Menuiseries extérieures - Impact environnemental

Transcription

Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Menuiseries extérieures :
Quel est l’impact environnemental
des différents matériaux ?
Marc DELORME
Inter Forêt-Bois 42
Eurobois – 21 février 2013
Les bases de la présentation
•
•
•
Etude réalisée par Laurent Tendille, élève
ingénieur Génie Civil à l’ENISE
Février à juin 2010
Le travail a été encadré par
– Eric Perrin, Professeur à l’ENISE
– Samuel Mayer – Directeur du Pôle Eco-conception
– Marc Delorme, Ingénieur thermicien IFB42
SOMMAIRE
1. Enjeux de l’étude effectuée
2. ACV, FDES, Indicateurs,…: explications.
3. Hypothèses retenues, données et moyens
utilisés pour l’étude ACV sur les menuiseries.
4. Résultats et analyses
5. Bilan et Perspectives
Contexte général
Etude
comparative
de l’énergie
primaire sur
maison
(Source
Mines/Paritech)
kWh/m2/an
Jusqu’à aujourd’hui : la problématique environnementale était ramenée
essentiellement à une problématique énergétique, pendant la phase
d’utilisation du bâtiment au travers de la RT (RT2005, RT2012,
RT2020)…
Energie primaire
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
RT2005
Construction
Rénovation
Maison passive
Démolition
Utilisation
Contexte général
•
•
•
•
Nécessité d’une approche plus globale, incluant l’avant
et l’après usage.
Nécessité d’analyser plusieurs indicateurs, pas
uniquement l’énergie.
Outil utilisé : l’ACV, analyse en cycle de vie
Un des indicateurs les plus connus dans le monde du
bâtiment, issu de l’ACV, est « l’énergie grise »
Méthode A.C.V.: principe.
•
L’ACV permet de quantifier les impacts d’un
« produit » « du berceau à la tombe »
–
–
–
–
•
•
•
Extraction des matières premières, fabrication
Distribution du produit
Utilisation du produit
Elimination
Inventaire des flux de matières + énergie entrants
et sortants
A partir des flux, évaluation des impacts
environnementaux.
utilisation de coefficients donnant la contribution de
chaque flux aux divers impacts étudiés :
BASE DE DONNEE
Les différentes phases du cycle de
vie d’un bâtiment
Les catégories d’impacts environnementaux:
Dommages écologiques
Effet de serre
Acidification (Pluies acides)
Eco-toxicologie
Eutrophisation
Dommages sur la santé
Ozone troposphérique (Smog photochimiques)
Toxicité
Diminution des ressources
Consommation d’énergie (ressources abiotiques)
Consommation de ressources rares
Samuel Meyer
Selon la norme ISO 14041, l’ACV
s’effectue en quatre phases :
• définition
des
objectifs
:
détermination de l’unité fonctionnelle, définition des
limites du système et des scénarios de base.
• l’inventaire des émissions et
des extractions quantifie les émissions
polluantes dans l’air, l’eau et le sol ainsi que les
extractions des matières premières renouvelables ou non
renouvelables.
• l’analyse de l’impact
l’environnement
inventoriées.
des
évalue l’impact sur
émissions et extractions
• l’interprétation des résultats
et évaluation des incertitudes.
L’unité fonctionnelle: le service offert
L'unité fonctionnelle (UF) représente une
quantification de la fonction. C'est à partir de cette
unité qu'il sera possible de comparer des scénarios a
priori différents, mais qui ont la même unité
fonctionnelle.
Dans le bâtiment, en France :
les FDES
•
•
•
•
•
•
•
•
Fiches spécifiques au Bâtiment.
Résulte d’une ACV
Déposé par le fabricant
Régies par la norme NF P 01 010
Regroupées dans la base de donnée Iniès : www.inies.fr
1045 Fiches à ce jour, 216 sont vérifiées par une
tierce partie
10 indicateurs d’impact utilisés.
Chaque fabricant choisi son unité fonctionnelle. D’où
des comparaisons difficiles, voire impossibles.
Objectifs de l’étude « Menuiseries »
•
•
•
•
Pouvoir comparer des menuiseries avec les mêmes
hypothèses et la même unité fonctionnelle.
Exploitation des résultats à destination des décideurs,
fabricants, menuisiers, grand public,…
Contexte: région stéphanoise, avec la réalité
économique du terrain.
ACV simplifiée menée conformément à la série de
normes ISO 14040.
Etude des menuiseries: hypothèses et
données des ACV.
•
•
•
•
Logiciel et base de données utilisés.
Unité Fonctionnelle retenue, Durée de Vie
Description des menuiseries, quantitatif
Hypothèses sur les moyens de fabrication.
–
–
–
–
1
1
1
1
châssis
châssis
châssis
châssis
de fenêtre en Pin sylvestre
PVC
Bois
Bois Aluminium
Logiciel et base de données
utilisés
•
•
•
•
•
Bilan Produit, logiciel développé par l’ADEME.
Logiciel d’ACV simplifié.
Gratuit, convivial, simple d’utilisation.
Base de données: Ecoinvent simplifié, 300 modules
regroupés dans 4 catégories. Ecoinvent : base de
données Suisse qui fait référence.
Comparaison possible des résultats avec les FDES
possible sur plusieurs indicateurs.
Fonction
•
Fonction principale de la menuiserie:
–
•
assurer le passage de la lumière
Fonction secondaire:
–
–
être étanche à l’eau, à l’air
Assurer une performance thermique
Uw = 1,6W/m².K
Données des ACV
1m² vitrage
Unité Fonctionnelle
• 1 m² de surface vitrée d’un bâtiment,
fermé par un seul vantail standard, avec
les hypothèses suivantes:
1m
F=
•Vitrage 4/16/4.
U
• Un vantail de dimension normée 123x148
cm ramené au mètre carré de vitrage.
²
• Assurer une performance thermique de la
menuiserie de Uw = 1.6 W/m².K
Durée de Vie Typique
• Durée retenue pour l’étude: 30 ans.
Frontière du système.
• Fin de vie : non prise en compte.
Recyclage/réutilisation: études spécifiques à mener, par matériaux.
• Non pris en compte:
Différence éventuelle dans le mode de pose
Déplacements des ouvriers, leurs impacts
…
Caractéristique des châssis
Produit:
Un châssis de fenêtre en pin sylvestre/ PVC / Alu / bois-Alu
Fonction principale :
Assurer la liaison entre le vitrage et le tableau de la maçonnerie.
Fonctions secondaires :
Respecter les exigences normatives en terme d’isolation phonique et
thermique.
Assurer l’étanchéité à l’air et assurant l’ouverture pour la ventilation.
Châssis Bois
Matériau:
pin livré en carrelet, fabriqué Alsace
Section utilisée:
Dimension brute
72x82
Section Dormant
68x80
Section Ouvrant
68x80
Châssis Bois
Transformation
Consommation électrique de la menuiserie répartie sur l’UF.
Chauffage: à base de bois, NRJ Renouv.
Transport:
De la forêt à l’usine de production carrelet via scierie: 200 kms
De l’usine à la menuiserie (Saint Etienne): 430 kms
Soit: transport bois = 630 kms
Traitement:
peinture BLANCHON, données FDES.
3 couches sur chantier à la pose+ 1 couche tous les 5 ans
Châssis Alu.
Matière d’origine
Sousensemble
Nom
alu
Aluminium mix
européen
8.71
kg
Chauffage
Chaudière à gaz
industrielle >100kW
129
MJ
Compribande
EPDM
0.1
kg
Eléctricité
Electricité moyenne
tension France
40
k
W
h
Eléctricité
tension France
0.115
k
W
h
Transport:
gaz vitrage
Argon liquide
0.027
kg
Livraison des profils: 100 kms
joint alu
Aluminium mix
européen
0.031
kg
Process joint
alu
Extrusion de profils
aluminium
8.71
kg
vitrage
Trempe du verre plat
21.34
kg
vitrage matiere
1ere
Verre plat
21.34
kg
Aluminium mixte: 68% alu primaire / 32% alu
Poids du châssis pour l’UF: 8,71 kg
Energie de production:
Extrusion des profils aluminium
Consommation électrique assemblage châssis
Transport menuiserie: 30 kms
Traitement:
aucun
Quan
tité
Un
ité
Châssis PVC
Sousensemble
Nom
Chauffage
Chaudière à
plaquettes (bois
d'industrie)
129
MJ
Compribande
EPDM
0.1
kg
Eléctricité
tension France
40
k
W
h
Eléctricité
tension France
0.115
k
W
h
gaz vitrage
Argon liquide
0.027
kg
Joint alu
Aluminium mix
européen
0.032
14
kg
Joint alu
Extrusion de profils
aluminium
0.032
14
kg
menuiserie
PVC
14.75
kg
Menuiserie
Extrusion de tubes et
profilés
14.75
kg
process
compribande
Procédé d'expansion
(mousse)
0.1
kg
silicone
Adhésif bitumineux
pour étanchéité
0.15
kg
Vitrage
Verre plat
21.34
kg
Vitrage
Trempe du verre plat
21.34
kg
Matière d’origine
Poids du châssis pour l’UF: 13,3 kg
(11% de pertes)
Energie de production:
Consommation électrique assemblage châssis
Transport:
Transport de billes de PVC jusqu’à l’usine de
profilage: 300 kms
De l’usine à la menuiserie: 150 kms
Traitement:
aucun
Quan
tité
Un
ité
Vitrage
Géométrie
1,5 cm supplémentaire sur le pourtour
Sverre = 1,06m²
Épaisseur 4mm
Poids y c pertes: 21,34 kg
Remplissage:
Argon à 90% conforme à la norme
Transport:
Transport float depuis Luxembourg: 600 km
Divers:
Bande mousse + joint alu
Résultats
•
Menuiserie Bois: impacts par phase
Mardi 14
septembre 2010
Résultats
Indicateurs principaux: NRJ NR
•
Consommation énergie Non Renouvelable en kWh
toute la DVT/pour 1m²
Alu
600
PVC
500
Bois Alu
400
300
Bois
200
100
0
1
Consommation énergie Non Renouvelable kWh
700
Comparaison « énergie grise » / déperditions
La déperdition annuelle d’1m² de fenêtre (avec Uw=1,6
W/m²K), installée à Saint Etienne, est de 111 kWh.
L’énergie grise de la fenêtre représente donc :
•
2,5 années de déperdition (donc de consommation)
pour la fenêtre bois
•
3,9 années de déperdition pour la fenêtre boisaluminium
•
4,7 années de déperdition pour la fenêtre PVC
•
5,5 années de déperdition pour la fenêtre aluminium
Résultats
Indicateurs principaux: effet de serre
•
Effet de serre: avec et sans prise en compte du puits de
carbone du bois / toute la DVT/pour 1m²
Bois
Bois Alu
PVC
Alu
effet de serre en kg eqCO2
120,00
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
Indicateur
0,00
-20,00
Avec puits de
Eurobois
carbone– 21
février
Sans puits de
2013carbone
Résultats
•
Résultats des 8 Indicateurs pour l’Unité Fonctionnelle.
A
ci
E
ut
di
ro
fic
ph
at
io
is
n
at
io
n
(a
ir
ea
P
u
ol
so
lu
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l)
n
ph
ot
oc
hi
m
iq
E
ue
co
to
xi
ci
té
aq
ua
tiq
ue
To
xi
ci
té
hu
m
ai
ne
se
rr
e
Bois
Bois Alu
PVC
Alu
E
ffe
td
e
d'un européen moyen
journaliers
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
C
on
so
m
m
at
io
n
én
C
er
on
gi
so
e
N
m
R
m
at
io
n
re
ss
ou
rc
es
% en rapport avec impacts
Impact environnemental des menuiseries par an pour
l'UF, avec prise en compte du puits de Carbone.
Indicateurs
Résultats
Comparaison avec FDES: menuiserie Bois
•
Menuiserie Bois: FDES vs bilan produit
FDES bois
Bilan produit bois
120
100
80
60
40
20
0
Energie non
renouvelable
Epuisement des
ressources
Changement
climatique
Acidification
atmosphérique
Formation d’ozone
photochimique
Exploitation des résultats
Comparaison avec FDES: menuiserie PVC
•
PVC FDES
MenuiseriePVC: FDES vs bilan produit
Bilan produit pvc
120
100
80
60
40
20
0
Energie non
renouvelable
Epuisement des
ressources
Changement
climatique
Acidification
atmosphérique
Formation
d’ozone
photochimique
Quelques « pièges » de l’ACV
Le choix des indicateurs énergétiques (énergie
grise) : l’énergie primaire non-renouvelable
La prise en compte du « stockage carbone »
La prise en compte de la fin de vie, qui modifie
radicalement les résultats en fonction des taux
de recyclage envisagés.
Energie primaire totale.
Comparaison des deux FDES Bois et PVC
1m² / 30 ans
Menuiserie Bois
Menuiserie PVC
NRJ Totale MJ
1192
1440
NRJ Non Renouv
830
1390
NRJ Renouv
363
50
La question de la fin de vie
Exemple de la FDES Porte-fenêtre aluminium
Alors que l’association française de l’aluminium annonce :
En Europe, plus de 40% des besoins en aluminium sont déjà
couverts par le recyclage (près de 43% en France en 2010).
En conclusion
•
•
•
•
L’ACV est un outil intéressant pour appréhender
l’impact environnemental d’un composant de bâtiment.
Son application dans le secteur du bâtiment est très
récente, et de nombreuses questions et controverses
subsistent
Il faut continuer à avancer dans ce domaine pour lever
les ambigüités
Rendez-vous aux 2ièmes assises nationales de l’énergie
grise à Grenoble le 11 avril 2013
Merci de votre attention.

Menuiseries extérieures - Impact environnemental

Transcription

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