ÉCOLE SPÉCIALE DES TRAVAUX PUBLICS, DU BÂTIMENT ET DE L'INDUSTRIE
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I. Préambule
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II. Le Grenelle de l’environnement
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1. Les textes législatifs
On retrouve les e...
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Les acteurs du Grenelle de l’environnement ...
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Eco quartier de Grenoble
Le Grenelle de l’e...
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3. Les réalisations (chiffres extraits du r...
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B. Plan Bâtiment Grenelle
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Les bâtiments de l’Etat subissent également...
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Formation des professionnels du bâtiment
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III. Les différentes règlementations, démar...
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2. Une réglementation, trois exigences de r...
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b. Une exigence de consommation en énergie ...
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c. Une exigence de confort d’été : le Tic
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3. Exigence de moyens et disparition des ga...
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La division en deux certifications a été fa...
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Les cibles
Les cibles HQE sont le cœur de l...
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 Conception de bâtiments performants pour ...
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Les 10 catégories BREEAM
1. Management 6. M...
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c. La certification LEED
Le Leadership in E...
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a. Comparatif
BREEAM, LEED, HQE
 BREEAM, l...
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Le système français est le plus contraignan...
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3. Les labels énergétiques
a. Une évolution...
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Une exigence de résultats
Un des atouts du ...
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b. Le label PassivHaus
Passivhaus est un la...
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c. Comparatif
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IV. Les matériaux
A. Rôle des fiches de déc...
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1. Production : comprend la fabrication du ...
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Tous les matériaux faisant l’objet d’une FD...
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B. Isolation Thermique
Une étude menée par ...
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2. L’isolation par l’extérieur : des matéri...
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Il existe également des produits qui associ...
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L’avantage de l’isolation par l’extérieur e...
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progrès effectués sur les matériaux radiati...
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C. L’acoustique
Le bruit est considéré comm...
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D. Purification de l’air
Aujourd’hui, on di...
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Il faut savoir que les matériaux de constru...
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bruit et la pollution de l’air ambiant. Ell...
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4. Les appareils purificateurs d’air
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E. Les éco-matériaux
Nous l’avons vu tout a...
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1. Les matériaux biosourcés
Les matériaux b...
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qui concerne les études sur le béton de cha...
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2. Les matériaux recyclés
Pour économiser d...
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c. Les granulats de verre
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Le bét...
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Matériaux et produits innovants - leurs performance et contribution à l'habitat durable
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Le présent mémoire concerne le Projet Industriel d’Entreprenariat et de Recherche réalisé en
partenariat avec l’ESTP dont l’intitulé est « Matériaux et produits innovants : leurs performances et
contribution à l’habitat durable ». L’objectif était de découvrir des innovations techniques
concernant les matériaux de construction afin de répondre aux exigences environnementales de
l’habitat durable.

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Matériaux et produits innovants - leurs performance et contribution à l'habitat durable

  1. 1. ÉCOLE SPÉCIALE DES TRAVAUX PUBLICS, DU BÂTIMENT ET DE L'INDUSTRIE Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 Matériaux et produits innovants Leurs performance et contribution à l'habitat durable Stéphane Cazin (B2) Aïline Kianpour (B2) Sara Lazizi (B2) Encadrés par : Christiane Majcherczyk, Expert de justice, Professeur ESTP
  2. 2. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 3 Remerciements En premier lieu, nous tenions à remercier l’ESTP et plus particulièrement Monsieur MOREL pour son soutien et son aide concernant la réalisation de ce Projet Industriel d’Entreprenariat et de Recherche qui porte sur un sujet d’actualité en phase avec le monde du BTP, les matériaux de construction de l’habitat durable. Nous tenions également à remercier Madame PLANCHARD pour nous avoir invités au colloque de la FFB, Monsieur MANCEAU pour son aide précieuse, Madame BROUARD pour la visite de la Maison Multi-Confort, enfin Monsieur BERTRAND et Monsieur THIERRY pour la visite du siège social de Bouygues Construction. Enfin, nous remercions vivement Madame MAJCHERCZYK pour toute l’énergie qu’elle a mise dans l’accompagnement de ce projet. Grâce à son implication, nous avons disposé d’un suivi régulier et très enrichissant. Elle nous a fourni de nombreuses références de livres ou d’articles à consulter et nous a prodigué des conseils précieux dans l’organisation de notre PIER. Nous tenions donc à lui faire part de toute notre reconnaissance pour son soutien dans ce travail.
  3. 3. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 4
  4. 4. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 5 Résumé Le présent mémoire concerne le Projet Industriel d’Entreprenariat et de Recherche réalisé en partenariat avec l’ESTP dont l’intitulé est « Matériaux et produits innovants : leurs performances et contribution à l’habitat durable ». L’objectif était de découvrir des innovations techniques concernant les matériaux de construction afin de répondre aux exigences environnementales de l’habitat durable. Pour cela, nous avons étudié dans un premier temps l’encadrement réglementaire et les certifications liés aux constructions durables en examinant les mesures du « Grenelle de l’Environnement II » concernant le bâtiment et en analysant l’état actuel de la certification des constructions durables, aussi bien au niveau national qu’international. Notamment, nous avons effectué une analyse comparative des labels énergétiques et environnementaux. Puis, nous avons abordé les différentes solutions techniques déployées actuellement sur le marché ou en cours de développement par les industriels dans le but d’atteindre les exigences de l’habitat durable. Nous nous sommes donc intéressés d’une part aux grands thèmes tels que l’isolation thermique et acoustique, la purification de l’air et les éco-matériaux, d’autre part, nous avons approfondi certaines propriétés particulières des matériaux et produits innovants telles que celles des matériaux à changement de phases ou contenant des nanoparticules. Pour appuyer nos propos, nous avons visité deux bâtiments exemplaires en termes de construction durable : le Challenger, siège social de Bouygues Construction et la Maison Multi- Confort de Saint-Gobain, véritable vitrine des produits innovants que propose le groupe. A travers ces deux visites, nous avons pu étayer nos propos sur des exemples concrets qui ancrent l’habitat de demain dans le monde d’aujourd’hui. Enfin, notre attention s’est portée sur l’aspect économique de l’habitat durable. Tout d’abord, nous avons constaté que les bénéfices économiques de l’habitat durable sont aussi bien à envisager à court terme avec une réduction des factures énergétiques que sur le long terme avec une valorisation de biens, des créations d’emploi, des retours sur investissements. Nous avons de plus mis en lumière l’ensemble des acteurs concernés par l’aspect économique de l’habitat durable. Mots-clefs : Habitat Durable, Environnement, Innovation, Matériau, Produit, RT2012, HQE
  5. 5. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 6
  6. 6. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 7 Summary This present Industrial and Entrepreneurship Research Project, realized in partnership with the ESTP, is entitled “Innovative products and materials: their performances and contribution to the sustainable housing”. Its goal was to discover new techniques about construction material in order to answer the environmental requirements of sustainable housing. In order to define a clear context, we first studied the legal frame and the certifications linked to sustainable construction. On a national and international scale, we defined what could be called “sustainable habitat”. A main emphasis was conducted upon the energy consumption and the environment. Afterward, we decrypted and analyzed several solutions to our problematic that are both in industrial development and already on the market. We focused on the main themes such as thermic and acoustic insulation, air purification and eco-materials. We also made deeper research on materials with interesting properties such as phase-change material and nanoparticle. In order to gain feedback from experiences, we visited two distinguished buildings in terms of sustainable housing: the Challenger, headquarter of Bouygues Construction, and the « Maison Multi-Confort », showroom of Saint-Gobain’s innovative products. From those two examples, we acquired the certitude that tomorrow’s housing has already been made possible today. At last, we looked at the economic aspects of such constructions and such materials. We noticed the economic profit were both to be considered on a short-term period, with the decease of the energetic consumption, and a long-term period, with the valuation of goods, the creation of employment and the returns on investment. Moreover, we pointed out every individual concerned by the economic aspect of sustainable habitat. Keywords: Sustainable Habitat, Environment, Innovation, Material, Product, RT2012, HQE
  7. 7. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 8
  8. 8. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 9 I. PRÉAMBULE 13 II. LE GRENELLE DE L’ENVIRONNEMENT 15 A. PRÉSENTATION DU GRENELLE 15 1. LES TEXTES LÉGISLATIFS 16 2. ACTIONS 16 3. LES RÉALISATIONS 19 4. LES FINANCES 20 B. PLAN BÂTIMENT GRENELLE 21 1. PRÉSENTATION ET OBJECTIFS 21 2. DOSSIERS « MIEUX COMPRENDRE » OU COMMENT INFORMER LE PUBLIC 22 3. LUTTE CONTRE LE CHANGEMENT CLIMATIQUE, SECTEUR DU BÂTIMENT 23 4. BÂTIMENTS EXEMPLAIRES 26 III. LES DIFFÉRENTES RÈGLEMENTATIONS, DÉMARCHES ET LABELS ENVIRONNEMENTAUX 31 A. LA RÈGLEMENTATION THERMIQUE 2012 31 1. L’OBJECTIF DE LA RÈGLEMENTATION THERMIQUE 31 2. UNE RÉGLEMENTATION, TROIS EXIGENCES DE RÉSULTATS 32 3. EXIGENCE DE MOYENS ET DISPARITION DES GARDE-FOUS 35 4. UN CONTRÔLE SYSTÉMATIQUE DU PC ET LORS DE LA RÉCEPTION DE L’OUVRAGE 35 5. UNE ÉVOLUTION DES LABELS : HPE ET THPE, LE BBC DE DEMAIN 35 B. LES DIFFÉRENTES CERTIFICATIONS ENVIRONNEMENTALES 37 1. APERÇU DES DIFFÉRENTS LABELS ENVIRONNEMENTAUX MONDIAUX 37 2. LES LABELS ÉCOLOGIQUES 37 A. COMPARATIF 42 3. LES LABELS ÉNERGÉTIQUES 45 A. LE LABEL MINERGIE 45 B. LE LABEL PASSIVHAUS 47 C. COMPARATIF 48 IV. LES MATÉRIAUX 49 A. RÔLE DES FICHES DE DÉCLARATION ENVIRONNEMENTALES ET SANITAIRES (FDES) 49 B. ISOLATION THERMIQUE 52 1. LA CHASSE DES DÉPERDITIONS THERMIQUES 52 2. L’ISOLATION PAR L’EXTÉRIEUR : DES MATÉRIAUX LÀ OÙ ON NE LES ATTEND PAS 53 3. UN MATÉRIAU STRUCTUREL ISOLANT 55 4. LES SOLUTIONS D’ISOLATION THERMIQUE POUR LES PAYS CHAUD, PROBLÈME INVERSE 55 5. DES INSTALLATIONS TOUJOURS COMPLÉMENTAIRES 56 C. L’ACOUSTIQUE 57
  9. 9. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 10 D. PURIFICATION DE L’AIR 58 1. CLASSIFICATION SANITAIRE DES POLLUANTS 58 2. MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION ANTI-POLLUANTS 59 3. LA PHOTOCATALYSE DANS NOS MURS 60 4. LES APPAREILS PURIFICATEURS D’AIR 61 5. LA BIOÉPURATION PAR LES PLANTES 61 6. ETIQUETAGE DES PRODUITS DE CONSTRUCTION 61 E. LES ÉCO-MATÉRIAUX 62 1. LES MATÉRIAUX BIOSOURCÉS 64 2. LES MATÉRIAUX RECYCLÉS 66 F. LA LUMINOSITÉ 71 1. LES PANNEAUX DE LED ORGANIQUES 71 2. ADAPTER L’ÉCLAIRAGE 72 G. PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT DES PRINCIPAUX MATÉRIAUX INNOVANTS 73 1. LES OUVERTURES 74 2. LE PHOTOVOLTAÏQUE 79 3. LES NANOPARTICULES DANS LE BÂTIMENT 84 4. LES MATÉRIAUX À CHANGEMENT DE PHASE 87 5. BILLE D’ARGILE EXPANSÉE 90 V. VISITES DE CONSTRUCTIONS LABÉLISÉES 93 A. VISITE DU BÂTIMENT CHALLENGER - SIÈGE SOCIAL DE BOUYGUES CONSTRUCTION 93 B. VISITE DE LA MAISON MULTI-CONFORT DE SAINT-GOBAIN 96 VI. CONSIDÉRATIONS ÉCONOMIQUES 103 A. DES BÉNÉFICES ÉCONOMIQUES POUR TOUS LES ACTEURS 103 B. AUDIT ÉNERGÉTIQUE D’UNE RÉNOVATION 105 C. DEUX EXEMPLES DE RETOUR SUR INVESTISSEMENT : COGEDIM ET LED 106 VII. CONCLUSION 109 VIII. BIBLIOGRAPHIE 111 IX. ANNEXES 115 A. ARTICLE : RECYCLAGE DE DÉBRIS DE PARE-BRISE AUTOMOBILES DANS LE BÉTON B. DOSSIER DE PRESSE : CHALLENGER, SIÈGE DE BOUYGUES CONSTRUCTION C. DOSSIER DE PRESSE : MAISON SAINT-GOBAIN MULTI-CONFORT
  10. 10. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 11
  11. 11. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 12
  12. 12. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 13 I. Préambule Le 10 octobre dernier, dans l’Express magazine, nous apprenions que la Commission Européenne souhaite tourner sa politique économique vers une stratégie de ré-industrialisation en orientant les investissements vers les nouvelles technologies et l’innovation dans 6 secteurs considérés comme porteurs d’avenir. L’industrie de la construction économe fait partie de ces secteurs et voit se débloquer un fond de 1000 milliards d’euros. Depuis une cinquantaine d'années, les hommes prennent conscience de la trace qu'ils laissent sur l'environnement qui les entoure et du rôle qu'ils ont à jouer pour préserver la planète. En effet, la surconsommation d'énergie a eu des conséquences dramatiques sur la Terre, et engendre en particulier le réchauffement climatique que l'on connaît aujourd'hui. La prise de conscience environnementale combinée à la crise économique mondiale font qu’aujourd’hui on se tourne vers le secteur du BTP qui représente un enjeu majeur si l’on veut diminuer son empreinte environnementale. En effet il représente à lui seul 25% des émissions de CO2 et 43% de la consommation en énergie. Ce constat est à l'origine des normes et nouvelles conceptions de l'habitat. Dans cette optique, des labels et des réglementations environnementaux ont été créés. Aujourd'hui, les matériaux innovants sont les moyens que les chercheurs développent afin d'atteindre les exigences de ces labels. Bien que le réchauffement climatique ait été constaté au milieu du XXème siècle, les premiers labels ne sont apparus que des années plus tard. Aujourd'hui ces enjeux majeurs sont pris en compte, aussi bien au niveau international qu'au niveau national et on observe une riche réglementation en matière d'habitat durable. La nouvelle venue, la RT 2012, est une étape de plus. Cependant, l’évolution de la réglementation est loin d’être finie et de nombreuses nouvelles étapes devront avoir lieu. Ce nouveau concept d'habitat durable consiste à réduire efficacement la consommation d'énergie d'un logement durant la totalité de son cycle de vie, de la phase de conception à son utilisation. Pour cela, des techniques et des matériaux innovants ont été déployés. Le présent mémoire abordera plus particulièrement les matériaux et produits innovants dans le cadre de leurs performances et leur contribution à l'habitat durable. Afin d'appréhender ces notions, nous nous pencherons notamment sur le Grenelle de l'Environnement et les constructions durables, les principaux labels environnementaux, les performances des matériaux innovants et les techniques qui y sont associées. Pour cela, la présente étude s’est focalisée sur les produits du marché actuel de la construction, leurs développements en cours et plus particulièrement, sur des études de cas précis au travers des visites de chantier et des rencontres avec les professionnels du milieu.
  13. 13. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 14
  14. 14. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 15 II. Le Grenelle de l’environnement A. Présentation du Grenelle Le Grenelle de l’Environnement est, à l’image des accords de Grenelle de 1968, un débat multiparti entre des gouvernementaux, des membres d’associations professionnelles et d’ONG. Ces débats ont eu lieu pour la première fois en France en septembre et octobre 2007 à l’initiative de l’ancien Président de la République, Nicolas Sarkozy. Le Grenelle de l’Environnement a pour but de réduire la consommation d’énergie et l’émission de gaz à effet de serre, en particulier dans le secteur du bâtiment. En effet, ce dernier est très gourmand en énergie puisqu’il utilise 45% de l’énergie finale nationale consommée, mais aussi un secteur très polluant car il représente presque un quart des émissions de CO2 au plan national. Il est donc urgent d’aider les acteurs du bâtiment à économiser les ressources énergétiques dont ils ont besoin à travers des normes, règlementations, voire des textes législatifs.
  15. 15. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 16 1. Les textes législatifs On retrouve les engagements du Grenelle de l’Environnement dans cinq textes de lois différents que sont : les Grenelle 1 et 2, la loi sur la responsabilité environnementale, la loi OGM et la loi d’organisation et de régulation des transports ferroviaires. Dans le cadre de notre étude (qui concerne la construction), seules lois du Grenelle 1 et du Grenelle 2 sont abordées. La première loi Grenelle « Grenelle 1 » a été promulguée très vite après les premières réunions du Grenelle de l’Environnement, en août 2009. C’est d’ailleurs une des seules lois à avoir été votée à la quasi-unanimité par les Parlementaires français. Cette loi est composée de 57 articles qui concernent principalement les secteurs du bâtiment, des transports et de l’énergie. Tous ces articles ont pour but d’accélérer la prise de conscience nationale vis à vis de l’environnement et de d’inviter les acteurs de la construction à réagir rapidement et efficacement en ce qui concerne la surconsommation d’énergie. C’est aussi pour des questions économiques que cette initiative a été lancée : en effet, l’épuisement des énergies fossiles vers lequel nous risquerions de tendre, amoindrira probablement le pouvoir d’achat des Français. Les grands principes du Grenelle 1 sont (pour les secteurs du bâtiment et de l’énergie) :  La division par 4 des émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050, (=facteur 4),  L’utilisation de 23% d’énergies renouvelables,  La mise en application de la norme des 50kWh/m2 /an. La loi Grenelle 2, promulguée le 12 juillet 2010, suit la loi Grenelle 1 mais est encore plus ambitieuse que la première, puisqu’elle regroupe 199 décrets concernant la mise en œuvre de 257 articles de la loi. Cette loi a pour ambition de constituer une « feuille de route » de la France en matière d’écologie et de développement durable. Pour ce qui est du secteur du bâtiment, le Grenelle 2 a pour objectif de construire des bâtiments moins coûteux en énergie et ceci en accélérant la rénovation d’anciens bâtiments, ciblée sur les économies d’énergie. 2. Actions Entre 1999 et 2005, le taux d’émission de gaz à effet de serre a diminué globalement de 2% et pourtant il a augmenté de 15% dans le secteur du bâtiment. C’est pourquoi le gouvernement choisit de s’intéresser tout particulièrement à ce secteur dans le cadre du Grenelle de l’Environnement. Ce plan inclut un programme de formation professionnelle et un programme d’adaptation à la canicule.
  16. 16. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 17 Les acteurs du Grenelle de l’environnement souhaitent agir aussi bien sur des bâtiments neufs que sur des bâtiments déjà construits. En ce qui concerne le neuf, il s’agit d’un programme de rupture technologique suivant lequel les nouvelles constructions doivent appliquer les grands principes du Grenelle 1 évoqués plus haut. De plus, le Grenelle de l’Environnement a pour objectif de créer au moins un éco quartier avant 2012. Cet objectif a été atteint car il y a déjà trois éco quartiers en France : à Auxerre, Grenoble et Mulhouse. Pour ce qui est des rénovations, l’Etat s’engage à effectuer des bilans carbone/énergie de tous les bâtiments publics, d’adapter tous les bâtiments aux personnes handicapées, de réaliser des parcs HLM et d’effectuer des rénovations tous les cinq ans. De plus, afin de motiver les acteurs de la construction dans l’application et le suivi de tous les engagements du Grenelle de l’Environnement, l’Etat emploie des mesures incitatives comme la rénovation du crédit impôt « développement durable », des financements à taux réduits pour des bâtiments à basse consommation d’énergie. L’Etat essaie aussi de motiver les professionnels en lançant un grand plan de formation et de recrutement des professionnels des bâtiments axés sur les performances énergétiques et en créant la spécialité de « rénovateur thermique ». Depuis son lancement début 2008, le programme de formation aux économies d’énergie des entreprises et artisans du bâtiment (FEEBAT) a déjà permis de former 12 000 artisans et entrepreneurs. Eco quartier de Bourtzwiller à Mulhouse
  17. 17. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 18 Eco quartier de Grenoble Le Grenelle de l’environnement a aussi une portée urbaine puisque l’Etat veut aider les professionnels à élaborer des documents d’urbanisme exemplaires en termes de prise en compte des problématiques du développement durable. L’Etat a également lancé un plan « ville durable » qui a pour fin de mettre en valeur des opérations exemplaires d’aménagement et de susciter, de la part des collectivités locales et territoriales, la réalisation de véritables villes durables. Cela comprend l’appel à projet EcoQuartiers (identification et diffusion des bonnes pratiques en ce qui concerne le développement durable ainsi que la valorisation d’opérations d’aménagement durable exemplaires) et la démarche EcoCités (pour identifier et mettre en œuvre les stratégies innovantes de développement urbain).
  18. 18. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 19 3. Les réalisations (chiffres extraits du rapport fait par Ernst & Young) En novembre 2010, il y avait 96% des démarches qui ont avaient été engagées, c'est-à-dire que sur les 268 engagements initiaux, il y en a 257 qui sont au moins en cours de mise en œuvre et seulement 11 qui nécessitent d’être redéfinis. De plus dans ces 11 démarches à redéfinir seulement 4% nécessitent une redéfinition totale. Ces chiffres font preuve de l’efficacité et de la faisabilité des engagements du Grenelle de l’Environnement. Pour ce qui est des constructions neuves, Ernst & Young a noté que le nombre de bâtiments labellisés avait été multiplié par deux entre 2007 et 2009. De plus, 250000 logements ont été rénovés entre l’été 2009 et l’été 2010.
  19. 19. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 20 4. Les finances Afin d’inciter les professionnels à suivre les mesures gouvernementales concernant le Grenelle de l’Environnement, l’Etat a décidé de donner certains avantages financiers à ceux qui le feraient. Il y a, par exemple, la rénovation du crédit d’impôt « développement durable » avec une déductibilité fiscale étendue, mais aussi la mise en place du « prêts CO2 » à taux réduits sur le modèle allemand CO2KfW et d’autres financements innovants développés avec les services bancaires afin de préfinancer les investissements engageant les économies futures. Un programme spécifique « entretien des bâtiments de l’Etat » d’un montant de 170 millions d’euros a été mis en place dans le budget l’Etat, en plus des 150 millions d’euros déjà mobilisés dans le cadre du Plan de relance pour la réalisation de la 1ère phase de rénovation des bâtiments publics de l’Etat. De très lourdes sommes sont reversées à la Recherche et Développement : en effet le grand emprunt, qui s’élève à 6.1 milliards d’euros, confirme le rôle essentiel de la recherche dans le domaine du développement durable. Economiquement parlant, le Grenelle de l’Environnement est un vrai moteur de relance économique grâce aux investissements qu’il suscite, aux travaux d’innovations mais aussi grâce aux nouveaux produits et services qu’il créé. Aujourd’hui les entreprises se rendent compte que construire durablement se révèle être bon pour leur image. Cela devient donc une bonne publicité et un bon paramètre de vente. Les directives gouvernementales vis-à-vis de la construction durable sont le fruit d’une nouvelle compétitivité entre les entreprises du bâtiment.
  20. 20. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 21 B. Plan Bâtiment Grenelle 1. Présentation et objectifs a. Présentation Le Plan Bâtiment Grenelle est une action initiée en 2009 dans le cadre du Grenelle de l’Environnement. Elle réunit plusieurs protagonistes qui concernent aussi bien le secteur de la construction que de l’immobilier. Cette action vient en support du Grenelle de l’Environnement, et met en place des actions de celui-ci. Le Plan Bâtiment Grenelle, c’est avant tout une équipe qui est là pour guider, informer et conseiller les professionnels du bâtiment. On ne compte pas moins de 1000 intervenants au total. L’évolution perpétuelle de la règlementation et les nouveaux enjeux du domaine de la construction font du Plan Bâtiment Grenelle un Guide pour les intervenants. L’équipe est décomposée en deux entités : le Bureau et l’Assemblée. D’une part, le Bureau du Comité Stratégique se rassemble tous les mois pour définir les actions à mener, d’autre part, l’Assemblée se réunit deux à trois fois par an afin de décider des modalités de mise en œuvre que doit adopter l’équipe. Lors de cette assemblée, les participants sont très nombreux allant des fédérations, jusqu’aux institutions privées ou publiques. En complément, des groupes de travail se mettent en place lorsqu’il est question d’aborder un point particulier important. Il existe actuellement 19 groupes de travail. Toute cette organisation a une orientation : parvenir aux objectifs fixés par le Grenelle de l’Environnement pour ce qui est du domaine de la construction durable. b. Objectifs On rappelle que les objectifs du Grenelle de l’Environnement visent principalement la réduction des émissions des gaz à effet de serre de 50% d’ici à 2050 et la réduction de 38% des consommations énergétiques. Le Plan Bâtiment Grenelle concerne les constructions neuves et existantes avec des objectifs différents selon la catégorie. En effet, pour les nouveaux bâtiments, l’objectif est la basse consommation énergétique, voire le bâtiment à énergie positive, et pour l’ancien, le mot d’ordre est à la rénovation et la mise aux normes énergétiques.
  21. 21. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 22 Données chiffrées : http://www.legrenelle-environnement.fr/Les-objectifs-du-Plan- Batiment,974.html Pour atteindre tous ces objectifs, les professionnels de la construction doivent être informés, formés. C’est pourquoi l’équipe du Plan Bâtiment Grenelle est un soutien aux professionnels en quête de réponses. 2. Dossiers « mieux comprendre » ou comment informer le public a. Généralités Compte tenu de la complexité règlementaire du secteur du bâtiment, il est important de s’y retrouver. En effet, outre le processus Grenelle déjà chargé et multidisciplinaire, il faut également bien comprendre les autres textes. Dans le cadre européen, le domaine de la construction dispose d’un important bagage réglementaire. De plus, le cadre législative et règlementaire est dense. Pour toutes ces raisons, le pôle information du Plan Bâtiment Grenelle est important. Il vise à vulgariser toutes les notions importantes qu’abordent l’ensemble de ces textes. De plus, le secteur du bâtiment comprend des professionnels nombreux et divers, que ce soit au niveau de la maitrise d’œuvre, de la maitrise d’ouvrage ou même des entreprises de réalisation de travaux et les artisans. Aujourd’hui, on a plus de 3 millions de personnes qui travaillent au sein de la filière de la construction, dont 1,5 millions sont salariés. 364 000 entreprises du bâtiment sont dénombrées au plan national. C’est pourquoi il est important d’informer ces professionnels afin qu’ils orientent leur savoir-faire vers une construction durable. *Données chiffrées : http://www.legrenelle-environnement.fr/Les-chiffres- clefs,1433.html
  22. 22. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 23 b. Informer au travers de « Grands dossiers » L’équipe de travail se focalise sur un thème majeur de la réglementation environnementale, par exemple la RT 2012. Puis elle va le décortiquer et en faire ressortir l’essentiel : cela consiste à vulgariser les éléments capitaux du dossier. L’équipe de réflexion va dans un premier temps énoncer les grands principes, à l’aide de schémas explicatifs, de simplification des notions. Puis elle va pouvoir approfondir cette notion dans un second temps pour les personnes qui souhaitent en savoir d’avantage sur la construction durable. Ce qui est remarquable, c’est que le groupe de travail du Plan Bâtiment Grenelle participe activement à l’actualité en publiant des dossiers, des indicateurs tels que les chiffres clés et les tableaux de bord régionaux. Toutes ces ressources sont des sources fiables d’informations pour toute personne voulant se renseigner sur la réglementation environnementale du milieu du bâtiment car accessibles à la fois au particulier qui veut faire construire sa maison individuelle et également au professionnel chef d’entreprise. De plus, l’équipe tente de sensibiliser un maximum de personnes aux problèmes de l’habitat durable. Dans cet esprit, l’équipe de Plan Bâtiment Grenelle tente de rendre la formation des professionnels plus consciente des enjeux environnementaux, aussi bien de l’ouvrier que du cadre supérieur. C’est ainsi que l’équipe répertorie les centres de formation qui offrent un enseignement adapté aux exigences de la construction durable. En relation avec différentes organisations tels que la FFB, la CAPEB, Effinergie ou l’UNSFA, l’équipe de travail formule des propositions concrètes pour atteindre les performances environnementales définies dans les objectifs du Plan. 3. Lutte contre le changement climatique, secteur du Bâtiment a. Les mesures du Grenelle de l’Environnement en faveur de la lutte contre le changement climatique Aujourd’hui, il est admis que les hommes sont responsables d’une partie de la hausse de température au cours du siècle dernier d’un demi-degré. Or, le secteur du bâtiment représente une part importante de la consommation d’énergie finale et cela fait qu’il contribue de manière importante aux émissions de gaz à effet de serre. Aujourd’hui, l’objectif est de renforcer la réglementation thermique en ce qui concerne les constructions neuves et de réduire les consommations d’énergie des bâtiments existants. Il est même obligatoire de rénover les constructions pour toute personne morale ou physique touchant le tertiaire, privé ou public.
  23. 23. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 24 Les bâtiments de l’Etat subissent également un rafraîchissement. Ils doivent répondre aux objectifs précis qui concernent uniquement leur type d’établissement. Quant aux logements sociaux, ils ne sont pas en reste, puisque c’est environ 800 000 logements qui doivent être rénovés. Mais en ce qui concerne les particuliers, aujourd’hui l’état aborde la politique d’incitation sans obligation, avec notamment des baisses d’impôt et des prêts à taux zéro. Schéma explicatif des objectifs du Grenelle de l’environnement en terme de changement climatique b. Retour d’expérience Le Grenelle de l’Environnement a été lancé en 2007. Depuis, nous pouvons d’ores et déjà faire un petit bilan sur ce qui a été fait. Eco-prêts et baisse des impôts pour les particuliers En 2009 : 4 mois après le lancement de ce nouveau prêt, 15 000 dossiers ont été consultés, pour un montant moyen de prêt de 15 000 à 18 000 €, à la fin de l’année c’est plus de 70 000 éco- prêts qui ont été distribués En 2010 : environ 80 000 dossiers ont été distribués Cela correspond au total, sur deux ans, à 2,9 Mds€ de travaux d’économies d’énergie. « Depuis sa création en 2005, le crédit d’impôt développement durable a permis de rénover plus de 6 millions de logements », nous dit le ministère du développement durable.
  24. 24. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 25 Formation des professionnels du bâtiment Dès 2008 : le FEEBAT a formé plus de 12 000 artisans et entrepreneurs aux nouvelles normes pour atteindre les performances de la construction durable. Ce dispositif n’a pas cessé de s’améliorer et c’s’est étendu à la formation des architectes ainsi qu’aux bureaux d’études. En 2011 : près de 35 000 professionnels ont d’ores et déjà été formés à l’aide de ce programme. Groupe de travail du Plan Bâtiment Grenelle Dès 2009 : création d’une dizaine de groupes de travail pour l’élaboration de la RT 2012. le 27 Octobre2010 : publication des premiers décrets et arrêtés réglementaires concernant les exigences de la RT 2012 pour « les bâtiments résidentiels, les bâtiments de bureaux, d’enseignement et les établissements d’accueil de la petite enfance pour les constructions neuves résidentielles et tertiaires ». Rénovation des bâtiments de l’Etat En 2009 : diverses actions ont été mises en place dont :  une nouvelle organisation pour la gestion immobilière de l'État,  la création de cellules de pilotage régional de la rénovation des bâtiments de l'État. Au total, c’est environ 200 M€ qui ont été débloqués entre la phase de conseil en amont et de travaux.  la création de la cellule nationale de suivi de l’immobilier de l’Etat (CNSIE) et des cellules régionales de suivi de l’immobilier de l’Etat (CRSIE). Aujourd’hui, c’est plus de 19 millions de m²qui ont déjà fait l’objet d’une analyse technique. Rénovation des logements sociaux En 2011 : 100 000 logements ont fait l’objet d’une rénovation grâce au nouveau éco prêt logement social, appelé éco-PLS, ce qui représente l’équivalent de 2,8 Milliards de travaux. On a également créé en 2011 une table ronde nationale sur l’efficacité énergétique. Pour cela, trois groupes de travail ont vu le jour : le groupe « ménages », le groupe « entreprises » et le groupe « pouvoirs publics ». Et en ce qui concerne l’année 2012, différents objectifs ont été fixés. Le retour sur l’expérience n’est pas encore connu à ce jour. Le Grenelle de l’Environnement a donc véritablement insufflé une dynamique durable pour lutter contre le réchauffement climatique et affronter les enjeux de demain. Les réalisations concrètes de ce Grenelle continuent à se développer, aussi bien en ce qui concerne la
  25. 25. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 26 réglementation environnementale importante que les travaux d’économie d’énergie (logements sociaux, bâtiments de l’état, habitats des particuliers). 4. Bâtiments exemplaires a. Immeuble de bureau à énergie positive à Clamart Cet immeuble tertiaire est le résultat d’un projet qui répond aux critères de Haute Qualité environnementale et énergie positive au sens de la règlementation RT 2005. Il produit bien plus d’énergie qu’il n’en consomme. En plus de créer sa propre énergie, il en utilise très peu. En effet, sa performance énergétique est de 43 kWh/m²/an ce qui représente cinq fois moins d’énergie utilisée qu’à l’heure actuelle par les bâtiments du parc immobilier ancien. Source : http://www.legrenelle-environnement.fr/SOLARIS -Immeuble-de-bureau-a.htm
  26. 26. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 27 b. Logements collectifs Bonne Energie – ZAC de Bonnes à Grenoble Cet immeuble de logements collectifs à énergie positive est le résultat d’un projet qui voulait répondre aux critères de l’énergie positive uniquement à l’aide de la production solaire, à l’aide d’une toiture photovoltaïque. Il produit donc bien plus d’énergie qu’il n’en consomme. En plus de créer sa propre énergie, il en utilise très peu. En effet, sa performance énergétique est de 30 kWh/m²/an satisfaits entièrement par les panneaux photovoltaïques. Quant aux besoins en chauffage, ils sont de l’ordre de 10 kWh/m²/an contre 100 10 kWh/m²/an pour un immeuble ordinaire. La centrale photovoltaïque a un excédent de production énergétique de plus de 15 kWep/an. De plus, ce projet met particulièrement en avant la valeur d’usage en se préoccupant considérablement du confort de ses habitants. C’est donc un bâtiment démonstratif et très performant. Pour atteindre les objectifs économiques et écologiques de bâtiment vert, les architectes ont travaillé sur la compacité du bâtiment, c’est-à-dire le rapport entre l’aire de son enveloppe et son volume. L’isolation thermique se fait par l’extérieur pour être efficace sur les ponts thermiques. Le bâtiment utilise le système de ventilation, sur-ventilation c’est-à-dire double flux pour le chauffage et la climatisation. Ainsi il n’y a aucun corps statique, c’est-à-dire pas de radiateur, pas d’éléments au plafond. Le chauffage se fait par de l’air pulsé à faible vitesse. Quant à l’énergie d’origine, elle est fabriquée grâce à une pompe à chaleur sur la nappe phréatique. http://www.terre.tv/fr/23_vie-quotidienne/26_habitat-eco-construction/2902_grenoble--visite-dun- immeuble-a-energie-positive
  27. 27. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 28 c. Maison multi-confort à énergie positive de Saint Gobain Saint Gobain est une entreprise reconnue dans le monde de la construction notamment dans la conception d’ouvrage aux solutions innovantes. Nous reparlerons de cette maison plus longuement plus tard dans le développement de ce projet industriel et de recherche. Voici une photo du projet ainsi que les chiffres clés de cette maison.
  28. 28. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 29 http://www.legrenelle-environnement.fr/Inauguration-de-la-maison-Multi,1147.html
  29. 29. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 30
  30. 30. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 31 III. Les différentes règlementations, démarches et labels environnementaux A. La Règlementation Thermique 2012 1. L’objectif de la règlementation thermique Le secteur du bâtiment est le plus gros consommateur d’énergie en France (43% de l’énergie finale totale) et génère 23% des émissions de gaz à effet de serre. Dans l’habitation, l’eau chaude sanitaire est le premier poste de consommation, avec des différences très importantes entre un logement BBC et un logement « classique ». Dans le tertiaire, le premier pôle de consommation est l’éclairage. Le Grenelle de l’Environnement à bien compris les enjeux qui se trouvent dans le secteur du bâtiment et prévoit donc la mise en œuvre d’un programme de réduction des consommations énergétiques dans ce secteur (article 3 à 6 de la loi Grenelle 1 du 3 août 2009). La première règlementation thermique datant de 1974 a fait diminuer de moitié la consommation énergétique des constructions neuves. La nouvelle réglementation, la RT 2012, prévoit de la diviser à nouveau par 3. En valeur absolue, cela se traduit par un plafond sur la consommation en énergie primaire de 50kWEP/m²/an ; soit la valeur moyenne du label de performance BBC lors de la RT 2005. Ce saut énergétique permet de faire un pas de plus vers le bâtiment à énergie positive de 2020. La réglementation est applicable à tous les permis de construire à compter du 1er janvier 2013. Energie finale, énergie primaire Pour l’application de la RT 2012, il est important de faire la différenciation entre l’énergie primaire, celle qui est réellement consommée pour la production, et l’énergie finale, celle disponible pour l’utilisateur final. Il faut en effet tenir compte des pertes liées à la production, à la transformation, au transport et au stockage. On obtient les conventions suivantes :
  31. 31. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 32 2. Une réglementation, trois exigences de résultats a. Une exigence d’efficacité énergétique du bâti : le Bbio Le Bbio caractérise l’impact de la conception bioclimatique sur la performance énergétique du bâti. Afin d’être efficacement traité, il doit être pris en compte très tôt dans le projet, dès la phase d’esquisse. Ainsi, architectes et bureaux d’étude doivent travailler de concert à l’optimisation du bâti. Le Bbio est une évolution majeure de la réglementation thermique. En effet, il valorise les qualités intrinsèques du bâti, indépendamment des équipements énergétiques. Cette démarche prend en compte, entre autres, l’orientation, les apports solaires, l’éclairage naturel, le niveau d’isolation, l’inertie, la compacité et la mitoyenneté. En instaurant le Bbio, la RT 2012 engage à construire autrement. Le Bbio du bâtiment considéré doit être inférieur à une valeur maximale Bbiomax. Ce dernier se calcule selon une valeur moyenne du Bbiomax définie par le type d’occupation du bâtiment (et par catégorie CE1/CE2). Il est ensuite modulé en fonction de la localisation géographique, de l’altitude et de la surface. Ainsi, à projet équivalent, la valeur du Bbiomax peut passer du simple au double entre le Sud et le Nord de la France. Bbio : besoin bioclimatique
  32. 32. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 33 b. Une exigence de consommation en énergie primaire : le Cepmax Cœur de la RT 2012, cette exigence porte sur une consommation en énergie primaire pour cinq usages conventionnels : chauffage, refroidissement, éclairage, production d’eau chaude sanitaire et auxiliaires. Précision : la production d’électricité à domicile ne peut se déduire qu’à hauteur de 12kWhEP/m²/an. En effet la RT 2012 se focalise sur une optimisation du bâtiment, et non sur un rattrapage au moyen d’une surproduction locale d’énergie. Comme pour le Bbio, la consommation en énergie primaire doit être inférieure à un Cepmax qui peut être modulé en fonction de la localisation géographique et l’altitude. En outre, le Cepmax est modulé selon les émissions de gaz à effet de serre. L’objectif est de privilégier les énergies renouvelables au détriment des énergies à fortes émission de CO2. Il est aussi modulé par la surface, le type et l’usage du bâtiment Cep : Consommation en énergie primaire
  33. 33. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 34 c. Une exigence de confort d’été : le Tic Il s’agit d’assurer un bon confort en été sans avoir recours à des moyens de climatisation actifs. Le Tic * est la température la plus chaude atteinte dans les locaux au cours d’une séquence de 5 jours très chauds d’été. Cette valeur ne doit pas excéder un plafond Ticref. Déjà existant dans la RT 2005, le TIC n’a pas connu d’évolution lors du passage à la RT 2012. Cependant la DHUP est en pleine réflexion sur un indicateur prenant en compte toute la saison estivale et non seulement 5 jours comme c’est le cas actuellement. Cela permettrait de réellement considérer l’inertie thermique de l’enveloppe. d. Pour bien comprendre Tic : température intérieure de confort
  34. 34. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 35 3. Exigence de moyens et disparition des garde-fous Les trois exigences de résultats sont complétées par quelques exigences de moyens afin d’encourager de nouvelles pratiques et de nouveaux comportements. La plus connue étant le traitement des ponts thermiques, mais aussi de l’étanchéité à l’air. Il faut aussi garantir le confort de l’habitation et la qualité de l’architecture par une surface vitrée minimale d’1/6 de la surface habitable. En outre, il est obligatoire de mettre en place des dispositifs de protection solaire dans les locaux de sommeil. Pour finir, en habitation, le recours aux énergies renouvelables devient systématique. L’évolution majeure par rapport à la précédente réglementation thermique, est que la RT 2012 ne prescrit pas de solutions. En effet, liberté est laissée aux maitres d’œuvre et aux architectes de mettre en place des solutions techniques innovantes et adaptées. Chaque bâtiment étant unique, cette approche parait plus appropriée et laisse une marge de liberté confortable aux acteurs de la conception. 4. Un contrôle systématique du PC et lors de la réception de l’ouvrage La conformité à la RT 2012 du projet est vérifiée plusieurs fois. Premièrement, le permis de construire doit dorénavant intégrer une attestation de prise en compte de la RT 2012, d’où l’importance de la démarche environnementale dès le début de la conception. Un récapitulatif standardisé d’étude thermique devra être adjoint au dossier. Les méthodes de calculs reposent sur un moteur fourni par le CSTB et sont mises à disposition des éditeurs. La traçabilité de la version du moteur utilisé sera archivée afin de toujours connaitre la base du calcul. 5. Une évolution des labels : HPE et THPE, le BBC de demain Pour l’instant, il n’existe pas de certification qui aille au-delà de la RT 2012. En effet, les exigences actuelles sont celles du dorénavant désuet label BBC. Mais cette situation n’est que transitoire. En effet la DHUP* planche sur les futurs labels : le HPE (Haute Performance Environnementale) et le THPE (Très Haute Performance Environnementale). Même si les textes officiels ne paraitront qu’au cours du premier trimestre 2013, les points en matière de consommation d’énergie primaire sont déjà précisés. Il faudra avoir un Cep < 45 kWhEP/m²/an pour prétendre à une certification HPE et un Cep < 40 kWhEP/m²/an pour prétendre au THPE. *DHUP / Direction de ‘Habitat, de l’Urbanisme et du paysage
  35. 35. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 36 La division en deux certifications a été faite pour ne pas décourager les maitres d’œuvres n’ayant pas les moyens de mette en œuvre une démarche THPE, qui peut s’avérer couteuse, tout en profitant du rayonnement inspiré par la certification HPE.
  36. 36. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 37 B. Les différentes certifications environnementales 1. Aperçu des différents labels environnementaux mondiaux Suisse Russie GEAK COBET Minergie Inde Minergie-P-Eco GRIHA Allemagne Chine Passiv Haus BEAM Society DGNB Japon Effizien Haus CASBEE UE Afrique du Sud Display Green Star South Africa Green Rating Malaisie Grande-Bretagne Green Building Index BREEAM Singapour Autriche BCA Green Mark TQB Australie Italie Green Star LEED Italia USA France LEED HQE Energie Star BBC Effinergie Canada HPE, THPE LEED Canada Emirats Arabes Unis Brésil Estimada LEED Brasil Devant ce nombre important de labels il est apparu difficile de tous les décrire. Ainsi nous avons fait le choix de retenir seulement les labels français, européens et internationaux les plus répandus. 2. Les labels écologiques a. La démarche HQE La démarche HQE mise en œuvre par l'association HQE permet d'appliquer une politique environnementale à la construction d'un bâtiment. Ce label permet aux maîtres d'ouvrages de spécifier des objectifs environnementaux à atteindre sur la base de 14 cibles qui définissent le profil de leur futur bâtiment. Cette démarche a pour objectifs d’accéder à des bâtiments confortables, sains et plus respectueux de l’environnement que les bâtiments de la même génération.
  37. 37. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 38 Les cibles Les cibles HQE sont le cœur de la démarche environnementale de la HQE. Elles définissent les objectifs de qualité environnementale sur une base de 14 points regroupés en 4 catégories (éco- construction, éco-gestion, confort et santé). Les 14 cibles de la démarche HQE qui constituent ces 4 catégories sont listées ci-dessous Les 14 cibles de la démarche HQE Eco-construction Confort 1. Relations des bâtiments avec leur environnement immédiat 8. Confort hygrothermique 2. Choix intégré des procédés et produits de construction 9. Confort acoustique 3. Chantier à faibles nuisances 10. Confort visuel Eco-gestion 11. Confort olfactif 4. Gestion de l’énergie Santé 5. Gestion de l’eau 12. Qualité sanitaire des espaces 6. Gestion des déchets d’activité 13. Qualité sanitaire de l’air 7. Gestion de l’entretien et de la maintenance 14. Qualité sanitaire de l’eau On remarque en particulier la cible n°2 : « Choix intégré des procédés et produits de construction » qui concerne directement les matériaux et produits de la construction. Cette cible met en avant l’importance du choix des matériaux et vient légitimer notre présent rapport. La démarche HQE contient seulement 14 cibles, cependant, l'idée d'une 15e cible complémentaire autour des problématiques de biodiversité est apparue. En particulier dans les bâtiments respectant la norme HQE la volonté d’introduire la biodiversité est omniprésente. Affaire à suivre. Principes L'objectif premier de la démarche HQE est de réduire les impacts du Bâtiment sur l'environnement extérieur au niveau planétaire, au niveau régional et au niveau local et de créer un environnement intérieur confortable et sain. Les démarches suivantes ont ainsi été mises en œuvre :  Prise en compte de la durée de vie du bâtiment,  Analyse des attentes des futurs utilisateurs,  Analyse de l'emplacement de la construction, de son implantation et de ses liens avec la ville,  Réalisation de bâtiments sains et confortables dont les impacts sur l’environnement sont les plus maîtrisés possibles,
  38. 38. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 39  Conception de bâtiments performants pour l’énergie et l’eau, faciles à exploiter et à maintenir. Les notions suivantes sont prises en considération :  Vision globale des enjeux environnementaux : sur la phase des travaux, la phase d’exploitation et sur la consommation de ressources et les rejets,  Prise en compte par le maître d’ouvrage de la destination du bâtiment, des attentes de ceux qui y travailleront, des conditions de son futur entretien et de son exploitation,  Maîtrise des enjeux de performance énergétique qui a parfois été obtenue au détriment d'autres qualités, comme le confort visuel (petites fenêtres) ou la qualité de l'air intérieur (ventilation insuffisante),  Intégration dans une politique générale d'environnement ou de responsabilité sociétale de la démarche HQE. b. La certification BREEAM BREEAM (qui signifie "Building Research Establishment Environmental Assessment Method" ou la méthode d'évaluation de la performance environnementale des bâtiments développée par le BRE) est le référentiel le plus ancien et le plus utilisé à travers le monde. BREEAM est le standard britannique de référence en termes de construction durable et est devenu la méthode d'évaluation utilisée de facto pour décrire la performance environnementale d'un bâtiment. BREEAM aborde les problèmes environnementaux dans leur globalité et permet aux promoteurs et concepteurs immobiliers de prouver aux urbanistes et à leurs clients les caractéristiques environnementales de leurs bâtiments. La particularité et le succès de BREEAM reposent entre autres sur la liberté de répartition du nombre de points et la flexibilité dans le choix des exigences retenues. Une base de points minimale est toutefois requise pour atteindre chaque grade : Passable, Bien, Très Bien, Excellent et Remarquable. Chaque opération a donc bien sa propre identité environnementale grâce à son étiquette personnalisée Breeam. Les 10 catégories BREEAM sont listées ci-dessous :
  39. 39. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 40 Les 10 catégories BREEAM 1. Management 6. Matériaux 2. Santé et bien-être 7. Déchets 3. Énergie 8. Études de site et écologie 4. Transport 9. Pollution 5. Eau 10. Innovation Depuis son lancement en 1990, BREEAM a certifié plus de 15 000 projets (soit plus de 200 000 bâtiments). Le schéma de la certification BREEAM est maintenant utilisé dans plus de 50 pays. En une vingtaine d’année, c’est au total plus de 40 millions de mètres carrées qui ont été certifiés. BREEAM est en particulière expansion depuis 3 ans.
  40. 40. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 41 c. La certification LEED Le Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) est un système nord-américain de standardisation de bâtiments à haute qualité environnementale créé par le US Green Building Council en 1998. La certification LEED à conribué à l’emergence d’autres démarches, comme la démarche HQE. Différentes catégories de certification sont disponibles selon le domaine d’activité et la typologie du projet :  Construction nouvelle ou rénovation majeure  Bâtiments existants  Structure et coque  Habitations domiciliaires  Intérieurs commerciaux L’attribution de la certification se fait selon 6 critères listés ci-dessous : Les 6 critères LEED 1. Aménagement écologique des sites 1. Matériaux et ressources 2. Gestion efficace de l’eau 2. Qualité des environnement intérieurs 3. Energie et atmosphère 3. Innovation et processus de design Ce référentiel se veut facilement adaptable et reproductible. Il a pour vocation de promouvoir les bâtiments « verts » et la prise en compte des impacts environnementaux lors de toute la vie du bâtiment : conceptions, construction, exploitation et déconstruction. LEED a gagné en importance et est aujourd’hui l’un des principaux labels environnementaux dans le domaine de la construction. Il a donné lieu à un grand nombre de nouveaux labels tels que LEED Canada et LEED Brasil.
  41. 41. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 42 a. Comparatif BREEAM, LEED, HQE  BREEAM, l'anglais est le plus ancien. C'est celui qui compte aujourd'hui le plus de bâtiments certifiés.  LEED, l'américain, plus récent est celui qui croit le plus vite et qui conquiert la zone pacifique.  HQE, le français est le dernier arrivant. Des approches différentes Cibles des différents référentiels BREEAM LEED HQE énergie Eau pollution matériaux transport écologie utilisation du sol santé confort Site gestion de l’eau énergie matériaux et ressources ambiance intérieure innovation et processus de conception Site Matériaux chantier énergie eau déchets maintenance hygrothermique acoustique visuel olfactif qualité des espaces Si les trois référentiels couvrent sensiblement les mêmes domaines, le label HQE apparait plus complet dans la mesure où il prend mieux en compte les aspects de santé et de confort. Le tableau ci-après présente en détails les critères d’application et de labélisation de ces 3 référentiels.
  42. 42. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 43
  43. 43. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 44 Le système français est le plus contraignant, mais aussi le plus rigoureux : il impose le triple passage d’un certificateur dont le rôle s’apparente à un contrôleur technique. Pour les deux autres, la procédure est simplifiée. BREEAM par exemple prône l’auto-évaluation qui sera validée par un auditeur indépendant. Cette certification est beaucoup plus rapide que la française. Et puisque les Anglo-Saxons vont plus vite, ils sont également moins chers : pour un bâtiment de 20 000 m2 , le coût de la certification s’élève à 23 000 euros pour HQE, entre 5000 et 7000 pour LEED, et seulement 3000 euros pour BREEAM. (Source le Moniteur). Couts HQE BREEAM LEED Inscription 1893 € £ 700 900 $ Frais de traduction 0 € £ 3000 5000 $ Certifications 23812 € £ 2200 12900 $ Total 25705 € 4870 € 14711€ Il est intéressant de noter que la France a été le premier pays à connaître le phénomène de double ou triple certification, notamment pour certains projets du quartier de la Défense. D’ailleurs, dans l’immobilier de bureaux, cela pourrait devenir la norme. Le groupe Bouygues a ainsi annoncé que « Challenger », le siège de Bouygues Construction dont une partie vient d’être rénovée, était le premier bâtiment en France à recevoir la triple qualification HQE, LEED et BREEAM. En revanche, selon le Moniteur, les centres commerciaux auraient déjà largement balancé vers le BREEAM. A côté de ces trois labels environnementaux, qui prennent en compte un ensemble de cibles (énergie, santé, environnement) existent des labels centrés sur l'énergie : HPE, THPE, Effinergie BBC (France), Passivhaus (Allemand), Minergie (Suisse). Ils sont délivrés séparément ou en même temps qu'une autre certification. De la même manière des bâtiments peuvent être certifiés suivant plusieurs certifications environnementales. C'est souvent le cas dans l'immobilier commercial, car cela augmente la valeur du bien.
  44. 44. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 45 3. Les labels énergétiques a. Une évolution des labels : HPE et THPE, le BBC de demain Durant l’application de la RT 2005, le label Bâtiment Basse consommation, ou BBC-Effinergie, était en place. Ce label a rencontré un fort succès auprès des promoteurs et proposait de dépasser les exigences règlementaires de la RT 2005. Avec l’avènement de la RT 2012, ce label est dorénavant désuet. En effet, les exigences réglementaires actuelles sont celles du label BBC. Pour l’instant, il n’existe pas de certification en France qui aille au-delà de la RT 2012. Mais cette situation n’est que transitoire. En effet la DHUP planche sur les futurs labels : le HPE (Haute Performance Environnementale) et le THPE (Très Haute Performance Environnementale). Même si les textes officiels ne paraitront qu’au cours du premier trimestre 2013, les points en matière de consommation d’énergie primaire sont déjà précisés. Il faudra avoir un Cep < 45 kWhEP/m²/an pour prétendre à une certification HPE et un Cep < 40 kWhEP/m²/an pour prétendre au THPE. La division en deux certifications a été faite pour ne pas décourager les maitres d’œuvres n’ayant pas les moyens de mette en œuvre une démarche THPE, qui peut s’avérer couteuse, tout en profitant du rayonnement inspiré par la certification HPE. a. Le label Minergie Minergie est un label d'efficience énergétique qui s'applique aux bâtiments neufs ou rénovés. Il est le standard suisse. Il garantit que le bâtiment répond aux exigences de :  Confort,  Economie,  Performance énergétique,  Qualité de construction,  Préservation de l'environnement. Avec plus de 15 années d'existence, le label Minergie est présent partout en Europe. Déjà 23 530 bâtiments sont certifiés Minergie en Suisse, France, Italie, Luxembourg, Allemagne, etc., soit plus de 24 millions de m2 labellisés.
  45. 45. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 46 Une exigence de résultats Un des atouts du label Minergie est la totale liberté quant au choix des matériaux et des techniques de construction. Le label favorise ainsi la créativité et l’innovation. Seul le résultat est exigé : la performance énergétique de votre bâtiment doit être de 38 kWh/m²/an (soit moins encore que ce que le label THPE demandera) en neuf et 60 kWh/m²/an en rénovation. Il permet d'anticiper l'avenir, puisqu'il devance les exigences de la Réglementation Thermique. Un surcoût limité Le label Minergie défend que l’on puisse construire performant, pour un budget raisonnable. Le surinvestissement est maîtrisé et limité à hauteur de 10% ou 15% (selon le niveau du label), grâce à une bonne optimisation technique. Les avantages
  46. 46. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 47 b. Le label PassivHaus Passivhaus est un label allemand de performance énergétique dans les bâtiments. Il est accordé aux logements neufs dont les besoins en chauffage sont inférieurs à 15 kWh/m²/an. La consommation totale, calculée en énergie primaire, prenant en compte le chauffage, la ventilation, l'éclairage, l'eau chaude sanitaire, les auxiliaires et les équipements électro-domestiques, doit être inférieure à 120 kWh/m²/an. Il met également l'accent sur l'étanchéité à l'air du bâtiment. Cette étanchéité est en effet indispensable pour assurer un bon fonctionnement du système mécanique de ventilation (VMC), et ainsi pouvoir utiliser une ventilation double-flux avec récupération de chaleur. Cette étanchéité fait l’objet d’un contrôle systématique afin que le bâtiment puisse être labélisé. Le principe de ce label est simple mais astucieux : réduire tellement les besoins en énergie qu’un chauffage conventionnel devient inutile. On retrouve bien, au cœur de ce label, l’idée de la maison passive. Pour obtenir de tels résultats, il y a un travail important à faire sur les principes bioclimatiques, sur l’isolation de l’enveloppe, sur son étanchéité et sur la performance des installations techniques à mettre en œuvre. En 2007, Environ 7000 bâtiments répondaient aux exigences du label Passivhauss. Le label est présent particulièrement en Allemagne, en Suisse et en Autriche. Depuis, par ses exigences très fortes, le label séduit les promoteurs désireux de prendre une vraie longueur d’avance sur la règlementation afin d’anticiper au mieux l’arrivée de la RT 2020.
  47. 47. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 48 c. Comparatif
  48. 48. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 49 IV. Les matériaux A. Rôle des fiches de déclaration environnementales et sanitaires (FDES) Les Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FDES) permettent par une étude détaillée de réaliser un bilan environnemental des matériaux de construction pouvant être utilisé dans un projet. Ceci dans le but de minimiser les impacts sur l’environnement et la santé. Ces fiches sont en rapport direct avec la démarche HQE et permettent notamment de pouvoir répondre efficacement aux cibles suivantes :  Cible 02 : Choix intégré des produits, systèmes et procédés de construction  Cible 11 : Confort olfactif  Cible 12 : Qualité sanitaire des espaces  Cible 13 : Qualité sanitaire de l'air Les FDES s’intègrent donc dans une démarche de prise en compte de l’environnement et de la santé. Pour établir ces FDES, un bilan environnemental des produits est établi par une analyse du cycle de vie des produits. L’analyse du cycle de vie permet de transformer des flux en impacts environnementaux quantifiés. Le cycle de vie d’un produit est composé des phases suivantes :
  49. 49. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 50 1. Production : comprend la fabrication du produit mais aussi l'extraction, la préparation et le transport des matières premières nécessaires à la fabrication du produit, cette étape s'arrête à la sortie du produit de l'usine, 2. Transport : comprend le transport du produit de l’usine de production jusqu'au chantier où il sera utilisé. 3. Mise en œuvre : consiste en la mise en place du produit dans un ouvrage. Le transport des déchets de mise en œuvre (chutes de découpe, consommables…) est également pris en compte. 4. Vie en œuvre : phase pendant laquelle le produit assure sa fonction dans le bâtiment. Durant la vie en œuvre, le produit peut faire l'objet d'entretien, de maintenance, de remplacement partiel pris en compte dans le bilan environnemental. 5. Fin de vie : consiste en la dépose du produit lors d'une opération de démolition, réhabilitation ou entretien. Le transport des déchets liés à cette étape jusqu'à un site de valorisation ou d'élimination est pris en compte. L’analyse du cycle de vie permet d’obtenir des indicateurs d’impacts environnementaux, base de comparaison des produits :  Consommation de ressources énergétiques (en kg ou MJ)  Epuisement des ressources (en kg d'antimoine équivalent)  Consommation d'eau (en L)  Déchets solides (en kg)  Changement climatique (en kg équivalent CO2)  Acidification atmosphérique (en kg équivalent SO2)  Pollution de l'air (en m3 d'air nécessaire à diluer les produits)  Pollution de l'eau (en m3 d'eau nécessaire à diluer les produits)  Destruction de la couche d'ozone stratosphérique (en kg équivalent CFC11)  Formation d'ozone photochimique (en kg équivalent éthylène (C2H2)) A ces indicateurs d’impacts environnementaux, viennent s’ajouter des indicateurs d’impacts sanitaires et de confort :  Qualité de l'air intérieur - Emission de COV (composé organique volatil) et formaldéhyde - Comportement des matériaux face à la croissance fongique et bactérienne - Émissions radioactives naturelles des produits de construction - Emissions de fibres et particules  Qualité de l'eau destinée ou non à la consommation humaine  Confort Hygrothermique  Confort acoustique  Confort Visuel  Confort olfactif  Qualité des espaces
  50. 50. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 51 Tous les matériaux faisant l’objet d’une FDES peuvent être retrouvés sur http://www.inies.fr/, la base de données française de référence sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction.
  51. 51. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 52 B. Isolation Thermique Une étude menée par le CSTB et Météo France a été rendue publique en novembre 2012 concernant l’évolution de la température en région parisienne. Celle-ci démontre aux à travers d’ les études qui ont duré quatre ans que la température a augmenté de 2°C. Face à ce réchauffement urbain, le bâtiment peut apporter une solution. Un habitat durable doit être construit avec une réflexion profonde sur son impact environnemental mais également l’efficacité énergétique. Or isoler du froid engendre des économies d’énergie qui permettent de se chauffer mieux en dépensant moins. Et lorsque les choix d’isolation sont intelligents, c’est également polluer moins. Intéressons- nous donc à l’isolation thermique dans le cadre de l’habitat durable. 1. La chasse des déperditions thermiques La déperdition thermique est le résultat d’une perte de chaleur que va subir le bâtiment du fait de ses parois et ses échanges de fluide avec l'extérieur. Celle-ci peut être contrôlée voire fortement diminuée grâce à l’isolation thermique. Les principales sources de déperditions thermiques sont les suivantes : les déperditions surfaciques (à travers les parois), les déperditions par ponts thermiques les déperditions par renouvellement d'air. Pour lutter contre les déperditions solaires, on isole le bâtiment soit par l’intérieur traditionnellement, soit par l’extérieur, méthode nouvelle qui tend à se propager.
  52. 52. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 53 2. L’isolation par l’extérieur : des matériaux là où on ne les attend pas Pour un bâti performant, les exigences de consommation d’énergie et de confort d’été peuvent être respectées grâce à l’isolation thermique par l’extérieur (ITE). Le principe est d’envelopper le bâtiment par une double peau isolante et qui peut également être un plus esthétique. Cette technique permet notamment de supprimer les ponts thermiques au niveau des planchers intermédiaires et des refends, en utilisant positivement l’inertie des murs. Les apports solaires sont ainsi récupérés en hiver et améliorent le confort en été. Le principe de la double peau repose sur le fait d’emprisonner une quantité importante d’air dans un réseau de fibres ou de cavités poreuses. Donc les performances de l’isolation par l’extérieur reposent sur deux grands piliers : les caractéristiques de résistance thermiques du matériau utilisé et, les rails mis en place et leur performance vis-à-vis des ponts thermiques. a. Des matériaux là où on ne les attend pas On peut prendre l’exemple du produit Weber Therm Ultra 22. Celui-ci est l’un des plus performants du marché. Il est composé de bakélite (résine phénol formaldéhyde thermostable) qui possède une longue durée de vie et des performances remarquables grâce à sa structure cellulaire homogène et résistante. Anciennement utilisée pour ses propriétés isolantes et thermorésistantes dans le cadre de la fabrication industrielle (boîtiers de radios, de téléphones), elle vient ici dans un produit bien conçu qui finit par atteindre des performances de 0,022W/K.m. Source : Weber – Mémento de l’isolation par l’extérieur
  53. 53. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 54 Il existe également des produits qui associent les propriétés de plusieurs matériaux déjà existants, qui une fois combinés, possèdent des propriétés remarquables. C’est le cas du polystyrène graphité. Ce produit est donc constitué de polystyrène auquel sont ajoutés de « mini-réflecteurs » composés de particules de graphite. Ce matériau devient doublement isolant car le polystyrène assure les transferts thermiques par conduction pendant que les particules de granite se chargent d’empêcher les transferts par rayonnement. Une fois combinés, les deux matériaux permettent d’avoir un nouveau matériau dont les performances sont supérieures de 30% par rapport à celles du polystyrène. Notamment, le graphite permet de garder la chaleur l’hiver et de protéger le bâtiment de la chaleur l’été grâce à une barrière réflectrice. Mais attention, tout n’est pas gagné avec l’isolation par l’extérieur. Il faut également accorder de l’importance au choix des fixations. En effet, les performances d’une isolation extérieure peuvent varier du simple au triple avec de bonnes fixations. b. Exemple de comparaison isolation intérieur et extérieur : produit Isover
  54. 54. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 55 L’avantage de l’isolation par l’extérieur est multiple. Tout d’abord, les performances sont meilleures avec l’isolation extérieure. De plus, cette méthode est applicable partout, surtout dans le cadre de rénovation où l’isolation devient facilitée. Cependant, l’isolation par l’extérieur est actuellement encore deux fois plus chère que l’isolation par l’intérieure mais les économies garanties en contrepartie sont considérables, allant jusqu’à 40%. 3. Un matériau structurel isolant Il existe un type de briques de cloisonnement à inertie thermique, qui fait partie de la famille des MCP. Cette brique est composée d’argile brute nanostructurée et d’eau, ce qui lui confère une propriété de matériau à changement de phase (MCP). En effet, le jour lorsque la température est élevée, l’eau contenue dans la brique se vaporise en chauffant. A l’inverse, lorsque la nuit la température diminue, l’eau contenue dans l’air ambiant de la pièce est absorbée par la brique ce qui conduit à une restitution de la chaleur accumulée le jour. La société Argibrique possède toute une gamme de produits de ce type. 4. Les solutions d’isolation thermique pour les pays chauds, problème inverse A l’inverse, dans les pays de forte chaleur, on peut diminuer la chaleur à l’intérieur de l’habitat en privilégiant l’utilisation de matériaux très réfléchissants et fortement émissifs. Ainsi, en ayant une enveloppe du bâtiment, ainsi qu’une toiture réfléchissante, La chaleur serait renvoyée à l’extérieur sans augmenter la température ambiante des pièces de la construction. Aujourd’hui, les
  55. 55. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 56 progrès effectués sur les matériaux radiatifs sont tangibles. Des matériaux ayant ces propriétés sont les matrices nanoporeuses de silice par exemple qui peuvent former une peinture blanche à appliquer tout simplement sur les toits avec diminution de 30% des besoins en climatisation. Cela s’appelle le « cool paint ». En France, l’entreprise Soprema a développé une nouvelle membrane d’étanchéité réfléchissante nommée Soprastar. Celle-ci, de couleur blanche permet de maintenir une température relativement basse pour les toitures aux alentours de 28°C. On peut en voir un exemple d’application en Belgique. Dans le cadre de tels projets, un conseil européen, nommé « European cool roof council » a été créé pour réguler les innovations techniques de «cool roof». Plus simplement, l’installation de toitures végétalisés permet un maintien de température de toiture à 20°C au lieu de 70°C pour une toiture classique. 5. Des installations toujours complémentaires Pour optimiser au maximum les transferts thermiques, l’isolation des murs n’est pas le seul mot d’ordre. Aujourd’hui, les vides sanitaires sont de plus en plus utilisés car ils permettent de compléter l’effet double peau des I.T.E.* en isolant le bâtiment du sol. Il est possible d’optimiser les performances mécaniques et thermiques des vides sanitaires grâce à ce qu’on appelle des planchers secs isolants. De plus, il est important que les menuiseries possèdent de bonnes propriétés et qu’elles soient correctement posées. En effet, les menuiseries jouent un rôle de plus en plus important dans l’habitat durable car elles avaient énormément de progrès à faire pour améliorer leurs performances. Enfin, il est important de mettre en avant le fait que l’isolation thermique va de pair avec une bonne ventilation. En effet, ces deux notions sont complémentaires et pour des raisons sanitaires, il faut que l’air soit constamment renouvelé. Il ne faut pas oublier qu’un habitat durable est avant tout un habitat, et donc prendre en compte le confort des habitants et leurs habitudes du quotidien. *Isolation thermique par l’extérieur
  56. 56. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 57 C. L’acoustique Le bruit est considéré comme une des pollutions les plus importantes du monde moderne. Le bruit fait partie intégrante du Développement Durable au même titre que la pollution de l’air et de l’eau. Il peut créer des maux de tête, de la fatigue, des migraines. Les maitres d’œuvre et les maîtres d’ouvrage s’empressent de le limiter. Les sources de bruit dans un bâtiment sont nombreuses et diverses : chute d’un objet sur le sol, frottement d’une chaise, voix. Les parties du bâtiment les plus exposées au bruit sont les parois, les entrées, les toitures, les planchers, les revêtements de sol, c’est pourquoi il faut travailler sur l’isolation de ces parties afin d’isoler le bâtiment efficacement. Afin d’obtenir une ambiance sonore de qualité il faut maîtriser la réverbération pour que les sons se propagent correctement, sans déformation. Il est certes possible de contrôler la réverbération de façon architecturale mais ce n’est parfois pas suffisant. Les réglementations acoustiques dans le bâtiment ont pour but d’obtenir une ambiance sonore de qualité et imposent une maîtrise des seuils à respecter. Cette réglementation a beaucoup évolué dans les années 90 et elle avance pas à pas. En effet la première réglementation date de 1969 et la dernière mise à jour a été faite en 1999. Il y a une vraie bataille entre la thermique et l’acoustique qui donne lieu à des débats techniques, c’est pourquoi les bureaux d’études essaient de concilier les deux. Il s’avère cependant que là où l’innovation est la plus visible, c’est l’acoustique urbaine. En effet de nombreux outils sont désormais disponibles et c’est au tour des maîtres d’ouvrage et d’œuvre d’en prendre possession. Depuis 2007 les villes européennes sont obligées de produire des cartes de bruit pour donner une vision globale de l’exposition au bruit. Ainsi, les solutions proposées pour la construction de chaque bâtiment pourront s’adapter à chaque environnement particulier.
  57. 57. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 58 D. Purification de l’air Aujourd’hui, on dit que l’Homme passe environ 70% de son temps en intérieur, que ce soit dans son lieu d’habitation, dans des bureaux ou des centres commerciaux. C’est pourquoi il est important de purifier l’air intérieur en limitant la pollution de celui-ci. Source : Etude habitat de l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur 1. Classification sanitaire des polluants Pour répondre à cette pollution de l’air intérieur, des solutions existent aussi bien grâce à des matériaux de construction qui ont des propriétés absorbantes vis-à-vis des COV et des polluants qu’à des produits d’intérieur qui participent à la purification de l’air. Avant de s’intéresser à ces deux grandes familles de produits purificateur d’air, une classification sanitaire des polluants est rappelée.
  58. 58. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 59 Il faut savoir que les matériaux de construction polluent énormément l’air du fait des produits employés pour leur fabrication tels que la colle, la peinture, les systèmes de chauffage. S’ajoute à cela l’influence néfaste de la température et de l’humidité des pièces fermées qui augmentent fortement leur concentration. Voici la classification sanitaire des polluants. classification sanitaire des polluants groupe nombre intitulé substances principales groupe A 7 hautement prioritaires formaldéhyde, benzène, acétaldéhyde, particules, radon, phtalates, dichlorvos groupe B 12 très prioritaires allergènes de chien et de chat, dioxyde d'azote, acariens, toluène, trichloréthylène, dieldrine, plomb, paraffines, chlorées à chaine courte, tetrachloroéthylène, aldrine, monoxyde de carbone groupe C 51 prioritaires biocides, COV, éthers de glycol, fibres minérales, retardateurs de flamme... Il est à noter que la purification de l’air répond donc à des exigences sanitaires mais également de confort pour l’occupant. En effet, dans la démarche HQE, la purification de l’air s’inscrit dans la cible n°2 (choix intégrés des matériaux) et à la cible n°13 (qualité sanitaire de l’air). Là encore, la corrélation entre les objectifs des différentes cibles HQE est mise en avant dans une optique d’habitat durable. Ainsi, ces différents polluants de l’air intérieur étant classés, il faut lutter contre leur présence dans les milieux clos. Mais, en plus des produits listés ci-dessous, il est toujours bon d’avoir une ventilation efficace. 2. Matériaux de construction anti-polluants Pour cela, commençons par nous intéresser aux matériaux de constructions anti-polluants. Aujourd’hui les plaques de plâtre ajoutent des propriétés absorbantes anti-COV et anti-polluants à leurs propriétés acoustiques et de résistance aux chocs. La plaque Prégyroc N’Green de l’entreprise Lafarge par exemple absorbe jusqu'à 80% des polluants atmosphériques. De même que le produit précédent, la Placoplatre Impact Activ’Air possède des propriétés pour lutter contre les chocs, le
  59. 59. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 60 bruit et la pollution de l’air ambiant. Elle est composée de copeaux de bois, de gypse et d’un produit capable de fixer les COV. En matière d’isolation acoustique, on atteint des performances remarquables, de l’ordre de 50% d’amélioration acoustique par rapport à une plaque de plâtre classique. Pour ce qui est de l’assainissement de l’air, la composition du produit nommée Activ’Air est tenue secrète comme souvent. On sait juste que ce n’est pas un produit classé dangereux par la directive relative à la classification et l’étiquetage des substances dangereuses. D’après les recherches en laboratoire effectuées sur ce composé mystérieux, il n’y a pas de risques de réémission de polluants et surtout, le produit est efficace. On a pu constater une réduction de 70% de polluants de l’air dans une pièce munie de telles plaques. Source : Plaquette communiqué Placo 3. La photocatalyse dans nos murs Aujourd’hui une solution innovante de purification de l’air est en train d’être développée par l’Observatoire de la qualité de l’air intérieur. Elle consiste à utiliser la photocatalyse afin de lutter contre les COV. Le procédé est le suivant : par photocatalyse, le but est de casser les molécules de COV afin de les transformer en molécules H20 et CO2 . Pour mémoire, la photocatalyse est un phénomène qui se produit avec la lumière et le catalyseur, souvent une molécule de dioxyde de titane. Cette molécule, semi-conductrice, sous l’effet de la lumière va produire des radicaux très oxydants : c’est eux qui permettent la rupture des molécules de COV. Cette réaction se produit au niveau de la surface du matériau, par exemple avec une peinture dépolluante ou une plaque de gypse. La photocatalyse relève du domaine des nanotechnologies. De ce fait, l'innocuité de ces procédés n’est pas encore établie. Les recherches doivent se poursuivre et cela de façon rigoureuse, car ce procédé particulier crée de par son utilisation des COV secondaires non sans danger.
  60. 60. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 61 4. Les appareils purificateurs d’air A l’inverse, il existe ce qu’on appelle des appareils purificateur d’air que l’on peut utiliser en intérieur. Cette solution, bien qu’elle ne soit pas liée aux produits et matériaux de la construction est à noter car elle permet de répondre aux exigences de confort et sanitaire de l’habitat durable de façon alternative. Cependant, les solutions miracles n’existent pas et il est toujours aussi important de s'intéresser au retour d’expérience de ce type de produit. Un exemple de procédé non-constructif qui purifie l’air est la purification par le vivant. 5. La bioépuration par les plantes Dans le même genre, il existe des plantes qui purifient l’air. Il s’agit de la bioépuration qui signifie «purification par le vivant». Le mécanisme de purification de l’air par les plantes se décompose par trois étapes :  Conversion du gaz carbonique en oxygène par photosynthèse,  Transpiration des plantes qui augmente l’hygrométrie et favorise un air plus sain,  Capture des produits toxiques volatils par les feuilles. 6. Etiquetage des produits de construction Les émissions dans l’air intérieur des produits sont réglementées depuis le 1er janvier 2012, date à partir de laquelle il est désormais obligatoire d’étiqueter le classement en émission de COV des nouveaux produits de construction disponibles sur le marché. Ces obligations réglementaires ont pour objectif d’informer le consommateur sur les taux d’émissions de COV après 28 jours d’application. Le classement se décompose en quatre niveaux : A+ pour les produits très peu émissifs, A, B, et C pour les produits les plus émissifs. Cet étiquetage concerne 11 COV présentant des risques toxiques par inhalation. Et au 1er septembre 2013, ce sont tous les produits mis sur le marché avant 2012 qui vont être également soumis à l’obligation d’étiquetage.
  61. 61. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 62 E. Les éco-matériaux Nous l’avons vu tout au long de ce dossier, l’habitat durable repose sur 3 fondements : la performance énergétique, le respect de l’environnement et le respect de la santé des Hommes. Afin de répondre efficacement à ces principes, un projet d’habitat durable se doit de privilégier des matériaux de construction écologique. Ces éco-matériaux répondent aux critères techniques habituels, de qualité architecturale, de durabilité, de sécurité, etc., des matériaux de construction classiques. Ils ont de plus des caractéristiques environnementales ou socio-environnementales tout au long de leur cycle de vie (c’est-à-dire de sa fabrication à son élimination ou recyclage).Bien qu’il n’existe pas de définition officiel du mot « éco-matériau », il est généralement admis qu’il doit répondre aux critères et principes du développement durable. Ces matériaux confèrent de nombreux avantages à l’habitat :  Meilleure qualité de vie,  Faibles répercussions environnementales,  Moindre gaspillage de matières premières,  Diminution de l’empreinte écologique du bâtiment,  Réduction du bilan carbone. Tous les éco-matériaux ont comme composants principaux bruts ou transformés des produits d’origine naturelle issus du sol (chaux, l’argile, ..) de la sylviculture (bois, liège, ...), de l'agriculture et de l’élevage (chanvre, lin, paille, laine, etc.). Mais d'autres produits, issus du recyclage, sont maintenant utilisés en construction écologique. Le plus connu d’entre eux est la ouate de cellulose (journaux et papier). Le coton (recyclage de tissus) et le granulat de verre (pour les dalles de fondations). On retrouve ainsi deux grandes familles d’éco-matériaux :  Les matériaux issus de la biomasse animale ou végétale, dits matériaux biosourcés  Les matériaux recyclés ou contenant des composant issus du recyclage Afin de mieux s’y retrouver, le site internet http://www.les-ecomateriaux.fr/ a mis en place une base de données des éco-matériaux. On y retrouve, tous fournisseurs et fabricants confondus, les matériaux triés suivant leurs usages : construction, peinture, isolation, colles, etc. Une fois l'un de ces premiers critères choisi, il apparait d'autres critères de sélection : la fonction (gros œuvre, isolation, étanchéité, finition), la destination (toiture, murs extérieurs ou intérieurs, cloisons) et le matériau (bois, chanvre, laine, coton).
  62. 62. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 63
  63. 63. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 64 1. Les matériaux biosourcés Les matériaux biosourcés sont de plus en plus utilisés dans le domaine du bâtiment neuf et de la réhabilitation grâce au confort qu’ils procurent aux usagers et aux performances énergétiques qu’ils confèrent à l’habitat. Les plus connus sont le bois, la paille, le chanvre, le liège, la laine de mouton. En dépit des nombreuses analyses hygrométriques qui ont été faites sur ces matériaux il est encore difficile de mesurer leur influence sur les performances énergétiques d’un bâtiment et c’est peut-être pour cela que ces matériaux sont loin de s’imposer face aux produits de construction conventionnels. Afin de favoriser l’utilisation de matériaux biosourcés, le Ministère du Développement Durable a inauguré en 2012, un Label Bâtiment Biosourcé. Un exemple de projet d’habitat Biosourcé est le complexe de 10 éco-habitats individuels denses au sein de l’éco-quartier Les Rives du Bief à Longvic (21) réalisé pour le compte de Foncière Logement (Action Logement – Logement social) en zone urbaine sensible: C&B (Construction et Bioressources) ont lancé des recherches sur les études déjà menées sur ces matériaux dans le but d’améliorer leurs méthodes d’analyse. En effet la connaissance de l’impact que pourraient avoir ces matériaux sur les performances énergétiques d’un bâtiment est un enjeu majeur du développement technique et économique dans le monde du BTP. C&B s’est plus particulièrement intéressé par à trois matériaux : le béton de chanvre, le bois massif et la paille. C&B a remarqué que les informations recueillies sur ces trois matériaux étaient classées en fonction de trois échelles : l’échelle matériau, l’échelle composant et l’échelle bâtiment car le comportement hygrométrique de ces matériaux s’explique selon ces trois échelles. De plus la majorité des études s’intéressent au changement de phase mais aussi à la condensation de l’eau dans le matériau. En ce
  64. 64. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 65 qui concerne les études sur le béton de chanvre, le changement de phase et son influence sont plutôt bien mis en avant ce qui n’est pas le cas pour la paille ou le bois massif. La conclusion rapportée par C&B est qu’il est nécessaire de faire le lien entre le changement de phase dans les matériaux, le confort hygrométrique* dans le bâtiment et la consommation d’énergie afin de développer les moteurs de calcul de la consommation énergétique d’un bâtiment, ce qui n’est pas fait pour l’instant. Autre projet de recherche autour des matériaux biosourcés : Végisole en région Lorraine essaie d’exploiter les propriétés du chanvre, de la paille et du miscanthus. Le Cannabis sativa spontanea est une sous espèce du chanvre, qui n’a pas besoin d’engrais pour être cultivée et qui présente de fortes vertus constructives. Il est utilisable sous forme de laine et est destiné à isoler la toiture ou le plancher car il présente en fait les mêmes propriétés que la laine minérale. Même la partie centrale creuse de cette plante, considérée autrefois comme un déchet, est maintenant utilisée dans les mortiers pour les chapes isolantes par exemple. La paille, quant à elle, permet non seulement de construire à coûts réduits (environ 115 000 euros pour une maison de 120 m²) et de servir d’isolant mais aussi de fabriquer des murs porteurs d’après le programme Végisole. En effet « Préfabriqué en atelier, un mur de 2 mètres linéaires constitué de petites bottes précompressées a démontré une résistance de quatre tonnes et des capacités de contreventement suffisantes pour une construction de plain-pied, voire en R +1. ». *« Hygrométrie : taux d’humidité de l’air ambiant à l’intérieur d’un local. Le comportement hygrométrique d’un matériau représente le comportement d’un matériau au sein d’un environnement dans lequel la température et le taux d’humidité relative varient. Ce comportement du matériau est lié à sa nature, et à sa porosité »
  65. 65. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 66 2. Les matériaux recyclés Pour économiser de l’énergie et préserver l’environnement, il ne suffit pas d’avoir la meilleure isolation ou l’enduit le plus performant. On peut aussi traiter le problème à la base en économisant des ressources naturelles ou en les revalorisant. En effet si l’on confectionne un produit qui demandera plus d’énergie et de ressources à fabriquer qu’il permette d’en économiser, il ne sera pas viable vis-à-vis d’un habitat durable. Ainsi sont exposés dans cette partie quelques exemples d’innovations qui permettent d’économiser des ressources naturelles. a. Le Coton Nous parlerons ici du coton récupéré sur des pièces textiles inutilisable dans le but d’être revalorisé. Nous ne parlons pas du coton comme on peut le trouver en milieu naturel. Le produit Métisse est conçu à partir de vêtements majoritairement en coton. C’est une gamme d'isolation thermique et acoustique pour le bâtiment qui a été lancée par Le Relais en 2007. Une fois triés selon leurs matières, les textiles non ré-employables en l'état sont défibrés puis transformés pour constituer des laines d'isolation performantes et de haute qualité. Il possède de bonnes performances thermiques (λ = 0,039) et phoniques. Ce produit a été agréé, entre autre, par le CSTB et l’AFNOR. Les avantages de l’isolant Métisse sont au cœur des problématiques du développement durable :  Très faible empreinte écologique (jusqu'à 100% de fibres recyclées),  Isolation performante, saine et confortable, o alliance du confort d'été et d'hiver, o régulation hygrométrique, o hautes performances acoustiques.  Isolation durable
  66. 66. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 67 b. La ouate de cellulose Fabriquée essentiellement à partir de journaux recyclés (et quelques additifs). La ouate de cellulose a l'avantage dans sa valorisation en éco-matériau, de demander peu d'énergie grise pour sa transformation et se révèle un isolant performant (λmoyen= 0,039). La tableau ci-après, récapitule les principales caractéristiques de la ouate de cellulose, et la compare notamment aux isolants minéraux (Extrait du magazine La Maison écologique, n°49). Dans ce tableau, on peut distinctement voir que la ouate de cellule a une résistance thermique supérieure à la laine de roche, et nécessitera donc moins d’épaisseur, et donc moins de matière, afin d’obtenir la valeur d’isolation souhaitée. Dans les régions humides, il vaut mieux utiliser de la ouate de cellulose que des laines minérales. En effet, il est nécessaire d'utiliser un isolant ayant une importante capacité hygroscopique, c'est à dire ayant la faculté d'absorber le surplus de vapeur d'eau quand l'air est trop humide. De façon plus large, la fabrication de la ouate de cellulose demande beaucoup moins d’énergie primaire et produit moins d’effet de serre que la laine de roche ou la laine de verre. La résistance au feu de ce produit est en revanche faible, et il devra donc être protégé par ailleurs.
  67. 67. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 68 c. Les granulats de verre La mauvaise isolation du plancher bas est responsable d’environ 10% des déperditions thermiques du bâtiment. Pour remédier à cela, il est important d’isoler sous le bâtiment. Un nouveau matériau, le granulat de mousse de verre, permet de réaliser de façon innovante cette isolation. Ce matériau cumule de nombreux avantages :  Isolant,  Drainant,  Sans effet capillaire,  Haute résistance au poids. Les granulats de verre sont obtenus par broyage de verre recyclé, trié et généralement proposés sous deux formats. Le verre est réduit en poudre, cuit et "fritté" pour donner des granulats de mousse de verre (très proches de la pierre ponce dans leur aspect). Il est, dans ce format, drainant, léger, isolant (λ=0.079) et inertes vis-à-vis de l’homme et de l’environnement. Il est utilisable en chapes périphériques ou en dalles allégées. Sa transformation est toutefois grande consommatrice d'énergie. Ci-dessous, un extrait de la documentation technique de TECHNOpor, un distributeur allemand de granulats de mousse de verre. Le granulat de mousse de verre est une solution alternative écologique à l'isolation traditionnelle, et convient pour des fondations traditionnelles et idéalement pour une mise en œuvre d'un radier porteur mais aussi latéralement pour isoler les murs extérieurs d’une cave. L'avantage d'une isolation à l’extérieur de la salle de sol réside dans l’absence de création de ponts thermiques. Comme l'isolation se trouve à l'extérieur, il n’y a pas de déperdition de chaleur. Ainsi, il ne se forme aucune condensation et par conséquence aucune moisissure.
  68. 68. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 69 Le granulat de mousse de verre est un matériau qui peut convenir à de multiples tâches.
  69. 69. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 70 d. Le béton comme moyen de recyclage Le béton possède l’étonnante capacité de pouvoir réutiliser les déchets en les incorporant dans sa composition. Une grande partie des études actuelles visent à substituer partiellement une partie du liant ou des agrégats par des matériaux provenant de résidus industriels comportant des caractéristiques pouzzolaniques. Elles ont pour objectif de réduire le besoin en extraction de matières premières pour la production du ciment Portland tout en permettant un recyclage adapté de ces déchets. Outre les avantages environnementaux et économiques, ces ajouts permettent d’améliorer certaines propriétés de la matrice cimentaire. En effet, ils sont directement liés à la production de béton à hautes performances. Cela est dû à la formation de silicate de calcium hydraté (C-S-H), un élément responsable de la haute résistance de la pâte de ciment. Cette substitution permet aussi l’occupation des espaces vides par de petites particules de résidus, minimisant la perméabilité et par conséquent augmentant la durabilité. Le verre est un matériau qui peut se recycler indéfiniment, sans altération de ses caractéristiques. Mais lorsque différents types de fragments de verre sont mélangés, la disparité des compositions chimiques rend ce matériau impropre au recyclage. Cependant, plusieurs entreprises se sont penchées sur l’utilisation du verre dans le béton car ce matériau possède certaines caractéristiques pouzzolaniques dues à l’existence d’une grande quantité de silices amorphes dans sa composition. Les études sur la viabilité d’un tel béton sont en cours, mais les premiers résultats laissent entrevoir des possibilités intéressantes pour le futur de la construction. Tous les résultats publiés à ce jour se trouvent en annexe. Un béton de cette sorte présente un double avantage pour notre problématique de construction durable :  Le verre industriel, à la place d’être jeté, est recyclé. Il est revaloriser et permet de modifier les propriétés de la matrice de ciment.  La substitution d’une partie du ciment par le verre permet de faire une économie en ciment ; Cela est d’autant plus intéressant car la fabrication du ciment consomme de grandes quantités de matières premières et d’énergie. Bien qu’il n’est rien d’innovant, nous finirons ce point sur les éco-matériaux en parlant du Parpaing. Contre toute attente, le classique parpaing (ou bloc de béton) s'avère être un étonnant éco-matériau : constitué de 87 % de granulats (graviers, pierres et sable), de 6 % d'eau, il ne nécessite que 6 % de ciment chauffé. Étant moulé à froid et sans transport (production locale et non délocalisable), il est aujourd'hui le matériau demandant le moins d'énergie grise. Recyclable à 100 %, ce matériau est aussi sans danger pour la santé : 100 % minéral, il n'émet aucun COV.
  70. 70. Projets Industriels, d’Entrepreneuriat et de Recherche 2012-2013 PIER n°095 71 F. La luminosité Dans le bâtiment, la luminosité est un élément de confort et de sécurité primordiale, c’est pourquoi des solutions novatrices d’éclairage sont à l’étude. 1. Les panneaux de LED organiques Les panneaux Led organiques (Oled) font leur apparition en France. Pour l’instant il n’y a qu’une seule démonstration de l’Oled en France et elle se trouve à Suresnes au siège de Philips Lighting. Il n’y a d’ailleurs qu’une seule référence commerciale de ce nouveau type d’éclairage : le GL 350 d’une taille de 12,5 cm x 12,5 cm et de 3,3 mm d’épaisseur. Ce nouveau dispositif est composé de couches semi-conductrices organiques superposées sur un substrat en verre ou en plastique et il se distingue de son prédécesseur Led car son émission est surfacique et non ponctuelle. Ces Oled sont pour l’instant vendus par lots de 3 au prix de 400 euros et délivrent 350 lumens par lot. Les lumières Oled présentent d’autres caractéristiques comme par exemple « un allumage instantané, un échauffement illimité (contrairement aux Led classiques), une température de couleur de 3250 K (indice utilisé pour évaluer le degré de couleur), un indice de rendu des couleurs supérieur à 90, une luminance de 4000 cd/m², une consommation électrique de 7,2 watts sous 14,3 volts et une durée de vie de 10 000 heures à mi- rendement. Ces lumières sont trois fois plus efficaces qu’un halogène. De plus ce type d’éclairage est encore en phase d’innovation et de développement chez Philips (ils pourraient durer jusqu’à 25 000 heures et avoir des températures de couleur de 2 700 K à 6 500 K). Le but est d’offrir au client la possibilité de choisir la forme et le support de son éclairage. Mais son intronisation dans le secteur du bâtiment est encore prématurée. En effet, même si l’OLED commence à apparaitre en électronique (écran de télévision), il faudra attendre quelques années avant de le voir remplacer nos luminaires actuels.

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