Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois - Applications

Les informations techniques bois de Lignum

Lignatec

Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois Applications

ETH/IBI Novatlantis

Lignum

2 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Cette publication a été soutenue par les partenaires suivants :

Patronage Baugenossenschaft Zurlinden, Zurich eco-bau /Amt für Hochbauten, Zurich ETH Zürich, IBI Institut für Bau- und Infrastrukturmanagement, Zurich FRM Fédération suisse romande des entreprises de menuiserie, ébénisterie et charpenterie, Le Mont-sur-Lausanne Minergie, Berne Novatlantis / 2000-Watt-Gesellschaft, Villigen PSI Osec, Zurich Swiss Business Hub United Kingdom, GB-London

Collaboration Flumroc AG, Flums HEV Hauseigentümerverband Schweiz, Zurich Just Swiss Timber Construction Ltd., GB-London Knauf AG, Reinach SVW Schweizerischer Verband für Wohnungswesen, Zurich

Partenaires du projet Glas Trösch AG, Bützberg Gutex Holzfaserplattenwerk, DE-Waldshut-Tiengen isofloc AG, Bütschwil Nägeli AG, Appenzellerholz, Gais

Soutien financier OFEV Office fédéral de l'environnement, Berne Holzbau Schweiz, Zurich FDB Fonds d’entraide de la Sylviculture et de l’Economie du Bois, Soleure VGQ Association suisse des maisons de qualité controlée, Bienne

3 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Auteurs Christoph Aeschbacher dipl. Forsting. ETH, Zurich (chapitre 4) Olin Bartlomé dipl. Holzing. FH, Zurich (chapitre 1, 5 et 6) Regula Gehrig, Communication Banque CO2, Bienne (chapitre 1.2 et 5.2) Paul Knüsel dipl. sc. nat. ETH, Journalist BR, Zurich (chapitre 4) Urs Christian Luginbühl, dipl. Holzing. HTL, Bienne (chapitre 1.2 et 5.2) Katrin Pfäffli dipl. Arch. ETH/SIA, Zurich (chapitre 2 et 3) Hansruedi Preisig dipl. Arch. SIA, Zurich (chapitre 2 et 3)

Image de couverture Construction en bois Manuela Murschetz, Zürich

Table des matières Page 4 1

1.1

1.2 1.3

L’environnement, un enjeu d’actualité La forêt et le bois ouvrent la voie à un parc immobilier durable La banque du CO2 révèle les prestations du bois pour le climat Evaluation de la durabilité

6 2 Contexte général et conception favorable au climat des bâtiments 2.1 Vers la société à 2000 watts 2.2 Energie et émissions de gaz à effet de serre 2.2.1 Energie grise / énergie primaire non renouvelable 2.2.2 Amortissement 2.2.3 Objectifs 2.3 Les trois domaines exploitation, construction et mobilité 2.3.1 Facteurs d’influence lors de l’exploitation 2.3.2 Facteurs d’influence lors de la construction 2.3.3 Influence du lieu d’implantation 2.4 Particularités dans le processus de conception 2.5 La notion de ‹durabilité› 2.6 Le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› replacé dans son contexte

11 3 Application du cahier technique SIA 2040

‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› 3.1 Ensemble d’habitations Grünmatt – Avec le bois c’est possible !

3.1.1 Construction, exploitation et mobilité 3.1.2 Evaluation globale selon le cahier technique

SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› 3.1.3 Zoom : les planchers 3.2 Immeuble à la Segantinistrasse, Zurich – Une transformation

plus rationnelle qu’une nouvelle construction 3.2.1 Construction, exploitation et mobilité 3.2.2 Evaluation globale selon le cahier technique

SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› 3.2.3 Zoom : assainissement contre construction de substitution 3.3 Bâtiment de l’entreprise Hug – un concept énergétique ingénieux 3.3.1 Construction, exploitation et mobilité 3.3.2 Evaluation globale selon le cahier technique

SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› 3.4 Ecole Eichmatt – un bâtiment compact plutôt que deux unités distinctes 3.4.1 Construction, exploitation et mobilité Evaluation globale selon le cahier technique 3.4.2 SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› 42

4 Mise en pratique de la production d’énergie et d’une technique du bâtiment intelligente 4.1 Besoin en énergie primaire et émissions de gaz à effet de serre 4.2 Combustion du bois : un large spectre d’application 4.3 Biomasse : de l’énergie dans le domaine des hautes températures 4.4 Contracting et chauffage au bois 4.5 Energie renouvelable en réseau 4.6 Concept d’approvisionnement polyvalent

47 5 Etiquette énergétique et consommation d’énergie 5.1 Pertes thermiques dans un bâtiment

5.2 La certification des ouvrages selon le cahier technique

SIA 2031 ‹Certificat énergétique des bâtiments› 50 6 Perspectives

4 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

1

L’environnement, un enjeu d’actualité

La communauté scientifique s’accorde sur le fait qu’une bonne part du réchauffement global est due à l’activité humaine. Alors que l’impact exact du changement climatique sur le plan local est encore peu clair, il est scientifiquement établi que les émissions de CO2 provenant des combustibles fossiles, des carburants et du déboisement des forêts primaires, constituent la principale cause du réchauffement, dont les effets sont pour la plupart négatifs. La concentration actuelle de CO2 dans l’atmosphère est supérieure de près de 30 % à ce qu’elle a été pendant les 800 000 dernières années. 1, 2 Selon la volonté politique exprimée au niveau fédéral, les émissions de CO2 doivent être réduites, par des mesures intérieures, de 20 % d’ici 2020 par rapport à leur niveau de 1990, année de référence des accords de Kyoto. Des enveloppes de bâtiment plus performantes (assainissements et nouvelles constructions) apparaissent comme un développement favorable par rapport aux combustibles fossiles, dont la consommation a diminué de 13 % par rapport à l’année de référence. Les émissions globales n’ont cependant pas été réduites par rapport à 1990, car la consommation de carburant a augmenté dans une proportion similaire. La réalisation de l’objectif de réduction de 8 %

d’ici à 2012, convenu à Kyoto, représente déjà dans ce contexte un défi pour notre pays. La proximité de l’objectif dans le segment des combustibles fossiles ne doit donc pas inciter au relâchement. Elle résulte d’une part de l’introduction rapide de prescriptions plus strictes dans le domaine de la construction (MoPEC) ainsi que d’instruments de pilotage (taxe sur le CO2), et d’autre part, de l’offre d’incitation à l’assainissement (programme bâtiment). Des approches plus ciblées sont nécessaires pour le secteur de la construction. La forêt et le bois peuvent apporter une contribution significative à la réduction de l’effet de serre. La trilogie des Lignatecs de Lignum sur le thème de la protection du climat, de l’efficacité énergétique et de la construction en bois présente la base et les performances spécifiques du bois dans ce domaine. www.kommunikation.unibe.ch/content/medien/medienmitteilungen/ news/2008/epica 02 De plus amples informations sont entre autres disponibles dans Boulouchos K. et al. 2008 : Energy Strategy for ETH Zürich. ESC Energy Science Center, Ecole polytechnique fédérale, Zurich 1

1.1 La forêt et le bois ouvrent la voie à un parc immobilier durable Comme l’expose le Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›, les ouvrages en bois présentent un profil écologique plus favorable que des bâtiments comparables réalisés sur la base d’autres méthodes constructives. La forêt et le bois dans la construction offrent plusieurs avantages dans le domaine du climat : en premier lieu par la fixation du carbone dans les produits ligneux (effet de stockage) dans un deuxième temps en remplaçant d’autres matériaux énergivores (effet de substitution) tandis qu’en forêt, du CO2 est sans cesse lié dans le bois. L’utilisation la plus sensée du bois a lieu en cascade : la valorisation thermique n’intervient qu’après l’utilisation en tant que matériau et le recyclage. Dans ce cas, comme pour toutes les ressources renouvelables, la biomasse bois ne doit pas être gaspillée. Les bâtiments doivent par exemple présenter une enveloppe performante, qui soit étanche et limite les pertes thermiques. On considérera également l’utilisation en cascade pour l’énergie. Des agents énergétiques de haute valeur, comme l’électricité, passent avant la chaleur, et devraient être extraits en priorité de la biomasse (couplage chaleur-force).

Complexité du calcul du carbone fixé Le bois se compose d’environ 50 % de carbone. Au niveau international, 3 les gouvernements s’efforcent d’affecter aux produits ligneux la part de carbone supplémentaire stockée par la croissance nette de la forêt,

avec comme but principal de reproduire de manière fiable le bilan de CO2, autrement dit l’empreinte carbone (anglais : Carbon-Footprint). La croissance nette des produits ligneux peut alors être attribuée aux nouvelles constructions en bois (maison, etc.). De cette manière, la fixation du carbone dans les produits ligneux peut être estimée lors de la conception, plus précisément lors du choix des matériaux : outre l’aspect plus favorable à l’environnement des constructions en bois, une part des émissions de l’édification est directement réduite par la fixation du carbone. La construction en bois a enregistré en Suisse une augmentation de sa part de marché, particulièrement dans de le segment des immeubles de logement multiétages. Comme le potentiel des forêts suisses est loin d’être épuisé, le stock de CO2 aussi bien en forêt que dans les objets en bois augmente, ce qui se répercute de manière positive sur le climat. Il faut cependant observer que seul le changement net de l’ensemble du stock de carbone considéré au plan national – c’est-à-dire la somme du stock en forêt, dans les produits ligneux et dans les constructions – a une importance pour le climat (comme augmentation ou réduction). également en Suisse

3

5 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

1.2 La banque du CO2 révèle les prestations du bois pour le climat La banque du CO2 met en lumière les prestations pour le climat du bois mis en œuvre en Suisse. La banque de donnée internet fournit principalement un outil de calcul qui, après l’introduction du type de bois et de produit, révèle pour chaque objet la réduction de CO2 grâce à l’utilisation du bois. Cette prestation apparaît sous forme d’un compteur qui cumule les tonnes de CO2 épargnées. Les entreprises actives dans le bois (menuisiers, charpentiers) et les concepteurs (bureaux d’architectes ou d’ingénieurs) peuvent s’inscrire et évaluer ainsi leur contribution. La banque du CO2 est

une initiative de l’économie de la forêt et du bois. La participation est libre, gratuite et sans engagement. La banque du CO2 est gérée par l’association suisse pour des maisons de qualité contrôlée VGQ. Ses activités sont soutenues par le Fonds d’entraide de la sylviculture et de l’économie du bois FdB. 4 De plus amples informations sont disponibles sur le site de la banque CO2 Suisse (www.co2-bank.ch).

4

Figure 1 : Certificat de la banque du CO2 Suisse

1.3 Evaluation de la durabilité

Figure 2 : Page d’accueil de la Banque du CO2 Suisse. Cette banque de donnée basée sur internet est simple et clairement structurée. Une fois l’entreprise enregistrée, l’introduction des données se fait rapidement. Chaque objet est directement ajouté aux chiffres globaux, ce qui reflète ainsi les prestations climatiques de l’industrie du bois.

Comme le décrit de manière détaillée le chapitre 3.4 du Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›, différents outils et instruments sont disponibles pour l’évaluation de la durabilité d’un bâtiment. Dans les chapitres qui suivent, trois bâtiments neufs et un assainissement, représentatifs de leur type d’ouvrage respectif, illustrent l’évaluation des bâtiments selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, qui se distingue par une approche énergétique globale. Il est important d’effectuer des études de plausibilité après les calculs, qui peuvent être en règle générale effectués facilement par ordinateur. Leur application pratique comporte en effet des risques, qui peuvent éventuellement fausser les résultats de manière significative. Citons en première ligne des erreurs dans le choix des produits: par exemple le choix exclusif de bois séché à l’air pour un produit industriel, à l’image des planches juxtaposées. Pour de tels produits, le bois utilisé est le plus souvent séché au four et doit donc être évalué et calculé de manière correspondante. Le béton armé constitue un autre exemple : il faut prendre garde d’évaluer l’armature de manière réaliste, voire de ne pas l’oublier complétement. Il arrive aussi fréquemment que des durées d’utilisation erronées soient prises en compte dans le calcul. Les données relatives à l’énergie grise et aux émissions de gaz à effet de serre doivent être, en règle générale, ramenées à des valeurs annuelles et il faut donc tenir compte des durées d’utilisation définies. Dans la liste KBOB, on portera en outre un regard critique sur la densité du matériau choisi. En effet, bien que la liste KBOB de l’énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre se réfère à la masse, aucune densité n’est déclarée. Afin d’arriver à un résultat utilisable, les densités doivent être choisies en conséquence. Cela exige des processus précis, car l’introduction d’une densité erronée peut altérer le résultat. Il faut en outre observer quelle influence peut avoir une valeur sur le système.

Ainsi, on peut par exemple tabler sur une certaine cor-

rélation entre la densité du bois et son impact environnemental (pour le même traitement), car le poids (transport interne, et en partie externe) la résistance lors du façonnage (consommation, coûts du séchage en supposant la même teneur en eau) dépendent de façon déterminante de cette propriété. D'autre part, il existe des impacts environnementaux qui ne peuvent pas être corrélés directement avec la densité, tels que le sciage ou le rabotage. Même dans le transport externe du bois, ce n’est souvent pas le poids qui est décisif, mais le volume.

Le bois offre en réalité bien plus Comme pour les calculs comparatifs dans le Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›, les bâtiments du présent fascicule sont analysés sur la base de leur bilan global.

Cela signifie que conformément au cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› les chiffres comprennent également les parties souterraines telle que les caves, les locaux techniques ou les garages. Ces éléments de construction ont un impact important sur le résultat comme le montre les tableaux des exemples du chapitre 3. Malgré ce lourd handicap, les constructions en bois sont en général plus performantes d’un point de vue écologique que les autres constructions, même si la différence peut parfois être faible. Réalisés sur la base d’autres méthodes constructives, les ouvrages considérés n’auraient toutefois pas atteint les objectifs du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, particulièrement en ce qui concerne les gaz à effet de serre. Le bois, dans cette situation, fait souvent pencher la balance. Cependant il fait en réalité beaucoup plus. Si le bilan des bâtiments est uniquement effectué pour la partie aérienne, ou si les parties de construction sont directement confrontées, les performances exceptionnelles du bois en matière d’énergie grise et d’émissions de gaz à effet de serre apparaissent de manière nettement plus marquée.

6 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

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Contexte général et conception favorable au climat des bâtiments

2.1 Vers la société à 2000 watts Comme le relève le chapitre 1, le Conseil fédéral et le Parlement aspirent, dans la révision de la loi sur le CO2 pour faire face au réchauffement climatique, à réduire les émissions de gaz à effet de serre de 20 % d’ici 2020, par rapport à leur niveau de 1990. La SIA va encore plus loin, et avec elle par exemple la ville de Zurich : en 2050, la population suisse devrait consommer deux tiers de moins d'énergie qu'aujourd'hui, tandis que les valeurs d’émissions de gaz à effet de serre seraient même réduites au quart des valeurs actuelles. Le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› et la documentation correspondante SIA D0236 forment la base de la concrétisation à l’horizon 2050 de l’objectif de la société à 2000 watts dans le secteur de la construction. La contribution de l’industrie de la

2.2

construction à cet objectif ne doit pas être sous-estimée : en effet, la construction, l’exploitation et l’entretien des bâtiments représentent actuellement environ la moitié de la consommation d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre en Suisse. 5 A l’avenir également, selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, environ la moitié de l’énergie et des émissions de gaz à effet de serre est réservée au domaine de la construction. Ainsi si l’édification et l’exploitation des bâtiments préparent le terrain, un pas important sera franchi dans la bonne direction. En d’autres termes : si la volte-face dans le domaine de la construction échoue, la société à 2000 watts restera une utopie.

Office fédéral de l’énergie OFEN, ‹Statistique globale suisse de l’énergie 2005›, www.admin.ch/bfe

5

Energie et émissions de gaz à effet de serre

Le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› se distingue par une approche énergétique globale : outre l’énergie d’exploitation des bâtiments, leur énergie grise et la mobilité induite par leur localisation sont également prises en compte. La nouveauté essentielle par rapport aux versions précédentes réside dans la formulation de valeurs cibles pour les émissions de gaz à effet de serre. En raison de l’évolution probable du climat, elles représentent une grandeur environnementale essentielle et ont une importance égale voire supérieure à l’énergie primaire non renouvelable. Si la construction veut atteindre l’objectif de la société à 2000 watts à l’horizon 2050, il est nécessaire que les valeurs cibles soient respectées aussi bien sur le plan de l’énergie que des émissions de gaz à effet de serre. Le nouvel instrument de la SIA s’applique tant aux nouvelles constructions qu’aux transformations et aux assainissements. Les valeurs cibles se composent de la somme de la demande énergétique et des émissions des trois domaines ‹construction›, ‹exploitation› et ‹mobilité›. Le respect des valeurs cibles est la seule exigence de l’objectif de performance, et des compensations entre les trois secteurs sont admises. La voie pour atteindre l’objectif reste donc complètement libre, ce qui permet la prise en compte de conditions cadres propres au projet et conduit à des solutions innovantes. Des ouvrages réalisés respectant les valeurs cibles du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› montrent que l’intégration – aux cotés de l’énergie d’exploitation – des paramètres relatifs à la construction et à la mobilité, tend plutôt à élargir la marge de manœuvre des concepteurs qu’à la restreindre.

Energie grise / énergie primaire 2.2.1 non renouvelable Le terme ‹énergie grise› est exclusivement réservé au domaine ‹construction›. Dans les domaines ‹exploitation› et ‹mobilité›, on parle d’‹énergie primaire non renouvelable›. Mais l’‹énergie grise› est une ‹énergie primaire non renouvelable› (voir ‹domaine construction›, chapitre 2.3). Dans cette série de Lignatecs, on utilise pourtant le terme ‹énergie grise› dans le domaine ‹construction›, car celui-ci est connu, et le terme ‹énergie primaire non renouvelable› pour les domaines ‹exploitation› et ‹mobilité›.

2.2.2 Amortissement Tous les produits de construction ont une durée d’amortissement, qui est fixée dans le cahier technique SIA 2032 ‹L’énergie grise des bâtiments›. 6 L’énergie grise resp. les émissions de gaz à effet de serre d’éléments de construction etc. sont calculées en règle générale sur la durée d’amortissement correspondante. Par défaut, toutes les valeurs fournies par ce Lignatec sont des valeurs intégrant l’amortissement et ramenées par conséquent à une valeur annuelle.

Le choix de la durée d’amortissement dans ce cahier technique est basée sur diverses tables relatives aux durées de vie et d’utilisation. Cependant, la commission SIA 2032 a volontairement fixé des durées d’amortissement à l’annexe C différentes des durées d’utilisation. Pour des éléments de construction à faible durée de vie, la durée d’amortissement correspond environ à la durée d’utilisation. Pour les structures porteuses en revanche, des durées d’amortissement plus courtes ont été choisies, afin d’éviter que les générations futures aient à subir l’amortissement des investissements d’aujourd’hui.

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Figure 3 : Cycle des produits ligneux dans le domaine construction

2.2.3 Objectifs Domaine ‹construction› L’énergie grise comprend les besoins énergétiques cumulés pour la production des matériaux, l’édification des bâtiments, les éventuels investissements de maintenance et le démantèlement de l’ouvrage. De la même manière, les émissions de gaz à effet de serre sont cumulées sur ce cycle des matériaux. L’énergie grise est une énergie primaire (une énergie primaire non renouvelable).

La définition et la méthode de calcul de l’énergie grise sont fixées dans le cahier technique SIA 2032

L’énergie grise et les émissions de gaz à effet de serre peuvent être rapportées à la surface de l’élément de construction.

Dans le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, le besoin énergétique et les émissions de gaz à effet de serre d’un bâtiment sont ramenés à la surface de référence énergétique et convertis en valeur annuelle sur la base des durées d’amortissement assignées aux éléments de construction individuels.

Figure 4 : Le domaine exploitation comprend le chauffage des locaux, l’eau chaude sanitaire, la ventilation/ climatisation, l’éclairage et les équipements d’exploitation.

Domaine ‹exploitation› L’exploitation des bâtiments comprend tous les besoins énergétiques liés à l’usage tels que le chauffage des locaux, l’eau chaude sanitaire, la ventilation/climatisation, l’éclairage et les équipements d’exploitation. Ces besoins énergétiques s’expriment en énergie finale.

Dans le cahier technique SIA 2040 ils sont convertis en énergie primaire non renouvelable et en émissions de gaz à effet de serre à l’aide du facteur d’énergie primaire et du coefficient d’émission de gaz à effet de serre des agents énergétiques correspondants. La grandeur de référence est également dans ce cas la surface de référence énergétique du bâtiment.

Figure 5 : Le domaine mobilité comprend la mobilité quotidienne et les infrastructures (véhicules, routes, voies ferrées, etc.).

Domaine ‹mobilité› La mobilité comprend la mobilité au quotidien qui englobe le trafic individuel et les infrastructures en fonction de la localisation du bâtiment. Suivant la situation d’un bâtiment et la qualité de sa desserte par les transports publics 7, les utilisateurs de ce bâtiment vont effectuer de plus ou moins longues distances avec différents moyens de transport. Le besoin énergétique pour la mobilité en fonction de la localisation du bâtiment et la méthode de calcul correspondante sont définis dans le cahier technique SIA 2039 ‹Mobilité – Consommation énergétique des bâtiments en fonction de leur localisation›. Dans le cahier technique SIA 2040, la mobilité en fonction de la localisation est convertie en énergie primaire non renouvelable et en émissions de gaz à effet de serre et ramenée à la surface de référence énergétique du bâtiment concerné.

Niveau de qualité de la desserte en TP selon http ://map.are.admin.ch

7

8 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

2.3

Les trois domaines exploitation, construction et mobilité

2.3.1 Facteurs d’influence lors de l’exploitation L’efficacité énergétique dans l’exploitation est une exigence largement connue et bien ancrée grâce notamment au label Minergie, au Certificat Energétique Cantonal des Bâtiments (CECB) ou aux directives des autorités. Les recettes pour réduire le besoin énergétique et les émissions de l’exploitation sont bien connues : un facteur d’enveloppe favorable en combinaison avec une bonne isolation et des gains solaires importants réduisent le besoin de chaleur pour le chauffage, tandis que des appareils et un éclairage performants réduisent la demande en électricité. Le besoin résiduel peut être alors couvert en grande partie par des agents énergétiques renouvelables.

2.3.2 Facteurs d’influence lors de la construction Au contraire, l’efficacité énergétique et une utilisation mesurée des ressources lors de la construction ou de la rénovation des bâtiments n’est reconnue comme une exigence que depuis quelques années. Comme le décrit de manière détaillée le Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases› au chapitre 3.5, l’énergie grise et les émissions de gaz à effet de serre intègrent les besoins cumulés en énergie primaire non renouvelable pour la production et l’élimination des matériaux. Dans ce cadre, tous les processus en amont sont pris en compte – de l’exploitation des matières premières en passant par le transport, la production et le façonnage – ainsi que les processus en aval, tels que l’élimination. Il en va de même pour les émissions de gaz à effet de serre. Dans le domaine de la construction, les variables de contrôle pertinentes afin de réduire la consommation d’énergie et les émissions sont encore peu connues : de grands bâtiments compacts, nécessitant qu’une faible surface d’enveloppe par rapport à la surface générée, partent sur de bonnes bases. Des structures simples, avec des descentes de charges directes et des portées adaptées, réduisent les besoins en matériaux. Concernant avant tout les émissions de gaz à effet de serre, le choix de la technique constructive peut également influencer le résultat : la construction en bois, particulièrement lorsque celui-ci est de provenance locale, profite comparativement d’une énergie de production réduite et de faibles distances de transport. Les constructions en bois sont en général plus légères que des constructions massives et de façon générale, les structures légères sont plus favorables que les lourdes (voir Lignatec : ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›, chapitre 4.3.3). 8 Afin de ne pas réduire à néant les avantages du bois dans les constructions à plusieurs niveaux, il faut se préoccuper dès la phase de conception des paramètres d’influence : de grandes portées, des exigences supérieures en termes d’isolation phonique ou de protection incendie conduisent souvent, dans la construction en bois multiétage, à l’ajout

de couches supplémentaires gourmandes en ressource, qu’il s’agit d’optimiser par des solutions et des concepts intelligents. Dans certaines circonstances, des constructions hybrides peuvent se révéler avantageuses.

2.3.3 Influence du lieu d’implantation Le troisième domaine du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, l’énergie pour la mobilité en fonction de l’emplacement, est de loin le moins connu. Ici, c’est l’énergie mise en œuvre pour le transport individuel, et les émissions de gaz à effet de serre résultant de l’usage des véhicules qui sont considérées. L’énergie de mobilité comprend aussi l’énergie grise de la production des véhicules et de la mise à disposition des infrastructures de transport. 9 Dans le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› seule la composante de mobilité qui peut être attribuée directement à la localisation du bâtiment est considérée, à l’exception de la mobilité occasionnelle liée par exemple aux loisirs. Le domaine de la mobilité s’explique par la corrélation frappante qui existe entre le lieu d’implantation du bâtiment et le comportement de mobilité de ses usagers. Le point clé dans le domaine de la mobilité est donc le choix de l’emplacement : les valeurs de projet pour la mobilité sont largement prédéterminées pour un lieu donné. Les facteurs d’emplacement tels qu’ils peuvent être sélectionnés dans l’aide de calcul du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, 10 sont en général interdépendants : qui construit au centre-ville profite aussi d’un bon réseau de transports publics, de commerces à proximité, et de règles de stationnement qui autorisent un nombre de places inférieur par rapport à un lieu moins bien desservi. Tout cela influence de manière positive le résultat dans le domaine de la mobilité.

Les matériaux/méthodes constructives légers peuvent également avoir un profil de durabilité nettement moins favorable que les lourds, comme par exemple la construction légère en aluminium en comparaison au pisé.

9 Base méthodologique selon cahier technique SIA 2039 ‹Mobilité – Consommation énergétique des bâtiments en fonction de leur localisation› 10 ‹Outil SIA 2040 relatif à la voie SIA vers l’efficacité énergétique› : http ://www.energytools.ch 8

9 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

2.4 Particularités dans le processus de conception Y’a-t-il des particularités dans le processus de conception des ouvrages qui soient compatibles avec le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› ? En principe les mêmes règles de base que pour tout processus de planification bien géré s’appliquent à la conception de bâtiments amenés à remplir les objectifs du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›. Les décisions les plus importantes sont déjà prises dans la phase de l’étude préliminaire et de l’avant-projet. En particulier pour le domaine ‹construction›, les premiers pas dans le processus de conception sont déterminants.

La forme, la taille et la compacité du bâtiment, l’organisation intérieure des locaux et la structure porteuse qui en résulte sont fixés dans cette phase. Les possibilités d’intervention dans les phases ultérieures sont nettement réduites. L’expérience montre qu’une bonne conception est liée à certaines conditions : Il faut une prise de position claire du maître de l’ouvrage ou de l’investisseur en faveur d’un ouvrage respectant le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, autrement dit allant dans le sens de la société à 2000 watts. Cette position sert de guide aux décisions importantes et revêt un caractère de programme pour tous les intervenants.

Tous les édifices envisagés ne sont pas adaptés à l’application des directives. Souvent, le lieu d’implantation détermine d’étroites conditions cadres.

Une étude de faisabilité est la base pour un premier

contrôle au moyen des aides de calcul ‹Outil SIA 2040 relatif à la voie SIA vers l’efficacité énergétique›. Ces outils simples permettent dans les phases initiales de conception d’avoir une indication relativement fiable sur les chances de succès du projet.

Les exigences du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› doivent être inclues dans les critères de sélection du projet. Il faut en tenir compte dans la phase d’avant-projet, en les intégrant au programme pour les concours, ou au cahier des charges lors de mandats directs.

Une compétence interdisciplinaire est la condition du succès. Ceci est valable avant tout lors des premières phases de développement. Il faut une équipe complémentaire, pas des francs-tireurs.

L’ensemble du cycle de vie est pertinent pour l'évaluation d'un projet. Cela comprend la construction, l'exploitation, la maintenance, la rénovation et la démolition.

Une assurance qualité, dans toutes les phases de planification et de mise en œuvre, permet le contrôle des jalons importants pour atteindre les objectifs, conseille et motive les participants.

2.5 La notion de ‹durabilité› Ouvrages écologiques, ouvrages durables, ouvrages énergétiquement efficaces – les désignations sont multiples et les termes souvent utilisés indifféremment comme synonymes, ce qui n’est pas tout à fait exact.

Mais une distinction claire n’est pas si simple, car plus la signification des termes est populaire, plus elle comprend d’acceptions. Le pire est sans doute la notion de durabilité. Celui qui feuillète aujourd’hui les médias rencontre le terme ‹durable› si souvent, que le lecteur intéressé peut se demander si ce terme possède encore un sens défini. Le ‹développement durable› aujourd’hui encore s’appréhende le plus facilement avec le modèle des trois cercles 11 qui fut développé à la suite de la conférence de Rio 12 : un développement durable vise donc une utilisation mesurée des ressources (environnement), une société solidaire et le bien-être économique.

Les trois cercles – environnement, société et économie – doivent être pris en compte : ils sont en rapport les uns avec les autres et se recouvrent en grande partie.

Le Département fédéral du développement territorial

ARE 13 décrit cette dépendance comme suit : ‹la prospérité économique, de même que la protection des bases naturelles de la vie, sont nécessaires à la satisfaction de nos besoins matériels et immatériels. Seule une société solidaire sera en mesure de répartir équitablement les biens économiques, de préserver les valeurs de nos sociétés et de faire une utilisation mesurée des ressources naturelles›.

Outre le modèle des trois cercles, on trouve les désignations ‹modèle des trois piliers› ou encore ‹Triple Bottom Approach› ou ‹Triple Bottom Line›.

12 Conférence des nations unies sur l’environnement et le développement à Rio de Janeiro en 1992 (angl. United Nations Conference on Environment and Development (UNCED)) 13 Office fédéral du développement territorial, Berne, plate-forme de coordination de la Confédération pour la politique de développement durable en Suisse, www.are.admin.ch 11

10 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 6 : Le développement durable intègre des critères issus des domaines de l’environnement, de la société et de l’économie dans une proportion équivalente. Il se fonde sur une perspective globale à long terme et questionne sur les effets de nos actions actuelles pour les générations futures.

Modèle des trois cercles de Rio

Nord Bien-être économique

Société

Génération actuelle

Génération future

Environnement

Economie

Société solidaire Utilisation mesurée des ressources Nord – Sud Aujourd’hui – Demain

Sud

Le terme ‹écologie› se place dans le secteur environnemental du développement durable. L’écologie vise une protection globale de l’environnement. Puisque l’Humain fait partie de l’écosystème, l’écologie intervient également dans le secteur sociétal du développement durable. C’est avant tout les besoins individuels qui

sont concernés, tels que ceux de nourriture et d’eau saines et en suffisance, d’un air pur ou d’un cadre de vie permettant un développement harmonieux.

2.6 Le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› replacé dans son contexte Puisque rien n’est possible sans énergie et que les changements climatiques dus aux émissions de gaz à effet de serre pourraient conduire à un écroulement de l’économie mondiale et à celui de nombreuses sociétés et structures politiques, le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› reprend les thèmes qui forment les conditions nécessaires au développement durable : Dans le modèle des trois cercles du développement durable, ce cahier technique couvre largement l’utilisation mesurée des ressources énergétiques qui se situe dans le domaine de l’environnement.

Le deuxième cercle, la dimension sociétale de la durabilité, n’est couvert que de manière très limitée par l’instrument de la SIA : les valeurs architectoniques, spatiales, sociales ou la qualité de l’air intérieur et d’autres aspects pertinents pour la santé ne peuvent être déterminés sur la base de critères d’énergie ou d’émissions.

Une gestion mesurée des ressources lors de la construction de bâtiments conduit à des structures simples, compactes et bien organisées, possédant une grande flexibilité. Par conséquent, de bonnes bases sont posées dans le domaine de l'économie – le troisième cercle dans la triade du développement durable. Ces mesures, combinées à l'utilisation de ressources et une valeur ajoutée régionales, conduisent à des structures de haute qualité, à faible coût de construction et d’exploitation.

Avec cette approche énergétique globale intégrant l’énergie grise et la mobilité, et plus particulièrement par la formulation de valeurs cibles pour les émissions de gaz à effet de serre, le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› est sans égal, aussi bien en Suisse que dans les pays limitrophes. La prise en compte de l’énergie globale en tenant compte de l'incidence sur le climat des émissions de gaz à effet de serre prévaudra dans le futur et supplantera la prise en considération de la seule énergie d’exploitation.

11 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3 Application du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› Exemple pour la catégorie habitation / nouvelle construction Figure 7 : Cité-jardin ‹Grünmatt› avec loggia et parois extérieures en ossature avec revêtement ventilé en bois. Visualisation : architron, Zürich

3.1

Ensemble d’habitations Grünmatt – Avec le bois c’est possible!

Situation Le quartier du Friesenberg à Zurich est situé au pied d’une colline, l’Üetliberg, et comprend un habitat dispersé principalement constitué de maisons en bandes.

L’association FGZ (association pour l’habitat familial Zurich) loue dans ce quartier environ 2200 objets. Dans l’ensemble d’habitation Grünmatt 155 unités d’habitation seront érigées. Le projet du bureau Graber Pulver Architekten remplace 64 maisons unifamiliales des années 30, qui sont en mauvais état et ne remplissent plus les exigences énergétiques actuelles, ni les besoins contemporains en matière de qualité et de confort.

Projet Le projet est issu d’un mandat d’étude parallèle. Le maître d’ouvrage souhaitait ‹une interprétation contemporaine du thème de la cité-jardin›, ce qui impliquait une offre suffisante en espaces extérieurs publics et privés.

Les architectes ont disposé treize bâtiments en quatre rangées légèrement incurvées, qui renvoient à la volumétrie des anciennes maisons mitoyennes. Le jury a salué dans son rapport ‹un développement innovant des immeubles mitoyens en rangées›. Au niveau énergétique, aucune exigence particulière n’avait été formulée lors du mandat d’étude.

Le bâtiment considéré se situe au sud-ouest de la parcelle. Il s’agit d’un immeuble de quatre niveaux avec quatre appartements par étage, desservis par deux cages d’escalier. Le plan se caractérise par un espace jour qui s’étend sur toute la profondeur de l’édifice. Celui-ci

est complété au sud, du côté de la pente, par une spacieuse loggia et un toit à pan unique coiffe l’ensemble.

Quelques chambres individuelles ainsi que l’ensemble des locaux annexes des appartements sont disposés dans l’étage du socle. Les places de stationnement ont été regroupées dans un parking souterrain, commun aux treize immeubles, situé entre les deux rangées de bâtiments au nord. Pour le calcul, 10 % du parking ont été attribués au bâtiment étudié, ce qui correspond à la proportion entre la surface de plancher de celui-ci et la surface de l’ensemble du quartier.

Le concept énergétique des ensembles d’habitations de l’association, situés dans le quartier de Friesenberg, est en pleine mutation. Jusqu’à mi 2012, le besoin de chaleur pour le chauffage sera encore couvert par un chauffage au mazout. La coopérative souhaite cependant remplacer à l’avenir cette installation par l’utilisation des rejets thermiques des usines environnantes, combinés à des pompes à chaleur locales. L’ensemble d’habitation Grünmatt sera le premier ensemble de la FGZ raccordé à cette source de chaleur disponible en quantité mais jusqu’ici peu utilisée. Il marque ainsi le prélude à l’expansion du réseau de chauffage à distance fondé sur l’anergie du quartier de Friesenberg.

12 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.1.1 Construction, exploitation et mobilité Construction Les petits volumes relativement élancés de l’ensemble d‘habitation n’offrent pas des conditions favorables pour une faible énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre limitées. Grâce à la forme compacte des ouvrages, avec la strate de balcons reportée à l’extérieur, et le choix de la construction en bois, l’ensemble atteint cependant un résultat respectable. La construction fait appel au bois, à l’exception du niveau partiellement enterré, des cages d’escalier et des murs mitoyens réalisés en béton. Pour les planchers, un système mixte bois-béton a été mis en œuvre. Les planches juxtaposées de la partie bois restent visibles, ce qui permet de faire l’impasse sur un revêtement coûteux. Les façades et les parois en ossature sont préfabriquées en atelier et peuvent être transportées en grands éléments grâce aux Figure 8 : Coupe paroi extérieure

panneaux en OSB assurant leur stabilité. Le revêtement de façade est constitué d’un lambris alternativement vertical et horizontal. La coordination des différents corps de métier est le défi majeur du chantier. En effet, des tolérances constructives différentes s’appliquent aux travaux du gros œuvre massif (niveaux inférieurs, cages d’escalier et murs pignons en béton) et à la construction en bois. Le bâtiment, à l’achèvement de la partie béton, a ainsi été mesuré avec une précision millimétrique et les éléments en bois fabriqués en conséquence.

Composition toiture: Substrat 100 mm Lé d’étanchéité Isolation 200 mm Barrière vapeur OSB 15 mm Planches juxtaposées 160 mm

Composition plancher: Revêtement de sol 10 mm Chape ciment 80 mm Isolation au bruit de chocs 2 x 20 mm Dalle mixte bois béton:

béton 100 – 120 mm

planches juxtaposées 100 – 120 mm

Composition parois extérieures: Plaque de plâtre cartonnée 15 mm OSB 15 mm, joints étanches Montants 280 mm / Isolation Panneau de fibre mi-dur, ouvert à la diffusion 15 mm Lé de façade Lattage 40 mm Lambris de façade 20 mm

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13 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Exploitation Avec une isolation en laine minérale de 280 mm en façade et en polystyrène expansé (EPS) de 200 mm en toiture, le bâtiment atteint d’excellentes valeurs de coefficient de transmission thermique U de 0,14 resp.

0,12. Avec cette enveloppe bien isolée, on pourrait s’attendre à un besoin de chaleur réduit. L’orientation de l’édifice avec la face sud orientée vers l’Uetliberg conduit cependant à de faibles gains solaires. Le besoin de chaleur pour le chauffage reste néanmoins inférieur de 15 % environ aux exigences légales. L’ensemble du quartier sera approvisionné par étape à partir de l’été

Figure 9 : Les rejets thermiques des entreprises voisines sont stockés dans un réseau circulaire et directement utilisés ou, particulièrement en été, stockés dans le terrain. Dans les mois froids, cette chaleur peut être à nouveau extraite. Source : Amstein + Walthert AG

Conception de l'approvisionnement en chaleur du quartier

2012 par un réseau alimenté par les rejets de thermiques des entreprises alentours. En été la chaleur résiduelle sera stockée dans le terrain. Celle-ci sera ensuite extraite localement à la saison froide par des pompes à chaleur qui la convertiront aux valeurs requises. Des modules photovoltaïques en toiture couvrent une partie de la demande en électricité. Des boîtes de ventilation intégrées aux parois extérieures assurent le renouvellement d’air nécessaire, l’air vicié étant extrait au niveau des pièces humides.

14 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Mobilité L’ensemble d’habitations Grünmatt se dresse en marge du centre-ville de Zurich et profite d’une très bonne desserte en transports publics. Les commerces, situés à proximité, sont atteignables à pied. Il s’agit là des conditions préalables à un comportement de mobilité des habitants économe en énergie. Le nombre important de places de parc à créer sur le site est par contre un inconvénient : même si le maître d’ouvrage a opté pour le minimum légal, celui-ci s’élève à 0,85

Figure 10 : Situation de l’ensemble de logements Grünmatt dans le centre de Zurich. Niveau de qualité de la desserte en TP A selon http ://map.are. admin.ch

Notes de bas de page figure 11, page 15

place de stationnement par appartement. Le garage souterrain important qui en résulte est non seulement coûteux et gourmand en ressources, l’expérience a montré qu’il constitue également un facteur d’augmentation du nombre de propriétaires de véhicule. En ville de Zurich, grâce au réseau de transports publics bien développé, seul 42 % des ménages possèdent leur propre automobile. Le maître d’ouvrage présume ainsi qu’il ne lui sera pas possible de louer l’ensemble des places de parc.

Lieu Grünmatt-, Baumhaldenstrasse, Zurich Maître d’ouvrage FGZ Familienheim-Genossenschaft Zurich Architecte Graber Pulver Architekten AG, Zurich Management de la construction Perolini Baumanagement AG, Zurich Ingénieur civil Freihofer & Partner, Zurich Ingénieur bois Pirmin Jung Ingenieure für Holzbau AG, Rain Installations techniques Advens AG, Zürich et Amstein + Walthert AG, Zurich Construction en bois ARGE Blumer-Lehmann AG, Gossau, et Kost Holzbau AG, Küssnacht am Rigi Coûts CFC 2 CHF 62,45 millions (ensemble du projet y c. garage souterrain) dont CFC 214 CHF 11,14 millions (ensemble du projet) Surface de terrain SIA 416 31799 m2 (ensemble du projet y c. garage souterrain) Surface de plancher SIA 416 32574 m2 (ensemble du projet y c. garage souterrain), 27400 m2 (ensemble des logements), 1980 m2 (immeuble 4) Surface de référence énergétique SIA 416/1 1667 m2 (immeuble 4) Volume bâti SIA 416 102919 m3 (ensemble du projet y c. garage souterrain), 84642 m3 (ensemble des logements), 5990 m3 (immeuble 4) Facteur d’enveloppe SIA 380/1 1,29 (immeuble 4) Compacité (surface de l’enveloppe sur surface de plancher) 1,40 Prix/m3 SIA 416 (CFC2) CHF 607.– Durée de construction bâtiment 4 2010 – 2012, ensemble du complexe jusqu’en 2014

L’énergie grise est calculée d’après la puissance en kWp. Energie auxiliaire électrique pour le chauffage des locaux et l’eau chaude, pour les pompes à chaleur déjà inclue dans ε.

16 Les besoins pour la circulation dans le réseau d’anergie sont estimés.

17 Lorsque les besoins électriques de ventilation sont indiqués dans une vérification Minergie, on peut se référer dans un premier temps à cette valeur.

18 Le besoin en électricité pour les boîtes de ventilation est estimé : il est choisi un peu meilleur que celui d’une installation à récupération de chaleur, telle qu’elle figure dans le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, avec une valeur d’avant-projet de 6 MJ/m2.

19 Pour le photovoltaïque, le rendement annuel estimé est introduit, cependant seulement si le bâtiment en bénéficie directement et non pas si cette électricité est revendue à un distributeur. En effet dans ce dernier cas celle-ci serait doublement prise en compte car un autre utilisateur pourrait la racheter.

Les périodes de la journée où le photovoltaïque en excès est introduit dans le réseau pour y être ensuite extrait à un autre moment est considéré comme une opération blanche.

20 Les places visiteurs ne sont pas prises en compte.

14 15

15 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 11 : Les limites du système sont l’ensemble du bâtiment plus une partie de garage souterrain. Celle-ci s’élève à 10 % de l’ensemble du garage souterrain, part proportionnelle à la surface de plancher du bâtiment 4 en regard de la surface de plancher totale de l’ensemble de logements Grünmatt.

3.1.2 Evaluation globale selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› Calcul de l’énergie primaire non renouvelable et des émissions de gaz à effet de serre pour l’immeuble 4 Energie primaire Construction

Emissions de gaz

non renouvelable

à effet de serre

[MJ/m2]

[kg/m2]

330 m2 radier, 330 m2 dalle sous terrain

11

0,9

480 m2 radier, 230 m2 murs en béton isolés 780 m2 ossature et revêtement bois 175 m2 voile en béton, isolation intérieure Fenêtres, balcons 314 m2 3-IV-fenêtres bois-métal, 366 m2 balcons Planchers, parois inté990 m2 planchers mixtes bois-béton 495 m2 dalle béton rieures 1310 m2 parois intérieures (béton, construction légère, bois) Toiture 490 m2 planches juxtaposées en pente, complexe de toiture plate Aménagements intérieurs 1480 m2 revêtement de sol avec chape, 700 m2 revêtement plâtre Technique du bâtiment réseau à anergie, pompe à chaleur sonde terrestre, électricité, sanitaire, ventilation Production propre installation photovoltaïque puissance installée en toiture 24 kWp 14 Total construction Valeur indicative construction

13 6 2 19 5 3 5 19 17 23

1,1 0,3 0,2 1,4 0,4 0,3 0,4 1,1 1,2 1,5

14

0,9

137 110

9,7 8,5

Part garage souterrain (10 %) Structures souterraines Parois extérieures

Exploitation Chaleur pour le chauffage Eau chaude

Q h = 101 MJ/m2, rejets thermiques / pompe à chaleur Qw = 50 MJ/m2, rejets thermiques / pompe à chaleur Energie auxiliaire 15 réseau à anergie rejets thermiques 16 Ventilation 17 simple flux apport / extraction 18 Eclairage valeur d’avant-projet selon SIA 2040 Equipements d’exploitation valeur d’avant-projet selon SIA 2040 240 m2 installation photovoltaïque Production propre en toiture 19 Total exploitation Valeur indicative exploitation Mobilité

εSPF

Energie finale

[–]

[MJ/m2]

4,0

25

66

1,0

2,1

24

63

1,0

2 4 12 25 –62

5 11 32 66 –163

0,1 0,2 0,5 1,0 –2,6

80 200

1,2 2,5

107 130

5,5 5,5

324 440

16,4 16,5

facteur de correction

Type de quartier centre-ville Localisation du bâtiment très bien desservie, niveau de qualité de la desserte en TP Classe A Disponibilité d’abonne- moyenne suisse ment Disponibilité voiture moyenne suisse particulière env. 132 places pour 155 ménages Place de parc par ménage 20 Distance au prochain Coop, Schweighofstrasse supermarché en km Total mobilité Valeur indicative mobilité Bilan total Valeur de projet Valeur cible habitation / nouvelle construction

1,0 5,0 0,25 0,65 0,85 0,3

16 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Le bâtiment 4 de l’ensemble d’habitations Grünmatt satisfait aux deux valeurs cibles du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› – largement en ce qui concerne l’énergie primaire non renouvelable et de justesse en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre. Cette configuration est typique des nouvelles constructions. L’objectif de réduction par rapport aux valeurs actuelles est plus ambitieux pour les émissions de gaz à effet de serre, avec un facteur 4, que pour l’énergie primaire, avec un facteur de réduction de 3. L’ensemble d’habitation de Grünmatt profite d’une localisation favorable en termes de mobilité. Les valeurs cibles sont respectées dans ce domaine sans mesure complémentaire, même avec le grand parking. Pour l’exploitation, la combinaison de la récupération des rejets thermiques par pompe à chaleur avec la couverture des besoins d’électricité qui en résultent par du courant photovoltaïque issu d’une installation disposée en toiture se révèle performante : les valeurs du projet pour l’exploitation sont nettement en dessous des valeurs indicatives. Le besoin élevé de chaleur pour le chauffage de 101 MJ/m2 annuel est à imputer d’une part au faible volume chauffé avec un facteur d’enveloppe plutôt défavorable (surface d’enveloppe thermique du bâtiment ramenée à la surface de référence énergétique) de 1,29 et d’autre part, au fait que ce besoin n’est pas réduit par le système de ventilation : les installations disposent bien d’un récupérateur de chaleur pour l’air vicié, mais celui-ci est alloué au besoin de chaleur pour l’eau chaude sanitaire, ce qui conduit à une réduction marginale du besoin en énergie, les températures étant nettement plus élevées pour cet usage. Pour la construction, les valeurs sont clairement supérieures aux valeurs indicatives, ce qui peut être attribué, encore une fois, au faible volume bâti de l’édifice considéré avec un coefficient de compacité (ensemble de l’enveloppe y c. la part du garage souterrain ramené à la surface de plancher) de 1,40. De plus sur la surface de plancher de 2260 m2 (y c. la part du garage souterrain) seul moins de 73 % sont utilisés comme surface chauffée. Le rapport défavorable entre surface de plancher et surface de référence énergétique a des conséquences négatives, car cette dernière est la grandeur de référence pour tous les calculs. L’option de la mé-

thode constructive apparaît au contraire judicieuse. En particulier pour les émissions de gaz à effet de serre, le choix de la construction en bois permet de réaliser des économies décisives. Le bâtiment 4 du quartier Grünmatt est, avec ses quatre niveaux, le type le plus grand des quatre rangs de cet ensemble. Il présente donc les meilleures conditions pour atteindre les valeurs cibles.

En dépit de leur forme somme toute compacte avec des balcons en saillie et la construction en bois ménageant les ressources, les unités plus petites n’arrivent pas à atteindre les valeurs cibles. Elles partent il est vrai avec des conditions initiales particulièrement difficiles : de petits volumes présentent toujours un rapport défavorable entre surface de l’enveloppe et surface de plancher. Dans les premières phases du processus de conception, il est possible de faire beaucoup avec peu d‘effort. Plus tard, renverser la situation n’est pas facile, car les plus grandes opportunités d’exercer une influence sont déjà passées. Des directives claires relatives aux ouvrages durables ou l’exigence d’une efficacité énergétique d’avant-garde manquaient au programme du mandat d’étude du quartier Grünmatt – l’efficacité énergétique ne faisait d’ailleurs même pas partie des critères dans le processus de sélection. Lors de la planification, des efforts importants ont donc été consentis pour parvenir à postériori à un bon positionnement sur le thème de l'efficacité énergétique.

Que le plus grand type de bâtiment de l’ensemble d’habitation soit compatible avec la société à 2000 watts selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› – malgré des conditions initiales difficiles – est déjà un succès en soi.

17 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.1.3 Zoom : les planchers Les planchers mixtes bois-béton, dont la partie bois reste visible, s’illustrent comme solution performante dans cet ouvrage. Comme prévu, les économies en énergie grise et en émissions de gaz à effet de serre d’une construction en bois simplement revêtue sont

Figure 12 : Energie grise et émissions de gaz à effet de serre (construction et élimination, sans amortissement) calculées avec Grisli 21.

Comparaison de quatre compositions types de plancher pour bâtiments multiétages Energie grise [MJ/m2]

Emissions de gaz à effet de serre [kg/m2]

Dalle béton CEM II 300 kg/m3, armatures 90 kg/m3, face inférieure crépie et peinte, épaisseur totale 240 mm

762

75,9

Plancher mixte bois-béton Planches juxtaposées 130 mm, béton 90 mm, armatures 2,7 kg/m2, face inférieure peinte, épaisseur totale 220 mm

494

40,4

Plancher mixte bois-béton revêtu Planches juxtaposées 130 mm, béton 90 mm, armature 2,7 kg/m2, sous plafond en carton plâtre 15 mm, crépi et peint, épaisseur totale 260 mm

606

47,6

Plancher en caisson avec alourdissement Ailes sup. et inf. par panneau trois plis 27 mm, cavités isolées / alourdies 80 kg/m2, sous plafond amortis en carton plâtre 15 mm, crépi et peint, épaisseur totale 300 mm

550

32,8

Les planchers bruts sont en général complétés par un complexe de revêtement de sol comprenant une isolation au bruit d’impact surmontée d’une chape. Afin de

Figure 13 : Energie grise et émissions de gaz à effet de serre (construction et élimination, sans amortissement), calculées avec Grisli.

évidentes – lorsque l’on considère la structure pour elle-même, rapportée au m2. A titre de comparaison, les valeurs sont indiquées ci-dessous pour une dalle béton, un plancher mixte bois-béton avec et sans revêtement, ainsi que pour des éléments en caisson avec revêtement inférieur .

donner un ordre de grandeur de cette composition – à peu près identique pour toutes les variantes – la figure 13 présente une solution habituelle :

Complexe de revêtement de sol classique pour des bâtiments en bois multiétages Complexe de revêtement de sol Isolation au bruit d’impact 40 mm, chape 70 mm, revêtement de sol : parquet 10 mm

493 MJ/m2

35,3 kg/m2

18 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 14 : Energie grise en MJ par m2 d’élément de construction pour quatre compositions de planchers bruts (construction et élimination, sans amortissement), calculées avec Grisli.

Figure 15 : Emissions de gaz à effet de serre en kg par m2 d’élément de construction pour quatre compositions de planchers bruts (construction et élimination, sans amortissement), calculées avec Grisli.

Comparaison de l’énergie grise de quatre compositions de planchers 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Plancher mixte bois-béton Plancher mixte bois-béton Dalle béton avec faux plafond plâtre cartonné 15 mm

Planchers en caisson avec faux plafond plâtre cartonné 15 mm

Comparaison des émissions de gaz à effet de serre de quatre compositions de planchers 70 60 50 40 30 20 10 0 Plancher mixte bois-béton Plancher mixte bois-béton Dalle béton avec faux plafond plâtre cartonné 15 mm

Planchers en caisson avec faux plafond plâtre cartonné 15 mm

L’impasse sur le revêtement inférieur permet de réduire les valeurs d’émissions de gaz à effet de serre de la variante bois-béton de près de 15 %. Cette mesure simple nécessite cependant quelques précautions lors de l’exécution. Ainsi la face inférieure des planches juxtaposées doit être soigneusement rabotée, afin d’éliminer les imperfections optiques. Pour l'ensemble ‹Grünmatt›, la face inférieure des planchers est lasurée en blanc. Durant le chantier jusqu’à la peinture, les locaux concernés doivent être protégé du rayonnement direct du soleil, afin d’éviter la coloration du bois.

Les différences des résultats entre les variantes de planchers mises en lumière par cette comparaison sont importantes. Cela ne doit pas masquer le fait que les planchers ne représentent que 3 – 7 % du bilan global d’énergie grise et d’émissions de gaz à effet de serre de l’ensemble d’un bâtiment. Il convient de rappeler que les valeurs selon le cahier technique SIA 2040 se réfèrent à la surface de référence énergétique et intègrent l’amortissement, c’est-à-dire que les valeurs sont divisées par la durée d’utilisation respective des structures considérées.

Les parements, à l’image des revêtements inférieurs de plancher, sont pris en compte selon le cahier technique SIA 2032 avec une durée d’amortissement de 30 ans, la structure porteuse des planchers en revanche avec une durée de 60 ans. Il est ainsi tenu compte du fait que les revêtements de plafond sont renouvelés une fois

pendant la durée d’utilisation des structures porteuses de plancher. L’exemple de l’immeuble 4 du lotissement ‹Grünmatt› met en lumière de manière exemplaire comme les conditions cadres du projet influencent le résultat final. En effet, le garage souterrain important charge le domaine ‹construction› : environ 10 % de l’énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre lui sont attribuables. Dans le domaine de la mobilité également, le bilan se dégrade en raison du nombre important de places de parc. Afin d’atteindre néanmoins les valeurs cibles, des compensations dans les autres domaines sont donc indispensables, par exemple par le choix de structures mixtes bois-béton pour les planchers.

Si l’on compare directement les parties de construction, la différence est importante (réduction de près de 40 % par rapport à une dalle béton). Sur l’ensemble du domaine construction, en raison de la proportion élevée de béton, cette réduction n’est plus que de 1 % en ce qui concerne l’énergie grise et de 3 % pour les émissions de gaz à effet de serre. L’amélioration semble donc limitée. L’exemple choisi montre pourtant que de telles différences peuvent néanmoins se révéler déterminantes : l’immeuble 4 de l’ensemble n’atteindrait pas les objectifs relatifs aux émissions de gaz à effet de serre avec des dalles en béton.

Grisli, instrument de calcul de l’énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre de bâtiments entiers ou d’éléments de construction, http ://www.grisli.net (en allemand)

21

19 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.2 Immeuble à la Segantinistrasse, Zurich – Une transformation plus rationnelle qu’une nouvelle construction Exemple pour la catégorie logement / transformation Figure 16 : L’immeuble de la Segantinistrasse à Zurich assaini, avec sa surélévation en ossature bois. Photo : kämpfen für architektur ag

Situation Cette construction datant de 1954 pourrait se situer n’importe où en Suisse : ce type de bâtiments a en effet été construit en nombre dans notre pays et sa typologie se retrouve dans différentes régions. Grâce à son implantation sur les pentes de l’Hönggerberg, ce bâtiment transformé par le bureau kämpfen für architektur ag jouit d’une vue dégagée et d’une situation calme, malgré son intégration dans la ville de Zurich.

Projet L’immeuble d’après-guerre ne correspondait plus sous maints aspects aux attentes des habitants. Le bâtiment était néanmoins en bon état général. En considérant une utilisation mesurée des ressources, le maître d’ouvrage privé opta, plutôt que pour une démolition suivie d’une reconstruction, pour une transformation avec surélévation. L’assainissement a permis d’étendre les locaux et d’agrandir les surfaces vitrées, améliorant ainsi de manière déterminante la qualité des logements. Bien que l’intervention soit conséquente et que le bâtiment atteigne le volume maximum d’une nouvelle construction par la création de l’étage en attique, la transformation, grâce à la conservation de la structure originelle, est moins onéreuse qu’une construction entièrement nouvelle. Néanmoins, un assainissement d’une telle ampleur ne peut être financé que par une nette augmentation de la valeur de l’objet. Le revenu de location de l’appartement en attique, d’une surface d’environ 100 m2, couvre une part surproportionnelle des coûts de construction, si bien que les appartements existants peuvent être soulagés financièrement d’au-

tant, même s’ils profitent également d’un espace de vie légèrement supérieur : trois des cinq unités existantes peuvent compter sur 8 m2 habitables supplémentaires et tous les appartements reçoivent des vitrages plus généreux et des espaces privés extérieurs. La qualité de l’immeuble correspond au final pleinement à celle d’une nouvelle construction. L’image globale du bâtiment, suite à sa mise à neuf, ne rappelle en rien les caractéristiques de l’architecture d’après-guerre. Seuls quelques détails que l’on découvre, surpris, permettent de déceler qu’une structure cinquantenaire se cache derrière cette architecture contemporaine. Le bâtiment de trois étages originel a été réalisé en construction massive, une technique habituelle à son époque. Afin d’améliorer ses caractéristiques thermiques, la maçonnerie existante a été complétée par une structure préfabriquée en bois de 250 mm d’épaisseur, munie d’un crépi extérieur de finition. Dans la zone des balcons d’alors, les espaces habitables ont été étendus. De nouveaux balcons généreux autoporteurs en béton ont été placés maintenant en avant de la façade. Le toit en bâtière, conçu comme toiture froide, a fait place à un nouvel étage entièrement réalisé en ossature bois préfabriquée. Le concept énergétique du bâtiment repose sur un faible besoin de chaleur, grâce à une enveloppe performante, et des agents énergétiques renouvelables.

Dans ce cadre, le soleil ne fournit pas seulement la chaleur pour l’eau chaude, il couvre également – grâce à l’installation photovoltaïque en toiture – une grande partie des besoins en électricité de l’ouvrage.

20 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.2.1 Construction, exploitation et mobilité Construction La structure du bâtiment est globalement conservée dans son état d’origine. L’enveloppe est en revanche complétement doublée par une nouvelle construction : des éléments en ossature bois préfabriqués sont montés sur la structure en maçonnerie crépie. Ils n’intègrent pas seulement l’isolation thermique, mais également les canaux de prise d’air de la ventilation contrôlée et les stores en toile de la protection thermique d’été. Les combles existants ont été démolis et font place à un nouvel étage en construction bois. Les parois et la toiture de l’appartement en attique ont ainsi été réalisées en ossature bois préfabriquée. La raison du choix du bois est évidente : les ouvrages érigés dans le proche

Figure 17 : Liaison de la paroi extérieure au plancher, après assainissement

après-guerre ne disposent en général guère de réserve statique; grâce à la construction en bois, le plancher actuel ne subit pratiquement pas de charges supplémentaires. De plus les parois de la surélévation se situent en prolongation de celles du socle, ce qui permet un transfert direct des efforts. L’enveloppe de l’étage en attique est particulièrement bien isolée, grâce à 320 mm de laine minérale.

Composition parois extérieures : Crépi intérieur 10 mm Briques 120 mm Crépi extérieur 20 mm Fibres de cellulose 20 mm Montants 180 mm/Isolation en fibres de cellulose Panneau de fibre tendre 40 mm Crépis extérieur 10 mm Valeur U = 0,18 W/m2K

Composition planchers : Revêtement de sol 10 mm Chape ciment 50 mm Résilient acoustique 30 mm Béton (existant) 160 mm Contre espace non chauffé : isolation 200 mm Crépi 10 mm

21 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Exploitation Grâce à l’isolation de l’enveloppe, aux nouvelles fenêtres et à l’élimination de différents ponts thermiques, le besoin de chaleur pour le chauffage du bâtiment existant est ramené de quelques 290 MJ/m2 annuels à seulement 59 MJ/m2. La maçonnerie assainie par la construction en bois atteint maintenant une valeur U de 0,18 W/m2K, et les parois extérieures de l’étage en attique, en ossature bois, 0,12 W/m2K, même en tenant compte des affaiblissements dus aux canaux de ventilation. La chaleur est

Figure 18 : Installation photovoltaïque sur le toit de l’ouvrage.

Photo : kämpfen für architektur ag

produite par une pompe à chaleur avec sonde terrestre.

L’énergie solaire est exploitée par des collecteurs et une installation photovoltaïque. Le bâtiment après transformation respecte le standard Minergie-P et constitue même un bâtiment au bilan d’énergie de chauffage nul.

22 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Mobilité La situation de l’immeuble dans le centre de Zurich lui permet d‘être bien relié aux transports publics avec un niveau de qualité de la desserte en TP B. Malgré ce fait, le bâtiment se trouve dans une situation calme proche d’une zone de loisirs sur les pentes de l’Hönggerberg. Pour les six appartements, seules quelques places de parc sont à disposition.

Figure 19 : Situation de l’immeuble de la Segantinistrasse dans la ville de Zurich. Niveau de qualité de la desserte en TP B selon http ://map.are. admin.ch

Notes de bas de page figure 20, page 23

Lieu Segantinistrasse 200, Zurich Maître d’ouvrage privé Architectes kämpfen für architektur ag, Zurich Ingénieurs civils APT Ingenieure GmbH, Zurich Ingénieurs bois Timbatec GmbH, Zurich Technique du bâtiment Naef Energietechnik, Zurich Construction en bois Bächi Holzbau AG, Embrach Coût CFC CHF 1833 000.– dont CFC 214 CHF 425 000.– Surface de terrain SIA 416 1062 m2 Surface de plancher SIA 416 789 m2 Surface de référence énergétique SIA 416/1 657 m2 Volume bâti SIA 416 2160 m3 Facteur d’enveloppe SIA 416/1 1,64 Prix/m3 SIA 416 (CFC2) CHF 849.– Assainissement et surélévation 2009, année de construction 1954

L’énergie grise est calculée d’après la puissance en kWp. Energie auxiliaire électrique pour le chauffage des locaux et l’eau chaude, pour les pompes à chaleur déjà inclue dans ε.

16 Les besoins pour la circulation dans le réseau d’anergie sont estimés.

17 Lorsque les besoins électriques de ventilation sont indiqués dans une vérification Minergie, on peut se référer dans un premier temps à cette valeur.

18 Le besoin en électricité pour les boîtes de ventilation est estimé : il est choisi un peu meilleur que celui d’une installation à récupération de chaleur, telle qu’elle figure dans le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, avec une valeur d’avant-projet de 6 MJ/m2.

19 Pour le photovoltaïque, le rendement annuel estimé est introduit, cependant seulement si le bâtiment en bénéficie directement et non pas si cette électricité est revendue à un distributeur. En effet dans ce dernier cas celle-ci serait doublement prise en compte car un autre utilisateur pourrait la racheter.

Les périodes de la journée où le photovoltaïque en excès est introduit dans le réseau pour y être ensuite extrait à un autre moment est considéré comme une opération blanche.

20 Les places visiteurs ne sont pas prises en compte.

14 15

23 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 20 : Les limites du système sont l’ensemble du bâtiment.

3.2.2 Evaluation globale selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› Calcul de l’énergie primaire non renouvelable et des émissions de gaz à effet de serre de l’immeuble de la Segantinistrasse Construction

Structures souterraines Parois extérieures

aucune intervention 267 m2 nouvelle isolation, panneaux supports crépis 138 m2 nouvelle ossature, revêtement bois Fenêtres, balcons 191 m2 3-IV-fenêtres bois-métal, 54 m2 balcons Dalles, parois intérieures 28 m2 nouvelle dalle béton Toiture 69 m2 nouvelle composition, 132 m2 nouvelle toiture Aménagements intérieurs 160 m2 revêtement de sol avec chape, 225 m2 isolation contre locaux non chauffé Technique du bâtiment pompe à chaleur avec sonde terrestre, distribution inchangée, sanitaire, ventilation Production propre 12 m2 collecteurs solaires 15 kWp puissance photovoltaïque installée 14 Total construction Valeur indicative construction Exploitation Chaleur pour le chauffage Eau chaude sanitaire Energie auxiliaire 15 Ventilation 17 Eclairage

Energie primaire

Emissions de gaz

non renouvelable

à effet de serre

[MJ/m2]

[kg/m2]

0 8 2 22 1 13 9

0,0 0,4 0,2 1,6 0,1 0,7 0,6

26

1,7

3 17 100 60

0,2 1,0 6,4 5,0

εSPF

Energie finale

[–]

[MJ/m2]

3,9

15

40

0,6

Qw = 50 MJ/m2, 2,0 ⅓ pompe à chaleur, ⅔ collecteurs solaires réseau à anergie 16 installation centrale de ventilation 18 valeur standard d’avant-projet selon SIA 2040, nouvel éclairage valeur standard d’avant-projet selon SIA 2040, renouvelé 115 m2 installation photovoltaïque en toiture 19

10 0 2 12 12

26 0 5 32 32

0,4 0,0 0,1 0,5 0,5

25

66

1,0

–71

–186 10 250

–2,9 0,1 5,0

108 130

5,5 5,5

218 440

12,0 16,5

Qh = 59 MJ/m2, pompe à chaleur

Equipements d‘exploitation Production propre Total exploitation Valeurs indicatives exploitation Mobilité

facteur de correction

Type de quartier centre-ville Localisation du bâtiment bien desservie, niveau de qualité de la desserte en TP classe B Disponibilité d’abonne- moyenne suisse ment TP Disp. voiture particulière moyenne suisse 2 places pour 6 ménages Places de parc par ménage 20 Distance au supermarché Coop / Migros, Meierhofplatz Total mobilité valeur indicative mobilité Bilan total Valeur de projet Valeur cible habitation / transformation

1,0 4,0 0,25 0,65 0,3 0,75

24 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Le domaine exploitation joue un rôle crucial dans l’excellente performance par rapport aux valeurs cibles du bâtiment. La nouvelle enveloppe du bâtiment, particulièrement bien isolée, réduit les besoins de chaleur pour le chauffage d’un facteur 5 par rapport à celles qui prévalaient avant la transformation. Les besoins résiduels sont logiquement couverts par des sources d’énergie renouvelables, extraites directement sur le lieu d’implantation.

La situation ensoleillée sur les pentes de l’Hönggerberg est idéale pour la valorisation de l’énergie solaire. Le fait qu’elle soit utilisée pour la production d’électricité et de chaleur illustre la volonté de couvrir les besoins énergétiques indépendamment de sources externes. Dans le domaine de la construction, les valeurs indicatives sont dépassées de 60 % pour l’énergie primaire non renouvelable et de 20 % en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre. Les interventions sur la structure existante se sont principalement limitées au nouvel habillage de l’enveloppe et à la rénovation partielle de la technique du bâtiment. Les valeurs élevées du projet relatives à la construction ont donc de quoi surprendre au premier abord. Mais si l’on songe que l’étage en attique est une construction entièrement nouvelle, les valeurs du projet supérieures par rapport aux valeurs indicatives pour les transformations s’expliquent et doivent être relativisées : 20 % de la surface de référence énergétique du bâtiment sont sur le compte de la surélévation. Si les valeurs indicatives pour les transformations et les nouvelles constructions issues du Cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› sont pondérées dans le même ordre, les valeurs indicatives correspondent aux valeurs du projet étudié. Dans le domaine de la mobilité, l’emplacement favorable se répercute sur les valeurs du projet : les valeurs indicatives sont respectées. Le nombre limité de places de stationnement, avec deux unités pour six appartements, contribue significativement à ce bon résultat (les places visiteurs ne sont pas décomptées). Pour la première fois, la méthode CCEM 22 d’assainissement, développée par l’Empa, et les hautes écoles spécialisée du nord-ouest de la Suisse (FHNW) et de Lucerne (HSLU) a été utilisée. Grâce à la mise en œuvre d’éléments de façade préfabriqués avec fenêtres et canaux de ventilation intégrés, un nouveau processus de construction efficace a été testé. La méthode doit permettre, par la standardisation et la préfabrication, de réduire la durée de construction et d’autoriser l’assainissement des bâtiments en maintenant leur occupation.

Bien que le processus dans ce cas n’ait pas été structuré de manière optimum, cet exemple a permis de mettre en lumière le potentiel de la méthode.

3.2.3 Zoom: assainissement contre nouvelle construction L’immeuble de la Segantinistrasse atteint facilement les valeurs cibles. En particulier en ce qui concerne les gaz à effet de serre, l’ouvrage se situe environ 23 % en dessous des valeurs cibles. Cette observation peut être généralisée : les assainissements et les transformations ont un avantage certain, dans une considération énergétique globale. Lorsqu’elles sont évaluées selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, les transformations nécessitent clairement moins d’énergie primaire non renouvelable et occasionnent de plus faibles émissions de gaz à effet de serre attribuables au domaine construction : une grande part de la structure primaire (planchers, parois porteuses intérieures et extérieures, poteaux), gourmande en ressources, est déjà érigée et demeure inaltérée, pour autant que la transformation le permette. Elle ne vient donc plus charger le bilan, ce qui est aussi valable pour les parties souterraines, qui dans une nouvelle construction n’engendrent pas seulement des coûts importants, mais nécessitent aussi beaucoup d’énergie. Les deux catégories ‹structures souterraines› et ‹structure primaire› représentent, selon la taille du bâtiment, environ 35 % de l’énergie grise et 40 % des émissions de gaz à effet de serre d’une nouvelle construction. Lorsque par exemple, dans le cadre des aménagements intérieurs (habillage des plafonds et des parois, complexes de revêtement de sol y c. la chape) seule la moitié de la surface est rénovée, les valeurs du domaine construction peuvent être pratiquement divisées par deux en comparaison d’un bâtiment neuf, notamment pour des immeubles de petite taille à l’image de celui de la Segantinistrasse. Ceci reste valable même si l’ensemble de l’enveloppe est isolée et reçoit un nouveau revêtement, si les fenêtres sont changées et la technique du bâtiment assainie.

CCEM-Retrofit Advanced Energy Efficient Renovation of Buildings : http ://www.fhnw.ch/habg/ivgi/forschung/ccem-retrofit

22

25 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 21 : Calcul de l’énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre d’un immeuble en construction hybride avec 1000 m2 de surface de plancher (4 niveaux, niveau souterrain inclus, 35 % de part de fenêtre), calculé avec Grisli.

Comparaison des conséquences écologiques entre transformation et nouvelle construction Nouvelle construction Transformation énergie grise émissions à effet de énergie grise [MJ/m2] serre [kg/m2] [MJ/m2] Structures souterraines 13 1,3 Structure primaire 24 2,4 Parois extérieures / toiture 17 1,0 Fenêtres, Balcons 18 1,2 Aménagements intérieurs 20 2,1 Technique du bâtiment 21 1,3 Total 113 9,3

Figure 22 : Energie grise d’un petit immeuble (1000 m2 de surface de plancher, construction hybride).

En général, le secteur grisé n’intervient pas dans une transformation. En comparaison, une transformation étendue ne nécessite que 60 % de l’énergie grise d’une nouvelle construction (100 %).

Comparaison énergie grise nouveau / transformation

0 0 17 18 10 21 66

Transformation

12 % 20 %

19 %

16 %

9%

15 %

Structure souterraine Structure primaire Aménagements intérieurs ½

Figure 23 : Emissions de gaz à effet de serre d’un petit immeuble (1000 m2 de surface de plancher, construction hybride).

En général, le secteur grisé n’intervient pas dans une transformation.

En comparaison, une transformation étendue n’occasionne qu’environ 50 % des émissions de gaz à effet de serre d’une nouvelle construction (100 %).

émissions à effet de serre [kg/m2]

9%

Aménagements intérieurs ½ Parois extérieures et toiture

Fenêtres Technique du bâtiment

Comparaison émissions de gaz à effet de serre nouveau / transformation Transformation

14 %

14 %

13 %

11 %

26 % 11 %

Structure souterraine Structure primaire Aménagements intérieurs ½

11 %

Aménagements intérieurs ½ Parois extérieures et toiture

Fenêtres Technique du bâtiment

0 0 1,0 1,2 1,1 1,3 4,6

26 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 24 : L’immeuble de la Segantinistrasse à Zurich assaini, avec sa surélévation en ossature bois.

Photo : kämpfen für architektur ag

Plusieurs conditions cadres furent déterminantes dans le choix d’une transformation plutôt que d’un nouveau bâtiment. L’immeuble rénové est aussi grand qu’un ouvrage de substitution de la taille maximale consentie par le règlement. Le fait qu’une nouvelle construction n’ait pas permis de profiter de surfaces supplémentaires, rendait caduc la principale raison de démolir l’existant. En outre:

Aucuns travaux souterrains n’étaient nécessaires La structure existante était en bon état et un renforcement statique n’était pas nécessaire malgré la surélévation.

Le besoin de chaleur pour le chauffage pouvait être drastiquement réduit avec des mesures simples portant sur l’enveloppe.

construction n’est pas toujours facile. D’un point de vue énergétique, certains critères peuvent néanmoins être généralisés; l’assainissement et la transformation sont judicieux :

lorsqu’une nouvelle construction ne permet pas d’augmenter notablement le volume bâti ou la surface utile si la substance du bâtiment existant permet une rénovation sans intervention lourde sur la structure primaire s’il est possible d’abaisser les besoins de chaleur pour le chauffage par des mesures appliquées à l’enveloppe du bâtiment et lorsque la qualité des logements peut être adaptée aux besoins contemporains.

Dans le cas d’un nouveau bâtiment, de nombreuses places de parc supplémentaires auraient dû être prévues. La parcelle n’étant pas étendue, celles-ci se seraient probablement situées en sous-sol, ce qui aurait pénalisé la nouvelle construction d’un point de vue non seulement énergétique mais également financier.

Le choix entre transformation et démolition/nouvelle

Tous ces critères s’appliquent au bâtiment étudié. Des ouvrages de ce type se retrouvent en nombre en Suisse, si bien qu’une diffusion des connaissances acquises et des mesures d’assainissement choisies est non seulement possible mais également souhaitable.

27 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.3 Bâtiment de l’entreprise Hug – un concept énergétique ingénieux Exemple pour la catégorie bureau / nouvelle construction Figure 25 : Le bâtiment de l’entreprise Hug, un bâtiment à la forme simple en construction hybride avec des façades en ossatures préfabriquées revêtues de bois.

Photo : Renggli AG, Sursee

Situation La maison Hug fabrique des produits de pâtisserie depuis plus de 130 ans. Le nouveau bâtiment permet de couvrir ses besoins en espace de bureaux pour l’administration et pour la présentation de l’entreprise. L’immeuble qui se situe à proximité immédiate des installations de production est pourtant dans un environnement proche de la nature : sur plus de 10 000 m2 alternent les zones marécageuses et les prairies maigres riches en flore. Le volume sobre souligne sa présence et apparaît ainsi comme une pierre précieuse dans son écrin.

Projet L’ouvrage présente un volume imposant avec ses 45 m de long pour 23,5 m de large. Grâce à un puits de lumière disposé en son centre en correspondance de la cage d’escalier, les locaux disposent de lumière naturelle en suffisance. Depuis la zone d’entrée, le bâtiment comporte deux niveaux. Le rez-de-chaussée possède un caractère public marqué, puisque l’entreprise y reçoit ses hôtes et présente ses produits. Un escalier ouvert conduit à l’étage administratif, qui offre 80 places de travail. Grâce à la disposition ouverte et flexible en bureaux paysagés, l’espace semble généreux malgré la haute densité de places de travail. L’étage inférieur, partielle-

ment enterré, accueille avant tout des locaux de service et des stocks. Il s’agit d’une construction hybride, comprenant des poteaux, des murs et des dalles en béton et des façades préfabriquées en ossature bois. Le maître d’ouvrage a souhaité, dès le début du projet, utiliser le bois et recourir à des entrepreneurs de la région. Une gestion optimale des ressources est en effet ancrée dans la culture d’entreprise. Par suite, l’enveloppe devait au moins correspondre au standard Minergie, et l’énergie provenir, dans la mesure du possible, de sources locales.

Un concept énergétique hors du commun a donc été mis en pratique dans ce bâtiment. L’immeuble de bureaux utilise en effet les rejets thermiques des fours et des installations de refroidissement du bâtiment de production pratiquement contigu (réseau de chaleur de proximité). Pour le refroidissement, de l’eau en provenance de la nappe est utilisée. L’entreprise Hug a ainsi recours à des agents énergétiques disponibles localement. Afin de couvrir les pointes de la demande en chaleur, le mazout est aujourd’hui utilisé.

28 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.3.1 Construction, exploitation et mobilité Construction Le nouveau bâtiment, un simple parallélépipède, atteint une compacité favorable de 1.14 (surface de l’enveloppe aérienne et souterraine divisée par la surface de plancher). Les grandes portées ont conduit à un système constructif hybride où les dalles, les poteaux, la cage d’escalier et les cellules humides sont en béton, tandis que les parois extérieures non porteuses sont exécutées en ossature bois. Comme revêtement de façade, un simple lambris en sapin a été mis en œuvre.

Le socle enterré est quant à lui entièrement en béton.

A l’intérieur du bâtiment, l’attention a été portée sur

Figure 26 : Coupe façade

une séparation claire des installations techniques : les conduites sont apparentes, et on a renoncé dans la mesure du possible à la pose de faux plafonds. Les gaines horizontales de ventilation sont ainsi accessibles en tout temps, ce qui facilite les adaptations ou les opérations de maintenance.

Composition toiture: Végétation extensive 80 mm Lé de drainage Couche de protection Isolation 220 mm Lé d’étanchéité Dalle béton armé 360 mm Lattage 30 mm / Isolation acoustique Panneau acoustique 25 mm

Composition planchers: Revêtement de sol 10 mm Chape anhydrite 70 mm Couche de séparation Résilient acoustique 20 mm Isolation thermique 40 mm Dalle béton armé 360 mm Lattage 30 mm / Isolation acoustique Panneau acoustique 25 mm

Composition parois extérieures: Plaque de plâtre fibrée 12,5 mm Frein vapeur Panneau de particules 15 mm Montants 220 mm / Isolation Panneau de particules 15 mm Lattage 50 mm Lambris 22 mm

29 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Exploitation Les parois extérieures en ossature atteignent, grâce à une isolation en laine minérale de 220 mm d’épaisseur, une valeur U de 0,19 W/m2K. En 2006, le besoin de chaleur pour le chauffage de 138 MJ/m2 (renouvellement d’air standard) resp. de 106 MJ/m2 (renouvellement d’air effectif) correspondait au standard Minergie appliqué à l’enveloppe. Le concept énergétique s’oriente vers des sources énergétiques disponibles localement. Le besoin de chaleur est couvert à 80 % par les rejets de l’installation de refroidissement de l’unité de production de tartelettes située à proximité. Les 20 % restant de la demande de pointe sont cependant couverts par une chaudière à mazout. La poursuite de l’uti-

Figure 27 : Vue de l'intérieur de l’immeuble Hug. Photo : Renggli AG, Sursee

lisation de cet équipement existant, non encore amorti, se révèle absolument judicieux pour une période limitée. L’eau chaude sanitaire, disponible seulement en quelques endroits dans le bâtiment, est produite de manière décentralisée par des boilers électriques. Le refroidissement des locaux est assuré quant à lui par l’eau souterraine, à travers le système de chauffage au sol, avec peu d’éléments refroidisseurs supplémentaires en toiture (refroidissement doux).

30 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Mobilité L’immeuble de bureaux se dresse sur la parcelle de l’entreprise de pâtisserie, à environ 300 m de la gare.

Malgré tout, une grande part des employés se rendent au travail en voiture. Sur place, des vélos sont à disposition et sont utilisés activement pendant la journée.

Selon la norme SIA 380/1 ‹L’énergie thermique dans le bâtiment› un facteur de correction de hauteur était appliqué aux locaux de hauteur > 3 m jusqu’en 2007. En 2009, ce coefficient a été supprimé.

23

Figure 28 : Situation de l’entreprise Hug à Malters. Niveau de qualité de la desserte en TP C selon http ://map.are.admin.ch

Notes de bas de page figure 29, page 31

Lieu Neumühlestrasse 4, Malters Maître d’ouvrage Hug AG Architecte Renggli AG, Sursee Ingénieur civil Berchtold + Eicher, Zoug Ingénieur bois Makiol + Wiederkehr, Beinwil am See Technique du bâtiment Gloor + Sehringer GmbH, Reinach AG Construction en bois Renggli AG, Sursee Coûts CFC 1–9 CHF 6,5 millions dont CFC 214 CHF 0,58 million Surface de terrain SIA 416 env. 4000 m2 Surface de plancher SIA 416 3180 m2 Surface de référence énergétique SIA 416/1 2166 m2 (resp. 2809 m2 ave correction de la hauteur) 23 Volume bâti SIA 416 12 688 m3 Facteur d’enveloppe SIA 416/1 1,45 (resp. 1,12 avec correction de la hauteur) 23 Compacité (Surface d’enveloppe sur surface de plancher) 1,14 Prix / m3 SIA 416 (CFC2) CHF 512.– Durée de construction Mars – décembre 2006

Energie auxiliaire électrique pour la chauffage des locaux et l’eau chaude, pour les pompes à chaleur déjà inclue dans ε.

Lorsque les besoins électriques de ventilation sont indiqués dans une vérification Minergie, on peut se référer dans un premier temps à cette valeur.

20 Les places visiteurs ne sont pas prises en compte.

15 17

31 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 29 : La limite du système est chaque fois l’ensemble du bâtiment.

3.3.2 Evaluation globale selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› Calcul de l’énergie primaire non renouvelable et des émissions de gaz à effet de serre de l’immeuble de bureaux de l’entreprise Hug Construction

Structures souterraines Parois extérieures

1060 m2 radier, 320 m2 murs béton contre terre 720 m2 éléments en ossature, lambris bois 150 m2 socle en béton isolation intérieure Fenêtres, balcons 290 m2 3-IV-fenêtres bois-métal, 48 m2 fenêtres en toiture Dalles, parois intérieures 2120 m2 dalles béton 58 poteaux béton, 630 m2 murs béton Toiture 1010 m2 béton, toiture plate Aménagements intérieurs 1600 m2 revêtement de sol avec chape, 680 m2 revêtement plâtre Technique du bâtiment réseau de chaleur de proximité, électricité, sanitaire, ventilation Total construction Valeur indicative construction Exploitation

Energie primaire

Emissions de gaz

non renouvelable

à effet de serre

[MJ/m2]

[kg/m2]

13 4 1 10 18 3 20 16 25 110 130

1,2 0,4 0,2 0,7 1,7 0,3 1,5 1,2 1,6 8,6 10,0

εSPF

Energie finale

[–]

[MJ/m2]

1,0 0,9

0 22

0 27

0,0 1,8

0,85

6 2 14 27 28

16 5 38 71 74

0,2 0,1 0,6 1,1 1,2

232 300

5,0 4,0

Total mobilité valeur indicative mobilité

246 230

12,8 11,5

Bilan total Valeur de projet Valeur cible bureaux / nouvelle construction

588 660

26,4 25,5

Chaleur pour le chauffage

Qh = 106 MJ/m , dont 80 % chaleur de proximité et 20 % couverture de la pointe au mazout Qw = 5 MJ/m2, décentralisée par électricité Valeur d’avant-projet selon SIA 2040 selon vérification Minergie (SRE ajustée) selon vérification Minergie (SRE ajustée) Valeur d’avant-projet selon SIA 2040 2

Eau chaude sanitaire Energie auxiliaire 15 Ventilation 17 Eclairage Equipements d’exploitation Total exploitation Valeur indicative exploitation Mobilité

facteur de correction

Type de quartier zone artisanale locale Localisation du bâtiment faiblement desservie, niveau de qualité de la desserte en TP C Disponibilité moyenne suisse d’abonnement Disponibilité de disponible places à vélos 55 places pour 80 collaborateurs Disponibilité places de parc 20 Voiture d’entreprise Voiture électrique

0,4 0,0 0,22 1,0 0,69 5 % des trajets

32 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Le bâtiment datant de 2006 a été optimisé afin d’atteindre une exploitation efficace. Une optimisation de la construction d’un point de vue énergétique ou la mobilité n’étaient pas encore des paramètres pris en compte. Néanmoins le bâtiment atteint les valeurs cibles en ce qui concerne l’énergie grise sans problème.

La valeur cible d’émissions de gaz à effet de serre n’est en revanche pas atteinte, puisque le bâtiment se situe environ 3 % au-delà. Bien que la plus grande part des besoins de chaleur pour le chauffage puisse être judicieusement couverte par les propres rejets des installations de production de l’entreprise, les résultats du

Figure 30 : Présentation de différents bilans globaux en fonction de trois variantes pour la couverture de la pointe du besoin de chaleur pour le chauffage (remplacement mazout). En complément une variante avec une production propre d’électricité et chauffage inchangé. La limite du système est constituée à chaque fois par l’ensemble du bâtiment.

domaine exploitation sont plutôt décevants. Un examen plus attentif montre qu’en particulier la couverture de la pointe de 20 % des besoins de chaleur pour le chauffage par la chaudière au mazout est une source de CO2 sensible. Si celle-ci, existante au moment de la construction du nouveau bâtiment, devait être remplacée dans le futur par une source d’énergie renouvelable, la valeur cible d’émissions de gaz à effet de serre serait cette fois également respectée, comme le montre la figure 30.

Bilan global de l’immeuble Hug

Valeur de projet avec couverture de la pointe du besoin de chaleur par plaquettes Valeur de projet avec couverture de la pointe du besoin de chaleur par pellets Valeur de projet avec couverture de la pointe du besoin de chaleur par pompe à chaleur reliée à la nappe Valeur de projet maintenant le chauffage au mazout et intégrant une production propre d’électricité avec 200 m2 de modules photovoltaïques Valeur cible bureau / nouvelle construction

Cette situation est explicitement prévue dans le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› : ‹sont considérés comme adaptables à la voie SIA vers l’efficacité énergétique les bâtiments conçus de manière à pouvoir atteindre les deux valeurs cibles moyennant des mesures dans le domaine des installations techniques.› Le chemin qui mène des bâtiments adaptables aux bâtiments compatibles avec la voie SIA vers l’efficacité énergétique est ainsi tracé. Les chiffres indiqués à la figure 30 montrent que les valeurs cibles seraient atteintes si la pointe résiduelle de 20 % des besoins de chaleur était couverte par des plaquettes, des pellets ou une pompe à chaleur. En alternative, la grande surface de toiture du bâtiment pourrait être équipée de modules photovoltaïques : déjà 200 m2 atteignant une puissance d’environ 20 kWp permettraient de réduire les valeurs du projet dans le domaine de l’exploitation au niveau voulu. Une utilisation mesurée des ressources fait partie, comme évoqué, de la culture d‘entreprise. Les ressources locales ont donc été privilégiées : la firme a opté pour des parois extérieures en ossature et un revêtement de façade en bois. Ces éléments, combinés au choix d’une forme fonctionnelle, se reflètent dans les très bonnes valeurs du domaine construction de l’immeuble Hug. Les valeurs du projet dans le domaine construction restent inférieures d’environ 13 % aux valeurs indicatives des émissions de gaz à effet de serre. Le fait que le concept énergétique séduisant de l’ouvrage soit mis en avant dans les publications

Energie primaire non

Emissions de gaz à

renouvelable

effet de serre

[MJ/m2]

[kg/m2]

562 566 573

24,6 24,8 24,7

492

25,3

660

25,5

masque que c’est la simplicité de la construction et l’utilisation limitée de matériaux qui procure de loin le plus gros apport en termes de performance énergétique.

Deux mesures simples aident à améliorer le segment de la mobilité malgré des conditions cadres défavorables.

Des vélos sont disponibles sur le site de l’entreprise et sont utilisés de façon soutenue, par exemple à la pause de midi. L’entreprise possède en outre depuis des années une petite voiture électrique. Malgré ces mesures, les valeurs indicatives dans le domaine mobilité sont clairement dépassées. La carence dans le domaine de la mobilité peut être compensée par les résultats remarquables dans le domaine construction.

Dans l’exploitation, un changement dans la technique du bâtiment aurait des conséquences favorables : une meilleure couverture du besoin de chaleur pour le chauffage par l'apport local ne semble pour l’heure pas possible car les rejets thermiques valorisés dépendent du programme et des délais de production. Lorsqu’en fin d’année la production cesse et que par conséquent il n’y a pas de rejet thermique, les espaces de bureau doivent être entièrement chauffés au mazout. Cette pointe de besoin pourrait cependant être couverte sans trop de difficultés par des sources renouvelables – plaquettes ou pellets – ou des modules photovoltaïques installés en toiture. Le bâtiment est donc ‹adaptable à la voie SIA vers l’efficacité énergétique›.

33 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.3.3 Zoom : agents énergétiques L’influence de l’agent énergétique dans le résultat du domaine exploitation est importante, parfois plus grande qu’un besoin de chaleur pour le chauffage réduit grâce à une enveloppe mieux isolée (voir Lignatec ‹Pro-

tection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›, chapitre 4.3.3). Le tableau qui suit le montre sur la base de la couverture de la pointe du besoin de chaleur pour le chauffage de 20 MJ/m2 du bâtiment de la firme Hug.

Figure 31 : Calcul de l’énergie primaire non renouvelable et des émissions de gaz à effet de serre de différents agents énergétiques. Fractions utiles, facteurs d’énergie primaire et coefficients d’émissions de gaz à effet de serre selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›.

Ressources nécessaires pour couvrir la pointe de la demande sur l’exemple de l’immeuble Hug Energie primaire non renouvelable [MJ/m2] avec mazout (fraction utile η 0,9) 27 avec du biogaz de la qualité du gaz naturel (fraction utile η 0,9) 8 avec pellets (fraction utile η 0,75) 5,6 avec pompe à chaleur / eau souterraine (coefficient de performance 13 ε 4,1) avec plaquettes de bois (fraction utile η 0,75) 1,6

Figure 32 : Energie primaire non renouvelable en MJ/m2 pour la couverture de la pointe de 20 MJ/m2 pour différents agents énergétiques.

Comparaison de l’énergie primaire non renouvelable pour différents agents énergétiques 25

Emissions de gaz à effet de serre [kg/m2] 1,8 1,0 0,3 0,2 0,08

20 15 10 5 0 Mazout

Figure 33 : Emissions de gaz à effet de serre en kg/m2 pour la couverture de la pointe de 20 MJ/m2 pour différents agents énergétiques.

Biogaz

Pellets

Pompe à chaleur eau souterraine

Plaquettes

Comparaison des émissions de gaz à effet de serre de différents agents énergétiques 1.60 1.20 0.80 0.40 0.00 Mazout

Biogaz

Pellets

Pompe à chaleur eau souterraine

Plaquettes

34 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Les différences sont importantes entre les agents énergétiques pour un même besoin de chaleur. Le chauffage au mazout diffère de celui par plaquette d’un facteur 17, en ce qui concerne l’énergie primaire, et même d’un facteur 23 en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre. Dans cette liste, on relèvera les résultats de la pompe à chaleur, alimentée par le mix électrique suisse : l’électricité, en particulier issue de l’atome, nécessite relativement beaucoup d’énergie pour sa production, mais émet moins de gaz à effet de serre que les autres agents. L’importance marquée du choix de l’agent énergétique et parallèlement la durée de vie plus faible de la technique du bâtiment par rapport à l’enveloppe peut justifier un investissement échelonné entre ces deux éléments dans le sens des ouvrages adaptables à la voie vers l’efficacité énergétique. Surtout si l’installation existante peut être encore utilisée et qu’elle n’est éventuellement pas encore amortie ou que le financement d’une nouvelle installation fait défaut, il est justifié de différer la rénovation des installations techniques.

A condition toutefois que les adaptations et les améliorations ultérieures soient prises en compte lors de la

Figure 34 : Vue de l'intérieur de l’immeuble Hug. Photo : Renggli AG, Sursee

construction ou de la transformation, de manière à ce que ces mesures puissent être mises en œuvre facilement en temps voulu et qu’elles n’échouent pas en raison d’une conception déficiente. On doit donc tendre vers une séparation claire entre les structures primaires, secondaires et tertiaires, comme c’est le cas pour l’immeuble Hug. Qu’il soit possible de continuer d’exploiter le chauffage au mazout, et de pouvoir éventuellement compenser les importantes émissions de gaz à effet de serre de cette installation par la production d’électricité sur l’importante surface de toiture, est un exemple de la flexibilité de la voie SIA vers l’efficacité énergétique.

35 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.4 Ecole Eichmatt – un bâtiment compact plutôt que deux unités distinctes Exemple pour la catégorie école / nouvelle construction Figure 35 : L’école Eichmatt avec ses façades non porteuses en ossatures bois préfabriquées hautement isolées revêtues sur les deux faces de lambris de mélèze.

Photo : Hannes Henz

Situation Les deux communes de Cham et d’Hünenberg ont organisé conjointement un concours de projet en deux étapes avec l’exigence que le label Minergie-P soit respecté et l’énergie grise optimisée (SNARC24).

Déjà au stade du concours de projet, l’approche du bureau Bünzli & Courvoisier est apparue comme la plus efficace. Lors de celui-ci, mais également dans le processus de planification, un calcul de l’énergie grise a été effectué à chaque étape importante, ce qui a permis d’atteindre une optimisation correspondante de ce facteur. L’orientation précoce du projet vers une utilisation efficace de l’énergie a en outre facilité cette réalisation sophistiquée. La mesure avec la plus grande influence sur la durabilité a été prise dans la phase préparatoire du concours par les deux communes de Cham et d’Hünenberg : leur coopération a conduit à la décision de construire une grande unité sur une parcelle acquise en commun, plutôt que deux écoles séparées de taille inférieure. La nouvelle école est donc implantée en position centrale le long de la route. Son volume allongé, marquant, lui procure une identité qui reflète son caractère de bâtiment public (voir figure 35). Le bâtiment s’insère dans le terrain de manière judicieuse : à l’est, du côté des terrains de sport et des espaces de détente, il ne comporte que deux étages, alors que sur la face ouest en relation avec le public, il s’élève sur trois niveaux.

Projet La nouvelle construction est marquée par l’ambivalence entre l’apparence extérieure qui présente un volume compact et la répartition spatiale du programme en différentes unités d’utilisation. Des zones d’entrée amples distribuent les différents locaux alors que trois puits de lumière servent de points d’orientation et procurent une lumière du jour suffisante aux salles disposées au centre en dépit de la profondeur du bâtiment. Le bâtiment long de quelques 110 m et large de 25 m comprend un niveau semi-enterré et deux étages supérieurs. Il s’agit d’une construction hybride d’un type particulier : les murs et les dalles sont en béton armé, mais la reprise des charges en façade a lieu par des poteaux en lamellé collé et non pas par des colonnes en béton. Il s’agit là d’une utilisation innovante du bois en structure dans les constructions hybrides. Les parois extérieures sont constituées d’éléments en ossature bois non porteurs et hautement isolés, revêtus sur les deux faces d’un lambris de mélèze. Le chauffage et le refroidissement sont assurés, à travers le chauffage au sol, par une pompe à chaleur avec sonde terrestre. Tous les appareils sont de la meilleure classe d’efficacité énergétique. L’installation photovoltaïque en toiture fournit de l’électricité directement au réseau et n’est donc pas imputée au bâtiment. Le bâtiment atteint le standard Minergie-P et a obtenu le label ‹Ambiance intérieur de qualité›.

Documentation SIA D0200 SNARC – Méthode pour l’évaluation de l’écologie dans les projets d‘architecture; 2004. http ://www.eco-bau.ch

24

36 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

3.4.1 Construction, exploitation et mobilité Construction La structure compacte et allongée est séquencée de manière cohérente avec le programme. Les baies vitrées ne se calquent pas sur le rythme de la structure, si bien que les poteaux se trouvent tantôt derrière les

fenêtres, tantôt intégrés aux éléments non porteurs en bois. La toiture de la halle de sport double est soutenue par des poutres en lamellé collé sur toute la profondeur du bâtiment.

Figure 36 : La reprise des charges en façade a lieu par des poteaux en lamellé collé.

Photo : Hannes Henz

Figure 37 : Coupe façade

Composition plancher: Chape liquide anhydrite 60 mm Résilient acoustique 20 mm Dalle béton 280 mm Plaque de plâtre perforée, suspendue 140 mm

Composition parois extérieures: Lambris de mélèze huilé 20 mm Lattage 41 mm Frein vapeur Panneau trois plis 19 mm Ossature 120 mm/Isolation Ossature 260 mm/Isolation Ossature 120 mm/Isolation Lé de façade Lattage 30 mm Lambris de mélèze 20 mm

0 0.1

0.5

1m

37 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Exploitation Le besoin de chaleur pour le chauffage de la nouvelle école est particulièrement bas, avec 39 MJ/m2. Une épaisse isolation en façade (340 à 500 mm, valeur U de 0,1 à 0,07 W/m2K) et en toiture permet d’atteindre cette performance. Le bâtiment est par ailleurs logi-

Diagramme du flux énergétique de l’école ‹Eichmatt›

165 000 kWh

Chauffage des locaux, ventilation 119 000 kWh

Ecole, salle de sport, appartement du concierge

Eau chaude sanitaire 46 000 kWh

Sonde terrestre refroidissement 113 000 kWh

Electricité 37 000 kWh

Pompe à chaleur coefficient de performance ε : 4,5

Sonde terrestre chauffage 128 000 kWh

Figure 38 : Avec une pompe à chaleur électrique, la chaleur du sous-sol est convertie en chaleur utile pour le chauffage et le réchauffement de l’eau chaude sanitaire. En été, la chaleur excédentaire est reconduite dans le terrain. Source : Meierhans + Partner AG

quement conforme au standard élevé Minergie-P. Le bâtiment est chauffé et tempéré au travers du chauffage au sol par une pompe à chaleur avec sonde terrestre. Une ventilation avec récupération de chaleur assure un renouvellement d’air suffisant et de faibles pertes thermiques.

38 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Mobilité Le lieu d’implantation du bâtiment à la frontière entre les deux communes, même s’il se développe, reste pour l’heure une zone périphérique qui atteint le niveau de qualité de la desserte en TP C. Le domaine mobilité est cependant d’une importance moindre pour les écoles que pour d’autres catégories de bâtiments : les écoliers ne disposent pas directement de moyens de

Figure 39 : Situation de l’école Eichenmatt à la frontière des deux communes.

Niveau de qualité de la desserte en TP C selon http ://map.are.admin.ch

Notes de bas de page figure 40, page 39

transport individuels motorisés et se rendent en classe à pied, à vélo, ou en transports publics. Les enseignants et les parents qui amènent leurs enfants à l’école en voiture sont donc responsables d’une grande part de la consommation énergétique de mobilité des bâtiments scolaires.

Lieu Chamerstrasse 11, Hünenberg Maître d’ouvrage Commune de Cham et de Hünenberg Architecte Bünzli & Courvoisier, Zurich Management de la construction b+p baurealisation ag, Zurich Ingénieur civil Aerni + Aerni, Zurich Ingénieur bois Makiol + Wiederkehr, Beinwil am See Technique du bâtiment Meierhans + Partner AG, Schwerzenbach Construction en bois ARGE Xaver Keiser Zimmerei, Zoug, et Burkart AG Trilegno, Auw Coûts CFC 1–9 CHF 29,2 millions dont CFC 214 CHF 1.65 million Surface de terrain SIA 416 19079 m2 Surface de plancher SIA 416 8580 m2 Surface de référence énergétique SIA 416/1 8119 m2 (resp. 11 000 m2 avec correction pour la hauteur) 23 Volume bâti SIA 416 38 160 m3 Facteur d’enveloppe SIA 416/1 1,10 (resp. 0,81 avec correction pour la hauteur) 23 Compacité (ensemble de la surface de l’enveloppe ramenée à la surface de plancher) 1,15 Prix/m3 SIA 416 (CFC2) CHF 639.– Durée de construction Février – octobre 2009

Lorsque les besoins électriques de ventilation sont indiqués dans une vérification Minergie, on peut se référer dans un premier temps à cette valeur.

Les places visiteurs ne sont pas prises en compte.

17 20

39 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 40 : Les limites du système sont constituées par l’ensemble du bâtiment, y c. les salles de sport.

3.4.2 Evaluation globale selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› Calcul de l’énergie primaire no renouvelable et des émissions de gaz à effet de serre de l’école ‹Eichmatt›.

Energie primaire Construction

Structures souterraines

3640 m2 radier isolé, 757 m2 murs en béton isolés, 103 m2 dalle sous le terrain Parois extérieures 2190 m2 éléments en ossature, lambris bois Fenêtres, balcons 1440 m2 3-IV-fenêtres bois-métal (en partie bois, en partie métal) Dalles, parois intérieures 4740 m2 dalle béton 6920 m2 parois intérieures en béton Toiture 3280 m2 toiture plate en béton Aménagements intérieurs 7180 m2 revêtement de sol avec et en partie sans chape Technique du bâtiment pompe à chaleur avec sonde terrestre, électricité, sanitaire, ventilation Total construction Valeur indicative construction Exploitation

Chaleur pour le chauffage Qh = 39 MJ/m , pompe à chaleur Eau chaude sanitaire Qw = 14 MJ/m2, pompe à chaleur Ventilation 17 selon vérification Minergie-P Eclairage selon vérification Minergie-P Equipements groupement des appareils effectifs d’exploitation Total exploitation Valeur indicative exploitation 2

Mobilité

εSPF

Energie finale

[–]

[MJ/m2]

4,3 2,0

9 7 16 36 6

Emissions de gaz

non renouvelable

à effet de serre

[MJ/m2]

[kg/m2]

15

1,2

4 11 6 13 18 12 24

0,2 0,7 0,7 1,0 1,5 0,7 1,4

103 110

7,4 9,0

24 18 42 94 15

0,4 0,3 0,6 1,9 0,2

193 180

3,0 2,5

54 60

2,9 3,0

350 350

13,3 14,5

facteur de correction

Type de quartier pas une zone d’activité à proprement parlé Localisation du bâtiment faiblement desservie, niveau de qualité de la desserte en TP C Disponibilité moyenne suisse d’abonnement Disponibilité de disponible places à velos Disponibilité des places env. 1 pace de parc pour 2 collaborateurs de parc 20 Total mobilité Valeur indicative mobilité Bilan total Valeur de projet Valeur cible école / nouvelle construction

0,0 0,0 0,22 1,0 0,69

40 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

L’école atteint les valeurs cibles. Le bilan se solde par des valeurs particulièrement bonnes dans le domaine construction, spécialement au niveau des émissions de gaz à effet de serre, ce qui s’explique par le grand volume compact et la construction hybride choisie. En comparaison aux autres catégories de bâtiment, les locaux scolaires sont souvent d’une hauteur supérieure et génèrent en général moins de surface de référence énergétique à volume égal. Le besoin plus important en énergie pour la construction par m2 qui en découle est compensé en retour par la structuration classique des écoles en grands espaces. Dans le domaine de l’exploitation, les valeurs indicatives, malgré le standard élevé de l’enveloppe, ne sont pas atteintes : les besoins électriques pour la ventilation, l’éclairage, etc. sont élevés, situation typique d’une école. L’installation photovoltaïque en toiture n’alimente pas l’ouvrage et ne peut donc pas lui être imputée. Cependant le courant produit est mis à disposition des deux communes et pourrait couvrir une bonne part des besoins en électricité du bâtiment. Dans le domaine mobilité, les résultats sont en deçà des valeurs indicatives, ce qui est fréquent pour les établissements scolaires : ils se situent en général proches des quartiers d’habitation et, en tant que bâtiments publics centraux, ils sont souvent bien reliés au réseau de transports publics. De plus, le domaine mobilité n’a qu’une faible importance dans les écoles, car les besoins énergétiques correspondants sont attribués principalement aux enseignants, ce qui représente une faible proportion au m2.

Figure 41 : Calcul de l’énergie grise et des émissions de gaz à effet de serre de différents revêtements de façade. Les revêtements sont montés à chaque fois avec un espace de ventilation directement sur les éléments en ossature bois isolés (sans couche d’isolation périphérique).

L’utilisation de matériau pour la sous-construction augmente avec le poids du revêtement. Construction y c. élimination, non amortie.

Calculé avec Grisli .

3.4.3 Zoom : façades Pour presque tous les projets présentés dans ce fascicule, le bois n’a pas seulement été choisi pour tout ou partie de la structure porteuse, il a également été mis en œuvre comme revêtement de façade. Un revêtement de façade en bois comme protection de l’enveloppe présente de bien meilleurs résultats en ce qui concerne l’énergie grise et les émissions de gaz à effet de serre que d’autres matériaux. Une comparaison entre différents revêtements, ramenés au m2 de façade, montre une grande disparité dans le recours aux ressources.

Comme durée d’amortissement, le cahier technique SIA 2032 ‹L’énergie grise des bâtiments› fixe 40 ans pour différentes façades ventilées – à la différence des façades non ventilées pour lesquelles cette durée est de 30 ans. Bien entendu, il s’agit là d’une simplification : un revêtement en bois s’il est peint ou lasuré, nécessite plus d’entretien pour assurer sa fonction pendant 40 ans qu’un revêtement de façade en matériaux résistants aux intempéries, comme les plaques de fibrociment, les plaques de béton fibrées ou les façades métalliques.

Enérgie grise et émissions de gaz à effet de serre de six revêtements de façade différents

Lambris bois sur sous-construction en bois Fibrociments de petit format sur sous-construction en bois Plaques du support crépies sur sous-construction en bois Plaques de béton fibrées sur sous-construction métallique Revêtement en zinc-titane sur voliges bois, sous-construction en bois Façade en aluminium sur sous-construction métallique légère spéciale

revêtement sous-construction Total revêtement sous-construction Total revêtement sous-construction Total revêtement sous-construction Total revêtement sous-construction Total revêtement sous-construction Total

Energie grise

Emissions de gaz à effet

[MJ/m2]

de serre [kg/m2]

41 60 101 85 60 145 185 60 245 255 120 375 417 60 477 660 255 915

3,4 3,3 6,7 8,5 4,6 13,1 8,9 4,6 13,5 15,2 8,6 23,8 25,3 4,6 29,9 43,5 19,2 62,7

41 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 42 : Energie grise (énergie primaire non renouvelable) en MJ/m2 pour différents revêtements y c. la sous-construction, calculée avec Grisli.

Figure 43 : Emissions de gaz à effet de serre en kg/m2 pour différents revêtements, y c. la sous-construction, calculées avec Grisli.

Comparaison de l’énergie grise de différents revêtements de façade 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Lambris bois Ardoises Panneaux P. de béton armé Tôles zinc-titane fibrociment crépis de fibres de verre sur bois Sous-construction Revêtement

Comparaison des émissions de gaz à effet de serre de differents revêtements de façade 60 50 40 30 20 10 0 Lambris bois Ardoises Panneaux P. de béton armé Tôles zinc-titane fibrociment crépis de fibres de verre sur bois Sous-construction Revêtement

Les grandes différences entre les valeurs de revêtements de façade représentent, selon la taille du bâtiment et le rapport entre les fenêtres et les parties opaques, de 5 à 10 % du domaine ‹construction›. Dans le cas de l’école ‹Eichmatt›, les résultats du domaine

Plaques sandwich alu

Plaques sandwich alu

‹construction› se seraient dégradés d’environ 5 %, si un revêtement de façade en aluminium avait été mis en œuvre à la place du lambris de mélèze.

42 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

4 Mise en pratique de la production d’énergie et d’une technique du bâtiment intelligente 4.1

Besoin en énergie primaire et émissions de gaz à effet de serre

Des bâtiments économes en ressources et respectueux de l’environnement ne sont pas seulement le résultat de standards optimisés d’un point de vue énergétique, mais aussi souvent d’un gain actif sur site. Le quartier d’habitation Grünmatt (voir chapitre 3.1) et le bâtiment de bureaux de l’entreprise Hug (voir chapitre 3.3) montrent ainsi comme il est possible, par un concept intégral, de satisfaire aux exigences d’un bâtiment apte à remplir les critères de la société à 2000 watts. Dans le premier cas, les rejets thermiques des entreprises de production et de services voisines sont utilisés, dans le second, l’usine de fabrication fournit suffisamment d’énergie pour le chauffage. Pour la fourniture de chaleur décentralisée, en plus de la diversité des sources de rejets thermiques inexploitées, on trouve l’énergie solaire, la géothermie (pompe à chaleur avec sonde terrestre) ainsi que le bois, combustible renouvelable. La forêt indigène fournit en Suisse déjà près de la moitié de la chaleur obtenue à partir d’énergies renouvelables.

Pour l’année 2010, un total de 7 TWh de chaleur ont ainsi été produits. Par rapport aux combustibles fossiles et comparé à de la chaleur issue du solaire ou de l’environnement, le bois utilisé thermiquement présente un pourcentage extrêmement faible d’énergie primaire non renouvelable, ce qui fait de lui un agent d’approvisionnement en chaleur adapté aux ouvrages durables. Il n’y a pas que les matériaux qui puisent dans le réservoir des ressources limitées : les systèmes énergétiques doivent

Figure 44 : Source : Primärenergiefaktoren von Energiesystemen V2.2, ESU 2011

également être évalués en termes de besoin en énergie primaire et en émissions de gaz à effet de serre.

Selon le cahier technique SIA 2032 ‹L’énergie grise des bâtiments›, les besoins en énergie primaire et les émissions de gaz à effet de serre des systèmes énergétiques doivent donc être déterminés. Pour le bois énergie, c’est l’énergie nécessaire pour l’exploitation en forêt, le transport et la préparation en une forme utilisable qui est décomptée. Le facteur d’énergie primaire correspond à l’énergie primaire totale requise pour fournir une certaine quantité d’énergie au bâtiment (y c. la production et la distribution, voir figure 44), rapportée à cette quantité d’énergie. Puisque le processus de production des pellets est par exemple plus complexe que celui des plaquettes déchiquetées ou du bois en bûches, leur facteur d’énergie primaire est plus élevé. De manière analogue, le coefficient d’émissions de gaz à effet de serre spécifique est le rapport entre les émissions totales du processus de production et de distribution (y c. la combustion) et l’énergie finale disponible. 25 Les facteurs d’énergie primaire et les coefficients d’émissions de gaz à effet de serre des systèmes énergétiques sont déterminés scientifiquement (‹Primärenergiefaktoren von Energiesystemen, Version 2.2, avril 2011›, ESU Services) et font partie intégrante des ‹données des écobilans dans le domaine de la construction›, actualisées régulièrement par la conférence de coordination des maîtres d’ouvrage publics (KBOB) (voir Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›, chapitre 3.4.1).

25

Facteur d’énergie primaire et coefficient d’émissions de gaz à effet de serre à la sortie du convertisseur Coefficient d’émissions Agent énergétique Facteur d’énergie primaire de gaz à effet de serre (non renouvelable) [–] [kg/MJ] Huile de chauffage légère 1,23 0,083 Gaz naturel 1,11 0,066 PAC eaux usées (COPA 3,4) 1,00 0,022 Chauffage à distance (incinération des déchets) 0,05 0,001 Chauffage à distance (bois) 0,10 0,013 Bois (bûches) 0,05 0,004 Bois (plaquettes) 0,06 0,003 Bois (pellets) 0,21 0,01 Biogaz 0,37 0,045 Collecteur solaire (chauffage et eau chaude) * 0,24 0,011 PAC sonde géothermique (COPA 3,9) * 0,70 0,016 PAC air/eau (COPA 2,8) * 0,95 0,018 * énergie mesurée à la sortie du convertisseur de puissance

43 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

4.2 Combustion du bois : un large spectre d’application Le choix du type de combustible doit être adapté aux exigences d’exploitation. Les plaquettes et les pellets conviennent particulièrement aux installations de chauffage automatiques avec des besoins de puissance élevés (voir figure 46). Ces derniers sont également appropriés aux immeubles de faible taille. L’utilisation de bûches reste en revanche limitée aux maisons individuelles où les installations sont alimentées manuellement, du poêle au chauffage central. Une charge quotidienne de la chaudière suffit. Si elle est combinée à un système à accumulation, elle offre une contribution élargie et flexible à la source primaire de chaleur.

La maison de la famille Nyffeler à Hüttwilen, conçue par l’atelier Metzler selon le standard de la maison passive, dispose d’un concept énergétique combiné de cette manière : la plupart de l’énergie de chauffage est fournie par une petite pompe à chaleur d’une puissance de seulement 500 W. En complément, un poêle

à accumulation dont la puissance varie de 1 à 5 kW a été installé, et peut être mis en service immédiatement en cas de besoin et dans les périodes intermédiaires (voir figure 45). Théoriquement, il serait également possible de cette manière d’alimenter les radiateurs ou de produire l’eau chaude sanitaire. Afin de maintenir la simplicité de l’installation technique, on a cependant renoncé à un tel système. Dans cette maison de deux niveaux, la zone d’influence du poêle à accumulation est en revanche étendue sans problème grâce à un satellite. Le projet de l’Atelier Metzler en structure bois remplit les standards d’efficacité énergétique les plus hauts. Le besoin de chaleur pour le chauffage correspond ainsi à 2 litres d’équivalent pétrole par m2. Ce niveau économique est comparable à celui de l’école ‹Eichmatt› (chapitre 3.4).

Figure 45 : Poêle à accumulation comme élément complémentaire pour le chauffage de maisons à basse consommation; vue de la maison Nyffeler. Photo : Bauatelier Metzler

Figure 46 : Choix du type de combustible en fonction du système de chauffage et de la prestation souhaitée

Variante d’installation Chaudière automatique

Pellets maison individuelle, immeuble ; réseau et chauffage de quartier

Bûches non disponible

Plaquettes immeubles ; réseau et chauffage de quartier

Chaudière alimentée manuellement

rare; maison individuelle

maison individuelle, petit immeuble

non disponible

Poêle (év. à accumulation)

chauffage d‘appoint ; maison individuelle bien isolée

application la plus fréquente non disponible

44 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

4.3

Biomasse : de l’énergie dans le domaine des hautes températures

Les chauffages et les chaudières à bois permettent une exploitation efficace pour différents besoins de puissance.

Les poêles à bois, adaptés à l’alimentation de maisons basse énergie et par là même de faible puissance (max.

10 kW) sont désormais certifiés en tant que Modules Minergie. L’alimentation en chaleur à haute température est un critère décisif pour installer des chaudières à bois tout comme, souvent, le remplacement du chauffage dans des bâtiments dont l‘enveloppe, pour des raisons de protection des monuments historiques ou pour d’autres raisons architectoniques, ne peut subir de profondes modifications. L’association zurichoise pour la construction de Zurlinden (BGZ), connue pour ses réalisations d’ensembles multiétages en bois compatibles avec la société à 2000 watts, prouve dans un projet de rénovation actuel, que le choix d’une variante bois haute température peut s’avérer économique. Les tours Sihlweid situées dans un quartier sud de Zurich, vont être complétement transformées et assainies. Afin de conserver le circuit de chauffage et les radiateurs disposés dans les 170 appartements, le raccordement au gaz sera interrompu et remplacé par une nouvelle centrale à bois. La combustion de pellets va produire l’eau chaude sanitaire et permettra de conserver la haute température de circulation nécessaire au chauffage. La nouvelle installation à pellets ne chauffera pas seulement les deux tours, mais également un commerce et une piscine dans le proche voisinage. La rénovation des deux immeubles âgés de 33 ans durera jusqu’en 2013, ce qui permettra par la suite à ces objets de respecter les valeurs cibles de la voie vers la société à 2000 watts (voir Lignatec ‹Protection du climat, efficaci-

4.4

té énergétique et construction en bois – Bases›, chapitre 4). En plus du remplacement du chauffage, l’enveloppe doit être améliorée d’un point de vue énergétique. Les deux tours seront donc habillées par une façade solaire, qui permettra de produire 48 000 kWh d’électricité par bâtiment, et de couvrir ainsi environ la moitié de leurs besoins. Le réseau de chaleur de proximité au bois profite pour sa part du fait que des espaces de stockage sont disponibles grâce à la reconversion des citernes à mazout situées au sous-sol. Le chauffage au bois en combinaison à l’assainissement d’un bâtiment ne peut être considéré que si une place suffisante est à disposition pour le combustible. Il y a deux ans, l’association à but non lucratif pour la construction de logement de Winterthour (GWG) a souhaité, pour des raisons de protection de l’environnement, remplacer le chauffage au mazout d’un de ses ensembles de 24 logements. Cette décision a pu être concrétisée grâce au fait que le local à citerne concerné était d’une taille suffisante pour stocker les pellets et contigu à la chaufferie. Le risque de panne du convoyeur est ainsi limité, ce qui a pu se vérifier une fois le dispositif en service. Afin d’accroître son efficacité opérationnelle, l’installation est combinée à des panneaux solaires qui contribuent à la production d’eau chaude.

L’administration de l’association a cependant noté que l’exploitation du chauffage à pellets demande un engagement légèrement supérieur par rapport à la variante mazout. Très souvent, de telles installations sont donc gérées en contracting par des firmes spécialisées ou des producteurs d’énergie.

Contracting et chauffage au bois

Dans le voisinage immédiat des tours Sihlweid un autre ensemble d’habitation appartient au même maître d’ouvrage : il y a six ans le complexe ‹VistaVerde› comprenant 117 appartements a été érigé en respectant le standard Minergie (voir figure 47). La production d’énergie a lieu sur le site grâce au duo soleil et bois. L’installation de collecteurs solaires sur la toiture de 225 m2 produit 107 MWh de chaleur par année, ce qui correspond à environ un quart des besoins en eau chaude. L’ensemble est chauffé principalement par une installation

à plaquettes d’une puissance de 350 kW. Pour couvrir la demande de pointe, et la sollicitation réduite en été, celle-ci est couplée à une chaudière à gaz. L’ensemble est géré par un contracting énergétique : l’entreprise de construction en bois est responsable de la fourniture de chaleur, de l’entretien de l’installation et de la livraison du combustible, qui provient des forêts environnantes.

45 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 47 : Vue de l‘ensemble ‹VistaVerde›, qui est chauffé depuis six ans par des plaquettes. L’eau chaude est produite par des collecteurs solaires, complétés par une chaudière à gaz qui couvre la pointe de la demande.

L’ensemble est géré en contracting.

Photo : Energie bois Suisse Figure 48 : Remplissage du silo de l’ensemble ‹VistaVerde› avec des plaquettes.

Photo : Energie bois Suisse.

Des entreprises régionales de fourniture de gaz et d’électricité ont également commencé à diversifier leurs activités par du contracting lié à des installations de combustion du bois. Pour les investisseurs, il s’agit là souvent d’une offre à faibles risques bienvenue, car le contracteur construit et finance de telles installations pour ensuite encaisser la contrepartie de la fourniture et de la distribution de chaleur. De nouveaux projets sont en cours de réalisation : le distributeur AEK de Soleure relie le quartier d’habitation de ‹Leuenfeld› à Oensingen

4.5

Energie renouvelable en réseau

Les services industriels de Winterthour montrent par exemple l’importance de la sécurité de la chaine d’approvisionnement pour une centrale de chauffage.

Sur le domaine de la commune se trouvent une demidouzaine de grandes installations d’une puissance comprise entre 69 et 900 kW qui alimentent en chaleur divers commerces et bâtiments de logement pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Le bois destiné à ces installations provient exclusivement des forêts communales. La plus grande installation alimente trois bâtiments commerciaux et près de 700 logements dans le quartier de Gern. Le récent projet de réseau de Winterthour est en outre innovant dans sa construction.

Pour la première fois, la centrale, mise en service à l’automne 2011, est placée dans le sous-sol d’un nouveau collège. Pour des raisons d’efficacité, il s’agit d’un système double : les bâtiments publics connectés et le quartier d’habitation voisin reçoivent de l’énergie thermique produite pour 70 % à partir de bois et pour 30 % à partir de gaz naturel. Le combustible fossile couvre la demande de pointe et la sollicitation réduite en été.

La tendance visant avant tout à utiliser le potentiel du bois énergie disponible localement dans des systèmes

Figure 49 : Source : Energie bois Suisse

par un réseau de chauffage à distance basé sur le bois.

Près de cinq millions de francs seront investis afin de transformer l’approvisionnement énergétique d’environ 250 ménages d’une chaufferie alimentée au mazout à une installation à plaquettes de bois. A la fin du processus, la puissance installée sera d’environ 2500 kW. La commune est également impliquée dans ce vaste réseau de chauffage, en tant que fournisseur du bois.

en réseau (chauffage à distance et chauffage proche) est clairement marquée : aujourd’hui déjà, une grande partie du bois énergie est brûlée dans des installations automatiques d’une puissance supérieure à 50 kW. Les grandes installations ont augmenté récemment de près de 30 %. La demande pour de nouveaux réseaux de chauffage est issue aussi bien des zones rurales que des quartiers urbains. Les grandes installations sont particulièrement pertinentes des points de vue écologique et économique : la technique de séparation des poussières fines a mûri et réduit les émissions spécifiques par rapport aux installations individuelles (figure 49).

L’avantage supplémentaire d’une installation connectée à un réseau est la récupération de chaleur. Il est ainsi possible de valoriser l’énergie de condensation des gaz de combustion de combustible humide (teneur en eau supérieur à 45 %). Une faible température du flux retour (inférieure à 50 °C) et un écart de température élevé permettent d’utiliser les gaz de combustion humides pour le préchauffage du flux retour. L’utilisation des gaz de combustion augmente le gain énergétique de près de 20 % et réduit ainsi le besoin en combustible et la puissance de la chaudière.

Rejets maximums tolérés des installations de chauffage au bois hydrocarbure Variante de domaine de monoxyde de chaudière puissance carbone Bûches jusqu’à 300 kW 600 mg/m3 20 mg/m3 15 mg/m3 Copeaux jusqu’à 300 kW 300 mg/m3 10 mg/m3 Pellets jusqu’à 300 kW 250 mg/m3

poussière fine

rendement

50 mg/m3 60 mg/m3 40 mg/m3

83 % 85 % 85 %

46 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

4.6 Concept d’approvisionnement polyvalent Les systèmes d’approvisionnement en réseau utilisent souvent plusieurs agents énergétiques, ce qui permet d’augmenter l’efficacité du système. Un exemple typique est la combinaison de la combustion du bois, qui fournit la majorité de l’énergie, avec une chaudière à énergie fossile permettant de couvrir la pointe à la saison froide et d’assurer la charge réduite en période estivale. Il est néanmoins possible de couvrir la demande supplémentaire de chaleur par des énergies renouvelables, comme le montre le réseau de la commune Sumiswald dans l’Emmental. L’énergie du bois est ici complétée par le solaire, ce qui a valu au projet d’être distingué par le Prix solaire 2011 de l’Agence solaire suisse. Le projet est réalisé de manière autonome : jusqu’ici 24 unités d’habitation sont raccordées au réseau, aux mains des utilisateurs. L’installation à bois de 200 kW de puissance assure la charge de base

en hiver. Pour ce faire, l’accumulateur d’énergie central de 7000 litres est chargé à chaque fois. En dehors de la période de chauffage, la centrale n’est en service que deux heures par jour, afin de ne pas entrer en concurrence avec les installations solaires thermiques supplémentaires. D’une part la centrale est couverte par 75 m2 de collecteurs solaires, et d’autre part les maisons unifamiliales raccordées au réseau possèdent des installations solaires décentralisées afin de couvrir leurs propres besoins de chaleur. La solution du réseau offre aux propriétaires privés une solution écologique de substitution à un chauffage électrique ou au mazout individuel, même si les intéressés qui désirent se connecter doivent mettre en service leur propre installation solaire thermique (figures 50 et 51). Le réseau est en service depuis deux ans, et la fin de son extension n’est pas en vue.

Figure 50 : Vue extérieure et intérieure de la centrale au bois du réseau de chauffage avec son installation solaire thermique.

Photo : Sommerheizungen

Figure 51 : Plan du réseau et raccordements actuels et futurs du quartier de Wasen BE. Source : Sommerheizungen

Plan du réseau du quartier de Wasen

Raccordé

Raccord jusqu'en 2014

Raccord jusqu'en 2018

47 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Un réseau bien plus complexe de fournisseurs et de consommateurs d’énergie sera prochainement réalisé dans le quartier du Friesenberg à Zurich. Dans ce cas également, l’utilisation du bois énergie joue un rôle important : dans quelques années de la chaleur à haute température sera disponible grâce à la biomasse et dévolue en priorité à l’hôpital qui sera agrandi. Celui-ci devra respecter les valeurs cibles de la voie vers la société à 2000 watts. Puisque l’exploitation de l’hôpital requiert beaucoup d’énergie à différents niveaux de température – de l’eau surchauffée (160 °C) pour des exigences d’hygiène jusqu’à la basse température (38 °C) destinée à chauffer les chambres des patients – une grande quantité d’énergie thermique doit être produite sur le site. En plus de la nouvelle installation à plaquettes, un champ

de sondes géothermiques est nécessaire, utilisé en association avec des pompes à chaleur: des éventuels excédents sont alors utilisés de manière cohérente en tant que chaleur résiduelle. Le réseau n’est cependant pas seulement interne à l’hôpital : la nouvelle centrale de chauffe avec installation à plaquettes sera également reliée un jour au réseau de rejets thermiques avec zone de stockage, ce qui permettra d’alimenter le quartier où se situe le nouvel ensemble d’habitations ‹Grünmatt› (voir chapitre 3.1.1 et figure 9).

5 Etiquette énergétique et consommation d’énergie L’étiquette énergétique, telle qu’elle est définie dans le cahier technique SIA 2031 ‹Certificat énergétique des bâtiments› existe déjà pour plusieurs produits de consommation et améliore la transparence du marché.

Elle montre en effet de manière facilement compréhen-

sible la performance énergétique de l’ouvrage considéré. Outre les constructions neuves, elle contribue à évaluer l’urgence de la rénovation thermique des bâtiments existants.

5.1 Pertes thermiques dans un bâtiment Lors des premières évaluations énergétiques des bâtiments, l’ensemble des pertes thermiques au travers des éléments de construction en contact avec l’extérieur ont été additionnées, ce qui permettait pour la première fois de caractériser globalement le bâtiment. Avec l’amélioration continue des standards énergétiques de l’enveloppe, il est devenu évident que des facteurs supplémentaires jouent un rôle essentiel dans la demande totale en énergie d’un ouvrage, à l’exemple des déperditions par renouvellement d’air. Ainsi, pour une maison bien isolée et si aucune mesure n’est prise, les pertes occasionnées par le renouvellement d’air nécessaire pour des raisons sanitaires sont supérieures aux déperditions par transmission à travers l’enveloppe. Ce paramètre a été pris en compte avec la généralisation des maisons à basse consommation, pour lesquelles des installations de ventilation avec récupération de chaleur ont donc été mises en œuvre.

De cette manière les déperditions par renouvellement sont réduites et le confort est encore augmenté par l’apport contrôlé d’air frais en continu. Les bâtiments sont alors plus étanches ce qui prévient également les dégâts liés à la condensation de la vapeur dans les parties de construction. De plus ample informations à ce sujet peuvent être tirées du chapitre 4.1.2 du Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases›.

48 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

5.2 La certification des ouvrages selon le cahier technique SIA 2031 ‹Certificat énergétique des bâtiments› Le certificat énergétique des bâtiments considère uniquement l’énergie d’exploitation et non, contrairement à la SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, celles résultant de la construction ou de la mobilité des utilisateurs. Il répartit les ouvrages en sept classes de A à G, un bâtiment conforme à la législation correspondant à la lettre B. Si sa consommation n’excède pas le quart

Figure 52 : Le besoin de chaleur pour le chauffage représente la différence entre les pertes et les gains. Source : HFA

de ces valeurs, il reçoit la lettre A. Les indices C à G concernent les bâtiments existants, les classes E à G correspondant à des bâtiments méritant une analyse visant à des améliorations (bâtiments dont la consommation est comprise entre deux et trois fois les valeurs des normes, voire supérieure).

Bilan entre les pertes et les gains Pertes Ventilation / transmission

Gains Interne / solaire

Chaleur pour le chauffage

– 60

– 50

– 40

– 30

– 20

– 10

Le besoin total en énergie primaire pour l’exploitation et le besoin de chaleur pour le chauffage, ramenés à la surface de référence énergétique, sont les indices énergétiques qui figurent dans le certificat énergétique des bâtiments (CEB). Le besoin de chaleur pour le chauffage correspond, comme illustré à la figure 52, au bilan entre les pertes et les gains énergétiques. Dans ce cadre, les déperditions par transmission ou ventilation sont prises en compte dans le calcul, tout comme les gains dus aux charges internes ou au rayonnement solaire. Le besoin de chaleur pour le chauffage constitue donc l’ensemble de l’énergie qui est utilisée afin de maintenir le bâtiment, pendant la durée de chauffage, à la température souhaitée. Comme le montrent les chapitres précédents, le besoin de chaleur pour le chauffage n’est qu’une part de l’énergie requise par l’exploitation d’un bâtiment.

Contrairement au cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› qui ne considère que les sources fossiles, dans le cahier technique 2031 ‹Certificat énergétique des bâtiments› c’est l’ensemble de l’énergie primaire (renouvelable et non renouvelable) qui est prise en compte. Ces deux approches ne doivent pas être confondues : dans le cahier technique 2031, la part d’énergie intrinsèque d’un agent énergétique renouvelable (pouvoir calorifique) est également prise en compte. Il est important dans le CEB, de savoir comment l’énergie correspondant au besoin de chaleur et à l’éclairage / équipements d’exploitation est fournie. Ce besoin énergétique est ensuite converti, en intégrant les types d’agents énergétiques, en besoin d’énergie primaire, qui englobe l’énergie nécessaire aux processus de conver-

0

10

20

30

40

sion, de transformation ou de transport. Il se base sur la demande en énergie finale, qui comprend l’ensemble de l‘énergie mise à disposition du consommateur, et tient compte de la performance de la technique du bâtiment (énergie nette fournie). Cette demande énergétique est la grandeur qui permet de caractériser la qualité énergétique d’un bâtiment requise par la directive 2002 ⁄ 91⁄CE du Parlement européen 26. Si on multiplie le besoin en énergie finale pour chaque agent énergétique par le facteur d’énergie primaire correspondant, on obtient alors le besoin en énergie primaire, ce qui n’est pas explicitement exigé par cette directive, mais correspond pleinement à son esprit. Ce besoin annuel en énergie primaire, et son pendant en émissions de gaz à effet de serre, représentent des indices énergétiques expressifs puisqu’ils prennent en compte tous les agents énergétiques comme le pétrole, le gaz, mais également le rayonnement solaire, ou l’énergie potentielle de l’eau, etc. y compris les pertes de production. En complément à ces indicateurs, la part d’énergie primaire renouvelable obtenue sur la base du vent, du soleil ou de la biomasse, peut être indiquée en pourcent, ce qui donne une indication supplémentaire sur l’aspect durable du bâtiment. A titre d’exemple, le certificat énergétique du bâtiment de l’immeuble à la Segantinistrasse (voir chapitre 3.2) est présenté. Celui-ci a été établi par l’association suisse des maisons de qualité contrôlée VGQ. Le CEB-VGQ se fonde sur le cahier technique SIA 2031 ‹Certificat énergétique des bâtiments› (édition 2009).

Directive 2002 ⁄91⁄ce du Parlement européen et du Conseil du 16 décembre 2002 sur la performance énergétique des bâtiments

26

49 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Figure 53 : Certificat énergétique des bâtiments de la VGQ. Une présentation claire et des calculs compréhensibles donnent une indication rapide sur l’efficacité énergétique d’un ouvrage, ce qui permet également un contrôle de performance lors de l’exploitation. Les indices énergétiques sont le besoin de chaleur pour le chauffage, et le besoin en énergie finale.

Source : VGQ

La figure 54 présente les valeurs caractéristiques selon le certificat énergétique des bâtiments VGQ des objets décrits au chapitre 3.

Figure 54 : Valeur par année et par m2 de surface de référence énergétique, déterminée selon le cahier technique SIA 2031 ‹Certificat énergétique des bâtiments›, édition 2009. Pour une meilleure comparaison avec les valeurs du cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique› le besoin en électricité pour l’éclairage et les équipements d’exploitation a été pris en compte selon les hypothèses du chapitre 3 et calculé avec le mix courant suisse. Pour l’objet avec une affectation mixte (immeuble Hug) l’indice standard a été fixé proportionnellement aux surfaces concernées.

Valeurs caractéristiques et classement des ouvrages décrits au chapitre 3 Ensemble Immeuble de Grünmatt logement Segantinistrasse 98 Consommation d’énergie [MJ/m2] 143 primaire Fraction d’énergie primaire [%] 15 15 renouvelable Indice standard selon [MJ/m2] 570 570 SIA 2031 Indice de consommation [%] 25 (A) 17 (A) énergie primaire normalisé

Immeuble de bureaux maison Hug 251

Ecole Eichmatt

12

15

464

340

54 (B)

62 (B)

212

Besoin de chaleur pour le chauffage QH Indice standard SIA 2031

[MJ/m2] 101

59

106

39

[MJ/m2] 116

160

128

124

Indice normalisé de besoin de chauffage

[%]

37 (A)

83 (B)

31 (A)

Emission de gaz à effet de serre Indice normalisé d’émission de gaz à effet de serre

[kg/m2] 2,07

1,42

5,01

3,08

[%]

5 (A)

22 (A)

18 (A)

87 (B)

7 (A)

50 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

Les quatre objets se situent dans les classes A et B en considérant l’ensemble de l’énergie primaire (renouvelable et non renouvelable). Afin que les données puissent être comparées avec l’évaluation globale selon le cahier technique SIA 2040 ‹La voie SIA vers l’efficacité énergétique›, les mêmes hypothèses qu’au chapitre 3 ont été retenues pour le projet Grünmatt en ce qui concerne l’énergie nécessaire à la circulation dans le réseau à anergie et pour la valorisation des rejets thermiques. Pour les mêmes raisons, l’utilisation de la chaleur de proximité dans le cas de l’immeuble Hug n’est pas considérée. En raison de son besoin de chaleur pour le chauffage particulièrement bas et de l’utilisation de l’énergie solaire l’immeuble de la Segantinistrasse atteint les meilleures valeurs.

Les indices normalisés de besoin de chauffage de l’immeuble de la Segantinistrasse et de l’école Eichmatt atteignent la classe A, tandis qu’avec un besoin de chaleur pour le chauffage de 80 à 90 % des valeurs standard (valeurs limites selon SIA 380/1 ‹Energie thermique dans le bâtiment›) l’ensemble Grümatt et l’immeuble Hug sont situés en classe B.

Figure 55 : Effet de réduction du CO2 par la croissance des arbres calculé selon la banque du CO2 Suisse et émissions résultant de la construction et de l’exploitation des objets de référence illustrés dans la présente publication.

Effet de réduction du CO2 et total des émissions Effet de réduction du CO2 par la croissance des arbres [t CO2] Ensemble Grünmatt 184 Immeuble de logement 39 Segantinistrasse Immeuble de bureau Hug 78 Ecole Eichmatt 378

Pour l’ensemble Grünmatt, les émissions de gaz à effet de serre résultant de la construction sont réduites de près de 33 % par le stockage du CO2 dans le bois mis en œuvre. Cette réduction correspond en outre aux émissions de 92 ans d’exploitation. Pour l’école d’Eichmatt ou le bâtiment de la maison Hug, dont la structure est essentiellement en béton, la réduction d’émission de CO2 par l’utilisation du bois est moindre. Le stockage résultant de l’utilisation du bois pour les parois extérieur et les revêtements de façade représente cependant

Les quatre objets atteignent également de très bons résultats en ce qui concerne les indices normalisés d’émission de gaz à effet de serre. Tous se situent en classe A. L’ensemble d’habitation Grünmatt, l’immeuble à la Segantinistrasse et l’école d’Eichmatt disposent d’une pompe à chaleur, et l’immeuble de la maison Hug utilise pour la couverture de 80 % de ses besoins de chaleur pour le chauffage, les rejets thermiques des fours de production, qui comme pour le chapitre 3, ne sont pas pris en compte dans l’évaluation. Sur la base des quantités de bois mises en œuvre, l’effet de réduction de CO2 stocké par les arbres durant leur croissance peut être calculé. A la figure 55, cet effet est estimé pour les objets décrits au chapitre 3. Afin de comparer les ordres de grandeur, ces valeurs sont mises en regard des émissions totales de la construction et des émissions annuelles de l’exploitation. Il faut observer dans ce cas que conformément au cahier technique SIA 2032 ‹Energie grise des bâtiments›, les quantités cumulées de gaz à effet de serre (CO2, méthane, oxyde d’azote et autre gaz affectant le climat) sont exprimées en équivalent CO2 (voir chapitre 2.2).

Emissions de gaz à effet de serre résultant de la construction [t CO2] 554 122

Emissions de gaz à effet de serre de l'exploitation [t CO2 par an] 2,00 0,07

724 2230

10,8 24,4

10–17 % du total des émissions liées à la construction.

L’immeuble de logement à la Segantinistrasse à Zurich est un bâtiment en construction massive des années 50. Les éléments de façade rapportés afin d’assainir l’enveloppe du bâtiment et le nouvel étage en attique conduisent à un effet de réduction de 39 t qui correspond environ à une diminution d’un tiers des émissions résultant de la construction.

6 Perspectives La vision des politiques, des électeurs 27 et des scientifiques est un avenir où nos émissions se stabiliseraient à un niveau qui soit compatible avec le climat. Selon l’Energy Science Center (ESC) de l’EPF Zurich, cela signifie que d’ici la fin du 21e siècle, la demande en énergie primaire devrait se situer entre 4 et 6 kW par personne.

La valeur exacte dépend, entre autres, des progrès et des développements de l’efficacité énergétique ainsi que de la part de l’électricité qui sera produite sur la base d’énergies primaires exemptes de CO2 (énergies primaires renouvelables). 28 L’utilisation du bois suisse est déjà une contribution majeure à la réalisation de

51 Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Applications

cet objectif : en plus des qualités exposées dans les deux premières publications de cette trilogie de Lignatec, le bois bénéficie en général de distances de transport particulièrement réduites. Avec sa puissance d’innovation, l’économie suisse du bois est sur la meilleure voie pour constituer un pilier important d’une ‹Eco-Economy› régionale et globale. Cette nouvelle économie / domaine d’activité offre un bouquet de possibilités étendu, soutenu de manière intensive par la recherche et développement.

Environnement Cette publication montre que la principale question à se poser en termes de bâtiments durables est celle des changements dans le domaine de l’environnement. La réponse étant souvent floue, les limites du système doivent rester ouvertes, une mise en réseau (future) et une adaptation devant être possibles. Les constructions en bois offrent une grande flexibilité. D’une part il est possible de réaliser de grandes portées (avec la modularité des espaces correspondante) d’autre part les constructions en bois se transforment et s’adaptent facilement.

Dans le domaine de la rénovation des bâtiments existants, le bois est une solution privilégiée pour les surélévations en raison de son faible poids et la réhabilitation thermique des enveloppes par des parois en ossature préfabriquées est une application en pleine croissance, 29 le bois se montrant particulièrement performant dans ce cas. Comme chacun sait, la performance d’un processus peut être améliorée par une utilisation réduite de matière première pour un même produit final, ou en réduisant le besoin de ressources le long de la chaîne d’élaboration. Le bois remplit dès aujourd’hui ces deux conditions : ce matériau léger conduit à des structures élancées et performantes et, grâce à son façonnage aisé, le besoin en ressources pour la production reste limité. De plus les déchets de bois peuvent être valorisés thermiquement dès le stade de la production.

Objectifs légaux et volontaires Les émissions de gaz à effet de serre, particulièrement celles de CO2 à mettre sur le compte de l’utilisation des agents énergétiques fossiles, doivent être réduites au niveau international avec pour but de limiter l’augmentation de la température sur l’ensemble de la planète à moins de 2 °C. Cet objectif de la feuille de route pour la politique climatique globale, établie lors de la conférence sur le climat de Durban en décembre 2011, n’est déjà pratiquement plus accessible. Ceci ne doit pas cependant prêcher contre l’ambition dans la politique climatique – la problématique de l’effet de serre ne va pas être améliorée par des retards dans les mesures appliquées, bien au contraire.

En Suisse, conformément à la révision de la Loi fédérale sur la réduction des émissions de CO2 (Loi sur le CO2) qui a passé au vote final du Parlement au cours de la

session de l’hiver 2011, les émissions de gaz à effet de serre doivent être réduites de 20 % d’ici 2020 par rapport à leur niveau de 1990. 30 La loi révisée sur le CO2 prévoit que la réduction doit avoir lieu dans le pays et inclut les prestations climatiques du bois dans la construction. L’article 14 précise ainsi de manière explicite : ‹Le bois utilisé dans la construction peut être pris en compte comme puits de carbone›.

Comme le montre le Lignatec ‹Protection du climat, efficacité énergétique et construction en bois – Bases› ainsi que la présente publication, il existe des instruments avec des valeurs cibles ou des valeurs limites permettant au parc immobilier d’atteindre, voire dépasser les objectifs fixés par la politique climatique. Ainsi la SIA publie-t-elle dans son cahier technique SIA 2040 des valeurs maximales pour l’énergie grise et les émissions de gaz à effet de serre. De telles valeurs cibles sont encore essentiellement volontaires, et les prochaines années vont montrer comment leur transposition dans la construction fera ses preuves par rapport aux différents objectifs. Mais comme le précise la loi fédérale, des mesures volontaires doivent également participer à la réduction.

Même si les outils et aides de calcul disponibles actuellement peuvent parfois, dans des circonstances particulières, donner des résultats qui semblent éloignés de la pratique, il ne faut pas renoncer à leur utilisation dans son ensemble. Les aides de travail seront simplifiées et améliorées avec l’expérience.

Lors de l‘application des mesures et de la concrétisation de bâtiments énergétiquement performants et favorables au climat, la recherche de solutions doit toujours se placer dans un contexte général, car les considérations qui les sous-tendent sont du même ordre: chaque solution de détail a une influence sur l’ensemble et doit être résolue de manière pondérée et intelligente. Comme l’indique la présente publication, près de 120 t CO2équiv. peuvent être épargnés sur 40 ans par le choix du système de façade pour une école, lorsque celui-ci est réalisé en bois à la place d’une façade en alluminium.

Cette différence correspond environ au dégagement de CO2 d’une personne pendant 20 ans. Les exemples présentés dans ce fascicule démontrent ainsi que toutes les voies menant à des ouvrages performants doivent être explorées, et le bois dans ce contexte a de nombreux atouts à faire valoir.

En tous cas dans les régions de Suisse où une votation populaire a eu lieu, comme par exemple en ville de Zurich. La majorité c’est dans ce cas exprimée pour inscrire les principes de la société à 2000 watts dans les règlements communaux.

28 Contrairement à la société à 2000 watts, l’ESC ne propose pas de limite pour l’énergie primaire, mais pour les émissions de gaz à effet de serre. Cette valeur cible de CO2, qui selon l’ESC ne devrait pas être dépassée, se situe à une tonne par personne, qui peut être atteinte à long terme que par une utilisation plus importante du solaire comme source d’énergie.

29 Un exemple est constitué par l’actuel projet de recherche TES-EnergyFacade de l’Université technique de Munich.

30 Loi fédérale sur la réduction des émissions de CO2 du 23 décembre 2011.

27

Impressum Lignatec Les informations techniques bois de Lignum Editeur Lignum, Economie du bois suisse, Zurich Christoph Starck, directeur Responsable Olin Bartlomé, dipl. Holzing. FH, Lignum, Zurich Illustrations Toutes les figures sans référence sont des auteurs ou de Lignum.

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Lignatec traite des questions techniques relatives à l’utilisation du bois et des matériaux dérivés.

Lignatec s’adresse aux planificateurs, ingénieurs, architectes ainsi qu’aux transformateurs et utilisateurs du bois.

Lignatec est utilisé dans l’enseignement au niveau HES et EPF. Un classeur est disponible auprès de Lignum.

Les membres de Lignum reçoivent Lignatec gratuitement.

Exemplaires supplémentaire pour les membres CHF 15.– Exemplaires pour non membre CHF 35.– Classeur vide CHF 10.– Sous réserve de modification de prix Le copyright de cette documentation est propriété de Lignum, Economie suisse du bois, Zurich. Toute reproduction n’est autorisée qu’avec l’accord exprès et écrit de l’éditeur.

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