L’amélioration des impacts environnementaux de l’environnement bâti est devenue une priorité compte tenu de notre crise climatique. Les émissions de gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique – mesurées en émissions d’équivalent électronique – doivent être réduites de manière drastique.
L’industrie s’est longtemps concentrée sur le carbone opérationnel, mais a ignoré les émissions liées au reste des étapes du cycle de vie des bâtiments. Pour prendre des décisions éclairées qui atténueraient le réchauffement climatique, les ingénieurs, les architectes et les clients doivent adopter les émissions de carbone à vie.
Ce terme désigne à la fois les émissions de carbone opérationnelles et incorporées, depuis la fabrication, le transport, la construction, la réparation et l’entretien d’un bâtiment, jusqu’à la déconstruction du bâtiment et le traitement des déchets. Cela peut être quantifié par des évaluations du cycle de vie.
Dans le cas des services du bâtiment, les ingénieurs considèrent depuis longtemps le carbone opérationnel à travers les impacts de stratégies plus larges en matière de mécanique, d’électricité et de plomberie (MEP) – telles que l’encouragement de la ventilation naturelle et du free cooling par rapport au refroidissement actif – et en spécifiant des installations hautement efficaces.
Récemment, il y a eu une tendance à déplacer la production de chaleur vers l’électricité, grâce à l’utilisation de pompes à chaleur plutôt qu’au gaz. Ceci, associé à des améliorations de l’efficacité des tissus - qui réduisent la charge de chauffage dans le développement – et à la décarbonisation croissante du réseau électrique, a conduit à des réductions du carbone opérationnel des développements. Cependant, les impacts carbone des MEP sur toute la vie ne s’arrêtent pas au carbone opérationnel.
Les ingénieurs doivent comprendre les émissions de carbone incorporées des systèmes qu’ils conçoivent et les produits qu’ils spécifient afin de pouvoir faire des choix éclairés en pensant à la «vie entière».
À l’échelle mondiale, les données et les informations sur les émissions de carbone intrinsèque des équipements MEP sont limitées. Elementa Consulting – membre de la société d’ingénierie et de conseil Integral Group – a terminé une étude de recherche dans le but de commencer à comprendre le carbone à vie des systèmes électriques, de plomberie et de CVC par rapport aux émissions de l’ensemble du bâtiment et à la variance de carbone incorporé des produits MEP, grâce à une analyse détaillée d’une rénovation de bureau.L’intention était de développer des connaissances sur la manière dont les ingénieurs MEP peuvent donner la priorité à l’action sur le carbone incorporé et informer d’autres courants de recherche.
L’étude était basée sur la rénovation d’un bureau aux États-Unis – le siège de DPR Construction à San Francisco, en Californie, appelé «Winning formula», dans le numéro d’août 2017 du CIBSE Journal.
Les émissions de carbone opérationnelles ont été calculées en fonction de la consommation en service. Le carbone incorporé pour tous les éléments, à l’exception des services de construction, a été calculé dans le logiciel d’analyse du cycle de vie Tally, et les éléments MEP ont été calculés en utilisant la méthode suivante:
L’étude de cas du bureau DPR est une rénovation, donc pour comprendre toutes les émissions de carbone associées au bâtiment d’origine, le carbone incorporé du bâtiment existant a également été inclus dans l’évaluation. Celles-ci sont présentées sous forme de valeurs distinctes dans la figure 1.
La méthode ci-dessus vise à compenser le manque d’informations sur les produits de services de construction. Il le fait en utilisant toutes les données mondiales disponibles et en appliquant certains facteurs afin qu’il représente les produits utilisés dans l’emplacement du chantier - dans ce cas, San Francisco. Idéalement, davantage de données sur les impacts environnementaux des produits MEP seraient disponibles.
Il existe très peu de données génériques ou spécifiques (telles que les EPD) pour les produits MEP. Cela peut être dû à un manque d’incitations; mis à part Breeam 2018 – où il ne représente qu’un seul crédit – peu de systèmes de certification imposent des calculs de carbone incorporé des équipements de construction.
Souvent, lorsque les fabricants sont interrogés sur les déclarations environnementales de produits, ils ne comprennent pas ce qu’elles sont ou ne disposent tout simplement pas des informations appropriées. Un autre obstacle est le manque de cohérence entre les méthodologies EPD en raison des différentes règles de catégorie de produit et des méthodologies d’évaluation de l’impact du cycle de vie.
Les services du bâtiment représentent une part importante du carbone incorporé. Dans le cas d’une rénovation ou d’une modernisation, les services du bâtiment représentent 40 à 70% des émissions de carbone intrinsèque. Dans le cas d’une nouvelle construction, les services du bâtiment représentent 15 à 50%, selon le scénario d’impact. Cela confirme que les ingénieurs doivent s’engager avec le carbone incorporé et qu’il existe un besoin de directives empiriques.
Le carbone incorporé dû à l’installation de panneaux photovoltaïques (PV) est inclus dans les pourcentages indiqués ci-dessus, mais il est nécessaire pour compenser les émissions opérationnelles (voir Figure 1).
Dans le scénario à fort impact, les fuites de réfrigérant représentent une grande partie du carbone incorporé. Ce scénario suppose un taux de fuite annuel de 10% et un fluide frigorigène avec un potentiel de réchauffement global (PRG) de 2 088 (par exemple, R410a).
Les fuites de réfrigérant doivent devenir la priorité absolue des ingénieurs, afin de s’assurer qu’ils spécifient des produits avec des réfrigérants à faible PRG – généralement moins de 150 – et de garantir des moyens de prévenir et de détecter rapidement les fuites (voir Figure 1).
L’étude a révélé que la plomberie, l’électricité et le CVC avaient des émissions de carbone intrinsèque assez similaires dans les scénarios à impact élevé, moyen et faible, et doivent donc être abordés en parallèle (voir la figure 2).
L’évaluation de la totalité des émissions de carbone intrinsèque de l’étude de cas DPR a montré que 53% d’économies de carbone incorporé par rapport à une nouvelle construction (pour un scénario à impact moyen pour les services de construction).
La recherche a montré que les systèmes d’éclairage à DEL représentaient la plus forte proportion d’émissions de carbone incorporé pour la catégorie électrique. Pour la catégorie plomberie, il s’agissait du drainage et pour la catégorie CVC des systèmes de ventilation (figure 3).
Le carbone incorporé du MEP est relativement important, comme l’illustre la figure 4, donc – en tant qu’industrie – nous devons spécifier des systèmes et des équipements qui garantiront un faible taux de carbone à vie. Pour en savoir plus sur la réduction du carbone à vie, lisez cette fonction en ligne sur www.cibsejournal.com.
L’étude de cas DPR ne reflétera pas la réalité de toutes les rénovations de bureaux ou de bâtiments californiens. Il est donc important d’élargir cette recherche à une variété de typologies de bâtiments, ainsi qu’à différents emplacements, et de créer des benchmarks robustes et représentatifs, pour mieux comprendre les leviers clés en termes de stratégie système et de produits.
Les économies de carbone grâce au PV sur chantier compensent le carbone opérationnel, mais pas toutes les émissions de carbone intrinsèque du bâtiment (voir Figure 4). Lorsqu’on parle de carbone net zéro, nous devons clairement comprendre le carbone opérationnel net zéro et non le carbone à vie. Une réflexion doit être menée pour réduire les émissions restantes liées au carbone incorporé, puis les compenser s’il n’y a pas d’autres alternatives.
