts Pour les composants base de b ton par exemple l cart sur l eau utilis e est toujours sup rieur 100 Dans la base de donn es Ecoinvent la part d eau consid r e pour la fabrication des b tons est toujours nettement sup rieure celle des FDES Cela est d au type de granulats utilis s pour les b tons issus principalement d alluvion de rivi re dans les FDES et de carri re dans Ecoinvent D autre part pour les mat riaux en bois un cart important est observ sur l indicateur GWP Cela est li une prise en compte diff rente du carbone biog nique dans les deux bases de donn es Pour la laine de verre l cart sur l indicateur de potentiel de r chauffement climatique n a en revanche pas pu tre expliqu Enfin pour l indicateur formation d ozone photochimique les carts sont importants pour presque tous les mat riaux Cela s explique par les diff rentes m thodologies utilis es pour calculer cet indicateur dans les bases de donn es Ecoinvent et INIES D autres composants ont t ajout s aux simulations des maisons il sagit des quipements tels que la VMC le ballon d eau chaude les conduits a rauliques la tuyauterie Les Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des m
3. o T che 42 Exp rimentation externe satisfaction des utilisateurs e T che 5 Diffusion et communication Figure 4 T ches du projet BENEFIS 3 2 3 1 Les bases de donn es environnementales Des bases de donn es environnementales permettent de regrouper pour de nombreux produits l inventaire des flux de substances et des indicateurs environnementaux Ainsi la r alisation des ACV est facilit e Deux d entre elles sont utilis es dans la cadre de ce PFE Base de donn es Ecoinvent La base de donn es environnementale Ecoinvent a t d velopp e par le Swiss Center for Life Cycle Inventories de Lausanne 11 Elle r pertorie plusieurs milliers de donn es sur des produits ou des proc d s souvent utilis s dans les ACV et tant utilisable dans de nombreux domaines tels que lagriculture la chimie l nergie le transport Pour un produit donn on distinguera les phases de production fabrication transport chantier et de fin de vie Les informations sont rassembl es sous forme de donn es d inventaires et d indicateurs d impacts environnementaux calcul s suivant diff rentes m thodes Cette base de donn es est tr s flexible d fait que les fiches Ecoinvent soient tablies pour des produits ou des proc d s l mentaires l utilisateur peut composer lui m me les produits finis dont il a besoin pour l tude environnementale Il est donc possible en combinant des donn es dans des proportions choisies
4. 402 kWh an 766 KWh an 930 KWh an solaire taux de couverture solaire d termin en faisant la m me simulation avec 0 m de capteur solaire Figure 15 Consommation nerg tique donn e par les trois m thodes Les valeurs de consommation finalement choisies correspondent celles obtenues en d crivant le CESI en STD En effet cette m thode donne des r sultats interm diaires et cet outil est le seul disponible par le CSTB l un des partenaires du projet BENEFIS Production locale d lectricit Diff rents syst mes photovolta ques sont test s sur les maisons INCAS Le champ de panneaux retenu pour l tude est celui pr sent sur la maison I DM Il se compose de 39 3 m de panneaux photovoltaiques PV en silicium polycristallin install s en toiture de puissance nominale 5 KWc L installation est en surimposition Les informations concernant ce champ et notamment les caract ristiques des modules et de l onduleur sont issues du document du CEA 15 Ces l ments sont saisis dans le composant Panneaux photovolta que de Pl iades COMFIE Il faut noter que les installations photovolta ques en maisons individuelles d passent rarement une puissance cr te de 3 kWc Le dimensionnement n a cependant pas t modifi car on peut supposer que la taille des installations photovolta ques augmentera dans les maisons nergie positive En lan ant la simulation COMFIE calcule heure par heure la production lectriq
5. Composition des murs des maisons INCAS La simulation thermique dynamique des b timents a t r alis e partir du logiciel Pl iades COMFIE Des fichiers Pl iades mod lisant les maisons existaient d j puisque les maisons INCAS ont fait l objet de nombreuses tudes Les hypoth ses prises dans ces fichiers ont t modifi es pour mieux correspondre aux informations fournies par le CEA et des sc narios de fonctionnement correspondant ceux d crits dans la r glementation thermique de 2012 RT 2012 ont t choisis D autre part des choix de mod lisation ont t faits pour faciliter la comparaison des b timents du point de vue de l ACV 3 2 1 Description des b timents Les b timents passifs tudi s sont des maisons individuelles de surface habitable SHAB d environ 90 m et de surface hors d uvre nette SHON d environ 120 m2 Ils sont compos s d un rez de chauss e d un tage de combles et sont construites sur un vide sanitaire les plans sont donn s ci apr s dans la Figure 10 Plan du RdC de la maison DM Plan du ge CH FOV ra EC Kl i A XXX SZ T ROS CXX a XXX XXX 7 XX A lt gt EE SZ E SZ XX LX Ee 7 ai EE Ee 22 dE CN A Figure 10 Plan de la maison I DM Onze zones thermiques ont t mod lis es cela correspond approximativement une zone par pi ce plus une zone pour
6. PAN COSTIC Centre d Etude d ny G nie Climatiq Equipement Te s et de For ue chnique du Institut National des Sciences Appliqu es de Strasbourg amp COSTIC GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE SYNTHESE DU PROJET DE FIN D ETUDE ANALYSE DE CYCLE DE VIE DES MAISONS PASSIVES DE LA PLATEFORME INCAS TJ MINES ARMINE arisiech Projet de Fin d Etudes r alis au Centre d Efficacit Energ tique des Syst mes Mines ParisTech amp ARMINES par Marie Lise PANNIER Tuteurs entreprises Bruno PEUPORTIER et Charlotte ROUX Tuteur cole C dric BEAUMONT AOUT 2014 Fiche d objectif Le projet de fin d tude r alis dans le laboratoire de recherche Centre d Efficacit Energ tique des Syst mes CES de l cole de Mines de Paris concerne L analyse de cycle de vie appliqu e aux maisons passives de la plateforme INCAS Ce projet sur l analyse de cycle de vie s inscrit dans le cadre du projet de recherche BENEFIS Bilan ENerg tique et Environnemental Flable Simple et reproductible des b timents Le but de BENEFIS est de rendre plus accessible l coconception et l valuation environnementale des b timents par l analyse de cycle de vie Plus particuli rement la contribution est apport e la sous t che 4 iconcernant la reproductibilit des ACV de b timents r els L objectif principal du projet de fin d tude est de comparer deux outils d analyse de cycle de vie ACV l outil noVaEQUER d v
7. cela des recommandations pourront tre mises afin d augmenter la reproductibilit des ACV r alis es avec novaEquer et Elodie Or il est essentiel de rendre fiables les r sultats d ACV Cela contribue augmenter la confiance des utilisateurs dans ces outils d valuation de la performance environnementale des b timents qui sont amen s tre de plus en plus utilis s dans le contexte de crise cologique actuel Sur le plan personnel ce stage a t tr s int ressant et enrichissant Il m a permis d une part de d couvrir le fonctionnement d un centre de recherche reconnu et de compl ter ma connaissance du milieu professionnel dans lequel je suis susceptible de travailler D autre part j ai pu d couvrir la d marche d analyse de cycle de vie qui requiert beaucoup de rigueur au niveau du choix des hypoth ses tant les liens sont troits entre les d cisions prises et les r sultats obtenus Le bilan de ce stage est donc tr s positif et je tiens remercier l ensemble de l quipe ETB et tout particuli rement Bruno PEUPORTIER pour les bons conseils et la disponibilit tout au long du projet Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 48 G nie Climatique ES P gp Bibliographie 1 ADEME Climat air et nergie Chiffres cl s Edition 2013 2 Service de l Observation et Statis
8. Renseigner les consommations transmis par Pl iades Renseigner le volume d eau chaude puis par habitant et par an Renseigner les consommations pour la ventilation en nergie finale pour le chauffage en nergie finale Renseigner les consommations pour ECS en nergie finale Renseigner les consommations pour la ventilation en nergie finale dans les consommations lectriques additionnelles Consommations issues du sc nario de puissance dissip e directement transmises par Pl iades Renseigner les consommations pour l clairage en nergie finale Consommations issues du sc nario Renseigner les consommations de puissance dissip e directement pour l lectrom nager en nergie transmises par Pl iades finale Production au niveau de l onduleur directement transmise par Pl iades Renseigner la production totale d lectricit sur la parcelle ainsi que la part autoconsomm e Figure 25 El ments renseigner dans les outils concernant l nergie Remarques e Les consommations en KWh an sont donn es pour chaque poste dans la rubrique concernant les r sultats de STD e Pour l ECS le calcul des consommations est r alis directement par le logiciel dans novaEquer lorsque l utilisateur saisi les volumes d eau chaude puis e e Toutes les donn es transmises directement de Pl iades vers novaEquer sont au pas de temps horaire Les autres donn es renseign es dans nova Equer et dan
9. S OI ESS a 34 Annexe 9 R sultats donn s par Solo 2000 pour le dimensionnement du CES 35 Annexe 10 Calcul de la consommation des ventilateurs nnaennnennnenenenneennernnennneeneeereene 36 Annexe 11 Correspondances entre les mat riaux en STD et en ACV aasisssssssssssssresrresrrnn 37 Annexe 12 Comparaison et harmonisation des bases de donn es 40 Annexe 13 R sultats des variantes constructives 45 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 50 Pr sentation de l entreprise d accueil Le projet de fin d tude s est d roul dans l quipe ETB du CES l un des centres de recherche de l Ecole des Mines de Paris et g r par ARMINES une structure priv e be ARMINE Lu A L Ecole des Mines de Paris est l une plus ancienne d ing nieur de France Elle f t cr e par Louis XVI en 1783 afin de former des directeurs intelligents pour les mines du royaume Cette cole est membre du r seau des grandes coles ParisTech Les travaux de recherche de l cole S articulent autour de cinq grandes th matiques Sciences de la terre et de l environnement Energ tique et proc d s M canique et mat riaux Math matiques et syst mes Economie management et soci t correspondant cinq d partements de recherche eux m mes structur
10. nuancer Dans la base de donn es INIES les transports sont int gr s aux FDES alors que dans novaEquer l utilisateur choisit une distance pour le transport qui est compt e s par ment Or dans le tableau ci dessous les transports qui contribuent fortement l acidification n ont pas t ajout s aux donn es novaEqauer Ecart relatif SE d chets GWP100 acidification nergie eau d chets O3 smo Ecoinvent FDES FDES Eur00 stereo oau rm rad B ton banch arm avec 75 recyclage 38 42 20 138 46 64 3 Figure 34 Ecart relatif entre les bases de donn es pour certains mat riaux de l BB gt Formation d ozone photochimique l cart important s explique par la diff rence de m thode de calcul entre Ecoinvent et la norme NF P01 010 utilis e dans les FDES pour cet indicateur Dans novaEquer la m thode choisie pour d crire la formation d ozone photochimique est CML 2001 La formule suivante est appliqu e pour d terminer la valeur de l indicateur en kg quivalent thyl ne Ozone photochimique 3 POCP xm kg C H quivalent 20 O les m repr sentent les masses de substances mises et les POCP sont des coefficients d agr gation permettant pour chaque substance de se ramener 1kg de C H4 Les POCP prennent des valeurs variant de 0 427 1 38 pour les substances de la m thode CML 2001 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la pl
11. quivalent d thyl ne Formation d ozone dans les couches basses d ozone C2H4 de l atmosph re li la d composition de photochimique compos s organiques volatiles Dommage la PDF m2 an Concerne l atteinte la biodiversit Cet biodiversit Potentially Disappeared indicateur s exprime en pourcentage Fraction d esp ces disparues par m et par an Im d air malodorant Correspond un niveau de concentration quivalent 1kg m d une odeur tel que 50 des individus d ammoniac d tectent cette odeur Dommage la DALY Concerne l impact sur la sant humaine Cet sant Disability Adjusted Life indicateur s exprime en ann es de vie en Years bonne sant perdues Epuisement kg quivalent d antimoine Concerne l appauvrissement des ressources des ressources pouvant devenir insuffisantes dans les abiotiques 100ans venir Demande MJ Concerne la quantit d nergie primaire cumulative consomm e sur l ensemble du cycle de vie d nergie du b timent Consommation m d eau puis e Eau consomm e sur l ensemble du cycle de d eau vie du b timent tonne quivalent de Trois cat gories de d chets existent inertes d chets ultimes dangereux et non dangereux Un coefficient permet d adapter la quantit de d chets en fonction de la cat gorie Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Br
12. s en 18 centres de recherche ARMINES est une association li e de nombreuses grandes coles fran aises dont le r seau des Ecoles des Mines et l Ecole Polytechnique Les tablissements publics d enseignement sup rieur et de recherche confient leurs activit s de recherche cette institution priv e de recherche contractuelle qui s occupe alors de la partie administrative et conomique des diff rents contrats sign s entre les centres de recherche et les industriels Pr s de 550 salari s sont employ s par ARMINES environ 23 de ces salari s sont doctorants 23 En 2012 l activit d ARMINES repr sentait 47M 62 du chiffre d affaire a t r alis gr ce au partenariat avec l Ecole des Mines de Paris Le centre de recherche dans lequel s est d roul le stage est le CES Centre d Efficacit Energ tique des Syst mes situ Palaiseau et Paris Il s agit d un des centres de recherche de l Ecole des Mines de Paris rattach la th matique Energ tique et proc d s Une quarantaine de personnes travaillent dans ce centre dirig par Maroun NEMER qui compte cinq groupes de recherche Les groupes de recherche sont r partis de la mani re suivante e ETB Eco conception et Thermique du B timent MDE Ma trise de la Demande en Energie TDS Thermodynamique Des Syst mes SYSTHERM SYSit mes THERMiques TGLP Transferts Gaz Liquides et Proc d s
13. td quipement Techniq Ensuite pour chaque l ment n cessaire la mod lisation des maisons INCAS les valeurs d impacts obtenues entre les deux bases de donn es ont t compar es pour les indicateurs environnementaux communs aux deux bases Le Figure 23 pr sente les r sultats des comparaisons de valeurs d impacts pour quelques mat riaux la comparaison pour l ensemble des mat riaux est pr sent e en annexe Ecart relatif SOS O3 D chets Ecoinvent FDES FDES smog radioactifs 8 recyclage Figure 23 Ecart relatif entre les valeurs d impacts pour quelques mat riaux Pour les composants pr sentant les plus forts carts une analyse des sous constituants a t r alis e afin de d terminer la provenance de l cart et de tenter de le diminuer Ce travail a par exemple t r alis pour les portes Dans novaEquer les portes sont constitu es d une planche en bois tandis qu elles contiennent de l acier et de l isolant en plus du bois dans les FDES Une porte contenant les m mes proportions de chaque mat riau a donc t cr e dans novaEquer Cependant les carts restant du m me ordre de grandeur les entr es des bases de donn es n ont pas t modifi e sur ce composant En appliquant cette m thode certains mat riaux de novaEquer ont t adapt s c est le cas par exemple du b ton auquel de l acier a t ajout ou encore des parpaings auxquels du mortier a t ajout voir la Figure 24
14. Enfin malgr l attention port e la saisie des donn es dans les outils des incertitudes demeurent quant leur homog n it les interfaces ne permettant pas toujours de d crire les m mes choses Les variantes tudi es ont permis de mettre en avant des probl mes de reproductibilit pour certains indicateurs environnementaux C est le cas de l indicateur de potentiel de formation d ozone photochimique ou de celui de production de d chets radioactifs pour lesquels les carts en termes de valeurs d impacts donn s par les outils sont importants Pour ces indicateurs les deux outils ne classent g n ralement pas de la m me mani re les variantes tudi es Afin de confirmer les probl mes et carts observ s des simulations similaires celles effectu es dans ce projet seront r alis es sur les m mes b timents par un autre partenaire du projet BENEFIS le CSTB Cela compl tera la sous t che 4 1 en permettant la comparaison des r sultats d ACV faits par deux utilisateurs distincts sur un m me projet Dans le but de cerner au mieux les origines des incertitudes il serait galement int ressant d tudier les impacts d un grand nombre de param tres donn es d entr e m thode de calcul sur les r sultats d ACV obtenus Le travail r alis r pond aux objectifs initiaux puisque les r sultats de cette tude ont permis de mettre en vidence des carts entre les outils et de d terminer leurs origines probables Suite
15. Malgr l harmonisation des bases de donn es sur certains composants les carts entre les bases de donn es conduisent parfois des carts sur les r sultats donn s par les deux outils En effet pour certains composants l harmonisation n a pu tre r alis e les phases du cycle de vie et les sous constituants des composants semblant tre identiques dans les deux bases D autre part des incertitudes r sident au niveau de la saisie de donn es dans Tun ou l autre des outils gt Les valeurs des m tr s saisis dans Elodie et novaEquer ne peuvent pas toujours tre scrupuleusement identiques donn es transmises en m ou en kg dans novaEquer et saisir en m dans Elodie alors que l paisseur de paroi consid r e n est pas pr cis e gt Certains param tres comme le surplus pour le chantier ou la distance de transport sont fix s par chaque industriel dans les FDES alors que ces donn es sont renseign es par l utilisateur pour l ensemble des mat riaux dans novaEquer Dans la plupart des cas les carts entre outils semblent tre li s des carts sur les bases de donn es Il serait donc int ressant de pouvoir d terminer les provenances de ces carts l int rieur des bases de donn es Des analyses de contributions pourraient par exemple entre men es pour d terminer quel sous constituant est responsable des plus grands carts Ce type de m thodologie est applicable la base de donn es Ecoinvent puisque toute
16. Pl iades est divis en zones thermiques dans lesquelles sont calcul es divers indicateurs li s au confort thermique Le c ur de calcul COMFIE Calcul d Ouvrages Multizones Fix une Interface Experte 13 programm en langage Pascal sous l environnement Delphi est en constante volution et le code se compose actuellement de plusieurs centaines de milliers de lignes Le calcul se base sur la discr tisation des objets d finissant le b timent en volumes finis sur lesquels un bilan thermique est effectu Fouer et novaEquer Equer est un outil d aide la d cision permettant d valuer la qualit environnementale des b timents Il a t d velopp d s 1995 au centre d nerg tique de l cole des Mines de Paris par Bruno Peuportier et Bernd Polster et est commercialis par la soci t Izuba Energies NovaEquer l volution d Equer n est pas encore commercialis Actuellement en d veloppement au CES cet outil permet de r aliser des ACV plus d taill es notamment en Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 10 o ef Gu ARAL ce qui concerne les mix lectriques la r alisation possible d ACV l chelle d un quartier D autre part l interface utilisateur a t am lior e L outil novaEquer fait partie de la suite logicielle de Pl iades COMFIE Pour r aliser l ACV d u
17. System Cat gories Cat gories d impact d impact midpoint dommage Toxicit pour l homme Troubles respiratoires s Sant humaine Ravonnements lonisants ame Appauvrissement de CP la couche d ozone Sp Oxydation photochimique y m Pad Eco toxicit aquatique Qualit de F cosysteme Resultats LCI mmh Eco toxicit terrestre kai a Acidification du milieu aquatique Eutrophisation aquatiq ue Changement climatique Acide t st ide terrestre Syst me indispensable la vie Occupation des territoires R chauffement climatique Energie non renouvelable sek Ressources Extraction de M N TAUX m Figure 2 Passage des donn es d inventaire aux indicateurs environnementaux 9 NB LCI signifie Life Cycle Impact et correspond la phase d inventaire des polluants et mati res premi res Normalisation et agr gation Une fois l analyse d impact effectu e et avant de passer la phase d interpr tation il est possible de r aliser une normalisation Il s agit de hi rarchiser les indicateurs environnementaux en d terminant l importance relative des uns par rapport aux autres tous les indicateurs sont alors ramen s dans une m me unit La normalisation s obtient en divisant les valeurs d impacts par une valeur de r f rence souvent rapport e un quivalent ann e habitant Pour ce faire les valeurs g n ralement utilis es proviennent de diff rentes sources CITEPA Ce
18. caract ristiques g om triques des ponts thermiques pour chacune des maisons INCAS sont bien connues gr ce aux informations fournies par le CEA Cependant les maisons sont tr s performantes nerg tiquement et poss dent de nombreux rupteurs de ponts thermiques qui ne sont pas d crits dans les r gles Th U Le choix s est donc port sur des configurations de ponts thermiques se rapprochant le plus possible de la g om trie r elle mais ces approximations tendent faire fortement augmenter les besoins de chauffage et p nalisent la maison OB Les carts entre les valeurs de ponts pour les diff rentes variantes constructives taient tr s importants notamment pour le pont thermique au niveau du plancher bas Pour harmoniser les valeurs et ne pas trop d favoriser une variante constructive il a t d cid de choisir la m me valeur de pont thermique dans les trois maisons pour le plancher bas Les ponts thermiques finalement retenus sont r capitul es ci apr s dans la Figure 12 en page 17 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 16 Wi om Tableau Menuiserie Figure 12 Valeurs des ponts thermiques 3 2 3 Sc narios de fonctionnement Les sc narios de fonctionnements retenus correspondent des sc narios de fonctionnement r glementaire issus des r gles de calculs de
19. d crites dans la Figure 38 Les noms de ces configurations sont issues de ceux de l article Illustration of methodological challenges in energy and environmental assessment of buildings Fouquet 2014 Configurations Bilan nerg tique annuel Bilan nerg tique horaire IX i Jodie Jodi nova Mix lectrique annuel oasa H Jong ZE Sep Mix lectrique horaire a Cas B QUER amp Figure 38 Pas de temps possibles pour les r sultats d ACV La Figure 39 pr sente les r sultats obtenus avec chaque outil sur l ensemble du cycle de vie en al i ch Energie Cas STD annuelle Ki et mix annuel Ozone Se Eau photechimique Acidification D chets D chets Effet de serre S radioactifs QUER amp Cas C STD horaire _ Energie um Joch et mix annuel S Energie Y E CasC STD horaire ne Kc Eau SECH et mix annuel l l UE Dz SS A zs Avec PV mT E x OO Eau photochimique e A lose A DE TOUR Acidification V Fo D chets j Acidification D chets Effet de serre D chets radioactifs E d D chets nova Effet de serre QUER E radioactifs Cas B STD horaire Energie et mix horaire 1005 ett Ozone photechimiquel Effet de serre D chets radioactifs Figure 39 Comparaison des variantes avec et sans PV dans les outils novaEquer et Elodie Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEA
20. d ACV 3 1 Pr sentation des maisons passives de la plateforme INCAS L tude de la reproductibilit des outils d analyse de cycle de vie est effectu e sur les maisons passives de la plateforme INCAS situ sur le site de l INES Institut National de l Energie Solaire Ces maisons ont t construites par l INES et par le CEA Commissariat l nergie Atomique au Bourget du Lac La Figure 8 permet de visualiser la plateforme L ensemble des donn es relatives ces maisons est issu d un rapport du projet ANR HABISOL 15 ainsi que d informations fournies par le CEA PR sn e e Se vx Gg ge nt emgeet Bag CS e Figure 8 Photo des trois premi res maisons construites sur la plateforme INCAS SE qs a eme Les performances vis es correspondent au label allemand PassivHaus qui limite les besoins de chauffage 15 KWh m 2 an la consommation nerg tique totale chauffage climatisation ECS auxiliaires et lectricit domestique 120 KWh m2 an et le d bit d infiltration d air 0 6 Vol h Pour cela les choix architecturaux respectent les principes de la construction bioclimatique Les maisons sont tr s compactes et sont expos es presque plein sud Leurs enveloppes sont tr s performantes Les maisons exp rimentales haute performances nerg tiques sont enti rement instrument es pour permettre le test des techniques constructives et des syst mes nerg tiques install s Les occupants sont
21. de construction et Extraction des mati res ion Maintenance and quipements techniques premi res transports proc d s d s d i j remplacement pris en compte dans la STD de fabrication modules A1 A3 modules B2 and B4 Consommation d nergie postes RT chauffage refroidissement Consommation d nergie module B6 chauffage refroidissement Figure 28 P rim tre d tude r duit Les principales simulations effectu es sur ce p rim tre pour les deux logiciels concernent e L tude des variantes constructives b ton banch parpaing ossature bois Il sera alors possible d valuer les carts entre un p rim tre d tude r duit et un p rim tre complet et d estimer les erreurs commises sur chaque indicateur environnemental en ne consid rant pas le projet dans sa globalit Nota Bene Dans cette partie l ensemble des hypoth ses pour l analyse de cycle de vie des maisons INCAS ont t r pertori es Le p rim tre d tude et l unit ont fonctionnelle ont t d crit On s int resse une maison individuelle de 90 m habitable pour 2 adultes quivalents sur 80 ans Pour ne pas biaiser la comparaison des outils un travail d harmonisation des donn es d entr es a t r alis Il a notamment port sur e L harmonisation des l ments saisis par l utilisateur sur les interfaces des outils e L harmonisation des bases de donn es Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des
22. de d crire de nombreux produits La dur e de vie du mat riau est renseigner par l utilisateur puisque les fiches Ecoinvent traitent soit des impacts li s la fabrication soit de ceux li s l limination des produits L acc s au contenu de cette base de donn es est payant Base de donn es INIES les FDES INIES est la base de donn es fran aise de r f rence sur les caract ristiques environnementales et sanitaires des produits de Ba construction 12 1355 Fiches de D claration Environnementales et Ss tes Sanitaire FDES fournies par des fabricants ou des syndicats de professionnels sont disponibles gratuitement en ligne sur le site de lINIES Les FDES respectent la norme AFNOR NF P01 010 relative qualit environnementale des produits de construction et la d claration environnementale sanitaire des produits de construction Cette norme valable jusqu au 30 juin 2014 est remplac e par la norme NF EN 15804 CN Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 9 bus en A la diff rence des fiches de la base de donn es Ecoinvent les fiches FDES sont tablies pour des produits complets du secteur du b timent uniquement et sur tout leur cycle de vie Les phases prises en compte sont d crites dans la norme elles concernent la production le transport la mise en uvre la vie en uvre et
23. des ponts thermiques dans la RT qui a conduit une sur valuation de ceux ci c est ce qu on peut observer dans la rubrique suivante De m me la maison I DM a des besoins de chauffage plus faibles que la maison LB bien que son inertie soit l g rement plus faible Cela est d aux valeurs de ponts thermiques choisis dans la RT plus faibles pour l DM que pour LBB pour certaines configurations comme le montre la Figure 12 en page 17 Influence du choix des ponts thermiques NB Pour cette s rie de simulation le fichier m t o choisi est celui issus de la RT Macon RT 2012 Les graphiques suivants pr sentent les besoins de chauffage pour diff rentes variantes de ponts thermiques Le graphique de gauche permet de visualiser les besoins de chauffage des maisons l BB et LOD avec les ponts thermiques de la maison l BB choisis dans la RT Cela revient comparer les performances des maisons ind pendamment du choix des ponts thermiques Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 22 Zeg C 0 S C amp 2INSR Centre d tudes et de Formation STAATIOURS G nie Climatique quipement Technique du B timent Le graphique de droite montre les besoins de chauffage pour la maison l BB pour trois configurations ponts thermiques choisis dans la RT et ponts thermiques calcul s avec le logiciel TRISCO pour les c
24. et l lectrom nager Ces usages sont consid r s comme des usages variant de mani re journali re ou hebdomadaire et sont rattach s un mix dont la part de nucl aire est moins importante que celle du mix fixe c est pour cette raison que la quantit de d chets radioactifs produits diminue autant avec le mix dynamique Pour la variante lectricit l ECS qui constitue un usage de base a un mix fortement issu du nucl aire et un peu de l hydraulique De m me pour le chauffage une part importante de nucl aire est consid r e elle est compl t e par du thermique Ainsi la production de d chets radioactifs n est pas autant diminu e que dans le cas des variantes gaz et bois Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 40 et INSR Centre d tudes et de Formation STAAIOURS G nie Climatique quipement Technique du B timent i IR uence ae la presence ou de asence de p notovoitalo UC Pour ces variantes il s agit de comparer l influence de la pr sence ou de l absence de panneaux photovolta ques Les simulations portent sur la maison INCAS en b ton banch l BB Les valeurs de production et de consommation tout comme les mix lectriques sont disponibles aux pas de temps annuels ou horaire selon des outils Plusieurs configurations sont alors possibles pour tester les outils elles sont
25. if possible gives their reasons in order to guide recommendations and to improve buildings LCA reliability Keywords Life Cycle Assessment Building environmental assessment Passive house Reproducibility of results novaEquer Elodie Zusammenfassung Durch ihre auf dem ganzen Lebenszyklus multikriterielle Betrachtungsweise ist das Lebenszyklusanalyse LZA an die umweltiche Geb udebewertung besonders gut angepasst Doch der Baubranche erwies sich als Schl sselbereich um den heutigen energetischen und umweltlichen Herausforderungen anzunehmen Es ist deshalb notwendig ber zuverl ssige LZA Tools f r den Geb ude zu verf gen Dadurch dass zurzeit jeden Tools ihre eigene Methodologie und Datenbank besitzt kann die Ergebnisse Reproduzierbarkeit behindert werden In diesem Bericht werden zuerst die Hypothesen sowohl f r die thermisch dynamische Simulation als auch f r die LZA Simulationen vorausgesetzt Er enth lt ebenfalls die Ergebnisse der mit dem Tools novaEquer und Elodie durchgef hrte LZA Die Simulationen basieren auf existierende Geb ude die INCAS Passivh usern Als Reproduzierbarkeitstests werden verschiedene Bauweise Heizungsenergien sowie der Einfluss einer lokalen Energieproduktion betrachtet Schlie lich werden Unterschiede zwischen den Tools und m glicherweise ihre Urspr nge festgestellt Daraus erfolgen Empfehlungen um LZA Tools f r das Geb ude zuverl ssiger zu machen Schl sselworte Lebenszyklusanalyse Umwelt
26. la fin de vie par d faut la mise en d charge Aucune donn e concernant des proc d s n est incluse dans cette base 17 indicateurs environnementaux sont calcul s dans les FDES 2 3 2 Les logiciels Pour ce projet la suite logicielle compos e d Alcyone Pl iades COMFIE et novaEquer est utilis e Les r sultats de COMFIE en termes de besoins peuvent tre utilis s dans la suite logicielle compos e d eveBIM et d Elodie La Figure 5 illustre les interactions entre logiciels ceux qui ont t utilis s sont ensuite pr sent s dans les paragraphes suivants Simulation Quantitatifs Analyse Saisie graphique G om trie thermique besoins e Deng dynamique anse je Pl iades Comfie 8 Analyse environnementale Elodie Saisie graphique eveBIM we eveBIM ELODIE Quantitatifs Figure 5 Suites logicielles Pl iades COMFIE Pl iades COMFIE est un logiciel de simulation thermique dynamique dont le c ur de calcul COMFIE a t d velopp au centre d nerg tique de l cole des Mines de Paris par Bruno Peuportier et Isabelle Blanc Sommereux Pl iades COMFIE est commercialis par la soci t Izuba Energies depuis 2001 Ce logiciel est distribu essentiellement en France et est utilis en phase projet afin d optimiser l efficacit nerg tique du b timent tudi Il propose un mod le multi zonal le b timent mod lis partir du logiciel Alcyone ou saisi directement dans
27. la m thode Th BCE 18 Cela a permis une comparaison entre les r sultats des modules STD et RT de Pl iades les r sultats de cette tude ne concernant pas l ACV ils n ont pas t pr sent s ici Chauffage La consigne de temp rature est de 19 C lorsque les occupants sont pr sents Elle passe 16 C lors d une inoccupation de moins de 48h absences des occupants en journ e et T C lors d une inoccupation de plus de 48h lors des trois semaines de vacances les deux premi res semaines d ao t et la derni re semaine de d cembre Occupation On consid re dans les maisons INCAS une occupation par 1 9 adultes quivalent Le calcul permettant d aboutir au nombre d adulte quivalent et qui d pend de la surface habitable est pr sent en annexe Les occupants sont absents en journ e sauf le mercredi apr s midi et les week ends Ils sont galement absents lors des semaines de vacances Puissance dissip e En l absence des occupants et la nuit la puissance dissip e est de 1 14 W m2 Au cours des vacances aucune puissance n est dissip e Le reste du temps la puissance dissip e est de 5 70 W me2 Eclairage D apr s la m thode RT l clairage est adapt heure par heure en fonction de l clairement Cette prise en compte heure par heure ne pouvant tre r alis e dans Pl iades le sc nario de puissance dissip e a t ajust Une puissance dissip e de 1 4 Wm pour l clairage a t ajout e au sc nar
28. les combles et une autre pour le vide sanitaire Les abords de la maison sont consid r s comme v g talis s ce qui n est pas encore le cas dans la r alit Un alb do de 0 20 a t retenu 3 2 2 Mod lisation des maisons Composition des parois Les compositions des parois renseign es dans Pl iades ne correspondent pas celles construites dans la r alit En effet les compositions r elles ont t modifi es et les Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 15 bp a COSTIC Centre t de For quipement Technique du paisseurs d isolant ont t recalcul es pour avoir dans les trois maisons des r sistances thermiques quivalentes au niveau des isolants de chaque paroi Risolant pp Risolant DM Risolant og Pour ce faire la maison LBB a t prise comme r f rence Ainsi seuls les mat riaux sont compar s pour l ACV toutes choses gales par ailleurs La composition des parois pour chaque maison est pr cis e en annexe Menuiseries Les menuiseries ont t consid r es comme identiques dans les trois maisons pour que la comparaison de ACV des maisons se fasse sur le type de mat riau utilis et non sur la g om trie des maisons En r alit les menuiseries de la maison l OB construite par une entreprise diff rente diff rent l g rement Ponts thermiques Dans le c
29. maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 32 sii YSA c d tude e Formation BR Kremer ment Te ue du B timent entre G nie Climatique quipe 5 R sultats et tude de reproductibilit des ACV comparatives Dans ce chapitre sont pr sent s quelques uns des r sultats d ACV obtenus en comparant les outils novaEquer et Elodie Une analyse des carts est ensuite r alis e pour d terminer leurs provenances La Figure 27 d taille l ensemble des simulations r alis es NovaEquer QUER E PER a Variantes Comparaison des maisons Comparaison des maisons constructives LBB LDM I OB l BB I DM I OB sur le p rim tre Comparaison des maisons l BB Comparaison des maisons l BB DM I OB l DM I OB r duit Comparaison des maisons l BB Comparaison des maisons l BB l DM et OB avec diff rents types Il DM et I OB avec diff rents types Variantes de ponts thermiques de ponts thermiques constructives Comparaison des maisons l BB l DM et l OB utilisant diff rents types de b ton Comparaison des maisons l BB l DM et I OB avec et sans prise en compte du carbone biog nique Comparaison des nergies Comparaison des nergies lectricit gaz et bois pour le lectricit gaz et bois pour le chauffage et l ECS avec un mix chauffage et l ECS avec un mix lectrique fixe lectrique fixe Comparaison nergies lectricit gaz et bois p
30. par les panneaux Pour les variantes avec PV il y a moins de d chets produits pour le cas C en effet seule une partie du champ est consid r e celle correspondant la part d lectricit autoconsomm e Comparaison des r sultats donn es par les deux outils Il est possible de comparer les r sultats donn s par les deux outils seulement pour le cas C mix lectrique annuel et bilan nerg tique horaire Les r sultats d taill s sont donn s dans la Figure 40 en page 43 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 42 d tudes e Mi bes WI Centre t de For E quipement Technique du Valeurs Valeurs d impacts d impacts Sans PV Avec PV Ecarts Ecarts Energie primaire totale Consommation d eau totale D chets limin s Changement climatique Acidification atmosph rique Formation d ozone photochimique 2 Ecart la moyenne entre les deux outils novaEquer Elodie moyenne novaEquer Elodie Figure 40 R sultat d taill pour les variantes avec et sans PV D chets radioactifs Les carts observ s dans la Figure 40 s expliquent par les diff rences de m thodologie pr sent e plus haut Les carts sur l nergie et le changement climatique viennent de la prise en compte des impacts vit s dans novaEquer Dans une moindre mesure cela peut auss
31. pas autant sur les mat riaux des autres maisons Ecart relatif GWP100 acidification nergie eau d chets O3 smog d chets rad Ecoinvent FDES FDES Eur00 ste energo oau rm ememr Figure 43 Ecart relatif entre les bases de donn es pour certains mat riaux de 1 OB Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 44 e ef Ze SA BR Sn A Sr Climatique quipement Technique du B timent gt Eau l cart entre les outils novaEquer et Elodie ne varie pas d un mode constructif l autre En observant les r partitions par lots pour cet indicateur on constate que les principaux contributeurs consommateurs d eau sont l eau et l nergie Or pour l lectricit la part d eau consomm e est plus importante dans Elodie voir la Figure 33 en page 37 C est pour cette raison que globalement la consommation d eau est plus importante dans Elodie gt D chets limin s sur cet indicateur on observe une inversion de classement Dans Elodie la maison I OB est celle qui produit le moins de d chets alors que dans NovaEquer cette maison produit plus de d chets que l BB Il s est av r que cet cart tait li la diff rence de densit de la laine de bois dans les deux outils Dans novaEquer la densit est transmise depuis Pl iades et vaut 160 kg m conform ment aux donn es fourni
32. t modifi es en raison du dysfonctionnement de certains pyranom tres par moment D marche utilis e pour tester la coh rence des mesures et corriger les valeurs des rayonnements solaires mesur s Dans un premier temps les dysfonctionnements du capteur de rayonnement global horizontal ont t corrig s Les valeurs de rayonnements n gatives ont t mises O0 si elles apparaissaient la nuit Si des valeurs de rayonnements n gatives apparaissent en journ e une interpolation a t r alis e pour d terminer les donn es manquantes Ensuite la coh rence des donn es mesur es a t v rifi e Pour cela les valeurs du rayonnement global inclin 30 obtenues par mesures sur site ont t compar es avec celles calcul es de deux mani res diff rentes partir du rayonnement global horizontal Pour la premi re m thode de calcul du rayonnement global inclin 30 seul le rayonnement global horizontal mesur est une donn e d entr e Les rayonnements diffus et direct horizontaux sont obtenus par calcul en d terminant le rayonnement extraterrestre 19 et l indice de clart kt II est ensuite possible d aboutir au rayonnement global inclin 30 en consid rant un angle de 30 pour les rayonnements direct diffus et r fl chi Pour la seconde m thode de calcul les rayonnements global et diffus horizontal issus des mesures sont donn es en entr e Le direct horizontal est obtenu par soustraction et le rayo
33. traitement de fin de vie du produit sont r pertori s Tous les proc d s et mat riaux ayant un lien avec les phases de fabrication utilisation ou destruction recyclage du produit sont inventori s Il nest cependant pas possible ni pertinent de prendre en compte toutes les donn es de l inventaire dans quelle mesure la machine qui a fabriqu la machine qui a fabriqu la machine impacte t elle notre syst me Souvent une limite est d finie partir de laquelle les donn es d inventaires sont n glig es Une autre m thode consiste observer les flux mon taires li s au syst me et ne pas consid rer les d penses tr s faibles Un syst me matriciel permet de regrouper toutes les donn es d inventaire Analyse de l impact Lors de cette tape un lien est tabli entre les donn es d inventaire et les impacts caus s sur l environnement Pour cela des indicateurs environnementaux sont calcul s ils sont issus du regroupement et de la pond ration des flux et substances mis et consomm s Toutes les substances ayant le m me type d effet sur l environnement sont regroup es dans des indicateurs orient s probl me dits de cat gorie interm diaire ou midpoint Ces indicateurs d crivent un probl me environnemental Figure 2 Par exemple si on consid re le potentiel de r chauffement climatique global GWP son calcul est effectu partir de la sommation des donn es d inventaire des gaz effet de serre pond r
34. 2012 18 M thode de calcul Th BCE 2012 Annexe l ar t portant approbation de la m thode de calcul Th BCE 19 Bruno Peuportier Rayonnement solaire PowerPoint s l Support de cours dans le cadre du module sur la thermique du b timent dispens l Ecole des Mines de Paris 20 Guin e et al LCA An operational guide to the ISO standards Part 2b Operationel annex 2001 21 AFNOR NF P01 010 Qualit environnementale des produits de construction D claration environnementale et sanitaire des produits de construction 2004 ISSN 0335 3931 22 Gr gory Herfray Contribution l valuation des impacts environnementaux des quartiers sl Doctorat ParisTech 2011 23 ARMINES 2012 2013 Au coeur de la recherche et de l innovation ouverte 2013 Sommaire des annexes Annexe 1 Calcul des indicateurs environnementaux dans Elodie et novaEquer 3 Annexe 2 Mise jour de la base de donn es de novaEquer sssessesrrsssrrresrrererrrrerrren 18 Annexe 3 Zonage thermique des maisons INCAS nnannnnnnennnnnnennnnnnnnrnnnnnrnnnrnnrrnnenrrnenenne 20 Annexe 4 Composition des parois des trois maisons 21 Annexe 5 Calcul du nombre d adulte quivalent habitants les maisons INCAS 27 Annexe 6 Mod lisation des ventilations dans Pl iades COMFIE ssssssssssssnssenssersnerernnn 28 Annexe 7 Cr ation du fichier m t o pour l ann e 2013 31 Annexe Ke e Ee D
35. ER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 23 8 SINA Centre d tudes et de Formation G nie Climatique quipement Technique du B timent Temp rature dans le salon de la maison l BB avec la convention mi b ton C Temp rature dans le salon de la maison I BB avec la convention nu int rieur C A Z Z 4 fy f d f J Fi MA d e D k ri T jp l V F Ptas eh AA A 23 07 24107 25107 26 07 27 07 28 07 2907 Figure 18 Amplitudes de temp rature dans le salon Lu E Temp rature ext rieure C A IN po fa Fa 20 C 15 C Enr 24107 25107 26 07 27107 28 07 20 4 Figure 19 Amplitude de temp rature l ext rieur 3 3 2 Production et consommation des maisons INCAS A laide des donn es calcul es par Pl iades COMFIE pour diff rents postes nerg tiques un bilan annuel a t r alis pour la maison LBB voir Figure 20 Une s paration a t faite entre les consommations en nergie finale et la production d nergie Les postes li s aux consommations concernent le chauffage la ventilation l ECS l clairage et l lectrom nager Tous utilisent l nergie lectrique La partie production d nergie est couverte par les panneaux photovolta ques et solaires thermiques Pour l lectrom nager la consommation d pend du sc nario de puissance d
36. Figure 7 Indicateurs environnementaux d Elodie Les m thodes de calcul pour ces indicateurs sont d finies dans la norme NF P01 010 valide jusqu au 30 juin 2014 et dans la norme NF EN 15804 CN qui remplace la NF P01 010 les industriels disposent de 5 ans pour mettre jour leurs FDES et respecter la nouvelle norme Elles sont d taill es en annexe Ces neufs indicateurs peuvent tre donn s pour un mat riau pour un contributeur pour un b timent pour un lot ou encore pour l ensemble du projet Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 13 ee quipement Technique du B timent 3 Simulation thermique dynamique des maisons INCAS La simulation thermique dynamique STD des b timents r alis e ici avec Pl iades COMFIE constitue la premi re tape de l valuation environnementale L objectif de la STD est de d terminer les consommations nerg tiques des b timents Or il est n cessaire de bien les conna tre pour calculer lors de ACV les indicateurs environnementaux pour la phase d utilisation du b timent D autre part une mod lisation pr cise des b timents est r alis e avant d entreprendre leurs STD et les quantit s de mat riaux pour chaque constituant sont transmises directement de Pl iades COMFIE vers novaEquer Cela facilite la description des maisons dans cet outil
37. UMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 41 6 ef Centre t d quipement Techniq Dans tous les cas les diagrammes radars donnent la m me meilleure variante La variante avec PV permet d avoir les impacts les plus faibles pour tous les indicateurs sauf pour la production de d chets Discussion sur l outil novaEquer Dans novaEquer la forme des diagrammes pour le b timent avec PV est la m me quel que soit le cas Les impacts li s l nergie sont tr s faibles et ceux li s aux d chets radioactifs sont n gatifs Cela est li la m thode des impacts vit s choisie pour cet outil On consid re en effet que l lectricit produite par le b timent est de l lectricit que le r seau n a pas eu besoin de produire Les impacts de l lectricit export e sont alors soustraits ceux de l lectricit import e et autoconsomm e ce qui am liore le bilan du b timent Pour les variantes avec PV on remarque une production de d chets radioactifs plus faible pour le cas B Cela est li la prise en compte heure par heure de la production d lectricit et de la consommation pour le chauffage en mix dynamique Discussion sur l outil Elodie Dans Elodie la forme des diagrammes radars est tr s diff rente pour les cas et C Cela est li la m thode des coproduits est utilis e pour cet outil L nergie export e est consid r e comme un service suppl mentaire rendu par le b timent et ce t
38. act d autres indicateurs L ACV est donc galement utilis e pour v rifier que des am liorations environnementales r alis es en un point du cycle ne contribuent pas un d placement de pollution D autre part l ACV permet de comparer les impacts de diff rents produits ou proc d s Elle repr sente alors un crit re d aide la d cision en plus des aspects financiers techniques ou sociaux lorsqu un choix doit tre effectu entre deux variantes d un produit ayant les m mes fonctions L utilisation d indicateurs environnementaux permet enfin de faciliter la communication entre tous les acteurs du projet bureaux d tude ma tres d ouvrage architectes entreprises 2 1 2 Les tapes d une ACV Une analyse de cycle de vie se compose de quatre tapes comme le montre la Figure 1 Objectifs et du champ de l tude Analyse de l inventaire L CO D D ke CL ke d Evaluation des impacts Cadre de la m thode ACW Figure 1 Les phases de l analyse de cycle de vie 7 La d marche de r alisation d une ACV est d crite avec pr cision dans la s rie de normes ISO 14 040 Des exemples d application sont galement donn s Ces normes font partie de l ensemble des normes ISO 14000 concernant les syst mes de management environnemental Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Sep
39. adre d une th se r alis e au CES par Fabio Munaretto 16 les ponts thermiques de la maison LBB ont t calcul s tr s pr cis ment en utilisant le logiciel TRISCO Une premi re s rie de calculs avait t r alis e en calculant les ponts au niveau du nu int rieur du b timent Dans une seconde s rie de calcul la convention mi b ton avait t utilis e pour le calcul des ponts C est ce second mode de calcul qui avait t retenu pour l tude puisqu il permet de mieux prendre en compte l inertie La diff rence entre les conventions mi b ton et nu int rieur et pr sent e en Figure 11 Ext rieur Int rieur pen Convention ur Convention I a I D 1 mi b ton _ 1 nu int rieur Figure 11 Conventions mi b ton et nu int rieur Munaretto 2014 16 Pour les deux autres maisons les ponts thermiques n taient pas connus Le logiciel TRISCO n tant plus disponible les valeurs donn es dans le fascicule 5 des r gles de calcul Th U de la RT 2012 17 ont t utilis es Pour plus de coh rence les ponts thermiques de la maison LBB ont t modifi s et s lectionn s dans la RT galement Ces ponts RT tant d termin s au niveau du nu int rieur et non la moiti de l paisseur du b ton comme d fini avant les surfaces des pi ces ont t r ajust es Une comparaison a pu tre r alis e entre ponts thermiques d termin s par la m thode RT et ponts thermiques calcul s avec TRISCO Les
40. aisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 29 Abee a COSTIC Centre d tudes et de Form QF smmm gt o RK Ge Cara Ier A quipement Technique du panneaux photovolta ques sont aussi ajout s pour l une des variantes Pour le chauffage aucun quipement n est mod lis pour la variante de base chauffage l lectricit En effet l l ment chauffant n est constitu que d une r sistance chauffante plac e dans la VMC En revanche pour les variantes nerg tiques gaz et bois des chaudi res sont ajout es Les donn es Elodie ne r pertoriant que la chaudi re gaz et les panneaux photovolta ques de nouvelles fiches Elodie ont t cr es pour les autres quipements Cela permettait d harmoniser les descriptions des composants sans perdre d informations sur les quipements utilis s dans les maisons INCAS Les valeurs des indicateurs environnementaux renseign s pour les nouvelles fiches Elodie correspondent alors celles de la base de donn es de novaEquer Les hypoth ses prises pour l nergie concernent la mani re de renseigner les consommations nerg tiques dans les deux outils ainsi que les caract ristiques des vecteurs nerg tiques retenus lectricit gaz et bois La description varie en effet d un outil l autre La Figure 25 pr sente les l ments d tailler dans les deux outils Besoins de chauffage directement
41. ariantes constructives sssssessssrssseessersssrssscossersesrssseesseosesresscessersssresseosseesssresseeseeee 43 5 4 Conclusion sur la reproductibilit des r sultats 46 o CONSO E 48 BIDHO rel In E 49 GEMET 50 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 2 Centre t d G nie Climatique quipement Techniq o g bes WS 1 Introduction et contexte du projet Le b timent reste le secteur conomique fran ais ayant la plus forte consommation d nergie finale En 2012 68 7 Mtep d nergie finale a t consomm dans le secteur du r sidentiel et tertiaire en France soit 44 5 de la consommation nationale d nergie finale 1 Il est donc important d am liorer la performance nerg tique des b timents en France c est le r le des r glementations thermiques successives du diagnostic de performance nerg tique DPE des diff rents labels Cependant la performance environnementale de ce secteur doit aussi tre am lior e En effet plus de 73 des d chets produits en France en 2010 provenaient du secteur du BTP 2 Pour son utilisation combustion pour le chauffage eaux us es etc le b timent contribue aussi la pollution de lair de l eau du sol Tout cela peut impacter la sant humaine l cosyst me ou encore contribuer l puisement des ressources La maitri
42. art si novaEquer et Elodie donnent ou non la m me meilleure variante Pour ces deux crit res un jeu de couleur est utilis voir Figure 31 Classement des variantes Meilleure variante Pas d inversion de classement Meilleure variante identique Inversion de classement Meilleure variante diff rente Difficile de conclure Difficile de conclure Figure 31 L gende pour la pr sentation des r sultats Le tableau synth tique pr sente galement les carts la moyenne entre novaEquer et DE x NovaEquer Elodie Elodie pour chaque indicateur calcul par la formule CEET Pour les variantes de vecteur nerg tique les r sultats d taill s sont donn s dans la Figure 32 en page 37 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 36 ben AN COSTIC Centre d tudes et de Form G nie Climat ique ue du td em quipement Techniq Valeurs Valeurs Valeurs d impacts d impacts d impacts Electricit Gaz Bois Class 1 re Ecarts Ecarts Ecarts Comparaison des variantes Energie primaire totale Consommation d eau totale D chets limin s Ecart la moyenne entre les deux outils Figure 32 R sultats d taill s pour les variantes de vecteur nerg tique On peut y constater que les carts la moyenne sont importants pour les indicateurs de production de d chets ra
43. ateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 38 FA 2INSR Centre d tude di mation G nie Climat ique g sramom vipement Te B timent s et de For Eq chnique du Le potentiel de formation d ozone photochimique n est pas valu de la m me mani re dans les FDES La norme NF P01 010 donne une m thode simplifi e pour l estimer qui revient consid rer un coefficient d agr gation fixe quelle que soit la substance Ozone photochimique X 0 40 x m kg CH quivalent 21 Malgr l cart important et la non reproductibilit des r sultats pour l indicateur de formation d ozone photochimique les normalisations permettent de relativiser l importance de cet indicateur dont l impact moyen en habitant an est toujours le plus faible 5 1 2 Utilisation d un mix dynamique dans nova quer Il s agit toujours de comparer les vecteurs nerg tiques dans cette variante cependant un mix lectrique dynamique est utilis dans novaEquer Pour celui ci on consid re que le mix varie de mani re horaire est qu il d pend du type d usage Cette approche a t d velopp e dans Herfray 2011 20 partir du mix lectrique de l ann e 2008 La Figure 35 pr sente les r sultats obtenus pour chaque indicateur sous forme de diagramme radar Dans novaEquer le mix fixe est pr sent en plus du mix dynamique Cela permet de comparer les deux mix dans cet outil nova g E QU E R En
44. coinvent et les FDES Figure 23 Figure 24 et Figure 33 en pages 29 et 37 Cela peut aussi provenir de la diff rence au niveau des quipements comme le montre les r partitions par lots Figure 29 en page 35 gt Effet de serre on note une bonne reproductibilit entre les deux outils pour cet indicateur environnemental Pour la variante bois la valeur du vecteur nerg tique est n gative dans Elodie voir Figure 33 C est pour cela que pour l indicateur effet de serre les carts sont plus faibles entre les deux bases de donn es Cependant la valeur d Elodie m riterait v rification En effet le bois tant incin r en fin de vie son bilan ne peut tre n gatif gt Acidification le tableau de r sultats d taill montre que cet indicateur donne des impacts plus importants dans Elodie L cart le plus important est constat pour la variante lectricit Cela est normal car c est la seule fiche nerg tique pour laquelle les donn es Ecoinvent ont moins d impact sur l acidification Malgr le fait que les fiches gaz et bois aient plus d impact sur l acidification dans Ecoinvent sur l ensemble du cycle de vie on remarque que les impacts sont les plus importants dans Elodie En effet dans la plupart des cas pour les composants les donn es des FDES ont un impact plus important sur l acidification comme le montre la Figure 34 pour quelques mat riaux Les carts pr sent s ci dessous pour l acidification sont toutefois
45. ctricit l eau consomm e est moins importante dans Ecoinvent que dans la DES comme on peut le voir la Figure 33 gt D chets limin s dans Elodie la quantit de d chets produits est plus importante que dans novaEquer Cette diff rence s observe surtout pour les variantes lectricit et gaz En observant les carts entre les vecteurs nerg tiques on remarque une production plus faible de d chets dans Ecoinvent seulement pour le vecteur lectricit Or dans les trois variantes de l lectricit est utilis e au moins pour les postes r glementaires ventilation et clairage et pour l lectrom nager C est pour cette raison qu au total la production de d chets est moins importante dans novaEquer L cart entre les outils est plus important dans la variante gaz que dans la variante bois Cela est li au fait que le vecteur nerg tique bois est responsable d une quantit de d chets produits beaucoup plus importante dans Ecoinvent Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 37 gt D chets radioactifs les carts en termes de valeur d impact sont assez importants entre les deux outils Dans Elodie la quantit de d chets radioactifs produits est beaucoup plus importante que dans novaEquer Cela est directement li aux bases de donn es comme le montre les tableaux avec les carts entre E
46. d eau totale D chets limin s Se D chets radioactifs Changement climatique Acidification atmosph rique Formation d ozone photochimique W Ecart la moyenne entre les deux outils novaEquer Elodie moyenne novaEquer Elodie Figure 42 R sultat d taill pour les variantes constructives Class l re Pas d inversion de classement Meilleure variante identique Inversion de classement Meilleure variante diff rente Difficile de conclure Difficile de conclure Quel que soit l outil utilis il n est pas possible de dire qu une variante est meilleure qu une autre En effet en fonction des indicateurs les classements varient et pour certains indicateurs il n est pas possible de d terminer le classement exact des diff rentes variantes Dans les paragraphes suivants un commentaire est fait pour chaque indicateur afin d expliquer les carts observ s gt Energie la consommation d nergie est toujours sup rieure avec l outil Elodie L lectricit est en effet responsable d une consommation plus importante d nergie dans l outil Elodie comme le montre la Figure 33 en page 37 L cart la moyenne entre les outils est plus faible pour la maison l OB Cela peut s expliquer par un cart entre les deux bases de donn es En effet pour certains mat riaux de la maison l OB la consommation d nergie est plus importante pour les donn es Ecoinvent comme le montre la Figure 43 Cela ne se remarque
47. dant certains moments les deux m thodes de calcul donnent des r sultats assez diff rents Cela se produit g n ralement lorsque le soleil est bas dans le ciel en hiver et en d but et fin de journ e l t Il est alors pr f rable d utiliser la seconde m thode qui utilise le rayonnement diffus horizontal issu des mesures Le capteur de rayonnement diffus horizontal pr sentant lui aussi des dysfonctionnements certaines heures sur l ann e certaines donn es ont dues tre corrig es Pour les donn es manquantes il est possible de r aliser des interpolations Une autre possibilit consiste utiliser les valeurs du diffus horizontal calcul es partir du global horizontal en utilisant le rayonnement extraterrestre et l indice de clart kt C est cette deuxi me m thode qui a t retenue car les interpolations sont moins pr cises lorsque la panne du capteur dure longtemps Cr ation du fichier m t o dans Pl iades Pour la r alisation du fichier m t o dans Pl iades les donn es suivantes ont t renseign es date temp rature ext rieure rayonnement global horizontal mesur corrig diffus horizontal mesur et corrig en utilisant la m thode du coefficient de clart Afin de valider le fichier m t o les DJU ont t calcul s partir de M t ocalc On obtient pour le site de lINES 2513 DJU sur l ensemble de l ann e 2013 D apr s le site e Infoclimat fr en 2013 2822 DJU ont t observ
48. dioactifs et de production d ozone photochimique L indicateur de production d ozone photochimique est l indicateur environnemental posant le plus gros probl me de reproductibilit puisqu il pr sente la fois une inversion de classement et des carts importants entre les deux outils Pour beaucoup d indicateurs il nest pas possible de conclure sur la reproductibilit des r sultats puisque les valeurs d impacts sont proches d une variante l autre Les paragraphes suivants une interpr tation des r sultats est r alis e Il s agit d identifier les origines des carts entre les outils gt Energie on note une bonne reproductibilit sur cet indicateur L cart entre les outils est l g rement moins important pour la variante gaz Cela peut s expliquer par la diff rence sur les fiches des vecteurs nerg tique voir la Figure 33 Pour le gaz l nergie consomm e est plus importante dans Ecoinvent que dans la DES de Elodie Ecart relatif GWP100 acidification nergie eau d chets O3 smog d chets rad Ecoinvent DES DES uni zsm oau mer er ad chets rad Gaz Figure 33 Ecart relatif entre les bases de donn es sur les fiches de vecteur nerg tique gt Eau on note une bonne reproductibilit sur cet indicateur L cart entre les outils est l g rement plus important pour la variante lectricit Cela peut s expliquer par la diff rence sur les fiches des vecteurs nerg tique Pour l le
49. e donn es sont pr sent s dans ce rapport Ces carts sont toutefois nuancer Des FDES contenant des donn es sur l ensemble du cycle de vie d un mat riau ont t compar s des donn es Ecoinvent pour la fabrication et l limination Cependant les transports du site de production au chantier et du chantier la mise en d charge n ont pas t ajout s aux donn es Ecoinvent alors qu ils sont contenus dans les FDES Cela peut avoir de l influence sur l indicateur acidification puisque les transports sont responsables d missions de substances acidifiantes La premi re harmonisation concernait les fins de vie des mat riaux Dans les FDES on consid re une mise en d charge pour la plupart des mat riaux toutefois certains sont en partie recycl s C est notamment le cas des b tons consid r s comme recycl s 75 Dans novaEquer la solution propos e par d faut l utilisateur est de consid rer tous les mat riaux comme des d chets inertes en fin de vie Cependant afin d avoir les m mes hypoth ses dans les deux outils les mat riaux partiellement recycl dans les FDES ont aussi t consid r s comme en partie recycl s dans novaEqauer Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 28 SINSA Centre d tudes et de Formation E Kremer Ss ue du B timent G nie Climat ique
50. e lever des verrous bloquants l application courante de l ACV en e _Adaptant l ACV au cas des b timents nerg tiquement performants e _Simplifiant les mod les d aide la conception e _Am liorant la reproductibilit des tudes e Facilitant l analyse de l exploitation des r sultats A lissu du projet de nouvelles versions des outils d ACV Equer et Elodie d velopp s respectivement par ARMINES et par le CSTB seront mises sur le march Dans le cadre de ce PFE une contribution est apport e la sous t che 4 1 du programme BENEFIS concernant l am lioration de la reproductibilit des ACV sur les nouvelles versions des outils L objectif de cette sous t che est d am liorer la confiance des acteurs du b timent dans les outils d ACV Pour ce faire les r sultats d ACV donn s par les deux outils novaEquer et Elodie seront compar s Si les provenances des carts peuvent tre d termin es des solutions pour les r duire sont envisag es Les b timents choisis pour l tude sont les maisons passives de la plateforme INCAS Une tape pr alable consiste en leur mod lisation afin de r aliser des simulations thermiques dynamiques Une tude des performances nerg tiques des maisons INCAS est donc men e avant d valuer leurs performances environnementales Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Sept
51. elopp au CES et l outil ELODIE d velopp au CSTB Centre Scientifique et Technique du B timent Des b timents tr s performants nerg tiquement sont utilis s pour la comparaison des outils d ACV il s agit des maisons passives de la plateforme exp rimentale INCAS construites sur le site de l Institut National de l Energie Solaire INES au Bourget du Lac Ces b timents strictement identiques du point de vue de leur g om trie sont r alis s dans diff rents mat riaux ce qui permet de comparer les performances environnementales de diff rents modes constructifs L tape pr alable la comparaison des outils d ACV consiste en la mod lisation des maisons INCAS Ces b timents enti rement instrument s ont d j permis de tester diff rents outils de simulation thermique Ainsi des mod lisations des maisons existent d j Ces mod lisations sont affin es pour harmoniser les unit s fonctionnelles et faciliter l ACV Une attention particuli re est port e aux compositions de parois et aux sc narios de fonctionnement Il s agit ensuite de comparer les outils d ACV et d analyser les provenances des carts de r sultats Les principales sources d erreurs sont li es aux bases de donn es diff rentes pour noVaEQUER et ELODIE aux diff rences de points de vue l origine des m thodes de calculs et la mod lisation des b timents Si l origine des carts peut tre identifi des solutions sont envisag es pour r d
52. embre 2014 3 Ei Ei INSA Lei Centre d tudes et de Formation G nie Climat ique EI AIR e D echnique du B timent quipement Te 2 Pr sentation g n rale Les informations d taill es ci apr s sont principalement issus du livre Analyse du cycle de vie Comprendre et r aliser un cobilan des Presses polytechniques et universitaires romandes 4 et du manuel d utilisation de l outil EQUER 5 et 6 L analyse de cycle de vie ACV est une m thode d valuation des impacts environnementaux d un produit ou d un proc d sur l ensemble du cycle de vie de ce produit autrement dit du berceau la tombe Les impacts environnementaux sont d finis partir d un bilan des substances extraites et rejet es l environnement chaque tape la vie du produit production utilisation traitement de fin de vie Des indicateurs d crivant les principaux probl mes environnementaux permettent de lier un flux de substance un impact sur l environnement 2 1 1 Objectifs L objectif principal de ACV est la d termination des tapes du cycle de vie qui pourraient tre optimis es pour r duire l empreinte environnementale d un produit La r duction des impacts li s une tape de la vie d un produit peut cependant entra ner la d gradation des performances d une autre tape De m me la r duction de l impact d un indicateur environnemental peut entra ner un d placement des polluants et contribuer augmenter l imp
53. en phase de conception certaines informations sur le projet ne sont pas encore d finies il faut alors faire des approximations ce qui nuit la pr cision des r sultats Afin d viter toutes les mauvaises interpr tations il est n cessaire de bien d tailler l ensemble des hypoth ses prises et d tre transparent sur les donn es utilis es et les m thodes employ es Il faut aussi bien noter que ACV prend en compte des impacts potentiels et non r els c est dire qu ils ne seront pas n cessairement g n r s par le syst me tudi Toutefois cela Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 7 o g bs E Centre t d G nie Climatique STATE OUR S quipement Techniq permet de comparer entre elles diff rentes variantes et d estimer laquelle peut induire les plus forts impacts sur l environnement Enfin les recommandations manant des r sultats d ACV pour le produit tudi peuvent tre en contradiction avec d autres consid rations conomique li es au confort gt Rappelons que dans la suite de ce projet de fin d tude l analyse de cycle de vie est appliqu e sp cifiquement au domaine du b timent Dans le contexte nerg tique et environnemental actuel les outils permettant d valuer la performance environnementale des b timents sont amen s tre de plus en pl
54. eptembre 2014 33 wem Ka COSTIC Centre d Etude mm G nie Climat ique E quipement Te 5 1 1 Utilisation d un mix lectrique fixe dans les deux outils Pour ces variantes il s agit de comparer diff rents vecteurs nerg tiques pour le chauffage et la production d ECS L lectricit le gaz et le bois sont les trois cas tudi s Les simulations portent sur la maison INCAS en b ton banch LB Pour ces simulations un mix lectrique fixe est utilis dans les deux outils il correspond au mix fran ais de l ann e 2010 La Figure 28 pr sente les r sultats obtenus avec chaque outil sur l ensemble du cycle de vie QUERS Mix fixe a Electricit Energie Ce Gaz 100 en em em e Bois Ozone photochimique es Eau Ozone fur ts y Acidification i D chets 4 S mm D chets KR zm om o me Effet de serre D chets radioactifs D chets radioactifs Figure 28 Comparaison des vecteurs nerg tiques avec novaEquer et Elodie Effet de serre Les diagrammes obtenus avec chacun des deux outils ont un profil similaire Dans tous les cas ils classent la variante lectricit comme la plus d favorable pour 4 des 7 indicateurs communs Cela est li au facteur p nalisant de 2 58 permettant de passer de la consommation d nergie finale celle en nergie primaire pour l lectricit En pratique les maisons chauff es l lectricit sont g n ralement plus isol es afin d att
55. ergie Energie eko Mix fixe 100 he Ozone photochimique E Eau Ozone Effet de serre D chets radioactifs lr Effet de serre S nova Electricit radioactits EQUER Gaz Energie Hole Mix dynamique 100 Ozone photochimique Eau Effet de serre D chets radioactifs Figure 35 Comparaison des vecteurs nerg tiques avec novaEquer et Elodie en consid rant un mix dynamique dans novaEquer La Figure 36 en page 40 pr sente les carts entre Elodie et novaEquer avec un mix dynamique La comparaison des r sultats d taill s permet de constater qu il y a peu de diff rences au niveau des classements de variantes si un mix fixe ou un mix dynamique est choisi Cependant pour tous les indicateurs sauf pour les d chets produits les carts entre les deux outils sont plus grands Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 39 Ze SN ARD Centre d tudes et de Formation Ei ue du B timent td s E w quipement Techniq Valeurs Valeurs Valeurs d impacts d impacts d impacts Electricit Gaz Bois Class 1 re Ecarts Ecarts Ecarts D chets limin s D chets radioactifs wi Changement climatique Comparaison des variantes Acidification atmosph rique Formation d ozone photochimique Se Ecart la moyenne ent
56. es modes constructifs toutes choses gales par ailleurs g om trie paisseurs d isolants ponts thermiques Les consommations nerg tiques donn es n cessaires pour la r alisation de l analyse de cycle de vie ont ensuite t d termin es Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 25 6 ef Centre t d quipement Techniq 4 Analyse de cycle de vie des maisons INCAS Apr s avoir r alis une tude nerg tique des maisons INCAS l valuation de leurs performances environnementales est entreprise avec les outils d analyse de cycle de vie novaEquer et Elodie L objectif est de comparer les r sultats donn s par les deux outils afin d tudier leurs reproductibilit s Dans un souci de transparence toutes les hypoth ses sp cifiques l analyse de cycle de vie de cette tude sont d crites dans les paragraphes suivants Objectifs de l tude L objectif principal de cette tude d analyse de cycle de vie est de tester la reproductibilit des r sultats d ACV comparatives de b timents r els et performants nerg tiquement avec les nouvelles versions des outils novaEquer et Elodie Cela s inscrit dans le cadre de la t che 4 1 du projet de recherche BENEFIS Bilan ENerg tique et Environnemental Flable Simple et reproductible des b timents qui pour rappel a pour objectif de rendre acces
57. es par le CEA sur les isolants utilis s dans la maison ossature bois Dans Elodie on peut lire dans les caract ristiques de la laine de bois choisie que la densit est de 50 kg m Or le volume de laine de bois d fini dans les deux outils tant identique le poids est beaucoup plus important dans novaEquer Lorsque les densit s prises en compte dans les deux outils sont les m mes il ny a plus d inversion de classement comme le montre l une des sous variantes en annexe Remarque e _L harmonisation sur le recyclage des b tons a conduit inverser les tendances jusqu alors observ es la quantit de d chets produit est d sormais plus importante dans l outil Elodie pour les lots contenants du b ton C est ce qu on peut voir sur la Figure 44 Sans harmonisation sur les d chets la part de d chets tait plus importante dans novaEquer comme le montre l une des sous variantes en annexe BB QUER amp l BB E Eau 100 100 90 E Energie 90 O 80 E Equipements 80 70 70 60 maai 60 50 E Sol 50 40 40 i E Plancher 30 interm diaire 30 20 E Cloison 20 10 j E Murs ext rieurs 10 0 0 D chets E Fondations D chets produits Figure 44 R partition par lots pour l indicateur de production de d chets pour la maison l BB gt D chets radioactifs les carts entre les outils sont assez importants et c est pour l outil Elodie que la quantit de d chets radioactifs p
58. est utilis e Le b n fice de la part recycl e est r percut 50 en phase de fabrication du produit et 50 en fin de vie L effet b n fique du recyclage n est ainsi r percut que sur le b timent tudi n Les 50 restant la fabrication et en fin de vie sont en effet comptabilis s respectivement pour le b timent n 1 d o provient le mat riau recycl et pour le b timent n 1 ou sera utilis le mat riau recycl en fin de vie du b timent tudi n De m me si de l lectricit produite par le b timent est export e novaEquer consid re qu il s agit d lectricit que le r seau n a pas eu besoin de produire Cette production d lectricit a un effet b n fique pour le b timent Ainsi les impacts de l lectricit export e sont soustraits ceux de l lectricit import e et autoconsomm e Dans l outil Elodie la m thode utilis e pour prendre en compte le recyclage est celle des stocks En fin de vie la part recycl e rejoint un stock qui est consid r comme un flux sortant auquel aucun impact n est attribu Le recyclage n a alors pas d effet b n fique pour le Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 26 eg eINSA Kremer Lei Centre d tudes et de Formation pem echnique du B timent nl G nie Climat ique b timent tudi n toutefois le t
59. fage varient de mani re significative L cart relatif entre Macon RT et Macon TRY en prenant Macon RT comme r f rence est de plus de 65 De ce fait en fonction du fichier m t o choisi le label Passivhaus vis par les maisons INCAS n est pas forcement respect Il est noter que les trois fichiers m t os n ont pas t cr s partir des m mes donn es e Macon RT correspond au fichier m t o utilis dans la RT 2012 Ce fichier pour une ann e type a t cr partir de donn es mesur es par M t o France sur la p riode de janvier 1994 d cembre 2008 ayant subi un post traitement e M t o 2013 correspond au fichier m t o r alis au cours de ce stage Il est issu de mesures r alis es sur le site de INES e Macon TRY ce fichier m t o a t r alis partir de donn es collect es entre 1980 et 1990 dans le cadre d un programme europ en Les DJU pour le fichier m t orologique Macon RT 2012 semblent un peu faibles Cependant c est ce fichier m t o qui a t retenu pour la suite de l tude De cette mani re toutes les hypoth ses de mod lisation sont conformes la r glementation thermique de 2012 Dans tous les cas la maison ossature bois est celle pour laquelle les besoins de chauffage sont les plus importants bien que les r sistances thermiques pour les trois maisons soient quivalentes au niveau de lisolant Cela s explique en grande partie par l incertitude sur le choix
60. i expliquer l cart sur la consommation d eau l effet de serre et l acidification Pour l indicateur de d chets produits l cart est li la taille du champ photovolta que consid r champ complet dans novaEquer ou pourcentage de la surface du champ d termin e partir de la part autoconsomm e dans Elodie Enfin pour la production d ozone photochimique les carts sont li s aux diff rences sur les m thodes de calculs dans les deux bases de donn es Pour ces variantes il s agit de comparer diff rents modes constructifs maison en b ton banch I BB double mur I DM et ossature bois OB Dans ce rapport seule la variante de base est pr sent e les r sultats compl mentaires sont en annexe La Figure 41 pr sente les r sultats obtenus avec chaque outil sur l ensemble du cycle de vie F ng ES gien oo Energie _ DM Le ek ix fixe es DE 100 Bag BO Ozone photochimique e Eau Ozone F photochimique s DOSS F D chets Acidification e e je T d Acidification W I Effet de serre D chets radioactifs D chets Effet de serre ELOE serre radioactifs Figure 41 Comparaison des variantes constructives avec novaEquer et Elodie A premi re vue la reproductibilit des r sultats semble tre moins bonne sur les variantes constructives qu elle ne l tait sur les variantes nerg tiques Les principaux carts sont observ s sur les indicateurs de d chet
61. io de puissance dissip e L clairage est utilis de 7h 9h et de 19h 22h c est dire aux heures ou la lumi re naturelle n est g n ralement pas suffisante Ventilations et infiltrations Pl iades COMFIE permet de prendre en compte des sc narios de ventilations externe interne de surventilation et d infiltration Les d bits choisis pour la ventilation sont ceux d crit dans Munaretto 2014 16 d apr s les donn es fournies par le CEA La Figure 13 page 18permet de visualiser tous les sc narios Les fl ches bleues repr sentent les amen es d air les fl ches rouges les extractions dar les fl ches violettes les flux d air interne et les fl ches bordeaux les exfiltrations Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 17 PN COSTIC Centre d tudes et de Form G nie Climat ique uipement Technique du Eq 47m h GAINE TECH VMC RER RS P mn Wm LE op d E 18 6 m h nu a MR PL uen b Figure 13 D bits de ventilation de base Munaretto 2014 16 Pour la ventilation externe on consid re une ventilation m canique contr lable double flux avec un changeur de chaleur d efficacit 90 bipass en p riode estivale Le d bit dar entrant mod lis correspond une moyenne des d bits de base et de pointe pond r e par le temps Les d bit
62. ionn e Le taux de couverture solaire tait sup rieur 90 presque toute l ann e ce qui implique que l installation devait tre tr s fr quemment en stagnation D autre part la productivit tait tr s faible avec seulement 201 KWh m2 an L installation a t redimensionn e pour viter ces probl mes de stagnation Avec 3 m de panneaux solaires et un ballon de 200 I les performances de l installation sont nettement am lior es le taux de couverture annuel passe 73 et la productivit augmente pour atteindre une valeur de 412 KN bim an Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 20 STAMO MOG 6 ef Centre td quipement Techniq L valuation de la consommation et de la production nerg tique du CESI peut tre r alis e de trois fa ons diff rentes avec Pl iades en utilisant un composant en d veloppement de mod lisation de CESI ou en d crivant le type de syst me utilis pour la production et le puisage d eau chaude sanitaire dans les modules STD ou RT partie calcul r glementaire de Pl iades L utilisation de l une ou l autre des m thodes conduit des carts important au niveau de la consommation et du taux de couverture solaire comme le montre la Figure 15 Composant en Description des Description des d veloppement syst mes module STD syst mes module RT
63. ions des outils d ACV nova Equer et Elodie Il s agissait d tudier la reproductibilit des r sultats donn s par ces deux outils et ce dans le cadre de la t che 4 1 du projet de recherche BENEFIS Pour ce faire la mod lisation des maisons dans le logiciel Pl iades COMFIE a t approfondie Des hypoth ses de STD et d ACV ont t pos es elles contribuent d finir les limites de l tude d ACV Afin de d terminer de mani re pr cise l origine des carts un travail d harmonisation des donn es d entr e a t r alis Ainsi certaines donn es sur les b timents ont d abord t modifi es choix de surfaces identiques pour les trois maisons modification des paisseurs de mat riaux pour avoir des r sistances thermiques quivalentes au niveau de lisolant Les mat riaux des bases de donn es ont aussi t harmonis s dans la mesure du possible Enfin les entr es des logiciels ont t harmonis es chaque fois que les interfaces utilisateur des outils le permettaient Les tudes de reproductibilit men es ont permis de faire ressortir des divergences entre les deux outils li es aussi bien aux m thodologies inh rentes aux outils qu des diff rences entre les bases de donn es environnementales Pour certains mat riaux les valeurs d impacts environnementaux sont tr s diff rents entre les bases d autre part les m thodes de calcul des indicateurs environnementaux peuvent varier d un outil l autre
64. issip e La consommation des auxiliaires de ventilation a t d termin e partir de donn es fournies par le CEA suite une campagne de mesure dans les maisons INCAS Une consommation de 0 37 Wh m ventilateur a t retenue Bilan nerg tique annuel de la maison l BB E Chauffage E ECS 1 000 00 E Ventilation M Eclairage 800 00 E Electrom nager PV lt lt Z 600 00 c OU H 400 00 2o OU Gi 200 00 E Gi Figure 20 Bilan nerg tique annuel de la maison l BB Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 24 Ke Wal Centre s et di quipement Techniq Au mois d ao t on observe une diminution des besoins Le b timent est en effet consid r comme inoccup pendant les deux semaines de vacances d finies dans les sc narios RT De m me une semaine de vacances est pr vue la derni re semaine de d cembre ce qui explique l cart entre les consommations des mois de janvier et d cembre La Figure 21 permet de r capituler les consommations en nergie finale et production pour les maisons INCAS Consommation kWh an Production kWh an 2500 BO 6872 1947 1938 ge 2000 TE 1500 Gro 4000 1000 3000 2000 e KE 500 1181 OS 0 0 E Chauffage MECS Ventilation W Eclairage Electrom nager PV erte Figure 21 Consommation et production d nergie pour la
65. it grande SE moyens r solu si donn es Assez bonne reproductibilit moyenne D chets limin s W harmonis es D chets radioactifs 92 Faible reproductibilit grande Changement climatique moyens Assez bonne reproductibilit moyenne Acidification atmosph rique Assez bonne reproductibilit moyenne Formation d ozone grands dans tous les cas SC Bas de reproductibilit faible photochimique Figure 45 Tableau r capitulatif Les origines des carts ont pu tre confirm es par ces tudes gt Les m thodologies et partis pris lors de la cr ation des outils peuvent aussi expliquer des carts au niveau des r sultats Cela a notamment pu tre constat lors de l tude de l influence de la pr sence de panneaux photovolta ques La m thode des impacts vit s choisie dans Toun novaEquer donne des r sultats diff rents de celle des coproduits utilis e dans Elodie gt Les diff rences de m thodes de calcul pour les indicateurs environnementaux aboutissent des divergences au niveau des r sultats comme cela a pu tre constat pour l indicateur de production d ozone photochimique Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 46 o g A ins WS nie Climatique gt Les bases de donn es environnementales sont aussi l origine d carts
66. itre le b n fice environnemental de l export d nergie ne peut pas tre attribu au b timent Les impacts de la production locale d nergie sont alors affect s au prorata de l nergie autoconsomm e les impacts restants sont affect s au r seau Pour le cas le mix et la STD sont annuels Comme sur l ann e la production des panneaux est sup rieure la consommation pour les postes r glementaire et l lectrom nager on consid re ici que toute l nergie est autoconsomm e C est pour cette raison que les impacts sur l nergie et les d chets radioactifs sont fortement diminu s par rapport la variante sans PV Il ne reste pour la variante avec PV que les impacts li s aux produits de construction et aux quipements Pour le cas C la STD est horaire et le mix et fixe Les valeurs entr es pour les consommations d nergie correspondent celles import es du r seau la part autoconsomm e n entrant pas dans le bilan nerg tique pour cette variante Les impacts du champ photovolta que sont r duits pour correspondre uniquement au pourcentage d lectricit autoconsomm e On observe donc une diminution de la consommation d nergie et de la production de d chets radioactifs par rapport la variante sans photovoltaique puisque la part d lectricit issue du r seau est moins importante Cette diminution reste toutefois moins importante que dans le cas ou toute la production d lectricit est couverte
67. l BOUYGUES Construction l association Maison de Qualit et la soci t IZUBA Energies L objectif principal de BENEFIS est de rendre accessible la d marche d co conception par l ACV tous les acteurs du b timent ma trise d uvre architecte concepteur entreprise exploitant Pour ce faire les partenaires de BENEFIS proposent d am liorer les outils d ACV novaEquer et Elodie d velopp s respectivement par ARMINES et le CSTB Les outils devront terme tre adapt s des b timents performants tre simplifi s permettre une bonne reproductibilit des r sultats et faciliter leurs interpr tations Le projet de recherche est d compos en 5 t ches comme illustr la Figure 4 Dans le cadre de ce PFE une contribution est apport e la sous t che 4 1 qui doit permettre de tester la reproductibilit des r sultats sur des cas d tudes r els avec les nouvelles versions des logiciels Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 8 e T che 1 Coordination T che 2 D veloppements m thodologiques o Tache 2 1 Les aspects nerg tiques o T che 2 2 La simplification o T che 2 3 La reproductibilit o T che 2 4 L aide la d cision et l analyse des r sultats T che 3 D veloppements informatiques o T che 3 1 EQUER o T che 3 2 ELODIE T che 4 E et retour d exp rience
68. liche Geb udebewertung Passivhaus Reproduzierbarkeit der Ergebnisse novaEquer Elodie Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 1 d tudes e m AINSA EN COSTIC t de For D e E quipement Technique du Synth se du projet de fin d tude Table des mati res 1 Inrod ctionetcontex e du projet a de ae a ee ee 3 2 Pr sentation g n rale EE 4 2 1 Ana See OC EVE ee on 4 2 2 Projets concernant la reproductibilit des r sultats d ACV du b timent eeeeeceeserrreeen 8 2 3 ESS OURS D S E a D D ni 9 3 Simulation thermique dynamique des maisons INCAS sessssosssseseesssreresrrerssrrresrreresreresereresrrresse 14 3 1 Pr sentation des maisons passives de la plateforme INCAS 14 3 2 Hypoth ses retenues pour la simulation thermique dynamique ssesssssssssssseeserreresrressrrrress 15 3 3 R sultats des simulations thermiques dynamiques 21 4 Analyse de cycle de vie des maisons INCAS sense 26 4 1 D finition des objectifs et fronti res de l tude 26 4 2 LS COM AS a D a do 28 4 3 D 30 4 4 EE a a ie ne ete a an ao ad do eau dei 31 4 5 DAS ge E 31 4 6 REGER 32 5 R sultats et tude de reproductibilit des ACV comparatives 33 5 1 Les variantes vecteurs ng EE 34 5 2 Influence de la pr sence ou de l absence de photovolta que esssesessesreeserreeesrrresrrererreress 41 5 3 Les v
69. maison l BB Remarque e La consommation d ECS repr sent e sur le graphique de gauche correspond la consommation nerg tique totale pour ce poste Elle comprend la consommation lectrique pour l appoint environ 39 et la production solaire environ 61 La consommation lectrique totale pour les postes r glementaires et l lectrom nager s l ve 54 7 KWh mMshg an si on ne consid re pour l ECS que la consommation d lectricit pour l appoint La production s l ve quant elle 76 4 KWh m2sHag an Globalement sur l ann e la production d lectricit est sup rieure la consommation Cependant en tudiant les productions et consommations au pas de temps horaire on constate que les panneaux photovolta ques ne permettent de couvrir que 22 environ des consommations d lectricit L autoconsommation d lectricit est estim e 17 0 KWh m sHa8 an pour LB En soustrayant l nergie autoconsomm e la consommation lectrique totale on obtient la consommation nerg tique issue du r seau Elle repr sente 37 7 KWh m2sH8 an soit une consommation en nergie primaire du r seau de 97 3 KWhep M sHag an pour l ensemble des postes r glementaire et l lectrom nager Nota Bene Dans cette partie l ensemble des hypoth ses concernant la simulation thermique dynamique des maisons INCAS ont t r pertori es La description des b timents a t ajust e de telle mani re permettre une comparaison d
70. mp Elodie eko Quantitatifs de mat riaux transmis Renseigner manuellement les composants directement partir de Pl iades constitutifs des maisons Associer les composants Pl iades des Associer les composants d crits des FDES composants de la base de donn es de ou des donn es Elodie novaEquer Renseigner les quantitatifs des composants Figure 22 El ments renseigner dans les outils concernant la description des composants La saisie des m tr s dans Elodie partir des donn es de Pl iades ou novaEquer peut constituer une source d erreur En effet les m tr s sont disponibles en m ou en kg dans Pl iades alors qu ils doivent tre saisis en m de surface de paroi dans Elodie Il faut donc tre vigilant lors de la saisie des m tr s dans Elodie Les donn es saisies sont d ailleurs parfois incertaines puisque pour certains composants l paisseur prise en compte n est pas pr cis e dans les FDES Des composants non d crits en STD comme les l ments de charpentes de fondations les pares pluies ont t ajout s pour le p rim tre complet Les correspondances entre les composanis de la STD et les fiches des bases de donn es des outils novaEquer et Elodie sont renseign es en annexe Afin d harmoniser les donn es d entr es sur les composants dans les deux outils une comparaison des FDES et de donn es novaEquer a t r alis e Pour certains mat riaux et composants les carts entre bases d
71. n b timent sous novaEquer il faut d abord l avoir mod lis et avoir r alis sa simulation thermique dynamique avec Pl iades COMFIE NovaEquer importe alors depuis Pl iades les quantitatifs des mat riaux utiles pour la construction du b timent ainsi que les besoins de chauffage besoin d ECS production photovolta que qui seront utilis s pour le calcul de la performance environnementale D autres informations sont ensuite remplir directement dans novaEquer la correspondance entre mat riaux Pl iades et mat riaux de la base de donn es novaEquer des compl ments d informations sur le b timent des donn es sur l origine des nergies la gestion de l eau des d chets mais aussi des donn es sur les transports quotidiens des occupants Il nest pas obligatoire de renseigner toutes ces rubriques tout d pend des limites qui ont t choisies pour l tude En effet si plusieurs b timents sont compar s le site de construction tant d j choisi il n est pas n cessaire d inclure les transports par exemple entre domicile et travail puisque les r sultats pour ce th me seront les m mes dans toutes les variantes Pour quantifier les impacts environnementaux douze indicateurs sont retenus dans Equer ils sont pr sent s dans la Figure 6 Indicateur Unit PRemarque serre carbone CO serre sur une p riode de 100ans de souffre GC d p rissement des for ts phosphate DO dans les eaux de surface Production kg
72. n mix lectrique europ en ou fran ais en fonction du lieu d o proviennent les mat riaux de fabrication utilis s en France e Les donn es peuvent aussi tre modifi es pour prendre en compte le carbone biog nique s agit du CO2 capt s par les v g taux lors de leur croissance et rejet dans l atmosph re lors de combustion Au cours de ce stage une contribution a t apport e la mise jour de la base de donn es utilis e dans NovaEquer passage de la version 2 2 la version 3 0 d Ecoinvent Les t ches r alis es pour cette mise jour sont pr sent es en annexe Elodie Elodie est un outil permettant de mesurer l impact global des Jodie b timents sur l environnement Il a t d velopp depuis 2008 par le Centre Scientifique et Technique des B timent Cet outil peut aussi tre utilis comme outil d aide la d cision Elodie utilise les fiches FDES de la base INIES pour le calcul des impacts environnementaux du b timent Des donn es Elodie renseign es par le CSTB peuvent aussi tre utilis es C est notamment le cas pour les quipements car la base de donn es INIES n inclut que des mat riaux de construction pas d impacts pour les quipements ou les vecteurs nerg tiques Dans ce cas les donn es sont g n ralement issues de la base suisse Ecoinvent et subissent un post traitement pour prendre en compte pour chaque mat riau nergie ou quipement l ensemble du cycle de vie Pour la
73. nnement global inclin 30 se calcule en consid rant un angle de 30 pour les rayonnements direct diffus et r fl chi La Figure 14 pr sente les r sultats de la comparaison des m thodes pour une journ e Rayonnement global inclin 30 le 15 juillet mesure calcul avec kt mesure mesure calcul sans kt mesure mesure 1000 Ze 4000 ess calcul avec kt O d mso calcul sans kt et Bn o 2600 T J s 2 400 E l 8 1000 200 5 O o 0 0 5 10 15 20 0 10 20 200 o Heure du jour Heure du jour 1000 Figure 14 V rification de la coh rence des mesures partir du rayonnement global inclin 30 1 S ts z sn H e ax Pyranom tre capteur de flux thermique utilis pour la mesure de la quantit d nergie solaire en lumi re naturelle II permet de mesurer la puissance du rayonnement solaire total en W m Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 19 SINSA Centre d tudes et de Formation E Kremer G Ss ue du B timent nie Climat ique td quipement Techniq G n ralement les trois courbes du global inclin 30 repr sentant la mesure et les deux m thodes de calcul donnent des valeurs assez proches D autre part les valeurs de rayonnement semblent coh rentes Les donn es mesur es peuvent donc tre valid es Cepen
74. ntre JInterprofessionnel Technique d Etude de la Pollution Atmosph rique Observatoire de l nergie IFEN Institut Fran ais de l ENvironnement ANDRA Agence Nationale pour la gestion des D chets RAdioactifs ADEME Agence Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 6 Zen WS G nie Climat ique t de For quipement Technique du Nationale pour l Environnement et la Ma trise de l Energie Jolliet 2005 Elles ont t regroup es dans Peuportier 2008 10 et sont pr sent es dans la Figure 3 IMPACTS MOYENS PAR HABITANTS ET PAR AN France th me unit Ann e habitant Source effet de serre kg CO2 eq 8 680 CITEPA nergie primaire kWh 48 670 Observatoire de l Energie acidification kg SO eq 62 3 CITEPA smog kg C2H4 eq 19 7 CITEPA eutrophisation kg PO4 eq 38 1 IFEN eau m3 33 IFEN d chets radioactifs dm 0 51 ANDRA autres d chets kg q 10 400 ADEME toxicit humaine DALY 0 0068 Jolliet Europe co toxicit PDF m an 13 700 Jolliet Europe Figure 3 Coefficients de normalisation pour se rapporter un quivalent habitant an 10 L agr gation peut galement aider conclure sur les r sultats d ACV Le but est d obtenir un indicateur environnemental unique en pond rant puis en sommant les valeurs d indicateurs normalis es Cela peut permettre de simplifier la pri
75. nuer les diff rences avec les autres nergies Avec la variante lectricit la consommation d nergie primaire est sup rieure de plus de 20 celle des variantes gaz et bois Aucun des deux outils ne permet r ellement de privil gier les variantes gaz et bois On note une inversion de classement sur l indicateur de formation d ozone photochimique D autre part les carts de classement peuvent varier sur certains indicateurs d un outil l autre c est le cas notamment pour l nergie l effet de serre et l acidification Enfin il n est pas toujours possible de d terminer s il y a des inversions de classements entre les deux outils puisque les r sultats de plusieurs variantes sont parfois confondus Une r partition par lots a t r alis e pour tenter de d terminer les origines des carts entre les deux outils Les graphiques par lots pour les trois vecteurs nerg tiques pr sent s la Figure 29 en page 35 montrant les m mes tendances seuls ceux pour le vecteur lectricit sont pr sent s ici Ces graphiques mettent en avant des diff rences au niveau de la r partition par lots pour certains indicateurs gt Pour les d chets le principal contributeur est le mur ext rieur dans Elodie alors que dans novaEquer le plancher interm diaire contribue galement beaucoup la production de d chets gt Pour les d chets radioactifs l nergie est le contributeur majoritaire dans novaEquer Dans Elodie la part de
76. onventions nu int rieur et mi b ton Besoins de chauffage des Besoins de chauffage pour la maison maisons l BB et LOp I BB kWh m S unel 2 18 00 kWh m aal 18 00 14 36 14 44 14 36 15 00 Passivhaus 15 00 pen Passivhaus 12 00 9 00 6 00 3 00 0 00 LBB avec Ponts l OB avec Ponts RT TRISCO nu TRISCO mi RT I BB RT I BB int rieur b ton Figure 17 Besoins de chauffage pour les variantes de ponts thermiques En comparant les r sultats de STD pour diff rents modes constructifs I BB et I OB ponts thermiques gaux on observe un cart tr s faible au niveau des besoins de chauffage La maison l OB a toutefois des besoins de chauffage plus important Cela peut s expliquer par l inertie plus l g re de cette maison I OB r agit plus rapidement aux variations de temp rature et lors d une baisse des temp ratures il faudra donc davantage chauffer cette maison Pour les variantes de ponts thermiques de la maison l BB graphique de droite on observe un cart relatif de plus de 22 sur les besoins de chauffage entre les variantes ponts thermiques issus de la RT et ponts thermiques calcul s avec le logiciel TRISCO Cela est li l incertitude sur les ponts thermiques issus de la RT 2012 certaines des configurations constructives des maisons INCAS n tant pas repr sent es dans le fascicule V des r gles Th U Pour la maison LBB les ponts thermiques ont t calcul s de mani
77. our le chauffage et l ECS avec un mix lectrique dynamique Influence des PV avec un bilan Influence des PV avec un bilan Variantes avec nerg tique horaire et un mix nerg tique annuel et un mix ou sans lectrique annuel lectrique annuel panneaux Influence des PV avec un bilan Influence des PV avec un bilan photovoltaiques nerg tique horaire et un mix nerg tique horaire et un mix lectrique horaire lectrique annuel Figure 27 R capitulatif des simulations r alis es Variantes de vecteurs nerg tiques Les r sultats pr sent s dans le rapport concernent les variantes de vecteurs nerg tiques et celles sur l influence de la pr sence ou l absence de panneaux photovolta ques Concernant les r sultats pour variantes constructives seule la comparaison des trois maisons est pr sent e ici les r sultats des comparaisons compl mentaires sont en annexe Les r sultats des simulations sont pr sent s sous forme de diagramme radar Chaque axe du diagramme correspond lun des sept indicateurs environnementaux commun novaEquer et Elodie Pour chaque indicateur la variante ayant la valeur d impact la plus importante a t prise comme r f rence 100 les autres variantes sont repr sent es en valeurs relatives par rapport la r f rence Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX S
78. portier Eco conception des b timents et des quartiers sl Presse de l Ecole des Mines 2008 11 Ecoinvent Ecoinvent Center Swiss Centre for Life Cycle Inventories En ligne http www ecoinvent org 12 INIES Base de donn es INIES Base nationale fran aise de r f rencesur les impacts environnementaux et sanitaires des produits quipements et services pour l valuation de la performance des ouvrages En ligne http www base inies fr Inies default aspx 13 Bruno Peuportier Isabelle Blanc Sommereux Manuel des utilisateurs COMFIE passive solar design tool for multizone buildings s l Ecole des Mines de Paris Centre d nerg tique 1994 14 CSTB Manuel d utilisation de progiciel Elodie V2 2013 DEE ENV 1 042 15 J rome Deshayes Projet ANR Habisol 2008 SIMINTHEC L1 1 Plateforme INCAS description des b timents tests et des lements syst mes contenus 2008 Confidentiel 16 Fabio Munaretto Etude de l influende de l inertie thermique sur les performances nerg tiques des b timents sl Doctorat ParisTech 2014 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 49 Ze SN ARD Centre d Etude e Formation BR Wi weg A ue du B timent s et d G nie Climat ique quipement Techniq 17 CSTB R glementation thermique 2012 R gles Th U Fascicule 5 Ponts thermiques Mars
79. r alisation d une ACV dans Elodie le projet est d compos en lots puis en b timents Dans chaque b timent six contributeurs sont remplir 14 Ils correspondent diff rentes origines d impacts environnementaux sur le cycle de vie du b timent Contributeur composant mat riaux de construction et quipements Contributeur nergie consommation d nergie en phase utilisation Contributeur eau consommation d eau en phase utilisation Contributeur d placement trajets des occupants Contributeur chantier impacts li s la construction non pris en compte dans les FDES e Contributeur d chets production de d chets en phase utilisation Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 12 Les quantitatifs de mat riaux utilis s dans le b timent tudi sont entrer manuellement dans le contributeur composant d Elodie Il faut ensuite leur attribuer une FDES Une autre m thode consiste utiliser l outil EveBim qui permet de mod liser en 3D le b timent Chaque paroi cr e dans EveBim doit tre d crite il faut pr ciser s il s agit d une cloison d une toiture et il est possible d attribuer la FDES directement dans cet outil Les quantitatifs de mat riaux et le cas ch ant les FDES sont alors directement transmis Elodie Pour le contributeur nergie les donn es doiven
80. r bois est utilis en variante pour le chauffage et ECS Dans les deux outils un rendement de chaudi re de 75 est consid r et les impacts li s correspondent ceux de la combustion pour une chaudi re bois b ches de 6 kW Si le vecteur gaz est consid r il faut ajouter une chaudi re bois aux quipements Il s agit ici d harmoniser les volumes d eau puis e La Figure 26 pr sente le mode de description pour le contributeur de consommation d eau dans les deux outils Nova Equer r Elodie en Sa Renseigner les quantit s d eau froide par Renseigner la quantit d eau totale d faut 100 l j pers et deau chaude consomm e consomm e par d faut 40 j pers Renseigner les pertes du r seau de Renseigner les pertes du r seau de distribution par d faut 5 distribution par d faut 20 Figure 26 El ments renseigner dans les outils concernant les puisages d eau La quantit d eau chaude consomm e sur l ann e a t calcul e en se basant sur les m thodes Th BCE comme expliqu dans la partie d taillant les hypoth ses de STD Le volume d eau froide a t consid r comme tant gal 100 litres par jour et par personne et les pertes du r seau de distribution ont t fix es 5 Dans novaEquer le fait de distinguer les volumes d eau chaude puis s de ceux d eau froide permet la r alisation d un calcul des consommations li es l ECS La prise en compte du chantier dans cet
81. raitement apr s usage n est pas consid r pour la partie recycl e L effet b n fique est compt pour le b timent n 1 utilisant les mat riaux recycl du b timent n La part de mat riaux recycl e contribuant la fabrication de n 1 rejoint un stock consid r comme un flux entrant et auquel aucun impact n est attribu ce qui permet de diminuer les impacts li s la fabrication de n 1 Concernant la production locale d nergie l approche consid r e dans Elodie est celle des co produits L nergie export e est consid r e comme un service suppl mentaire rendu par le b timent et ce titre le b n fice environnemental de l export d nergie ne peut pas tre attribu au b timent Les impacts de la production locale d nergie sont alors affect s au prorata de l nergie autoconsomm e le reste est affect au r seau Produits de construction et quipements techniques pris en compte dans la STD Transport proc d s de traitement des d chets d pose modules C2 C4 Maintenance and remplacement modules B2 and B4 Extraction des mati res premi res transports proc d s de fabrication modules A1 A3 Transport construction proc d s d installation modules A4 A5 Potentiels de recyclage affect s 50 en production et 50 en fin de vie Consommation d nergie postes RT chauffage refroidissement Consommation d nergie module B6 chauffage refroidissement Produit
82. re les deux outils novaEquer Elodie moyenne novaEquer Elodie Figure 36 R sultats d taill s pour les variantes de vecteur nerg tique avec un mix lectrique dynamique dans novaEquer l re Pas d inversion de classement Meilleure variante identique Inversion de classement Meilleure variante diff rente Difficile de conclure Difficile de conclure Class La Figure 37 pr sente l cart la moyenne pour les variantes mix fixe et mix dynamique dans novaEquer Moyenne Eau 29 29 5 D chets 291 2 2 0 Ozone photochimique 1 1 1 Figure 37 Ecart la moyenne entre les mix fixe et dynamique dans novaEquer Avec un mix dynamique la consommation d nergie la consommation d eau la production de d chets radioactifs et d ozone photochimique est diminu e Parall lement la production de d chets et le GWP augmentent Cela s explique par le fait que le mix dynamique consid re une r partition par usage des productions d lectricit de plus un pas de temps horaire est pris en compte Ainsi en hiver le mix dynamique sera plus carbon puisque les centrales thermiques sont utilis es pour les pointes l effet de serre et la quantit de d chets produits augmentent donc La part du nucl aire tant moins importante cette p riode la quantit de d chets radioactifs produits et d eau consomm e diminue Pour les variantes gaz et bois l lectricit est utilis e pour la ventilation l clairage
83. re pr cise dans Munaretto 2014 16 pour les conventions nu int rieur et mi b ton Cette deuxi me configuration permettait de mieux prendre en compte l inertie thermique Afin de v rifier cette hypoth se les courbes de temp ratures ont t trac es et compar es celles des temp ratures ext rieures Les r sultats pr sent s ici correspondent aux courbes de temp rature calcul es dans le salon par le logiciel COMFIE au cours de la semaine du 23 au 30 juillet Figure 18 page 24 Sur le second graphique Figure 19 page 24 la temp rature ext rieure est observ e Comme le montre la Figure 18 page 24 les amplitudes de temp rature sont plus importantes pour la convention nu int rieur La maison l BB r agit donc plus aux variations de temp ratures pour cette convention Globalement sur l ann e enti re lors des hausses de temp ratures ext rieures il fait plus chaud dans la maison avec la convention nu int rieur parce qu elle r agit plus vite cette augmentation R ciproquement une baisse des temp ratures ext rieures se traduit par une temp rature plus importante dans la maison mi b ton qui met plus de temps se refroidir Cela illustre l inertie plus importante de la maison LB mi b ton Le d phasage entre les pics de temp rature l int rieur et l ext rieur du b timent est le m me pour chaque maison puisque les mat riaux sont identiques dans les deux simulations Etudiant Marie Lise PANNI
84. roductibilit ont t r alis s en comparant diff rents modes constructifs nergies pour le chauffage et en tudiant l influence d une production locale d nergie Enfin cette synth se pr sente les carts identifi s entre les outils et indique si possible leurs origines Cela permettra d mettre des recommandations pour fiabiliser les tudes d ACV des b timents Mois cl s Analyse de Cycle de Vie Evaluation environnementale des b timents Maison passive Reproductibilit des r sultats novaEquer Elodie Abstract Life cycle assessment LCA is particularly adapted for the environmental assessment of buildings through its multi criterial approach on the entire life cycle of the building This sector is a Key sector to solve today s energy and environment challenges So it s useful to have reliable and building adapted LCA tools Different LCA tools currently exist but each of them has its own methodology and database making the results reproducibility difficult This report first presents the assumptions made for LCA and dynamic thermal simulation which is the preliminary step for buildings LCA It also presents the LCA results of simulation made with the tools novaEquer and Elodie on existing buildings the INCAS passive houses Reproducibility tests were carried out to compare different construction material energy for heating and the impact of local energy production Finally the report highlights the results disparities and
85. roduits est la plus importante Comme le montrent les graphiques de r partition par lots Figure 29 page 35 la production de d chets radioactifs est li e principalement au contributeur nergie Or pour le vecteur lectricit la quantit de d chets radioactifs produit est plus importante dans les DES d Elodie L cart sur cet indicateur s explique donc par un cart sur les bases de donn es Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 45 E INSR COSTIC gt Effet de serre on observe un cart important sur cet indicateur pour la maison ossature bois Dans novaEquer on a consid r que le bois tait issu de for ts bien g r es Cela revient prendre en compte un stockage de CO biog nique dans le bois lors de sa croissance Une variante pour laquelle le carbone biog nique n a pas t pris en compte dans novaEquer est pr sent e en annexe Pour celle ci la courbe de l OB rejoint celles de l DM et de I BB pour l indicateur effet de serre Cette variante permet de constater que dans les FDES l impact li l effet de serre semble tre une valeur interm diaire entre les variantes bois certifi et bois non certifi de novaEquer gt Acidification les carts entre les deux outils sont assez faibles Dans tous les cas les impacts li s l acidification sont plus lev s dans l ou
86. s Chamb ry Cela se rapproche donc de la valeur estim e par M t ocalc 3 2 5 quipements De nombreux quipements ont t install s dans les maisons INCAS pour r aliser diff rents essais Pour la STD et ACV les quipements suivant ont t retenus e Le chauffage se fait par l air une VMC double flux incluant une r sistance lectrique est utilis e cet effet e L eau chaude sanitaire est fournie par des panneaux solaires thermiques install s sur le balcon L appoint est r alis dans le ballon solaire par une r sistance lectrique e Des panneaux photovolta ques sont install s en toiture Production d eau chaude sanitaire ECS Concernant la production d ECS le syst me retenu pour l tude correspond celui install sur la maison DM qui est quip e de 4 m de panneaux solaires thermiques plans vitr s install s au niveau du balcon Le ballon de 300 I du chauffe eau solaire individuel CESI est appoint lectrique int gr Le sc nario de puisage utilis pour l tude correspond celui de la RT 2012 Il pr voit une occupation de 1 9 adultes quivalents arrondi deux personnes dans la simulation consommant 64 l jour personne 40 C Les calculs permettant d aboutir au volume d eau puis sont en annexe L outil Solo2000 du CSTB a t utilis afin de valider le dimensionnement du CESI apr s la d termination des volumes d eau puis s Il s est av r que l installation tait surdimens
87. s quipements est galement importante ce qui d autant plus surprenant que les donn es sur quipements ont t harmonis s Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 34 Kies E gt Pour l ozone photochimique dans Elodie la production est essentiellement li e aux murs ext rieurs pr s de 60 des contributions tandis que dans novaEquer les contributeurs pour cet indicateur sont divers KE s nova QUER amp R partition par lots l BB lectricit H Eau 100 100 E Energie 80 E Equipement E Toit 60 E So 40 E Plancher interm diaire 20 E Cloison E Mur ext rieur Jr E Fondation 10 ke d Figure 29 R partition des impacts par lots pour chaque indicateur Des normalisations ont galement t faites afin de d tablir un ordre de priorit entre les indicateurs elles sont pr sent es la Figure 30 en page 35 et 36 Elles permettent de visualiser d une mani re diff rente les carts entre les outils Ces graphiques permettent de confirmer les premi res remarques faites sur les diagrammes radars La variante lectricit est celle pour laquelle les impacts sont les plus importants pour chaque indicateur et il est difficile d effectuer un choix entre les variantes gaz et bois dans les deux outils Les r partitions par lots permettent galement de con
88. s avoir une classe d exposition au bruit BR2 ou BR3 et tre situ dans les zones climatiques H2d ou H3 moins 400 m d altitude Les maisons INCAS tant situ es en zone Hic elles ne peuvent donc pas utiliser de syst mes de rafraichissement actif R gulation Conform ment aux donn es du CEA la r gulation est de type chauffage central les temp ratures des pi ces chauff es sont r gul es en fonction de la temp rature du salon 3 2 4 Donn es m t orologiques Plusieurs fichiers m t o disponibles dans Pl iades peuvent tre utilis s pour la simulation ils correspondent plusieurs stations m t os et m thodologies Il est aussi possible d utiliser Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 18 e ef Ze SA BR Sn A Sr Climatique quipement Technique du B timent le fichier m t o correspondant aux relev s m t orologiques de l ann e 2013 sur le site de l INES Ce dernier fichier m t o a t cr dans Pl iades gr ce M t ocalc partir des mesures au pas de temps horaire de nombreux capteurs de rayonnement et de temp rature dispos s sur site Avant de pourvoir utiliser ces donn es il a fallu dans un premier temps v rifier leur coh rence En effet les relev s m t o des ann es pr c dentes s taient r v l s peu fiables Certaines valeurs ont galement
89. s Elodie sont au pas de temps annuel Etudiant Marie Lise PANNIER Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Septembre 2014 30 Ze SN ARD Centre d tudes et de Formation BR wegen ue du B timent t d quipement Techniq Pour chaque poste r glementaire et pour l lectrom nager il faut indiquer le type d nergie utilis Pour la ventilation l clairage et l lectrom nager il s agit d lectricit Pour le chauffage et l ECS trois variantes sont tudi es correspondant aux vecteurs lectricit gaz naturel ou bois nergie Vecteur lectricit Le vecteur lectricit constitue la variante de base En effet les maisons INCAS sont chauff es l lectricit Un mix lectrique fixe correspondant au mix fran ais de 2010 est utilis dans les deux outils Une variante consiste consid rer dans novaEquer un mix lectrique dynamique qui varie heure par heure et qui diff re en fonction de l usage de l lectricit Cette variante plus pr cise ne peut pas tre impl ment e dans Elodie o seuls des consommations et mix annuels sont renseign s Vecteur gaz naturel Le vecteur gaz est utilis en variante pour le chauffage et l ECS Dans les deux outils un rendement de chaudi re de 102 est consid r Si le vecteur gaz est consid r il faut ajouter une chaudi re gaz aux quipements Vecteur bois Le vecteu
90. s de construction et quipements techniques non pris en compte dans la STD Maintenance and remplacement modules B2 and B4 Extraction des mati res premi res transports proc d s de fabrication modules A1 A3 Transport construction proc d s d installation modules A4 A5 Transport proc d s de traitement des d chets d pose modules C2 C4 Consommation d nergie module B6 Consommation d nergie autres postes RT Consommation d nergie usages sp cifiques clairage ventilation auxiliaires Consommation d nergie module B6 Usages sp cifiques li s au b ti Usages sp cifiques non li s au b ti Autoconsommation de la PLE pour couvrir tout ou partie des autres consommations nerg tiques Production locale re FAT d neraie B n fices li s l export de g production locale d nergie photovolta que olien Consommation Consommation d eau d eau module B7 Chantier de construction module A5 Chantier de d construction module C1 Chantier Figure 22 P rim tre d tude Cas d tude Comme mentionn plus haut les b timents choisis pour l tude sont les maisons passives de la plateforme INCAS L ensemble des hypoth ses prises pour la simulation thermique dynamique de ces maisons est pr cis plus haut L unit fonctionnelle peut tre d crite de la mani re suivante Maison individuelle de 90 m habitable pour 2 adultes qui
91. s de pointe et de base ont galement t repris dans Munaretto 2014 et valent 110 m h pour la base et 160 m h pour la pointe utilis e 7h par semaine Aucun sc nario d infiltration n est pris en compte dans les simulations En effet le d bit dar souffl est de 110 m h et le d bit d air extrait est de 90 m h il n y a donc pas d infiltrations mais des exfiltrations Pour les flux dar internes des ventilations internes mod lis es par des portes ouvertes ont t mises en place Les d bits de ventilation interne de Munaretto 2014 pr sent s en Figure 13 ne pouvaient pas tre utilis s ici puisqu ils ont t calcul s dans des conditions de fonctionnement particuli res et en r gime stationnaire Le sc nario de ventilation externe correspond une ouverture des fen tres lorsqu il fait plus de 27 C dans une zone Les fen tres sont referm es lorsque la temp rature de la zone repasse en dessous de 24 C Le d bit de surventilation a t fix 15 Vol h Occultation Conform ment aux donn es fournies par le CEA on consid re des protections mobiles de type volets roulants sur toutes les fen tres Le pourcentage d occultation consid r vaut 10 en hiver 40 l t et 80 en p riode de vacances Refroidissement Aucun sc nario de refroidissement n a t envisag En effet pour qu un b timent d habitation puisse utiliser un syst me de refroidissement d apr s la RT 2012 il doit la foi
92. s les donn es sont li es entre elles Cependant il n est pas possible de r aliser la m me d marche avec les FDES pour lesquelles seules les valeurs d impacts sont disponibles Le lien vers les donn es sources sur lesquelles se sont bas s les industriels cr ateurs des FDES n est en effet pas conserv Nota Bene Les r sultats d ACV comparatives sont donn s pour quelques simulations dans ce chapitre Dans tous les cas les r sultats donn es par novaEquer et Elodie pour chaque indicateur environnemental sont compar s afin d tudier la reproductibilit des r sultats Les principaux carts observ s sont li s aux diff rences sur les bases de donn es malgr les harmonisations r alis es aux m thodologies variant d un outil l autre ou encore aux diff rentes m thodes de calcul des indicateurs environnementaux Les indicateurs de d chets radioactifs et de production d ozone photochimique se sont r v l s tre les moins reproductibles Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 47 Centre t d G nie Climatique quipement Techniq o g A bes WS 6 Conclusion Ce projet de fin d tude r alis au centre d efficacit nerg tique des syst mes avait pour objectif la r alisation d analyses de cycle de vie sur les maisons passives de la plateforme INCAS avec les derni res vers
93. s par des coefficients permettant de se ramener une quantit en kg quivalent de CO Dans la mesure du possible les indicateurs de probl me sont ensuite reli s des indicateurs orient s dommage ou endpoint dont le but est d estimer les dommages potentiels li s aux indicateurs de probl mes Figure 2 Ce type d indicateur est plus parlant pour le lecteur d une ACV cependant les donn es sont plus incertaines En effet il n est parfois pas possible d tablir des liens directs entre indicateurs de cat gorie interm diaire et de dommage sur l environnement puisque les relations ne sont pas toujours sures ou bien connues Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 5 amp 2INSR Centre d tudes et de Formation STAAIOURS G nie Climatique quipement Technique du B tment Diff rentes m thodologies permettent d valuer les impacts environnementaux et d aboutir au calcul d indicateurs environnementaux Certaines n valuent que des indicateurs de probl mes et d autre des indicateurs de probl mes et de dommage La commission europ enne fournit au travers du JRC Joint Research Center des recommandations sur les m thodologies employer pour diff rents types d effets sur l environnement Ces recommandations sont consign es dans lILCD Handbook 8 International Reference Life Cycle Data
94. s produits d effet de serre et d ozone photochimique Concernant la consommation d nergie primaire on remarque que les maisons l BB et DM consomment environ 10 d nergie en moins que la variante OB et ce dans les deux outils Cela s explique par l cart sur les besoins de chauffage observ entre les diff rents modes constructifs les besoins de chauffage de la maison ossature bois sont plus lev s Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 43 Ze SN ARD Centre d tudes et de Formation BR wegen ue du B timent t d quipement Techniq que ceux des deux autres variantes constructives principalement cause des incertitudes sur les choix des valeurs pour les ponts thermiques La maison ossature bois est celle pour laquelle l indicateur effet de serre est le plus faible En effet dans les FDES un stockage de CO est pris en compte la croissance du bois De m me dans novaEquer le choix s est port sur l utilisation de bois issu de for t bien g r et un stockage de CO est pris en compte lors de sa croissance La Figure 42 pr sente les carts entre Elodie et novaEquer pour ces variantes Valeurs Valeurs Valeurs d impacts d impacts d impacts I BB I DM I OB Class 1 re Ecarts Ecarts Ecarts Comparaison des variantes Energie primaire totale Consommation
95. se de d cision en comparant plusieurs variantes sur la base d un seul indicateur Ces tapes restent cependant facultatives et peuvent tre discutables puisque le classement des indicateurs par ordre de priorit est subjectif Interpr tation Apr s avoir obtenus les r sultats d ACV sous forme d indicateur et ventuellement avoir normalis les r sultats ceux ci doivent tre interpr t s Cette phase doit permettre de r pondre aux questions pos es en amont de l ACV et de comparer les variantes envisag es Lors de l interpr tation certaines hypoth ses notamment celles concernant la d finition de l unit fonctionnelle peuvent tre remises en question Ainsi la d marche d ACV est it rative les hypoth ses prises sont affin es en cours d tude et les diff rentes tapes sont r alis es plusieurs fois 2 1 3 Limites d une ACV Bien que l ACV permette une approche multicrit re sur l ensemble du cycle de vie d un syst me cette d marche pr sente quelques inconv nients La principale limite est la d pendance tr s forte entre les hypoth ses prises choix de l unit fonctionnelle et des fronti res du syst me et les r sultats obtenus L origine des donn es peut aussi constituer une limite les r sultats ne seront pas forcement identiques en fonction des flux inventori s ou des m thodes choisies pour l ACV De m me toutes les donn es n cessaires une tude compl te ne sont pas toujours disponibles et
96. se de la performance environnementale passe par une optimisation de la d marche de conception Il est donc important de disposer d outils multicrit res suffisamment fiables et permettant de mettre en vidence les sources des impacts environnementaux li s au secteur du b timent Cela peut passer par une d marche d analyse de cycle de vie qui permet justement d valuer les impacts environnementaux d un syst me sur l ensemble de son cycle de vie Le pr sent projet de fin d tude r alis du 3 f vrier au 31 juillet 2014 au Centre d Efficacit nerg tique des Syst mes CES Palaiseau doit permettre d apporter une contribution la fiabilisation d outils d analyse de cycle de vie ci apr s not ACV d di s au b timent Ce projet s inscrit dans le cadre du programme de recherche BENEFIS Bilan ENerg tique et Environnemental Flable Simple et reproductible des b timents 3 financ par ANR Agence Nationale de la Recherche Cinq partenaires y contribuent les p les de recherche ARMINES et CSTB Centre Scientifique et Technique du B timent l industriel BOUYGUES Construction l association Maison de Qualit et la soci t IZUBA Energies L objectif principal de BENEFIS est de pr parer le passage l approche performancielle dans le secteur du b timent Il s agit de rendre accessible et fiable la d marche d coconception par ACV tous les acteurs du b timent Pour ce faire les partenaires de BENEFIS proposent d
97. sible au plus grand nombre la d marche d coconception par l ACV Cette tude comparative doit permettre d identifier les probl mes de reproductibilit entre les outils et de d terminer leurs provenances Suite cela des recommandations seront formul es pour am liorer la reproductivit Fronti res du syst me Le p rim tre d tude choisi pour le projet comprend l ensemble des mat riaux d crit ou non en STD et les consommations nerg tiques pour l ensemble des postes r glementaires Les consommations d nergie sp cifiques sont galement prises en compte Enfin les consommations d eau et la phase chantier sont int gr es au p rim tre Diff rentes simulations ont t r alis es sur ce p rim tre d tude Elles portent principalement sur e L tude des variantes constructives b ton banch parpaing ossature bois e L tude des nergies utilis es pour le chauffage lectricit gaz bois e L tude de l influence de la pr sence ou de l absence de panneaux photovoltaique La Figure 22 en page 27 permet de visualiser les caract ristiques du p rim tre d tude Comme la Figure 22 en page 27 le montre ce p rim tre n est pas d crit de la m me fa on dans les outils novaEquer et Elodie La diff rence r side dans la mani re d allouer les impacts li s l utilisation d un produit recycl ou li s une production locale d nergie Dans novaEquer la m thode des impacts vit s
98. simul s par des r sistances lectriques et des g n rateurs d humidit Actuellement la plateforme INCAS est compos e de quatre maisons de m me g om trie pour faciliter leur comparaison Les modes constructifs sont diff rents dans chaque maison comme le montre la Figure 9 en page 15 Trois variantes constructives ont t tudi es la maison double mur la maison en b ton banch et celle ossature bois En pratique la maison OB r alis e par un groupe allemand a des dimensions l g rement diff rentes des maisons I DM et I BB r alis e par des entreprises fran aises Or dans le but de comparer les mat riaux de construction et non l influence des variations g om triques lors de ACV la g om trie des trois maisons a t consid r e comme strictement identique Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 14 t de For nie Climatique chnique du 2INSR Centre d tudes e mation G BR STAO quipement Te B timent D nomination Composition Remarques Double Mur deux couches de blocs creux en b ton Inertie lourde s par s par de la laine de verre 1 maison b tie I BB B ton Banch enveloppe en b ton et isolation par inertie lourde l ext rieur avec du polystyr ne extrud 2 maison b tie 3 maison b tie 4 maison b tie Figure 9
99. stater que l cart le plus important entre les outils est sur l indicateur de d chets radioactifs Les indicateurs d nergie d eau consomm e et de d chets radioactifs sont ceux qui dans tous les cas ont la plus grande importance relative L indicateur de formation d ozone photochimique a une importance relative moindre cela permet de relativiser les probl mes de reproductibilit observ s 1 00 Impacts en quivalents habitants an pour l BB lectricit 0 90 0 80 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 E NovaEquer E Elodie Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 35 G nie Climatique quipement Technique du B timent ke gt Impacts en quivalents habitants an pour l BB gaz E NovaEquer E Elodie Impacts quivalents habitants an pour l BB bois E NovaEquer E Elodie Figure 30 Normalisation des impacts pour les maisons LBB avec trois vecteurs nerg tiques Un mode de pr sentation des r sultats sous forme de tableau synth tique a t adopt dans le cadre du projet BENEFIS Il permet de regrouper les r sultats des ACV comparatives et rend plus visuel les ventuels probl mes de reproductibilit sur les indicateurs environnementaux Dans ce tableau il faut renseigner d une part si une inversion de classement est observ e entre les deux outils et d autre p
100. t tre galement entr es manuellement apr s avoir r alis une simulation thermique dynamique du b timent dans un autre logiciel Pour quantifier les impacts environnementaux 17 indicateurs sont d termin s dans les FDES Cependant seuls 9 d entre eux sont exploitables par tous les contributeurs d Elodie ils sont pr sent s dans la Figure 7 Indicateur _ Unit _ Remarque Changement climatique kg quivalent Potentiel de r chauffement des gaz dioxyde de effet de serre sur une p riode de carbone CO 100 ans Acidification kg quivalent de Contribution aux pluies acides et au atmosph rique dioxyde de d p rissement des for ts souffre GC Formation d ozone kg quivalent Formation d ozone dans les basses photochimique d thyl ne C2H4 couches de l atmosph re li e la d composition de compos s organiques volatiles Consommation de kWh Concerne la quantit d nergie primaire ressources nerg tiques consomm e sur l ensemble du cycle de nergie primaire totale vie du b timent Consommation de kWh Ne concerne que la part d nergie ressources nerg tiques primaire consomm e pour le cycle de nergie non renouvelable vie du b timent qui est issue d nergie non renouvelable Eau consomm e sur l ensemble du cycle de vie du b timent limin s sur le cycle de vie du b timent produits sur le cycle de vie du b timent limin s sur le cycle de vie du b timent
101. te tude ne concerne pas le contributeur chantier d Elodie Rien n est rempli pour ce contributeur puisqu il na pas de correspondance dans novaEquer et que les donn es renseigner se sont pas connues Pour caract riser l tape chantier un surplus de mat riaux a toutefois t pris en compte Il correspond aux pertes de mati res lors de la mise en uvre Dans les FDES un surplus de mat riau variant de 0 9 selon le composant consid r est comptabilis Un surplus de Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 31 t de For nie Climatique chnique du Ke Wl d tudes e Mi ment Te mat riaux de 5 a alors t consid r dans novaEquer ce pourcentage correspond la valeur par d faut pour le surplus e Les outils d ACV novaEquer et Elodie permettent de prendre en compte d autres param tres pour la phase d utilisation du b timent tels que les d chets m nagers ou les transports des occupants Cependant ces deux param tres n entrant pas dans le champ de l tude d ACV comparative ils n ont pas t renseign s Un autre p rim tre d tude a t d fini Il s agit d un p rim tre d tude ne regroupant que les mat riaux d crits en STD et le poste r glementaire li au chauffage La Figure 28 pr sente les caract ristiques de ce p rim tre d tude r duit Produits
102. tembre 2014 4 Centre t d G nie Climatique quipement Techniq Ze WS D finition des objectifs et du syst me Cette phase est tr s importante puisqu elle permet la d termination des objectifs et du champ de l tude C est ce moment que sont d finis la fonction du syst me l unit fonctionnelle les limites de l tude le public de l tude Il faut aussi mentionner les noms des donneurs d ordre et financeurs afin que le lecteur ait un regard critique sur l tude L unit fonctionnelle comprend la fonction principale et ventuellement les fonctions secondaire du syst me tudi la quantit de r f rence le niveau de performance la dur e de vie du syst me la localisation du syst me lieu de fabrication d utilisation Voici un exemple d unit fonctionnelle Produit tudi Unit fonctionnelle Peinture Prot ger une surface de 1 m de mur int rieur pendant 10 ans Il est important de bien d crire l unit fonctionnelle pour que les comparaisons entre variantes se fassent sur des bases identiques Cependant plus l unit fonctionnelle est d crite de mani re pr cise plus le nombre de syst mes r pondant tous les crit res est faible Le nombre de variantes pouvant tre compar es s en trouve donc r duit Inventaire des polluants et mati res premi res Lors de cette phase toutes les substances extraites et mises dans l air l eau et le sol pour la production l utilisation et le
103. til Elodie Cela s explique car pour presque tous les mat riaux ainsi que pour le vecteur lectricit les impacts li s l acidification sont plus importants dans Elodie comme le montre les Figure 33 et Figure 34 en pages 37 et 38 L cart est donc li aux bases de donn es Comme indiqu dans les variantes de vecteur nerg tique les carts sur cet indicateur sont nuancer gt Formation d ozone photochimique l cart important s explique par la diff rence de m thode de calcul entre Ecoinvent et la norme NF P01 010 utilis e dans les FDES pour cet indicateur Cependant comme nous l avons vu pour les variantes nerg tiques malgr l cart important et la non reproductibilit des r sultats les normalisations montrent que l impact en habitant an est toujours le plus faible pour cet indicateur Cela permet de relativiser son importance Les tudes d ACV comparatives r alis es dans le cadre de ce projet ont permis de mettre en vidence les sources probables des carts observ es entre les outils novaEquer et Elodie La Figure 45 regroupe les remarques faites concernant la reproductibilit pour les indicateurs environnementaux Pour rappel la normalisation permet une hi rarchisation des indicateurs Ecarts Inversion de Importance entre les classement Reproductibilit relative outils normalisation Energie primaire totale faibles Je Bonne reproductibilit grande Consommation d eau totale w Bonne reproductibil
104. tiques Commisariat g n ral au d veloppement durable 355 millions de tonnes de d chets produits en France en 2010 Janvier 2013 n 385 3 ANR Projet BENEFIS Bilan ENerg tique et Environnemental Flable Simple et reproductible des b timents 2011 ANR GUI AAP 04 Doc Scientifique 2011 4 Olivier Jolliet Myriam Saad Pierre Grettaz Shanna Shaked Analyse du cycle de vie comprendre et r aliser un cobilan 2e dition mise jour et augment e Lausanne Presses Polytechniques et universitaire Collection g rer l environnement 2010 ISBN 978 2 88074 886 9 5 Bruno Peuportier Bernd Polster Manuel d utilisation Logiciel Equer Simulation du cycle de vie des b timents s l Ecole des Mines de Paris Centre d nerg tique 6 IZUBA Energies Documentation Equer Manuel ZUBA Energies En ligne http docs izuba fr fr wakka php wiki IntroductionEQUER 7 ISO 14 040 Management environnemental Analyse du cycle de vie Principes et cadres 2006 8 IES Instutit for Environnement and Sustainablility et JRC Europeen Commission Joint Research Center LCD Handbook International Reference Life Cycle Data System Framework and Requirements for Life Cycle Impact Assesment Models and Indicators 2010 EUR 24586 EU 9 Universit de Valenciennes M thodologie de l analyse du cylcle de vie En ligne http stockage univ valenciennes fr MenetACVBAT20120704 acvbat chap03 co ch03 110 2 1 html 10 Bruno Peu
105. ue des panneaux de l onduleur Lorsque toutes consommations d lectricit sont connues il est possible de d terminer la part autoconsomm e et la part appel e sur le r seau Toutes les simulations sont r alis es pour la g om trie et les sc narios de fonctionnement d crits ci avant La dur e de simulation est de 1 an et le pas de temps choisi est de 1 2h La p riode de mise en temp rature est de deux semaines 3 3 1 Les besoins de chauffage Le choix du fichier m t o ou de l origine des ponts thermiques influencent particuli rement les r sultats Les besoins de chauffage sont pr sent s en Figure 16 page 22 et Figure 17 page 23 en faisant varier ces deux param tres Influence du choix du fichier m t o NB Pour cette s rie de simulation les ponts thermiques choisis sont ceux issus de la RT2012 Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 21 Besoins de Chauffage kWh m ue E BB mI DM mI OB 30 00 26 76 27 90 25 04 24 58 23 64 23 29 25 00 20 00 16 72 14 36 14 18 15 00 Passivhaus 10 00 5 00 0 00 Macon RT 2022 DJU M t o 2013 2513 DJU Macon TRY 2653 DJU Figure 16 Besoins de chauffage pour les trois variantes constructives et diff rents fichiers m t os En fonction des stations m t orologiques choisies les besoins de chauf
106. uire les carts et donc pour fiabiliser et am liorer les outils existants d ACV II ne s agit pas d obtenir des r sultats identiques avec les diff rents outils d ACV mais plut t de rendre leurs r sultats coh rents et de voir si les outils donnent les m mes meilleures variantes lorsqu ils sont utilis s pour comparer plusieurs b timents Etudiant Marie Lise PANNIER Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 Centre t d D e G nie Climatique em quipement Techniq wm a COSTIC d tudes et de Form ue du R sum R sum L analyse de cycle de vie ACV par son approche multicrit res sur l ensemble du cycle de vie est particuli rement adapt e l valuation de la performance environnementale dans le b timent Or ce secteur va jouer un r le cl pour relever les d fis nerg tiques et environnementaux actuels Il est donc important de disposer d outils d ACV fiables adapt s au b timent Actuellement les outils existants poss dent leurs propres m thodologies et bases de donn es ce qui peut entraver la reproductibilit des r sultats Cette synth se regroupe les hypoth ses prises pour la simulation thermique dynamique tape pr alable et pour ACV de maisons Elle d taille les r sultats d ACV r alis es avec les outils novaEquer et Elodie sur des b timents r els les maisons passives INCAS Des tests de rep
107. uno PEUPORTIER Charlotte ROUX Septembre 2014 11 G nie Climatique Zeg 0 S C Centre d tudes et de Formation Ei quipernent Technique du B tment EN E indicateur _ Unit __ Remarque D chets dm3 de d chets Quantit de d chets radioactifs produits sur radioactifs le cycle de vie du b timent Figure 6 Indicateurs environnementaux de novaEquer Les m thodes de calcul de ces indicateurs sont pr sent es en annexe Les r sultats d ACV dans novaEquer sont donc les 12 indicateurs Ils sont calcul s pour les quatre phases de la vie du b timent la construction l utilisation la r novation et la d molition NovaEquer utilise pour le calcul des impacts li s la fabrication des mat riaux et composants de construction la base de donn es suisse Ecoinvent Plus de 360 fiches Ecoinvent rassemblant les principaux mat riaux et proc d s n cessaires ACV des b timents ont t transpos es dans novaEquer Des modifications peuvent tre apport es aux donn es Ecoinvent e Des conversions sont r alis es dans le cas o les unit s propos es par Ecoinvent ne correspondent pas celles utilis es dans novaEquer e Des compositions de diff rents mat riaux sont effectu es afin d obtenir un produit complet Par exemple utilisation de bois et de verre pour faire une fen tre e Des contextualisations permettent de passer du mix lectrique o le produit est suppos tre fabriqu souvent la suisse u
108. us utilis s Cependant les diff rents logiciels pr sents sur le march fran ais novaEquer Elodie SimaPro Team B timent E Licco Cocon poss dent leurs propres bases de donn es et m thodologies Cela peut poser des probl mes de reproductibilit des r sultats Afin que les utilisateurs aient confiance dans ces outils leur fiabilit doit tre augment e Il est donc n cessaire d atteindre un bon niveau de reproductibilit des r sultats Plusieurs travaux de recherche portant sur la comparaison de logiciels et de bases de donn es d ACV ont d j t r alis s Parmi eux les projets PRESCO Practical REcommendations for Sustainable COnstruction en 2005 portant sur les outils Equer Eco Quantum Eco Soft et SimaPro et COIMBA D veloppement d un outil consensuel pour la COnnaissance de l IMpact environnemental des BAtiments en 2010 portant sur les outils Equer Elodie et Simapro Suite aux r sultats de ces travaux de premi res recommandations ont t faites pour am liorer la reproductibilit des r sultats entre outils Le projet BENEFIS Bilan ENerg tique et Environnemental Flable Simple et reproductible des b timents 3 s inscrit dans la continuit du travail d am lioration de la reproductibilit des r sultats Ce projet de recherche d but en 2012 regroupe cinq acteurs du secteur de la construction les p les de recherche CSTB Centre Scientifique et Technique du B timent et ARMINES l industrie
109. valents sur 80 ans L ensemble des hypoth ses prises pour l analyse de cycle de vie est d crit dans les paragraphes suivants Il faut noter que les hypoth ses ont t prises dans la mesure du possible de mani re harmoniser les donn es d entr e entre les deux outils Cette harmonisation est n cessaire une comparaison pr cise de novaEquer et Elodie bas e sur Etudiant Marie Lise PANNIER Tuteurs C dric BEAUMONT Bruno PEUPORTIER Charlotte ROUX Analyse de cycle de vie des maisons passives de la plateforme INCAS Septembre 2014 27 6 ef les diff rences m thodologiques Dans la suite une tude de sensibilit est men e sur certains param tres d entr es qui varient entre les outils Cette rubrique pr sente les hypoth ses faites sur le choix des mat riaux composants et des quipements Pour rappel les origines des donn es pour chaque outil sont les suivantes e Dans novaEquer les mat riaux ont t s lectionn s dans la base de donn es de l outil II s agit de donn es de la base suisse Ecoinvent ajust es conversion composition contextualisation carbone biog nique e Dans Elodie les mat riaux peuvent tre s lectionn s parmi les FDES ou des donn es g n riques souvent de donn es Ecoinvent ajust es La description des composants utilis s pour les maisons ne se fait pas de la m me mani re dans les deux outils La Figure 22 r capitule les l ments d crire Nova Equer Surp a

synthese du projet de fin d`etude analyse de cycle de vie des

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