360DESIGN : UN SIMULATEUR D’EMPREINTE CARBONE POUR UNE ECOCONCEPTION EFFICIENTE DES BATIMENTS
360design vous accompagne dès l’étude de faisabilité de votre projet.
En quelques minutes, 360design :
- vous donne une estimation de l’empreinte carbone du gros œuvre de votre opération,
- positionne votre projet par rapport au seuil RE 2020
- vous recommande le mix béton le plus approprié pour atteindre l’objectif carbone de votre projet, en fonction des offres de bétons bas carbone disponibles localement, et selon des scenarios d’optimisation respectant la faisabilité technique, opérationnelle et économique.
A partir d’un nombre limité d’informations définies au fur et à mesure de la programmation puis de l’esquisse, 360design vous permet de simuler très simplement l’empreinte carbone du gros œuvre pour vous aider à définir rapidement votre avant-projet optimisé. En étude préalable, les premières informations urbanistiques peuvent être exploitées pour encadrer une première estimation en fonction de la surface habitable, la hauteur limite du bâtiment, et éventuellement le minimum de places de stationnement exigé par le PLU, voire le type d’ouvrage d’infrastructure en fonction de la nature du sol.
360design estime la fourchette de poids carbone dans laquelle votre projet pourra se situer,
et la valeur typique du poids carbone du projet en tenant compte des contraintes liées à la localisation du projet :
- La zone sismique (qui détermine notamment les ratios d’armatures et les dimensions d’éléments)
- Le poids carbone des bétons disponibles sur le site de production de plus proche du chantier. Ce paramètre géographique est indispensable,
le béton prêt à l’emploi étant composé de matières premières locales.
Avec les éléments d’architecture et de programmation qui peuvent ensuite être précisés, l’estimation va progressivement s’affiner, jusqu’à la spécification d’éléments structurels.
360design fournit une estimation de la valeur de poids carbone cible pour les lots de gros œuvre respectant les exigences de la RE 2020. Sur la base des paramètres du projet saisis par l’utilisateur, 360design calcule :
- le seuil RE 2020 Icconstruction_max correspondant à l’opération étudiée en tenant compte des paramètres du projet.
- le poids carbone des lots de second œuvre, de VRD, techniques et du contributeur chantier d’après les retours d’expérience de projets réels et les modélisations de l’outil statistique Vizcab Explo. Ces lots sont modélisés en s’appuyant sur les données environnementales de la base INIES et avec la méthode d’évaluation de la performance environnementale telle que décrite dans le Décret n° 2021-1004 du 29 juillet 2021 relatif aux exigences de performance énergétique et environnementale des constructions de bâtiments en France métropolitaine.
Figure 1
Ces données permettent d’estimer une part de poids carbone attribuable au gros œuvre pour respecter le seuil global. Cet indicateur est le poids carbone cible à atteindre dans 360design pour les lots 2 et 3 (voir Figure1)
optimisation
Ainsi, en comparant la valeur typique du poids carbone gros œuvre sur le projet étudié et la valeur de la cible pour les lots 2 et 3, l’utilisateur peut facilement visualiser si son projet a toutes les chances de respecter la RE 2020 ou nécessite une optimisation
Dans le cas de figure représenté ci-dessous, la valeur projet (197 kgéqCO2/m²Sref) est supérieure à la valeur cible (158 kgéqCO2/m²Sref). Une optimisation est possible avec les solutions de bétons à poids carbone plus faible .
Figure 2
Le simulateur propose alors le mix béton par grand ensemble d’éléments d’ouvrage le plus approprié pour atteindre cette cible, en fonction des FDES des bétons disponibles en local.
Les propositions ont faites en tenant compte d’une double volonté :
Les optimisations sont faites sur la base des bétons de type :
C25/30 XF1 S3 D22 pour les façades
C25/30 XC1 S3 D22 pour les autres éléments d’ouvrages
Avec des taux de réduction allant du score D au Score A sur l’échelle 360score (voir Figure 3)
Figure 3
Pour plus d'informations sur le scoring : https://www.lafarge.fr/360-score
Le simulateur repose sur la modélisation d’un bâtiment de logement collectif typique, calibrée à partir d’un nombre significatif de projets réels en béton banché, représentatifs des différentes régions de France.
Ce modèle paramétrable fournit des quantités typiques de béton et d’armatures métalliques pour chaque ouvrage du bâtiment, auxquelles sont associées les données environnementales.
L’approche retenue est pleinement conforme à la méthode d’évaluation de la performance environnementale telle que décrite dans la nouvelle réglementation RE2020.
Le modèle de bâtiment de logements collectifs a été calibré à partir d’un nombre significatif de données issues de projets réels (DPGF ou DQE), afin de fournir des estimations conformes à l’empreinte carbone observée sur l’échantillon.
La conception du simulateur, quant à ses fonctionnalités et à la plausibilité des résultats obtenus, a été guidée par des experts de l’analyse de la performance environnementale des bâtiments. Afin de répondre précisément aux besoins d’aide à l’écoconception en phases amont des projets, plusieurs bureaux d’études nationaux ont ainsi contribué au développement de ce simulateur.
Par le partage de leur expérience et de leurs connaissances, ils ont permis d’affiner la modélisation des bâtiments à partir des paramètres déterminants de l’empreinte carbone, observés dans les projets réels.
La start up Vizcab (https://vizcab.io/accueil), ConstructionTech spécialisée dans l’analyse de cycle de vie du bâtiment et les solutions digitales d’évaluation de sa performance environnementale, a développé pour360design le module intégré d’évaluation des lots hors gros œuvre.
Cadre de l’analyse du cycle de vie : la re 2020
Les calculs du simulateur 360design reposent sur la méthode décrite dans la RE 2020 (Décret n° 2021-1004 du 29 juillet 2021 relatif aux exigences de performance énergétique et environnementale des constructions de bâtiments en France métropolitaine)
Le niveau « Carbone » est exprimé en kg éq.CO2/m² Sréf
La RE 2020 définit un indicateur d’impact sur le changement climatique relatif à la construction noté Ic construction et calculé par la formule suivante :
𝑰𝒄 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒓𝒖𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏= 𝑰𝒄 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒔𝒂𝒏𝒕𝒔+ 𝑰𝒄 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒕𝒊𝒆𝒓
𝑰𝒄 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒕𝒊𝒆𝒓 : indicateur d’impact sur le changement climatique relatif au chantier de construction
𝑰𝒄 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒔𝒂𝒏𝒕𝒔 : indicateur d’impact sur le changement climatique relatif aux composants du bâtiment calculé sur les lots décrits ci-après :
Lot 1 : Voirie et Réseaux Divers (VRD)
Lot 2 : Fondations et infrastructure
Lot 3 : Superstructure, maçonnerie
Lot 4 : Couverture, étanchéité, charpente, zinguerie
Lot 5 : Cloisonnement - Doublage - Plafonds suspendus - Menuiseries intérieures
Lot 6 : Façades et menuiseries extérieures
Lot 7 : Revêtements des sols, murs et plafonds - Chape -Peintures - Produits de décoration
Lot 8 : Chauffage – Ventilation – Refroidissement - eau chaude sanitaire (CVC)
Lot 9 : Installations sanitaires
Lot 10 : Réseaux d’énergie (courant fort)
Lot 11 : Réseaux de communication (courant faible)
Lot 12 : Appareils élévateurs et autres équipements de transport intérieur
Lot 13 : Equipement de production locale d’électricité
Le simulateur s’applique aux projets de construction neuve de bâtiments de logements collectifs de deuxième, troisième et quatrième famille, pouvant comprendre des locaux d’activité, prise en compte au travers de leur Surface Utile. A ce jour, et tant que les textes relatifs aux locaux tertiaires ne sont pas arrêtés, 360design applique aux locaux d’activité les règles de calcul définies pour le logement collectif. La mise à jour des règles de calcul sera effectuée dès la publication des textes.
Un module dédié à la modélisation des habitations individuelles est en cours de développement et sera prochainement disponible.
L’estimation d’empreinte carbone du gros œuvre se base sur un modèle de bâtiment de logements collectifs conçu avec le mode constructif de béton banché comprenant :
Pour la superstructure (lot 3) :
Pour l’infrastructure (lot 2) :
Nota : Ce qui n’est pas listé ci-dessus n’est pas modélisé (ex : étanchéité des voiles enterrés, isolation en flocage de sous-face de plancher du RDC, séparation de places de stationnement individuel type box, bassin de rétention…)
Les dimensions des éléments en béton armé ont été définies à partir de caractéristiques techniques et fonctionnelles (structurelle, acoustique, …), croisées avec des statistiques issues des projets analysés.
Le dimensionnement des fondations et des armatures métalliques pour chaque élément en béton armé dépend de la zone sismique et de la hauteur du bâtiment.
Les classes de bétons considérées sont fonction du système constructif et de l’exposition du béton à son environnement, conformément à la norme NF EN 206/CN.
Les scénarios d’optimisation du mix béton ont été établis de façon à privilégier les solutions les plus plausibles d’un point de vue opérationnel (phasage chantier) et économique. L’outil offre également une possibilité d’optimisation manuelle du mix des bétons.
La donnée environnementale utilisée pour caractériser l’impact sur le réchauffement climatique, exprimé en masse équivalente au dioxyde de carbone (kg éq. CO2), est issue des Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FDES) des bétons prêts à l’emploi.
Les FDES des bétons armés sont réalisées grâce au configurateur BETie, d’après les caractéristiques et compositions des bétons Lafarge courants.
La donnée environnementale associée au cycle de vie des bétons armés est donc le total de l’indicateur de réchauffement climatique des modules : A – Fabrication et mise en œuvre), B – Utilisation et C – Fin de vie.
Les données environnementales prises en compte pour l’acier des armatures sont celles référencées dans le configurateur BETie.
Les résultats fournis couvrent le béton armé qui constitue la totalité des lots d’infrastructure et de superstructure. Les périmètres de ces lots sont définis par la RE 2020 comme suit :
L’estimation de l’ « empreinte carbone » correspond à l’impact sur le réchauffement climatique dû au cycle de vie du gros œuvre en béton armé du bâtiment, depuis l’extraction des matières premières jusqu’à leur élimination et recyclage.
Cet indicateur, exprimé en masse équivalente au dioxyde de carbone (kg éq. CO2), est calculé selon les normes relatives à la déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction (NF EN 15804+A1) et à l’analyse de cycle de vie des bâtiments EN 15978 sur laquelle repose en partie le référentiel E+C-.
Le cycle de vie du bâtiment est rapporté à une unité fonctionnelle et à une période d’étude de référence qui, dans le cadre du référentiel E+C-, sont le mètre carré de surface de plancher (Sréf) sur 50 ans d’exploitation
Le simulateur fournit des estimations basse, typique et haute de l’empreinte carbone du gros œuvre en fonction d’informations spécifiques au projet et renseignées par l’utilisateur d’une part, et de paramètres par défaut d’autre part.
Les estimations représentent les configurations de gros œuvre d’un bâtiment type correspondant aux informations renseignées.
La valeur typique est estimée à partir des valeurs de paramètres par défaut les plus courants, comme par exemple la compacité moyenne des bâtiments avec une forme donnée, ou encore une surface d’infrastructure moyenne avec un nombre de place de stationnement donné.
Si aucune information n’est renseignée (champ laissé vide), alors l’estimation se base sur une valeur moyenne par défaut. Pour prendre en compte une valeur nulle, saisir la valeur zéro. Par exemple, si le champ de la surface de balcon est laissée vide, alors une surface moyenne de balcon est considérée.
La valeur cible indiquée par 360design est calculée comme indiqué au paragraphe CALCUL D’UN POIDS CARBONE CIBLE POUR LES LOTS GROS ŒUVRE en retranchant à l’indicateur Ic construction du projet l’estimatif des lots 1 et 4 à 13 ,chantier et une marge d’erreur prise à 15% sur l’ensemble de ces autres lots .
Ainsi, il fournit une valeur sécuritaire sur la base de laquelle il est raisonnable de se projeter pour optimiser les lots 2 et 3 et ce sans même avoir envisagé d’optimisation des autres lots.