La conception de la façade s'attaque au changement climatique

Aspects fonctionnels des façades et rôle du carbone incorporé

par Vaclav Hasik, Gestionnaire de données chez Construire la transparence

Depuis le début des civilisations humaines, les bâtiments et leurs façades ont eu trois fonctions principales : se protéger des éléments, fournir la lumière du jour et des vues, et offrir une esthétique saisissante. La performance énergétique est également un élément clé, et la crise pétrolière des années 1970 nous a permis d'accélérer l'innovation énergétique opérationnelle des bâtiments. Cet élan s'est poursuivi dans la crise climatique actuelle alors que l'industrie du bâtiment aborde un élément relativement nouveau, mais tout aussi important, dans la lutte contre le changement climatique : le carbone incorporé - les émissions de carbone provenant de la fabrication, du transport, de l'installation, du remplacement et de la fin des produits. -l'élimination de la vie.

Aujourd'hui, nous avons la capacité de concevoir des bâtiments à zéro carbone d'un point de vue opérationnel, mais la façon dont nous fabriquons la plupart des produits n'est pas devenue moins intensive en carbone. En fait, Bill Gates a récemment souligné l'importance empreinte carbone des matériaux comme le ciment, les métaux, les produits chimiques et les plastiques. Bien que bon nombre de ces matériaux soient principalement utilisés dans la structure d'un bâtiment, l'utilisation de béton préfabriqué, d'éléments de maçonnerie en béton, de revêtements en aluminium et en métal, d'isolants en mousse et d'autres matériaux de revêtement peut également contribuer au carbone incorporé d'un bâtiment en raison procédés de fabrication, les émissions directes des procédés chimiques ou les rejets directs de substances telles que les agents gonflants.

Figure 1 : Empreinte carbone de la fabrication du produit. (Image publiée dans magazine Fortune.)

Nous avons l'occasion de stocker le carbone dans les bâtiments en utilisant des matériaux biosourcés comme le bois, la paille, le chanvre ou d'autres matériaux séquestrant le carbone dans les éléments de mur et de toit. Ces produits éliminent le CO2 de l'atmosphère pendant la croissance de l'arbre ou de la culture de matière première et le stockent essentiellement dans le bâtiment pendant toute la durée de vie des produits.

En plus d'être valorisée d'un point de vue sécuritaire et économique, la durabilité est un autre critère de performance qui a un impact positif sur le carbone incorporé. Plus les matériaux d'enveloppe durent longtemps, moins ils doivent être remplacés ou réparés, ce qui réduit les excès de traitement ou de fabrication. Par exemple, une étude a trouvé que si les cadres de fenêtres en aluminium sont plus énergivores à fabriquer, leur entretien, leur durabilité et leur recyclabilité ont le potentiel d'en faire l'option la plus faible en carbone par rapport aux cadres en bois et en PVC sur un cycle de vie complet.

Impact carbone incorporé des systèmes de façade

Certains matériaux favorisent une empreinte carbone plus faible de par la nature de leur processus de fabrication ou parce que les fabricants ont investi dans des améliorations. Une façon de connaître l'empreinte carbone d'un produit consiste à consulter les déclarations environnementales de produit (EPD) vérifiées par des tiers des fabricants. De plus en plus de fabricants adoptent la pratique de fournir des EPD et il existe désormais de meilleurs outils pour vous aider à les trouver. Par exemple, le Outil EC3 permet aux utilisateurs de rechercher et de comparer gratuitement des EPD numérisées du monde entier. EC3 vise également à encourager les améliorations dans l'ensemble des chaînes d'approvisionnement en travaillant avec les industries pour identifier les incertitudes dans l'approvisionnement des matières premières ainsi que dans leurs processus de fabrication, en plaidant pour la transparence collective dans la comptabilité carbone.

Figure 2 : Comparaison du carbone incorporé initial des produits à l'aide d'EC3.

Les propriétaires, architectes et entrepreneurs peuvent également suivre l'empreinte carbone globale des projets à l'aide du planificateur de bâtiments EC3, qui permet aux utilisateurs de lier les quantités de matériaux aux EPD dans la base de données. Les résultats du projet peuvent être analysés à l'aide de diagrammes de Sankey (voir Figure 3) ou de graphiques à barres et peuvent également être exportés sous forme de feuille de calcul pour les rapports aux organismes de certification. Le partenaire pilote EC3 Perkins&Will a récemment utilisé cette fonctionnalité pour comprendre l'empreinte carbone de l'université Western Washington Salle Kaiser Borsari ainsi qu'un projet de logement pour étudiants diplômés. Les deux projets ont une structure en bois massif qui se traduit par une réduction du carbone incorporé total, mais cela met également en évidence l'impact significatif du verre et de l'aluminium dans le mur-rideau. L'équipe Perkins&Will a utilisé des données EPD spécifiques au produit provenant d'EC3 pour éclairer la sélection des produits et affiner la conception de l'enveloppe.

Figure 3 : Diagramme de Sankey en carbone incorporé à l'étape du produit d'EC3. (Image avec l'aimable autorisation de Perkins&Will)

Afin de faire des comparaisons entre les assemblages, les concepteurs peuvent utiliser des outils d'évaluation du cycle de vie du bâtiment (WBLCA) tels que Pointage, ou des outils axés sur les façades tels que Kaléidoscope. Ces outils s'appuient sur des modèles d'ACV qui représentent une fabrication typique et couvrent l'ensemble du cycle de vie, de la fabrication à l'utilisation et à la fin de vie. Les architectes utilisent parfois ces outils pour effectuer des analyses comparatives de base des assemblages muraux avant qu'un fabricant de matériaux particulier ne soit connu. Par exemple, LMN Architectes étudié cinq systèmes de façade différents que l'entreprise utilisait régulièrement sur des projets et a trouvé une différence allant jusqu'à 58% dans l'empreinte carbone entre le béton préfabriqué et la brique mince sur les systèmes de murs à ossature métallique.

Figure 4 : Comparaison de l'empreinte carbone de cinq systèmes de murs en briques. (Image reproduite avec l'aimable autorisation de LMN Architects, précédemment publiée dans BâtimentVert.)

État des données pour les produits de façade

EC3 compte actuellement dans sa base de données près de 1 300 EPD liés aux systèmes de façade, couvrant des catégories telles que la maçonnerie, le revêtement, la protection thermique et contre l'humidité, les ouvertures et autres. Certaines de ces catégories ne sont actuellement visibles que par les partenaires pilotes en raison des catégories nécessitant des améliorations, notamment la définition des bonnes unités déclarées, le regroupement de produits fonctionnellement équivalents et l'amélioration des filtres de recherche ; cependant, ils sont en train d'être préparés pour une diffusion publique.

Il est prudent que nous améliorions également les EPD et les règles de catégorie de produits pour le développement des EPD eux-mêmes. Il est relativement simple d'aligner la portée et les exigences de rapport pour les matériaux homogènes comme l'acier et le béton, mais comme les façades peuvent être constituées d'assemblages multicouches et multimatériaux, utiliser efficacement l'écosystème EPD actuel et s'assurer que les fabricants sont sur un pied d'égalité est difficile.

Compromis entre carbone incorporé et carbone opérationnel

Lorsque nous examinons les bâtiments super isolés visant à obtenir les plus hautes distinctions en matière d'efficacité énergétique, nous trouvons souvent des fenêtres à triple vitrage, des isolations en mousse et d'autres technologies de pointe. Cependant, plus de matériaux et de vitres ne sont pas toujours meilleurs du point de vue du carbone, car il peut y avoir un compromis entre les impacts de la fabrication et le changement progressif de l'efficacité opérationnelle. Il y a eu des études qui ont trouvé des compromis dans le nombre de vitres et rapports fenêtre/mur lorsqu'il s'agit d'empreintes carbone opérationnelles et incarnées. Bien entendu, ces compromis dépendent de l'emplacement du bâtiment et de la source d'énergie opérationnelle du bâtiment, ainsi que de l'efficacité de fabrication de produits de construction spécifiques. Néanmoins, les études révèlent qu'il est intéressant de mener simultanément des analyses de l'énergie opérationnelle et du carbone incorporé. Des outils de modélisation tels que le Crique.Outil reconnaissent cette valeur et intègrent les données de carbone incorporé EC3 dans leurs analyses de modélisation énergétique.

Conclusion

Il existe une prise de conscience et un intérêt croissants pour la compréhension de l'empreinte carbone de la fabrication de matériaux, ouvrant la porte à de nouvelles opportunités dans la conception de façades et l'innovation de fabrication. Nous avons encore besoin de plus de données, de meilleures méthodes de comptabilisation et d'une intégration plus transparente avec les outils de conception pour répondre pleinement aux complexités des implications en matière d'émissions de carbone des façades. Cependant, il y a des étapes et des décisions que nous pouvons prendre aujourd'hui pour aider à lutter contre le changement climatique : quantifier à la fois le carbone opérationnel ET incarné de diverses options de façade, demander aux fabricants des EPD, utiliser des matériaux plus naturels ou à faible teneur en carbone et concevoir pour la durabilité, la réutilisabilité, et la recyclabilité.