Upload
ngoquynh
View
229
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériauxMenuiseries extérieures :
Quel est l’impact environnemental
des différents matériaux ?
Eurobois – 21 février 2013
Marc DELORMEInter Forêt-Bois 42
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Les bases de la présentation
• Etude réalisée par Laurent Tendille, élève ingénieur Génie Civil à l’ENISE
• Février à juin 2010Le travail a été encadré par
Eurobois – 21 février 2013
• Le travail a été encadré par – Eric Perrin, Professeur à l’ENISE
– Samuel Mayer – Directeur du Pôle Eco-conception
– Marc Delorme, Ingénieur thermicien IFB42
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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.
Eurobois – 21 février 2013
utilisés pour l’étude ACV sur les menuiseries.
4. Résultats et analyses
5. Bilan et Perspectives
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Contexte généralJusqu’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)…
180200220
Energie primaire
Eurobois – 21 février 2013
020406080
100120140160180
RT2005 Maison passive
kWh/
m2/
an
Construction Rénovation Démolition Utilisation
Etude comparative de l’énergie primaire sur maison
(Source Mines/Paritech)
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Contexte général
• Nécessité d’une approche plus globale, incluant l’avant et l’après usage.
• Nécessité d’analyser plusieurs indicateurs, pas uniquement l’énergie.
Eurobois – 21 février 2013
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 »
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
• 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
Méthode A.C.V.: principe.
Eurobois – 21 février 2013
– 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
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Les différentes phases du cycle de vie d’un bâtiment
Eurobois – 21 février 2013
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Les catégories d’impacts environnementaux:
Dommages écologiques
Effet de serreAcidification (Pluies acides)Eco-toxicologie
Eurobois – 21 février 2013
Eutrophisation
Dommages sur la santé
Ozone troposphérique (Smog photochimiques)Toxicité
Diminution des ressources
Consommation d’énergie (ressources abiotiques)Consommation de ressources rares
Samuel Meyer
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
• définition des objectifs :détermination de l’unité fonctionnelle, définition deslimites du système et des scénarios de base.
• l’inventaire des émissions etdes extractions quantifie les émissionspolluantes dans l’air, l’eau et le sol ainsi que les
Selon la norme ISO 14041, l’ACV
s’effectue en quatre phases :
Eurobois – 21 février 2013
polluantes dans l’air, l’eau et le sol ainsi que lesextractions des matières premières renouvelables ou nonrenouvelables.
• l’analyse de l’impact évalue l’impact surl’environnement des émissions et extractionsinventoriées.
• l’interprétation des résultats et évaluation des incertitudes.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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.
Eurobois – 21 février 2013
fonctionnelle.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
Eurobois – 21 février 2013
• 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.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
Eurobois – 21 février 2013
• Contexte: région stéphanoise, avec la réalité économique du terrain.
• ACV simplifiée menée conformément à la série de normes ISO 14040.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Etude des menuiseries: hypothèses et données des ACV.
• Logiciel et base de données utilisés.• Unité Fonctionnelle retenue, Durée de Vie• Description des menuiseries, quantitatif
Eurobois – 21 février 2013
• Description des menuiseries, quantitatif• Hypothèses sur les moyens de fabrication.
– 1 châssis de fenêtre en Pin sylvestre
– 1 châssis PVC
– 1 châssis Bois
– 1 châssis Bois Aluminium
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
Eurobois – 21 février 2013
• 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.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Fonction • Fonction principale de la menuiserie:
– assurer le passage de la lumière 1m² vitrage
• Fonction secondaire: – être étanche à l’eau, à l’air
Eurobois – 21 février 2013
– être étanche à l’eau, à l’air
– Assurer une performance thermique
Uw = 1,6W/m².K
Données des ACV
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Unité Fonctionnelle• 1 m² de surface vitrée d’un bâtiment, fermé par un seul vantail standard, avec les hypothèses suivantes:
• Assurer une performance thermique de la menuiserie de Uw = 1.6 W/m².K
• Un vantail de dimension normée 123x148
UF=1m²
Eurobois – 21 février 2013
• Un vantail de dimension normée 123x148 cm ramené au mètre carré de vitrage.
•Vitrage 4/16/4. UF=1m
²
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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.
Eurobois – 21 février 2013
Recyclage/réutilisation: études spécifiques à mener, par matériaux.
• Non pris en compte:Différence éventuelle dans le mode de pose
Déplacements des ouvriers, leurs impacts
…
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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.
Caractéristique des châssis
Eurobois – 21 février 2013
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.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Matériau:
pin livré en carrelet, fabriqué Alsace
Section utilisée:
Châssis Bois
Eurobois – 21 février 2013
Dimension brute 72x82
Section Dormant 68x80
Section Ouvrant 68x80
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
Châssis Bois
Eurobois – 21 février 2013
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
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Matière d’origine
Aluminium mixte: 68% alu primaire / 32% alu
Poids du châssis pour l’UF: 8,71 kg
Energie de production:
Extrusion des profils aluminium
Châssis Alu.
Sous-ensemble Nom
Quantité
Unité
aluAluminium mix européen 8.71 kg
ChauffageChaudière à gaz industrielle >100kW 129 MJ
Compribande EPDM 0.1 kg
EléctricitéElectricité moyenne tension France 40
kWh
Eurobois – 21 février 2013
Consommation électrique assemblage châssis
Transport:
Livraison des profils: 100 kms
Transport menuiserie: 30 kms
Traitement:
aucun
EléctricitéElectricité moyenne tension France 0.115
kWh
gaz vitrage Argon liquide 0.027 kg
joint aluAluminium 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
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Matière d’origine
Poids du châssis pour l’UF: 13,3 kg
(11% de pertes)
Energie de production:
Consommation électrique assemblage châssis
Châssis PVC Sous-ensemble Nom
Quantité
Unité
Chauffage
Chaudière à plaquettes (bois d'industrie) 129 MJ
Compribande EPDM 0.1 kg
EléctricitéElectricité moyenne tension France 40
kWh
EléctricitéElectricité moyenne tension France 0.115
kWh
gaz vitrage Argon liquide 0.027 kg
Eurobois – 21 février 2013
Transport:
Transport de billes de PVC jusqu’à l’usine de profilage: 300 kms
De l’usine à la menuiserie: 150 kms
Traitement:
aucun
Joint aluAluminium mix européen
0.03214 kg
Joint aluExtrusion de profils aluminium
0.03214 kg
menuiserie PVC 14.75 kg
MenuiserieExtrusion de tubes et profilés 14.75 kg
process compribande
Procédé d'expansion (mousse) 0.1 kg
siliconeAdhésif bitumineux pour étanchéité 0.15 kg
Vitrage Verre plat 21.34 kg
Vitrage Trempe du verre plat 21.34 kg
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Géométrie
1,5 cm supplémentaire sur le pourtour
Sverre = 1,06m²
Épaisseur 4mm
Poids y c pertes: 21,34 kg
Vitrage
Eurobois – 21 février 2013
Remplissage:
Argon à 90% conforme à la norme
Transport:
Transport float depuis Luxembourg: 600 km
Divers:
Bande mousse + joint alu
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
• Menuiserie Bois: impacts par phaseRésultats
Eurobois – 21 février 2013Mardi 14 septembre 2010
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Résultats• Indicateurs principaux: NRJ NR
Consommation énergie Non Renouvelable en kWh toute la DVT/pour 1m²
PVC
Alu600
700
Con
som
mat
ion
éner
gie
Non
Ren
ouve
lable
kWh
Eurobois – 21 février 2013
Bois Alu
PVC
Bois
0
100
200
300
400
500
1
Con
som
mat
ion
éner
gie
Non
Ren
ouve
lable
kWh
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
Eurobois – 21 février 2013
pour la fenêtre bois
• 3,9 années de déperdition pour la fenêtre bois-aluminium
• 4,7 années de déperdition pour la fenêtre PVC
• 5,5 années de déperdition pour la fenêtre aluminium
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
100,00
120,00
effe
t de
serre
en k
g eq
CO
2
BoisBois AluPVCAlu
Eurobois – 21 février 2013-20,00
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
Indicateur
effe
t de
serre
en k
g eq
CO
2 Alu
Avec puits de carbone
Sans puits de carbone
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Résultats• Résultats des 8 Indicateurs pour l’Unité Fonctionnelle.
Impact environnemental des menuiseries par an pour l'UF, avec prise en compte du puits de Carbone.
3035404550
% e
n ra
ppor
t ave
c im
pact
s
jour
nalie
rs
d'un
eur
opée
n m
oyen Bois
Bois AluPVC
Eurobois – 21 février 2013
-505
1015202530
Conso
mm
atio
n én
ergie
NR
Conso
mm
atio
n re
ssou
rces
Effet d
e se
rre
Acidific
atio
n
Eutro
phi s
ation
(air
eau
sol)
Pollu
tion
pho
toch
imiq
ueEco
toxi
cité
aqua
tique
Toxic
ité h
umain
e
Indicateurs
% e
n ra
ppor
t ave
c im
pact
s
jour
nalie
rs
d'un
eur
opée
n m
oyen
PVCAlu
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Résultats• Comparaison avec FDES: menuiserie Bois
Menuiserie Bois: FDES vs bilan produit
100
120
FDES bois
Bilan produit bois
Eurobois – 21 février 2013
0
20
40
60
80
100
Energie nonrenouvelable
Epuisement desressources
Changementclimatique
Acidif icationatmosphérique
Formation d’ozonephotochimique
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Exploitation des résultats• Comparaison avec FDES: menuiserie PVC
MenuiseriePVC: FDES vs bilan produit
100
120
PVC FDES
Bilan produit pvc
Eurobois – 21 février 2013
0
20
40
60
80
100
Energie nonrenouvelable
Epuisement desressources
Changementclimatique
Acidificationatmosphérique
Formationd’ozone
photochimique
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Quelques « pièges » de l’ACV
Le choix des indicateurs énergétiques (énergie grise) : l’énergie primaire non-renouvelable
La prise en compte du « stockage carbone »
Eurobois – 21 février 2013
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.
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Energie primaire totale.
Comparaison des deux FDES Bois et PVC
1m² / 30 ans Menuiserie Bois Menuiserie PVC
NRJ Totale MJ 1192 1440
Eurobois – 21 février 2013
NRJ Totale MJ 1192 1440
NRJ Non Renouv 830 1390
NRJ Renouv 363 50
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
La question de la fin de vie
Exemple de la FDES Porte-fenêtre aluminium
Eurobois – 21 février 2013
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).
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
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
Eurobois – 21 février 2013
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
Menuiseries extérieures – Impact environnemental des matériaux
Merci de votre attention.
Eurobois – 21 février 2013
Merci de votre attention.