Définition du périmètre d’analyse

Comme dans toute méthode d’évaluation, la définition du périmètre d’analyse doit être cohérente avec l’objectif de l’étude. Dans le cas présent, l’objectif est de caractériser la performance énergétique d’une alternative de conception définie par les décisions à prendre dans les premières phases d’un projet de construction. Le résultat de cette évaluation permettra la comparaison quantitative des différentes possibilités de choix, pour ainsi donner au concepteur des éléments pour guider sa prise de décisions.

Les éléments du bâtiment ayant une influence déterminante sur sa performance énergétique, telle que définie dans la section 2.2.1 de ce travail.

Les composants de ces éléments qui sont concernés par les décisions de conception à prendre dans les premières phases d’un projet de construction, lesquelles seront décrites en détail dans la section 2.4.

Autrement dit, les éléments à prendre en compte dans l’évaluation des indicateurs de performance sont ceux dont la sélection et le dimensionnement ont des effets sur la performance énergétique du bâtiment et qui en même temps font partie de la faculté d’action de la maîtrise d’œuvre dans les phases de conception concernées.

Ceci se différencie d’une analyse de coûts pour le chiffrage des projets ou d’une évaluation destinée à la déclaration environnementale des bâtiments, comme c’est le cas des certifications environnementales présentées lors de l’étude de l’état de l’art. Dans ces deux cas, le périmètre d’analyse vise à être aussi exhaustif que possible et comprend normalement l’ensemble des éléments constituant un bâtiment, voire toutes les parties de l’ouvrage dans la parcelle. Par contre, quand l’objectif d’une évaluation est de comparer plusieurs alternatives de conception pour donner des éléments de décision, l’analyse peut se limiter aux éléments du bâtiment qui ont une influence sur les critères évalués et qui peuvent être impactés par la prise de décisions.

Dû à la nature des indicateurs de performance énergétique sélectionnés, deux niveaux d’observation sont identifiés dans l’évaluation :

A l’échelle du bâtiment dans le cas des indicateurs environnementaux et économiques. A l’échelle des sous-parties du bâtiment dans le cas des indicateurs de confort et santé des

occupants.

2.3.1.1. Indicateurs environnementaux et économiques

Le périmètre d’analyse des indicateurs environnementaux et économiques comprend deux types de processus associés au cycle de vie du bâtiment :

L’utilisation de produits de construction, dans la phase de construction du bâtiment et pendant son exploitation (en raison du remplacement des composants).

La consommation de ressources énergétiques par les postes réglementaires, pendant la phase d’exploitation du bâtiment.

Comme mentionné précédemment, les modèles de calcul des indicateurs environnementaux et économiques partagent une logique de type inventaire de cycle de vie. Dans ces modèles, chaque unité fonctionnelle de produit de construction mis en œuvre, ou de ressource énergétique consommée, est associée à une contribution environnementale et économique spécifique. Suivant cette logique, les contributions individuelles de tous les produits et consommations mises en œuvre dans une période d’analyse déterminée sont agrégées de manière à obtenir comme résultat leur contribution totale au niveau du bâtiment.

L’analyse de cycle de vie pour un bâtiment est normalement faite sur la base de sa durée de vie, telle que définie par le maître d’ouvrage et/ou le maître d’œuvre dans le programme fonctionnel. Cette période temporelle est appelée durée de vie requise dans la norme EN 15978 et durée de vie programmée dans la norme XP P01-020-3. Néanmoins, la prise en compte de la totalité de la durée de vie du bâtiment comme base de l’évaluation pose des questions au niveau des possibles évolutions des usages et fonctions du bâtiment.

Pour répondre à cette problématique, dans ce travail la durée de la période de référence pour le calcul a été fixée à une valeur de 50 ans, de manière conforme avec les règles d’application de la démarche HQE Performance (Association HQE, 2014) et ses deux études de modélisation du cycle de vie de bâtiments (CSTB, 2011 et CSTB, 2013). Cette approche a l’avantage de permettre la comparaison des résultats de l’évaluation des indicateurs environnementaux avec les résultats obtenus lors de ces études de modélisation.

En cohérence avec cette définition de la période d’analyse du cycle de vie du bâtiment, aucun scénario de réhabilitation ni de démolition-reconstruction n’a été considéré. Seuls les remplacements à l’identique des produits et équipements dont la durée de vie estimée est inférieure à la période d’étude sont inclus dans le périmètre d’analyse.

En ce qui concerne l’utilisation de produits de construction, la définition des frontières de l’étude a été effectuée en fonction de deux critères différents :

Le niveau d’influence des éléments sur la performance énergétique du bâtiment. La faculté d’action de la maîtrise d’œuvre dans les premières phases de conception.

Tableau 2.7. Eléments du bâtiment considérés dans le périmètre d’analyse des produits de construction et leur décomposition en composants de construction.

Eléments du bâtiment Composants

Fenêtres

Vitrages Menuiseries Protections solaires Murs de l'enveloppe Matériau structurel Isolation thermique Toit Matériau structurel Isolation thermique Cloisons Matériau structurel Planchers intermédiaires Matériau structurel Plancher bas Matériau structurel Isolation thermique

Système de chauffage Système de production de chaleur Système de refroidissement Système de production de froid Façade double peau vitrée Vitrages

Cadres support

Dans un premier temps, le bâtiment est décomposé en des éléments ayant une influence déterminante sur sa performance énergétique. Comme discuté dans la section 1.1.1, ces éléments représentent de manière générale la composition de l’enveloppe, le choix des matériaux et les systèmes techniques. Subséquemment, les principaux composants constituant ces éléments ont été

identifiés en lien avec les types de décisions de conception à prendre dans les phases concernées. La décomposition du bâtiment en des éléments et composants définissant le périmètre d’analyse des produits de construction est montrée dans le tableau 2.7.

Cette vision du bâtiment est cohérente avec les principes de simplicité et représentativité de la méthode d’évaluation proposée dans ce travail, par décomposition de chaque élément en un nombre réduit de composants indépendants :

Les fenêtres, représentant les surfaces vitrées de l’enveloppe, sont composées de vitrages, de menuiseries et de protections solaires.

Les surfaces opaques de l’enveloppe, y compris murs, toit et plancher bas, sont constituées par du matériau structurel et de l’isolation thermique.

Dans le cas des surfaces intérieures, données par les cloisons et les planchers intermédiaires, seulement le matériau structurel est à prendre en compte.

Pour les équipements techniques, les systèmes de chauffage et de refroidissement sont considérés par la prise en compte des systèmes de production de chaleur et de froid respectivement.

Pour une façade double peau vitrée, les composants à prendre en compte sont les vitrages et les cadres support constituant la structure porteuse.

Comme identifié dans les études de modélisation HQE Performance, la disponibilité de données environnementales est une des barrières les plus importantes dans l’analyse de la performance énergétique des bâtiments. Dans le cas du présent travail, le manque de profils environnementaux compatibles avec le format des indicateurs sélectionnés a empêché la prise en compte d’une partie des éléments du bâtiment dans le calcul de l’utilisation des produits de construction.

C’est notamment le cas des produits associés aux systèmes de ventilation et d’éclairage artificiel, pour lesquels les contributions environnementales ne sont pas prises en compte dans cette première version de la méthode d’évaluation proposée. Toutefois, leurs besoins énergétiques sont intégrés dans le calcul des consommations d’énergie. Pour la même raison, d’autres composants auxiliaires, notamment les réseaux de distribution et les émetteurs de chaleur et de froid, ainsi que d’autres éléments tels que les bardages de façade, ne sont pas pour l’instant considérés dans cette méthode d’évaluation.

En plus des éléments sélectionnés pour l’évaluation de la performance énergétique, il y a d’autres types d’éléments qui peuvent avoir une influence importante sur le coût ou les impacts environnementaux associés au bâtiment. Ceci est le cas des éléments dont la fonction est liée spécifiquement à la structure ou à l’esthétique du bâtiment. Etant donné que leur influence sur les besoins d’énergie des postes réglementaires peut être considérée comme négligeable, ces éléments n’ont pas été intégrés au périmètre d’analyse.

En ce qui concerne la consommation de ressources énergétiques, le périmètre de l’étude comprend les consommations associées aux usages réglementaires tels qu’identifiés dans la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments (Parlement européen, 2002), à l’exception du poste de production d’eau chaude sanitaire. Comme discuté dans la présentation de la vision fonctionnelle du bâtiment du point de vue énergétique (section 2.2.1), les besoins énergétiques associés à ce poste sont généralement négligeables et une partie considérable des

projets de bureaux dans la base de projets de l’Observatoire BBC ne l’intègrent pas du tout. Par conséquent, ce poste réglementaire n’a pas été pris en compte dans le périmètre d’analyse de ce travail.

La consommation de ressources énergétiques de chacun des usages considérés est calculée à partir des besoins énergétiques moyens annuels des équipements techniques associés, dans des conditions normales d’exploitation du bâtiment. De cette façon, les postes de consommation d’énergie à considérer dans l’analyse de la performance énergétique du bâtiment et leurs équipements associés sont données dans le tableau 2.8.

Tableau 2.8. Postes de consommation énergétique et leurs équipements techniques associés.

Poste de consommation énergétique Equipement technique associé

Chauffage Système de production de chaleur Refroidissement Système de production de froid

Ventilation Système de renouvellement d’air mécanique Eclairage Systèmes d’éclairage artificiel des espaces intérieurs

2.3.1.2. Indicateurs de confort des occupants

Dans le cas des fonctions de confort des occupants, l’échelle d’évaluation des indicateurs de performance est dans la majorité des cas différente à celle du bâtiment. Ceci est dû à la diversité des valeurs des paramètres décrivant les conditions des différents espaces composant le bâtiment.

L’échelle d’évaluation de chaque indicateur de confort dépend ainsi de la nature de son modèle de calcul : son principe de calcul et ses hypothèses. Par conséquent, pour obtenir une valeur représentative au niveau du bâtiment, les résultats individuels associés aux différents espaces d’étude doivent être intégrés pour pouvoir remonter en échelle. Les échelles d’évaluation des indicateurs de confort des occupants sont données comme suit :

Confort hygrothermique : au niveau des zones thermiques du bâtiment. Confort visuel : au niveau des zones thermiques du bâtiment.

Confort acoustique : au niveau des façades du bâtiment.

Qualité de l’air intérieur : au niveau du bâtiment dans son ensemble.

Dans le cas du confort de type hygrothermique et visuel, les modèles de calcul tiennent compte d’une hypothèse de homogénéité des conditions dans les zones thermiques par la prise en compte de valeurs moyennées pour le calcul des indicateurs. Pour ces deux types d’indicateurs, la valeur à l’échelle du bâtiment est donnée dans ce travail par l’agrégation des résultats individuels de chaque zone thermique en fonction de sa surface de plancher. Ceci est fait en considérant l’évaluation des deux types d’espaces d’intérêt de cette étude : les espaces de bureaux et les salles de réunion.

En ce qui concerne à l’indicateur de confort acoustique, deux hypothèses similaires d’homogénéité sont considérées au niveau des façades du bâtiment : d’une part, chaque façade est considérée ayant

une répartition homogène des surfaces vitrées, et d’autre part, la composition des murs de l’enveloppe est donnée comme régulière. Dans ce travail, la valeur représentative à l’échelle du bâtiment pour l’indicateur acoustique est définie comme la valeur minimale des deux façades principales en termes de surface.

Dans le cas de l’indicateur de qualité de l’air intérieur, une répartition instantanée et homogène du débit de renouvellement d’air dans le bâtiment est considérée comme hypothèse. De cette façon, le résultat de l’évaluation est directement donné à l’échelle du bâtiment.