Rubrique MDH 3.1.6 CHOISIR UN MATERIAU ECOLOGIQUE par

Conférence
Mardi 22/05/2012
Cycle « Construire durable »
Avec le soutien du programme européen LIFE+
CHOISIR UN MATÉRIAU
DE CONSTRUCTION
Marie Darul, consultante en éco-construction
(association CD2E)
Lors de la conception ou la rénovation du bâtiment, l’objectif premier est de
minimiser les besoins énergétiques de l’enveloppe tout en garantissant un bon
confort (thermique, acoustique, visuel) aux usagers. Ceci passe par la conception
et l’orientation du bâtiment (dans le cas d’un bâtiment neuf) mais aussi par le
choix des matériaux de construction
Critères techniques
Les propriétés
Les propriétés recherchées dans un matériau dépendent de son rôle dans le
bâtiment.
Le matériau peut-être utilisé pour :
• sa fonction porteuse dans le bâtiment (résistance structurelle)
• sa fonction de sécurisation (résistance mécanique, capacité pare feu…)
• Sa capacité thermique (isolation, déphasage)
• ses propriétés en termes d’étanchéité à l’air, à l’eau et au vent (résistance
à la diffusion de vapeur d’eau)
• son aspect esthétique
• et ses fonctions de finitions intérieures et extérieures
Confort d’hiver
Les températures et pressions intérieures et extérieures du
bâtiment vont chercher à s’équilibrer ; ceci va constituer un
flux thermique du côté chaud vers le côté froid. Le rôle de
l’isolation sera donc de limiter au maximum les pertes de
chaleur au niveau des parois opaques
Macrophotographie d’un isolant à base de
(murs, toitures, planchers bas).
textile recyclé © DR
Le meilleur isolant est le vide suivi de l’air
immobile. Le rôle de l’isolant est donc de
d’enfermer un maximum de cet air dans les alvéoles les plus
petites et nombreuses possibles afin d’éviter les mouvements
de convection de l’air et conduction de la chaleur.
Principe de fonctionnement d’un isolant
© DR
La performance isolante est caractérisée par :
• La conductivité thermique du matériau : « λ »
en W/m.K
1.3 Le• jardinage
participatif
La résistance
thermique de l’épaisseur d’isolant :
« R » en m².K/W
• Le coefficient de déperdition surfacique de la
paroi : « U » en W/m².K
Confort d’été
L’inertie thermique représente la capacité du matériau à stocker
Macrophotographie d'une ouate
de cellulose © DR
la chaleur, à se réchauffer ou se refroidir lentement. Ce
phénomène permettra donc d’éviter les surchauffes en journée
en répartissant les apports de chaleur.
Le déphasage correspond à la durée nécessaire aux calories provenant du soleil
pour traverser la paroi et chauffer l’air intérieur du bâtiment ; un déphasage
adapté à l’orientation du bâtiment et à sa périodicité d’occupation permet d’éviter
es problèmes de surchauffes.
Propriétés à observer :
•
•
•
•
Masse volumique : « ρ » en kg/m³
Chaleur spécifique : « c » en J ou Wh/kg.K
Capacité thermique : « ρC » en J ou Wh/m³.K
Déphasage : « d » en heures
L’effusivité
La nature du matériau choisi pour les finitions intérieures sera importante au
regard de son effusivité. La température ressentie par l’occupant résulte de la
température de la paroi et la température de l’air, en lien avec le degré
d’hygrométrie et la vitesse de l’air.
L'effusivité thermique est la capacité d’un matériau à augmenter sa température
de surface plus ou moins rapidement. Dans un climat tempéré, nous préfèrerons
les matériaux à faible effusivité.
Par exemple dans les pays scandinaves, les salles de bain sont revêtues de bois ou
de liège.
Propriété à observer :
•
Effusivité thermique : « e » en Wh0,5/m².K
La gestion de la vapeur d’eau
Du fait de l’activité humaine (respiration, cuisine, nettoyage…), l’intérieur des
locaux fait souvent l’objet d’une pression partielle de vapeur intérieure supérieure à
celle qui est extérieure.
La vapeur d’eau se diffuse des zones à forte concentration en vapeur vers celles à
plus faible concentration. La paroi doit donc être conçue de
façon à éviter tout risque d’apparition de point de rosée ou
phénomène de condensation à l’intérieur de celle-ci. Ceci est
fonction de l’ouverture des matériaux à la diffusion de vapeur
d’eau ainsi qu’à leur stratégie d’assemblage dans la paroi.
Les conséquences et désordres occasionnés peuvent aller de la
sensation de froid, d’une consommation énergétique accrue
jusqu’au développement de moisissures et de dégradation du
bâti en général.
Propriétés à regarder :
•
•
Résistance à la diffusion de vapeur d’eau : µ sans
unité
Equivalent colonne d’air : sd en mètres
Macrophotographie d'une membrane
frein-vapeur hygro-variable © DR
Les critères environnementaux
Les impacts environnementaux observés dans le cadre de l’ACV (Analyse en cycle
de vie) correspondent aux modifications (négatives et/ou positives) apportées sur
l'environnement engendré par le cycle de vie du produit considéré.
Cycle de vie d'un matériau © DR
L’ACV peut également s’effectuer sur le cycle de vie global du bâtiment, de
l’extraction des matières premières jusqu’à la déconstruction de celui-ci.
La performance énergétique des bâtiments se renforçant (RT 2012, standard
« Passif », BBC-rénovation…) :
• l’impact environnemental de la phase «vie en œuvre» du bâtiment diminue
• l’impact du choix des matériaux devient plus important sur le cycle de vie
global du bâtiment. Il peut représenter jusqu’à plusieurs dizaines d’années
de chauffage d’un bâtiment passif.
Outils
•
•
•
•
•
permettant d’apprécier l’empreinte environnementale d’un matériau :
La FDES (Fiche de déclaration environnementale et sanitaire) suivant la norme NF P 01-010.
Les EPD (Environmental product declaration) sont des documents similaires mais à l’envergure européenne
Les labels comme NaturePlus, Nordic swan, l’éco-label européen et NF Environnement considèrent
l’efficacité du produit ainsi que ses impacts environnementaux
L’affichage environnemental en cours d’expérimentation (en région Nord-Pas-de-Calais : www.avnir.org)
L’outil d’aide à la décision : CAP’EM.
CAP’EM vise à proposer un outil d’aide au choix des matériaux via une base de données techniques,
environnementales et sanitaires qui comportera à terme 100 produits de construction. Cet outil sera disponible
sur www.capem.eu ; CAP’EM (Cycle assessment procedure for eco-materials) est un projet Interreg IVB de 8
millions d’euros regroupant dix partenaires de cinq pays (France, Allemagne, Royaume-Uni, Belgique et PaysBas) sur la période 2009-mi 2013. Les analyses en cycle de vie ayant été réalisées selon une méthodologie
harmonisée définissant strictement les paramètres de l’étude, l’utilisateur peut comparer les impacts
environnementaux de différents produits de construction.
Les critères sanitaires
La qualité de l’air intérieur est également un point à ne pas négliger dans le choix
d’un matériau de construction et plus encore de finition intérieure, et important à
considérer lors de la conception du bâtiment :
• L’homme passe près de 80% de son temps à l’intérieur des bâtiments
• Les bâtiments mieux isolés et plus étanches à l’air dépendent de la
ventilation pour voir l’air intérieur se renouveler et les polluants intérieurs
évacués vers l’extérieur
• L’air intérieur est 5 fois plus pollué que l’air extérieur.
Les émissions de polluants sont liées à l’aménagement (matériaux ou produits de
construction et décoration) et aux usages (produits d’entretien, tabac…).
Parmi les polluants les plus présents se trouvent les COV (Composés organiques
volatils) comme le benzène ou le formaldéhyde.
S’agissant des matériaux d’isolation, il est important de veiller aux fibres émises ors
de la mise en œuvre du produit. La dangerosité des fibres est fonction de leur taille
et de leur bio-persistance dans le corps humain.
Outils permettant d’apprécier l’impact sanitaire d’un matériau :
• Pour orienter le choix des matériaux vers les moins impactants pour la
santé, l'étiquetage des produits de construction et de décoration au
regard de leurs émissions en polluants volatils est mis en place depuis
début 2012.
•
Des labels portant sur l’aspect sanitaire peuvent également aider au choix
des matériaux comme l’Ange bleu, Emicode, Ökotest.
Les critères acoustiques
L’enveloppe des bâtiments a également comme fonction d’isoler des bruits aériens
provenant de l’extérieur ou de l’intérieur du bâtiment, des bruits de choc et des
bruits d’équipement.
Les parois doivent être conçues de manière à affaiblir la puissance des bruits
perçus à l’intérieur du bâtiment.
Pour cela, quatre règles principales à considérer :
• Concevoir des parois hétérogènes notamment en constituant des systèmes
masse/ressort/masse
• Utiliser des matériaux ayant une masse volumique élevée (loi de masse)
• Rendre la paroi étanche à l’air vis-à-vis de l’extérieur car là où l’air s’infiltre
passe également le bruit
• Désolidariser les éléments entre eux.
Propriétés à observer :
•
•
Affaiblissement acoustique :∆Rw en dB
Niveau de pression du bruit de contact : Ln en dB
Eco-matériaux ? Matériaux bio-sourcés ?
Ces appellations commencent tout juste à avoir une existence réglementaire dans
les lois d’application du Grenelle de l’Environnement. Des groupes de travail se
réunissent régulièrement pour établir la définition réglementaire.
En l’absence de définition officielle, voici quelques critères de choix quant aux
matériaux de construction.
Sur l’association CD2E : www.cd2e.com
Sur le projet CAP’EM : www.cd2e.com/nos-projets/eco-materiaux-capem