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Évaluation de la performance
environnementale en
co-conception architecturale
Étude de cas : concours pour la Maison de l’Ingénieur à
Belval, Luxembourg




Sylvain Kubicki, Paula Hild & Bianca Schmitt
Centre de Recherche Public Henri Tudor, Luxembourg
Plan                                                         2/30




Introduction

Cas d’étude : concours d’architecture
‣ Évaluer la performance environnementale ?


Discussion
‣ Quels outils pour la co-conception environnementale
  en architecture ?


Conclusion

    Introduction   Cas d’étude    Discussion    Conclusion
Introduction
Introduction                                                   4/30




Évaluation de la performance des bâtiments
‣ Besoin des maîtres d’ouvrages (publics)
Développement durable
‣ Critères environnementaux, sociaux et économiques


Systèmes de certification existants
Volonté d’harmonisation à l’échelle européenne
‣ Sustainable Buildings Alliance (www.sballiance.org)
‣ Préconise des référentiels à “échelle locale”



    Introduction    Cas d’étude     Discussion    Conclusion
Problématique                                                 5/30




Pas de référentiel existant actuellement au G.D.
de Luxembourg
Politique émergente
‣ Intégration de critères environnementaux dans les
  concours d’architecture
‣ Projets des bâtiments pour l’Université du Luxembourg
  sur la friche de Belval
Comment améliorer l’évaluation de la qualité
environnementale en phase de concours ?
‣ Quels services informatiques peuvent améliorer la
  conception (collaborative) environnementale ?

    Introduction    Cas d’étude     Discussion   Conclusion
Contexte de l’approche                                             6/30




Centre de Recherche Public Henri Tudor
‣ Projets d’innovation sectoriels
‣ Notamment dans le domaine du bâtiment

2 départements
‣ Centre de Ressources des        Critères d’évaluation de la
                                  qualité environnementale
  Technologies pour
  l’Environnement
                                    Services informatiques
‣ Centre d’Innovation par les          d’assistance à la
  Technologies de l’Information          coopération

Mise en commun de nos approches respectives

    Introduction    Cas d’étude    Discussion         Conclusion
Cas d’étude
Concours pour la maison de l’ingénieur, Belval
Cas d’étude                                               8/30




Concours pour la Maison
de l’Ingénieur, Belval
(Luxembourg)




   Introduction   Cas d’étude   Discussion   Conclusion
Cas d’étude                                                      9/30




Concours pour la Maison
de l’Ingénieur, Belval
(Luxembourg)
‣ Bâtiment inscrit sur la friche
  industrielle de Belval
‣ Localisation
    - Nord-Ouest de la Terrasse
        des Hauts Fourneaux
‣ Programme
   - Unités de recherche en
        Ingénierie et en
        Géophysique de l'Université
        du Luxembourg
   -    Superficie 12.000m²

       Introduction      Cas d’étude   Discussion   Conclusion
Concours                                                             10/30




Règlement du concours
Programme architectural
‣ Concept, éléments architecturaux,
  surfaces, urbanisme
Annexe
‣ Déclaration de position sur l’utilisation
  efficiente de l’énergie et de l’eau
‣ Établie par
   - Groupe d’experts de l’Université du Luxembourg
   - Centre de Recherche Public Henri Tudor
‣ Pour le compte du maître d’ouvrage
   - Le “fonds Belval”
‣ Terminé fin avril 2008

     Introduction       Cas d’étude        Discussion   Conclusion
Annexe au programme                                              11/30




Contenu
‣ Critères de confort
‣ Indices de consommation d’énergie
‣ Choix des matériaux de construction
‣ Mesures pour minimiser la consommation d’eau potable
Objectif
‣ Guide officiel dans tous les concours d’architecture de
  la Cité des Sciences
1ère phase de test (annexe du programme
architectural)
‣ Maison de l’Ingénieur, août 2008 à janvier 2009

     Introduction   Cas d’étude      Discussion     Conclusion
Confort et qualité de l’environnement intérieur
                                                                                    12/30




 Généralités
 ‣ Des moyens naturels sont à favoriser par rapport à des
   moyens techniques pour assurer le confort thermique, la
   lumière et la qualité de l’air
 Confort thermique
 ‣ Température intérieure : de 20°C en hiver à 26°C en été (de 8h à 18h)
 ‣ Minimiser le refroidissement
 ‣ Isolation thermique performante
     - Valeur U moyenne pour tous les matériaux de façade : 0,20 à 0,23 W/m2K
 ‣ Ratio de surface vitrée ≤ 30 %




       Introduction          Cas d’étude           Discussion          Conclusion
Efficience énergétique des bâtiments                            13/30




Calcul de la performance énergétique des
bâtiments devra être conforme à la directive
2002/91/CE
Valeurs limites pour la consommation énergétique
‣ énergie finale en chaleur urbaine : 14 kWh/m3a
‣ énergie électrique : 6 kWh/m3a
Utilisation optimale de l’éclairage naturel
Recours à des appareils et luminaires avec la
meilleure classe énergétique (laboratoires exclus)



    Introduction   Cas d’étude     Discussion      Conclusion
Installations photovoltaïques                                   14/30




Tous les toits des bâtiments de la Cité des
Sciences doivent être conçus de façon à pouvoir
être équipés d’installations photovoltaïques
Prévoir :
‣ Des charges utiles additionnelles
‣ L’ancrage des fondations
‣ Le passage des câbles




     Introduction   Cas d’étude       Discussion   Conclusion
Matériaux de construction                                         15/30




Préférer des matériaux écologiques
‣   Impacts environnementaux lors de la fabrication réduits
‣   Transport minimisé (provenance régionale)
‣   Teneur toxique est réduite
‣   Durabilité et recyclabilité sont élevées
Tableaux pratiques sont mis à disposition pour
collecter les données nécessaires au calcul du
bilan environnemental
La méthode de cycle de vie est choisie pour
l’évaluation


      Introduction    Cas d’étude      Discussion    Conclusion
Gestion de l'eau                                                  16/30




Limiter le besoin en eau potable
‣ Armatures et d’appareils limitant la consommation
  d’eau
‣ Substituer des eaux potables par de l’eau de pluie (par
  exemple pour une production de froid centralisée)
Éviter le mélange des eaux résiduelles et de l'eau
de pluie
Améliorer le microclimat du site et éviter la
surcharge des canalisations
‣ toitures vertes (évapotranspiration des plantes)


     Introduction    Cas d’étude     Discussion      Conclusion
Critères environnementaux                                                                                      17/30


         Sujet                                    Exigences                                       Critères
Sommaire                    Conditions générales, objectifs
1) Confort                  Préférence de méthodes naturelles pour le confort          Application minimale
                            thermique, la qualité de l’air et de la lumière            de technique de bâtiment

                            Plage de température acceptable                            20-26 C°
                            Isolation : Coefficient de transmission de chaleur         U = 0.2-0.23 W/ m2·K
                            moyen de la façade
                            Eclairage des bureaux                                      Max. 500 lux
2) Consommation             Energie finale du chauffage urbain – valeur limite :       14 kWh/ m3·a
d’énergie                   Consommation d’électricité – valeur limite :               6 kWh/ m3·a
3) Photovoltaïque           Installations photovoltaïques à intégrer dans
                            l’enveloppe du bâtiment (dans le tiers supérieur de la
                            façade sud)
4) Matériaux de             Evaluation des matériaux par la méthode de l’analyse
construction                cycle de vie
5) Ressources en eau        Armatures et appareils pour limiter la consommation
                            d’eau
                            Substitution de l’eau potable par de l’eau de pluie pour
                            les chasses d’eau et le refroidissement
                            Toitures vertes
                            Eviter de pomper des eaux souterraines



             Introduction                 Cas d’étude                   Discussion                Conclusion
Retour d’expérience                                                 18/30




8 projets proposés au concours de la « Maison de
l’Ingénieur »
Projet lauréat : architectes belgo-suisse Anorak et
MLZD




                                              Maquette de la
                                              Terrasse des Hauts
                                              Fourneaux avec la
                                              Maison de
                                              l’Ingénieur en
                                              premier plan



    Introduction   Cas d’étude   Discussion            Conclusion
Retour d’expérience                                                 19/30




Évaluation des huit projets soumis
‣ Université du Luxembourg
‣ Centre de Ressources des Technologies de l’Environnement
  (CRP Henri Tudor)
Évaluation environnementale limitée
‣ Manque d’informations quantitatives
‣ Évaluation contradictoire « à dires d’experts »
‣ Évaluation des performances du bâtiment en tant que
  « produit conçu »
Limites identifiées
‣ Accès difficile aux éléments d’évaluation du concours
‣ Difficulté liée à l’évaluation d’un objet en phase amont de
  conception

     Introduction     Cas d’étude       Discussion     Conclusion
Retour d’expérience                                         20/30




L’efficience énergétique est
un des critères les mieux
atteints
‣ Mesures passives prévues pour
  la régulation de la
  température ambiante
Nécessité d’une
coopération multi-acteurs
‣ Prise en compte des
  dimensions environnementales
‣ Intégration des points de vue
  des différents acteurs
    Introduction   Cas d’étude    Discussion   Conclusion
Discussion
Discussion                                                        22/30




Mise en évidence de la qualité du processus
coopératif
‣ Impact de la qualité du processus coopératif sur la
  qualité du produit conçu [Rencontres RAMAU 2005]
‣ Amélioration de la coopération en « co-conception
  environnementale »
‣ Meilleure information du jury sur les choix et expertises
  effectués
   - Dimension processus
Perspectives en matière de services informatiques
‣ Supports à l’ingénierie coopérative


     Introduction    Cas d’étude      Discussion     Conclusion
Discussion                                                                                                         23/30




                                   3                             2                              1

                    PROCESSUS DE CONCEPTION           PROCESSUS DE CONSTRUCTION        OUVRAGE ET EXPLOITATION
   DIMENSIONS
   DU PROJET




                                                         POLLUTION ACOUSTIQUE                 CONFORT




     CRITERES
ENVIRONNEMENTAUX               ?
                        Conception Environnementale
                           Collaborative Assistée
                               par Ordinateur
                                                               DECHETS


                                                              EMISSIONS



                                                                  ...
                                                                                              ENERGIE

                                                                                          PHOTOVOLTAIQUE


                                                                                             MATERIAUX


                                                                                                EAU




                                                           Cf. cas d’étude

         Introduction                      Cas d’étude                    Discussion                  Conclusion
Hypothèses                                                       24/30




La qualité du processus de conception influe sur
la qualité du produit “bâtiment”
Caractère multi-disciplinaire du processus
‣ Multiples expertises dans la conception du projet
Forme d’ingénierie coopérative
‣ Flexibilité du processus collectif
Quelles pratiques environnementales pour mettre
en oeuvre un processus coopératif de
conception environnementale ??



     Introduction     Cas d’étude      Discussion   Conclusion
Outils CRTI-weB                                                25/30




Une approche du support à la
coopération basé sur les
pratiques métiers
Commanditaire
‣ CRTI-B (organisme inter-
  professionnel)
Démarche
‣ Identification de bonnes
  pratiques de coopération au
  consensus des acteurs du secteur
‣ Développement de services
  supports à ces pratiques


     Introduction     Cas d’étude    Discussion   Conclusion
Outils CRTI-weB                                            26/30




Deux modules CRTI-weB
‣ Gestion de comptes-rendus de réunion
‣ Gestion des documents d’un projet




    Introduction   Cas d’étude   Discussion   Conclusion
Perspectives                                                   27/30




Quelles pratiques coopératives
environnementales ?
‣ Gérer la diffusion de “documents références”
    - Normes, référentiels, descriptifs d’équipements
‣ Faciliter les expertises
    - Ex. expertise énergétique
‣ Gérer des accès aux données pour experts tiers au
  groupe-projet
‣ ...




    Introduction    Cas d’étude     Discussion    Conclusion
Conclusion
Conclusion                                                        29/30




Analyse d’un cas d’étude
‣ Volonté politique d’évaluation de la qualité
  environnementale des projets
‣ Construction de critères par un groupe local à l’échelle
  du G.D. de Luxembourg

Deux conclusions
‣ Au stade du concours, manque d’informations
  quantitatives sur le projet pour l’évaluation
‣ La dimension coopérative est essentielle dans la
  conception environnementale


     Introduction   Cas d’étude     Discussion       Conclusion
Conclusion                                                     30/30




Hypothèse
‣ Les outils d’assistance à la coopération doivent être
  spécialisés pour supporter la conception coopérative
  environnementale


Perspectives
‣ Identifier les pratiques coopératives environnementales
   - Impliquer les acteurs du secteur
‣ Spécialiser les services CRTI-weB
‣ Affiner les critères environnementaux




    Introduction    Cas d’étude     Discussion    Conclusion
Merci de votre attention




 Sylvain Kubicki, Paula Hild & Bianca Schmitt
      Centre de Recherche Public Henri Tudor
              sylvain.kubicki@tudor.lu

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Évaluation de la performance environnementale en co-conception architecturale

  • 1. Évaluation de la performance environnementale en co-conception architecturale Étude de cas : concours pour la Maison de l’Ingénieur à Belval, Luxembourg Sylvain Kubicki, Paula Hild & Bianca Schmitt Centre de Recherche Public Henri Tudor, Luxembourg
  • 2. Plan 2/30 Introduction Cas d’étude : concours d’architecture ‣ Évaluer la performance environnementale ? Discussion ‣ Quels outils pour la co-conception environnementale en architecture ? Conclusion Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 4. Introduction 4/30 Évaluation de la performance des bâtiments ‣ Besoin des maîtres d’ouvrages (publics) Développement durable ‣ Critères environnementaux, sociaux et économiques Systèmes de certification existants Volonté d’harmonisation à l’échelle européenne ‣ Sustainable Buildings Alliance (www.sballiance.org) ‣ Préconise des référentiels à “échelle locale” Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 5. Problématique 5/30 Pas de référentiel existant actuellement au G.D. de Luxembourg Politique émergente ‣ Intégration de critères environnementaux dans les concours d’architecture ‣ Projets des bâtiments pour l’Université du Luxembourg sur la friche de Belval Comment améliorer l’évaluation de la qualité environnementale en phase de concours ? ‣ Quels services informatiques peuvent améliorer la conception (collaborative) environnementale ? Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 6. Contexte de l’approche 6/30 Centre de Recherche Public Henri Tudor ‣ Projets d’innovation sectoriels ‣ Notamment dans le domaine du bâtiment 2 départements ‣ Centre de Ressources des Critères d’évaluation de la qualité environnementale Technologies pour l’Environnement Services informatiques ‣ Centre d’Innovation par les d’assistance à la Technologies de l’Information coopération Mise en commun de nos approches respectives Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 7. Cas d’étude Concours pour la maison de l’ingénieur, Belval
  • 8. Cas d’étude 8/30 Concours pour la Maison de l’Ingénieur, Belval (Luxembourg) Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 9. Cas d’étude 9/30 Concours pour la Maison de l’Ingénieur, Belval (Luxembourg) ‣ Bâtiment inscrit sur la friche industrielle de Belval ‣ Localisation - Nord-Ouest de la Terrasse des Hauts Fourneaux ‣ Programme - Unités de recherche en Ingénierie et en Géophysique de l'Université du Luxembourg - Superficie 12.000m² Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 10. Concours 10/30 Règlement du concours Programme architectural ‣ Concept, éléments architecturaux, surfaces, urbanisme Annexe ‣ Déclaration de position sur l’utilisation efficiente de l’énergie et de l’eau ‣ Établie par - Groupe d’experts de l’Université du Luxembourg - Centre de Recherche Public Henri Tudor ‣ Pour le compte du maître d’ouvrage - Le “fonds Belval” ‣ Terminé fin avril 2008 Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 11. Annexe au programme 11/30 Contenu ‣ Critères de confort ‣ Indices de consommation d’énergie ‣ Choix des matériaux de construction ‣ Mesures pour minimiser la consommation d’eau potable Objectif ‣ Guide officiel dans tous les concours d’architecture de la Cité des Sciences 1ère phase de test (annexe du programme architectural) ‣ Maison de l’Ingénieur, août 2008 à janvier 2009 Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 12. Confort et qualité de l’environnement intérieur 12/30 Généralités ‣ Des moyens naturels sont à favoriser par rapport à des moyens techniques pour assurer le confort thermique, la lumière et la qualité de l’air Confort thermique ‣ Température intérieure : de 20°C en hiver à 26°C en été (de 8h à 18h) ‣ Minimiser le refroidissement ‣ Isolation thermique performante - Valeur U moyenne pour tous les matériaux de façade : 0,20 à 0,23 W/m2K ‣ Ratio de surface vitrée ≤ 30 % Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 13. Efficience énergétique des bâtiments 13/30 Calcul de la performance énergétique des bâtiments devra être conforme à la directive 2002/91/CE Valeurs limites pour la consommation énergétique ‣ énergie finale en chaleur urbaine : 14 kWh/m3a ‣ énergie électrique : 6 kWh/m3a Utilisation optimale de l’éclairage naturel Recours à des appareils et luminaires avec la meilleure classe énergétique (laboratoires exclus) Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 14. Installations photovoltaïques 14/30 Tous les toits des bâtiments de la Cité des Sciences doivent être conçus de façon à pouvoir être équipés d’installations photovoltaïques Prévoir : ‣ Des charges utiles additionnelles ‣ L’ancrage des fondations ‣ Le passage des câbles Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 15. Matériaux de construction 15/30 Préférer des matériaux écologiques ‣ Impacts environnementaux lors de la fabrication réduits ‣ Transport minimisé (provenance régionale) ‣ Teneur toxique est réduite ‣ Durabilité et recyclabilité sont élevées Tableaux pratiques sont mis à disposition pour collecter les données nécessaires au calcul du bilan environnemental La méthode de cycle de vie est choisie pour l’évaluation Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 16. Gestion de l'eau 16/30 Limiter le besoin en eau potable ‣ Armatures et d’appareils limitant la consommation d’eau ‣ Substituer des eaux potables par de l’eau de pluie (par exemple pour une production de froid centralisée) Éviter le mélange des eaux résiduelles et de l'eau de pluie Améliorer le microclimat du site et éviter la surcharge des canalisations ‣ toitures vertes (évapotranspiration des plantes) Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 17. Critères environnementaux 17/30 Sujet Exigences Critères Sommaire Conditions générales, objectifs 1) Confort Préférence de méthodes naturelles pour le confort Application minimale thermique, la qualité de l’air et de la lumière de technique de bâtiment Plage de température acceptable 20-26 C° Isolation : Coefficient de transmission de chaleur U = 0.2-0.23 W/ m2·K moyen de la façade Eclairage des bureaux Max. 500 lux 2) Consommation Energie finale du chauffage urbain – valeur limite : 14 kWh/ m3·a d’énergie Consommation d’électricité – valeur limite : 6 kWh/ m3·a 3) Photovoltaïque Installations photovoltaïques à intégrer dans l’enveloppe du bâtiment (dans le tiers supérieur de la façade sud) 4) Matériaux de Evaluation des matériaux par la méthode de l’analyse construction cycle de vie 5) Ressources en eau Armatures et appareils pour limiter la consommation d’eau Substitution de l’eau potable par de l’eau de pluie pour les chasses d’eau et le refroidissement Toitures vertes Eviter de pomper des eaux souterraines Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 18. Retour d’expérience 18/30 8 projets proposés au concours de la « Maison de l’Ingénieur » Projet lauréat : architectes belgo-suisse Anorak et MLZD Maquette de la Terrasse des Hauts Fourneaux avec la Maison de l’Ingénieur en premier plan Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 19. Retour d’expérience 19/30 Évaluation des huit projets soumis ‣ Université du Luxembourg ‣ Centre de Ressources des Technologies de l’Environnement (CRP Henri Tudor) Évaluation environnementale limitée ‣ Manque d’informations quantitatives ‣ Évaluation contradictoire « à dires d’experts » ‣ Évaluation des performances du bâtiment en tant que « produit conçu » Limites identifiées ‣ Accès difficile aux éléments d’évaluation du concours ‣ Difficulté liée à l’évaluation d’un objet en phase amont de conception Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 20. Retour d’expérience 20/30 L’efficience énergétique est un des critères les mieux atteints ‣ Mesures passives prévues pour la régulation de la température ambiante Nécessité d’une coopération multi-acteurs ‣ Prise en compte des dimensions environnementales ‣ Intégration des points de vue des différents acteurs Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 22. Discussion 22/30 Mise en évidence de la qualité du processus coopératif ‣ Impact de la qualité du processus coopératif sur la qualité du produit conçu [Rencontres RAMAU 2005] ‣ Amélioration de la coopération en « co-conception environnementale » ‣ Meilleure information du jury sur les choix et expertises effectués - Dimension processus Perspectives en matière de services informatiques ‣ Supports à l’ingénierie coopérative Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 23. Discussion 23/30 3 2 1 PROCESSUS DE CONCEPTION PROCESSUS DE CONSTRUCTION OUVRAGE ET EXPLOITATION DIMENSIONS DU PROJET POLLUTION ACOUSTIQUE CONFORT CRITERES ENVIRONNEMENTAUX ? Conception Environnementale Collaborative Assistée par Ordinateur DECHETS EMISSIONS ... ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE MATERIAUX EAU Cf. cas d’étude Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 24. Hypothèses 24/30 La qualité du processus de conception influe sur la qualité du produit “bâtiment” Caractère multi-disciplinaire du processus ‣ Multiples expertises dans la conception du projet Forme d’ingénierie coopérative ‣ Flexibilité du processus collectif Quelles pratiques environnementales pour mettre en oeuvre un processus coopératif de conception environnementale ?? Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 25. Outils CRTI-weB 25/30 Une approche du support à la coopération basé sur les pratiques métiers Commanditaire ‣ CRTI-B (organisme inter- professionnel) Démarche ‣ Identification de bonnes pratiques de coopération au consensus des acteurs du secteur ‣ Développement de services supports à ces pratiques Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 26. Outils CRTI-weB 26/30 Deux modules CRTI-weB ‣ Gestion de comptes-rendus de réunion ‣ Gestion des documents d’un projet Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 27. Perspectives 27/30 Quelles pratiques coopératives environnementales ? ‣ Gérer la diffusion de “documents références” - Normes, référentiels, descriptifs d’équipements ‣ Faciliter les expertises - Ex. expertise énergétique ‣ Gérer des accès aux données pour experts tiers au groupe-projet ‣ ... Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 29. Conclusion 29/30 Analyse d’un cas d’étude ‣ Volonté politique d’évaluation de la qualité environnementale des projets ‣ Construction de critères par un groupe local à l’échelle du G.D. de Luxembourg Deux conclusions ‣ Au stade du concours, manque d’informations quantitatives sur le projet pour l’évaluation ‣ La dimension coopérative est essentielle dans la conception environnementale Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 30. Conclusion 30/30 Hypothèse ‣ Les outils d’assistance à la coopération doivent être spécialisés pour supporter la conception coopérative environnementale Perspectives ‣ Identifier les pratiques coopératives environnementales - Impliquer les acteurs du secteur ‣ Spécialiser les services CRTI-weB ‣ Affiner les critères environnementaux Introduction Cas d’étude Discussion Conclusion
  • 31. Merci de votre attention Sylvain Kubicki, Paula Hild & Bianca Schmitt Centre de Recherche Public Henri Tudor sylvain.kubicki@tudor.lu