#25 - Ecoconception des projets de rénovation

Les décisions prises en phase de conception d’un projet influencent fortement les performances d’un bâtiment. La démarche d’écoconception consiste à prendre en compte les aspects environnementaux dans les processus de décision, et s’applique en particulier aux projets de rénovation (Peuportier, 2008). Elle est donc bien adaptée à ces objectifs de transition.

Cette démarche est basée sur des outils de simulation thermique dynamique et d’analyse de cycle de vie, qui permettent d’évaluer les consommations énergétiques et les impacts environnementaux intégrant la fabrication, le transport, la mise en œuvre, le remplacement et la fin de vie des produits de construction, ainsi que les aspects liés à l’étape d’utilisation (consommations d’énergie et d’eau en particulier). 

Cet article suggère d’envisager la rénovation comme alternative à la construction neuve Il s’agirait ainsi de tirer parti non seulement des enseignements issus de précédents projets, afin atteindre un niveau de performance environnementale correspondant aux bonnes pratiques, mais aussi des leviers d’action à l’échelle, plus large, d’un quartier, tout en utilisant des outils pour optimiser les coûts et garantir les performances,intégrant ainsi les aspects de résilience au changement climatique.

Rénover plutôt que reconstruire

Sans doute serait-il pertinent d’étudier l’intérêt d’une opération de rénovation avant de se lancer dans un projet de construction neuve : le bâtiment le moins polluant pourrait être celui qu’on ne construit pas, mais que l’on rénove. Cela n’est cependant pas si simple, car la construction neuve, si elle génère des impacts importants liés à la fabrication des produits, permet généralement des économies d’énergie importantes à l’étape d’utilisation. Pour étudier cette question, une comparaison a été effectuée entre construction neuve et réhabilitation en considérant des niveaux de performance standard et passif (Palacios-Munoz, 2019). Dans le cas étudié, la rénovation s’est avérée généralement plus intéressante que la reconstruction, avec toutefois des marges d’incertitude liées en particulier aux durées de vie des bâtiments neufs et rénovés.

L’extension à l’échelle du quartier et l’économie circulaire

L’approche a été étendue à l’échelle d’un projet urbain et testée sur la rénovation du quartier Saint Vincent de Paul dans le cadre du projet ADEME PULSE Paris. Intégrant à la fois des opérations de déconstruction, de réhabilitation et de construction neuve, ce projet se prête tout à fait à l’application de démarches d’économie circulaire, ce qui a fait l’objet d’une étude croisée entre les indicateurs d’ACV et de circularité. Pour un même indicateur de circularité (par exemple le % de matériaux recyclés), les indicateurs d’ACV peuvent être très différents selon les matériaux que l’on recycle. En réduisant le coût des matériaux et du traitement des déchets, l’économie circulaire contribue également à la massification de la rénovation.

L’optimisation pour réduire les coûts

Pour réduire encore le coût des projets, des techniques d’optimisation ont été mises en œuvre pour l’étude de la réhabilitation d’un parc de logements sociaux. L’optimisation avait été auparavant utilisée pour l’aide à la conception d’un seul bâtiment, mais l’objectif est ici plus vaste puisqu’il s’agit d’étudier un projet concernant un ensemble de bâtiments, avec des phases de travaux étalées dans le temps : par quel(s) bâtiment(s) commencer, quelles mesures d’amélioration choisir aux différentes étapes ? Une technique basée sur les algorithmes génétiques a été mise en œuvre afin de réduire la durée des calculs (Pannier, 2020). Le « front de Pareto » montre les solutions les moins coûteuses à performance donnée et les plus performantes à budget fixé (cf. la figure ci-dessous).

 

 

De la maquette numérique…

                                … à l’optimisation

 

La garantie de performance pour rassurer les investisseurs

La rénovation nécessite des investissements importants et, pour rassurer les investisseurs, de plus en plus de maîtres d’ouvrage demandent aux entreprises en charge des travaux de rénovation de s’engager contractuellement sur une performance. Un processus a alors été élaboré pour déterminer un niveau de performance pouvant être garanti, en intégrant une loi d’ajustement selon les variations climatiques et le comportement des occupants. Ce processus est basé sur des calculs d’incertitudes dans le but de limiter le risque de dépassement de consommation et de pénalité induite (Ligier, 2018). 

La rénovation pour la résilience aux canicules

L’écoconception intègre un ensemble de critères environnementaux, mais aussi la résilience au dérèglement climatique. Des mesures de rénovation ayant pour objectif de maintenir un niveau de confort satisfaisant en période de canicule sont étudiées dans le cadre du projet ADEME RESILIENCE, en partenariat avec MétéoFrance qui élabore des données climatiques prospectives. 

L’utilité de références

L’analyse de cycle de vie permet d’évaluer les impacts environnementaux d’un projet avant et après rénovation, mais comment savoir si la performance obtenue est satisfaisante ou s’il faut rechercher des mesures d’amélioration supplémentaires ? Pour répondre à cette question, un ensemble de références a été élaboré dans le cadre de l’Agence Internationale de l’Energie (Programme Energie dans les bâtiments et les collectivités, Annexe 72 sur l’analyse de cycle de vie des bâtiments). Plus de 20 000 calculs ont été effectués sur un échantillon de bâtiments (maison des années 1950 et à énergie positive, bâtiment haussmannien, HLM des années 1960 et immeuble résidentiel récent basse consommation, bureaux, lycée, école, maison de retraite) en faisant varier de nombreux paramètres pour identifier les performances minimales et maximales par m2 de surface utile et par an (Wurtz, 2020).

Les enseignements et la formation

Une première application de l’écoconception à la réhabilitation avait été menée sur des logements sociaux situés à Montreuil (93), dans le cadre du projet européen REGEN LINK (Peuportier, 2002). Cette étude avait fait apparaître un optimum sur l’épaisseur d’isolation thermique des murs : les premiers centimètres réduisent fortement les besoins de chauffage ce qui compense largement l’énergie nécessaire à leur fabrication, mais la tendance s’inverse au-delà d’une certaine épaisseur. Dans le cas considéré l’optimum se situe autour de 30 centimètres, les variations étant très faibles entre 20 et 40 centimètres. Maîtriser les quantités de matériaux permet également de réduire les coûts, ce qui contribue aux objectifs de massification.

Un autre projet européen a concerné la formation sur la réhabilitation thermique des logements sociaux, en intégrant l’analyse de cycle de vie parmi les outils (Peuportier, 2008). Ce projet a permis la réalisation d’un site internet fournissant des ressources pédagogiques sur les méthodes, les technologies et des études de cas : https://direns.mines-paristech.fr/Sites/TREES/ 

Il s’agit ainsi de mettre en œuvre un ensemble d’outils complémentaires : simulation thermo-aéraulique et énergétique, analyse de cycle de vie, optimisation, propagation d’incertitudes, de manière à étudier un programme de rénovation répondant aux exigences de la transition environnementale. Grâce aux efforts de l’éditeur de logiciels, en particulier pour relier ces différents outils dans une interface conviviale, en connexion également avec les maquettes numériques, il est possible de mener ce travail de conception dans le cadre des contraintes de temps liées aux pratiques professionnelles. La plate-forme logicielle est utilisée par environ 4000 bureaux d’études, architectes, entreprises de construction ainsi que dans l’enseignement. C’est un des outils mobilisables pour massifier des rénovations performantes et à coût abordable.

 

Un article signé Bruno Peuportier, Directeur de recherche chez Lab recherche environnement VINCI ParisTech 

https://www.lab-recherche-environnement.org/fr/

 

Références bibliographiques

Ligier S., Schalbart P., Peuportier B., Développement d’une méthodologie pour la garantie de performance énergétique en réhabilitation basée sur la régression quantile, Conférence IBPSA France, Bordeaux , mai 2018

Palacios-Munoz B., Peuportier B., Gracia-Villa L., López-Mesad B., The importance of estimating lifespan in LCA of buildings: The case of refurbishment vs. new construction, Building and Environment, vol 160, August 2019, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106203

Pannier M.-L., Recht T., Robillart M., Peuportier B., Mora L., Élaboration de séquences de rénovation optimales pour un parc de bâtiments, Conférence IBPSA-France, Reims, novembre 2020

Peuportier B., Eco-conception des bâtiments et des quartiers, Presses de l’Ecole des Mines, 336p, novembre 2008, http://www.pressesdesmines.com/eco-conception-des-batiments-et-des-quartiers.html

Peuportier, B., Neumann, U., Dalenback, J.-O., Nesje, A., Csoknyai T. and Boonstra, C. Training for renovated energy efficient social housing, Eurosun 2008 Conference, Lisbon, octobre 2008 

Peuportier, B. Assessment and design of a renovation project using life cycle analysis and Green Building Tool, Sustainable Building 2002 Conference, Oslo, septembre 2002

Wurtz A., Peuportier B., Application de l’analyse de cycle de vie à un échantillon de bâtiments pour l’aide à l’évaluation des projets, Conférence IBPSA-France, Reims, novembre 2020

 


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