Le pic de carbone
L’impact environnemental des bâtiments est divisé en deux catégories : l’impact environnemental opérationnel et l’impact environnemental incorporé. L’impact environnemental opérationnel est l’impact généré par un bâtiment pendant toute sa phase d’utilisation. Ceci est principalement dû à l’énergie utilisée pour le conditionnement du climat intérieur du bâtiment. Jusqu’à récemment, la réduction de l’impact opérationnel était la principale préoccupation en phase de conception. Aujourd’hui, les architectes savent comment créer des bâtiments performants sur le plan énergétique qui peuvent prétendre à un faible impact environnemental opérationnel. Notre attention s’est donc portée sur le processus de construction et sur l’impact environnemental lié à la production, au montage et à l’entretien des bâtiments. Cet impact est appelé l’impact environnemental incorporé. Malgré nos efforts pour réduire l’impact environnemental opérationnel, l’impact environnemental intrinsèque a augmenté, en raison d’une plus grande quantité de matériaux utilisés dans les bâtiments économes en énergie d’aujourd’hui.
Dans la pratique actuelle, nous constatons que, dans la plupart des bâtiments, l’impact environnemental incorporé tend à être plus élevé que l’impact opérationnel. Ce n’est pas la seule raison pour laquelle l’impact environnemental incorporé mérite notre attention. L’impact environnemental incorporé est également l’impact environnemental initial, qui se produit avant ou au tout début de la construction, c’est-à-dire avant l’utilisation réelle du bâtiment, et qui représente un « pic de carbone » important dans un court laps de temps (1).
L’atténuation de ce pic initial de carbone est un élément important de la stratégie globale de réduction de l’empreinte environnementale de nos bâtiments, car il se produit avant (« maintenant ») et il est certain. Les choix affectant ce pic doivent être soigneusement étudiés, et si les décisions prises augmentent l’impact environnemental incorporé, elles doivent être compensées par un impact environnemental opérationnel plus faible. Le temps nécessaire pour compenser les impacts initiaux plus élevés, qui peuvent être considérés comme des « investissements environnementaux », variera d’un cas à l’autre, selon la fonction et de l’utilisation d’un bâtiment et de différents scénarios de mix énergétique futur. Il y a encore beaucoup d’incertitudes quant à cette « période de récupération environnementale ». Les observations climatiques actuelles ont clairement montré qu’il faut agir « maintenant » pour réduire les incidences environnementales en général, et les émissions de carbone en particulier, afin de respecter la trajectoire de 1,5°C fixée par le IPCC. Toutefois, générer une surcharge de carbone maintenant dans l’intention, espérons-le, de réduire les émissions à long terme, pourrait ne pas être rentable avant 20 ans, et c’est une situation qu’il faut éviter. L’optimisation de l’impact environnemental, tant opérationnel qu’incorporé, de nos bâtiments doit donc être notre première préoccupation.
Crédits photo: Embodied GHG emissions of buildings (1)
L’impact environnemental incorporé des installations techniques
Depuis quelques années, l’impact environnemental incorporé des produits de construction courants est un facteur de décision important dans la pratique de conception architecturale, l’outil d’évaluation du cycle de vie TOTEM étant le principal guide dans le contexte belge. D’où la stratégie visant à réduire la quantité de nouveaux matériaux par une combinaison intelligente de programmation des bâtiments et de réutilisation des bâtiments, des structures et des matériaux de construction existants.
Jusqu’à présent, l’impact environnemental incorporé des installations techniques dans les bâtiments a été négligé. Cela est principalement dû à la complexité de ces installations et au manque de données sur les quantités de matériaux utilisés dans les installations techniques. Des études récentes nous ont permis d’en savoir plus et montrent qu’entre 14% et 45% de l’impact environnemental incorporé des immeubles de bureaux peut être attribué aux installations techniques (2), en fonction du type d’installation et de la durée de vie considérée. Ce n’est pas surprenant, car les équipements techniques sont souvent constitués de métaux (rares) et contiennent des fluides à fort PRG (potentiel de réchauffement planétaire). Les points chauds se trouvent dans les systèmes de distribution et d’émission HVAC, le câblage électrique (cuivre), les liquides de refroidissement et les panneaux photovoltaïques.
Crédits photo: archipelago – école Steiner à Wijgmaal
La “low tech” comme stratégie
La réduction de l’impact environnemental incorporé des installations techniques peut être réalisée en utilisant différentes stratégies qui, dans la plupart des cas, doivent être combinées. La stratégie la plus importante consiste à réduire la quantité de matériaux utilisés dans l’installation technique et à éviter d’utiliser des réfrigérants à fort PRG.
Il est intéressant de noter que les différentes parties d’une installation technique ont des durées de vie différentes, par exemple les unités de production ont une durée de vie courte et les systèmes de distribution une durée de vie longue. Les différentes parties d’une usine ont également un impact différent sur la consommation d’énergie opérationnelle et donc sur l’impact environnemental opérationnel. La matérialisation des systèmes de distribution et des unités de production doit donc être considérée différemment. Les systèmes de distribution doivent être conçus de manière à être soit à l’épreuve du temps, soit aussi petits que possible, afin que leur impact matériel soit minimal. La pérennité signifie également qu’à moyen terme, différentes unités de production avec différentes sources d’énergie peuvent être connectées au système. À (assez) court terme, il faut rechercher le meilleur équilibre entre l’impact matériel et la consommation d’énergie primaire, avec l’empreinte environnementale correspondante à court terme (3).
L’une des stratégies les plus importantes pour réduire la quantité et l’impact des installations techniques réside dans la conception architecturale du bâtiment. L’application de stratégies de conception sensibles au climat, où la conception architecturale du bâtiment atténue déjà la plupart des influences perturbatrices du climat extérieur (chaleur et froid), offre des stratégies pour le maintien à faible technicité d’un climat intérieur confortable et sain, grâce par exemple à une lumière du jour de qualité maximale, une masse thermique et une ventilation naturelle. En appliquant ces stratégies, la demande énergétique nette du bâtiment pour maintenir le climat intérieur peut être considérablement réduite. La recherche a montré que ces stratégies ne sont pas seulement utiles dans notre climat actuel, mais qu’elles sont encore plus importantes dans les conditions climatiques futures (2 et 4).
Auteur: Joost DECLERCQ – ARCHIPELAGO ARCHITECTS
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Littérature supplémentaire
(1) Martin Röck, et al. (2020). Embodied GHG emissions of buildings – The hidden challenge for effective climate change mitigation, in: Applied Energy (https://www.researchgate.net/publication/337591460_Embodied_GHG_emissions_of_buildings_-The_hidden_challenge_for_effective_climate_change_mitigation)
(2) Delphine Ramon, (2021). Towards future-proof buildings in Belgium – Climate and life cycle modelling for low-impact climate robust office buildings, Phd Thesis, KU Leuven (https://www.researchportal.be/en/publication/towards-future-proof-buildings-belgium-climate-and-life-cycle-modelling-low-impact)
(3) Joost Declercq, (2020). Circulaire economie toegepast op technische installaties – Technische installaties, aanpasbaarheid en reversibiliteit, Seminarie Duurzame Gebouwen, Leefmilieu Brussel (https://leefmilieu.brussels/sites/default/files/user_files/sem05-201016-6-jd-nl.pdf and https://leefmilieu.brussels/sites/default/files/user_files/sem05-201016-6-jd-fr.pdf )
(4) Joost Declercq, et al. (2021). The feasibility of natural ventilative cooling in an office building in a Flemish urban context and the impact of climate change, Proceedings of the 17th IBPSA Conference (https://doi.org/10.26868/25222708.2021.30811)
