La stratégie adoptée pendant la conception de la maison préfabriquée en kit a permis de réduire son bilan carbone à un résultat 6 fois moindre que celle d’une maison classique. 10,6 t.eq.CO2 d’émissions sur son cycle de vie, qui dit mieux?
ÉcohabitationPublié: 17 avril 2020 12:00Dernière modification: 1 octobre 2020 10:07
Guillaume Mignot, CPI, et Paola Duchaine, Réd. a., M. Env.
Eco-Habitat S1600, signée PARA-SOL Architecture et Développement et Bâtiment Pré-Fab inc., est l'un des Kits Écohabitation, solutions d'habitation préfabriquées écologiques au design unique. Contemporaine et de conception écologique, la maison est spacieuse, lumineuse et conviviale.
Son design sobre fait écho à sa sobriété en carbone. En effet, l'architecture a été pensée pour réduire son empreinte carbone, privilégiant la compacité, l'économie de matériaux, la maximisation de matériaux à faible empreinte environnementale et la haute performance énergétique. Le résultat de cette démarche?
Ce résultat est environ 6 fois mieux que celui d’une construction conforme au Code. Le score pourrait être ajusté après une année d’occupation pour inclure les performances réelles du bâtiment en opération.
Urgence carbone: viser l'énergie grise des bâtiments
De plus en plus, les nouvelles constructions atteignent des niveaux de performance énergétique supérieurs. Leur demande en énergie à l'opération (chauffage, électricité, etc.) s'amenuise avec l'amélioration des pratiques des professionnels de l'industrie du bâtiment. Et c'est une bonne nouvelle!
Mais sur la durée de vie utile d’un bâtiment, l'énergie grise compte généralement pour environ la moitié de son empreinte carbone. Au Québec, grâce à l'empreinte environnementale réduite de l'électricité, l'énergie intrinsèque du bâtiment pèse plus lourd. Il est nécessaire de se pencher sur l'impact carbone des matériaux de construction pour favoriser la réduction globale des émissions de gaz à effet de serre. Chez nous, optimiser l'utilisation du bois dans la conception se révèle être une excellente stratégie.
Une approche holistique est donc la voie à adopter. Pour trouver des solutions avec une faible empreinte carbone, l’accent doit être mis autant sur la performance énergétique du bâtiment que sur la sélection des matériaux. Pour démontrer la pertinence de cette approche, nous avons produit un bilan carbone de l'Eco-Habitat S-1600.
Méthodologie de l'évaluation de l'empreinte carbone sur le cycle de vie
Afin d’évaluer le bilan carbone de l'Eco-Habitat S1600, nous avons utilisé le logiciel Athena Impact Estimator for buildings. Cet outil permet d’évaluer l’impact de chaque matériau en proportion de son utilisation et usage. Nous saisissons dans le logiciel les quantités de matière en fonction de leur catégorie (sol, toiture, mur, etc.). La comparaison de l’impact du carbone par catégorie est présentée dans le tableau suivant :
Comme on peut le voir, l’impact en termes d’émission carbone est très variable en fonction des matériaux. Le béton utilisé pour la dalle représente le plus fort impact carbone alors qu’il ne représente pas le plus gros volume. Les matériaux pour lesquels le processus de transformation est énergivore ou qui ont un fort impact en fin de vie sont à limiter.
Stratégies de réduction et matériaux biosourcés
La base d'une stratégie sobre en carbone: limiter le béton! Même s'il existe des options plus écologiques pour ce poids lourd de la construction, il est tout de même l'ennemi numéro 1 de l'empreinte environnementale. Voilà pourquoi, côté fondations, le sous-sol a été évité. L’emploi de béton s’est donc limité à la dalle sur sol, ce qui représente tout de même une proportion importante de l’impact global.
La conception d’un bâtiment à faible émission carbone doit privilégier les produits biosourcés et locaux, nécessitant le minimum d’énergie et de produits chimiques dans leur processus de transformation. L'utilisation de matières premières végétales apporte un autre avantage de taille: les matériaux biosourcés permettent de séquestrer le carbone! En effet, selon la Société d'habitation du Québec, pour chaque mètre carré de bois employé en construction, 1 tonne de CO2 est évitée à l'atmosphère.
En fin de vie, la portion recyclable du bois utilisé pour la structure et l'isolation pourra constituer une base pour de la fibre isolante, alors que le reste sera une source d’énergie de substitution aux énergies non renouvelables, comme l’illustre le schéma suivant:
Justement, les concepteurs de l'Eco-Habitat S1600 ont maximisé l'utilisation du bois. À l'intérieur, cette matière renouvelable est utilisée à grande échelle, mais étonnamment pas pour le plancher! Le béton lissé de la dalle offrait une belle finition au plancher du rez-de-chaussée.
La plupart des surfaces intérieures, les murs et le plafond cathédrale sont finis avec des contreplaqués sans urée formaldéhyde ni autres COV (collés à la colle de soja), les fameux PureBond de Columbia Forest Products. Ce choix est très tendance: on voit de plus en plus de design d'intérieur arborer cette couleur miel qui rend l'ambiance très chaleureuse. Grâce à ces panneaux, il a été possible de limiter l’utilisation du gypse à la salle de bain, ce qui est un excellent point, car la fin de vie de ce matériaux de plâtre n’offre pas les mêmes options que le bois.
Les caissons de la cuisine et tous les rangements sont faits de ces contreplaqués! Ils sont ainsi beaucoup plus durables que les classiques versions en mélamine, pouvant être réutilisés lors d’un réaménagement et faciles d’entretien. Les portes d’armoires de l'entrée, du salon, de la cuisine et de la salle de bains ont été recouvertes de stratifié anti-tache, très résistant aux chocs et égratignures, indiquant une très faible quantité de toxines.
De planches d'épinettes embouvetées ont été posées au plafond du salon du rez-de-chaussée, légèrement lasurées de blanc pour contraster avec tout le bois au naturel.
Mais le bois n'est pas le seul matériau biosourcé! Le lin, le liège, le chanvre, la paille sont souvent mis en valeur par les manufacturiers de matériaux de construction. Justement, le plancher du second étage est recouvert de Marmoléum, fait de lin, un matériau renouvelable et de source naturelle, très résistant et sain.
L'ossature bois est isolée (murs et toiture) avec de la cellulose, issue en majorité de papier journal recyclé, et de panneaux en fibre de bois. Son processus de transformation est peu complexe, favorisant ainsi les filières de recyclage et réduisant l’impact carbone de la construction.
Enfin, des matériaux durables, comme l’acier et le bois, ont été choisis pour le revêtement extérieur et la toiture. Il limitent également l’impact carbone du fait qu’ils ne sont pas remplacés pendant la durée de vie utile de la maison (contrairement aux bardeaux d’asphalte, par exemple). Leur durabilité réduit de beaucoup leur coût réel.
Pour connaître tous les matériaux et appareils mécaniques utilisés dans la construction, consultez cet article.
Importance de l’énergie en utilisation
L'empreinte carbone sur le cycle de vie comprend aussi l'énergie dépensée pour son opération: le chauffage, la ventilation, les électroménagers et l'éclairage. Or, la consommation énergétique d'une habitation sur une durée de vie de 60 ans peut faire doubler l’impact carbone. Ainsi, la performance de l’isolation et des choix d’équipements mécaniques est indispensable.
Pour l'Eco-Habitat S1600, l’utilisation conséquente de matériaux isolants a été compensée par le fait qu’ils sont biosourcés et qu’ils réduisent considérablement l’utilisation de l’électricité du réseau. Le choix d’une thermopompe couplée avec un plancher chauffant solaire ainsi que des équipements d’électroménager efficaces permettent une réduction drastique des émissions de carbone liées à la consommation électrique.
On constate que le bilan carbone de la maison est quasiment multiplié par 10 à cause de la consommation d’énergie en opération. Cependant, il reste bien inférieur au bilan de la maison code qui s’élève à plus de 60 t. eq. CO2. Le graphique suivant montre la comparaison des empreintes carbones totales des 2 maisons:
En outre, lorsqu'on compare le rapport entre l’énergie grise et l’énergie d’opération, on se rend compte que relativement, l'énergie utilisée pour la construction de l'Eco-Habitat S1600 est vraiment réduite! Alors que pour une maison classique, le rapport énergie intrinsèque et énergie d'opération est à peu près identique.
À la lumière de ces données particulièrement révélatrices, Écohabitation est persuadé que le bilan carbone des habitations intégrant l'empreinte des matériaux choisis devrait être généralisé en phase de conception, dans l'objectif d'encourager l'habitation sobre en carbone.
Après la course à la consommation zéro en énergie, il faut faire la course au bâtiment à carbone zéro. Réduire l'intensité carbone des bâtiments au mètre carré, plus que leur intensité énergétique de chauffage. Dans ce contexte, Écohabitation voit la nécessité de mettre en place un indicateur d’intensité carbone des bâtiments pour répondre à l'urgence des changements climatiques.
Un indicateur d'intensité carbone est parfaitement compatible avec l'analyse de cycle de vie des bâtiments, basée sur les déclarations environnementales de produits (DEP), et qui prend en compte le bilan carbone en plus de l'impact environnemental sur les écosystèmes et les ressources non renouvelables.
Erigé en pratique habituelle, ce calcul jouerait un véritable rôle de levier pour la réduction du carbone intrinsèque. Le score final des émissions dues à la construction et à l’occupation pourrait être affiché au même titre qu’une cote Énerguide.
Le calcul de l'empreinte carbone sur le cycle de vie nourrirait de manière considérable la réflexion sur la réduction des émissions de carbone pour toutes les étapes de la vie des habitations.
Calcul du bilan carbone de l'Eco-Habitat S1600, avec le logiciel Athena Impact Estimator for buildings, par Guillaume Mignot
Ok, mais ca donne quoi quand c'est comparé aux autres type éco-construction? Je pense au programme Novoclimat et Leed entre autre. Mais on pourrait y inclure les maison positive ou à énergie 0. Le niveau d'isolation thermique, consommation et production d'énergie ainsi que la durée de vie des matériaux?
Quelles sont les caractéristiques d'une maison autosuffisante en énergie (ou nette-zéro) et quelle est la pertinence d'un projet netzéro ?
Caractéristiques d'une maison autosuffisante
Une maison autosuffisante, ou nettezéro, est une maison qui produit autant d'énergie qu'elle en consomme, et ce en ne produisant aucune émission de carbone. Le concept est fort intéressant mais difficile à réaliser sur le terrain, particulièrement dans notre climat froid. À l'heure actuelle, il y a d'ailleurs très peu de maisons nettezéro au Canada, mais cela pourrait être amené à changer au cours des prochaines années. Comment donc bâtir une maison nettezéro sans que son coût soit prohibitif?
Selon une étude menée par la revue Solplan et publiée en janvier dernier, il y a deux variables clés dans un calcul de rentabilité : le coût des mesures de conservation de l'énergie et le coût des sources d'énergie renouvelables. En d'autres termes, s'il en coûte plus cher d'augmenter l'isolation que d'installer des panneaux solaires photovoltaïques, il est temps de cesser d'augmenter l'isolation! En effet, alors qu'initialement l'augmentation de l'isolation procure des économies considérables d'énergie à coût relativement modeste, passé un certain cap les gains en efficacité sont faibles proportionnellement à leur coût. Considérant le coût actuel de l'énergie produite par des panneaux photovoltaïques - soit le prix des panneaux et de leur installation par rapport à leur production d'énergie en kilowatts par année - l'étude en est arrivée à produire le portrait de maisons nettezéro pour différents climats canadiens.
D'abord, une maison nettezéro intègre les principes du solaire passif. Les fenêtres doivent donc être majoritairement orientées vers le sud. Il n'est pas nécessaire que l'orientation soit franc-sud; une orientation sud-est ou sud-ouest ne réduira que peu les gains d'énergie. À noter, on recommande que la superficie totale des fenêtres face au sud ne dépasse pas 6% de la superficie totale du plancher.
L'étanchéité est une caractéristique déterminante de la maison nettezéro. Une enveloppe étanche permet d'épargner une importante quantité d'énergie, en plus d'augmenter la durabilité de l'habitation et le niveau de confort des occupants.
Au niveau de l'isolation, l'accent est mis sur le toit, qui doit avoir un facteur R très élevé, soit R-80 pour Montréal. Pour les murs hors-sol, on recommande R-60 et pour les murs de fondation, R-24. La dalle du sous-sol quant à elle n'a pas besoin d'une isolation aussi performante : une valeur de R-10 est suffisante.
Un autre facteur déterminant : l'efficacité des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Pour le chauffage, les plinthes électriques constitueraient la meilleure option dans les régions au climat plus tempéré, de par leur bon rapport efficacité/prix. Dans les régions plus nordiques (voir note au bas pour les zones climatiques), les thermopompes géothermiques sont une alternative valable. Pour le chauffage de l'eau, un chauffe-eau à haute efficacité avec réservoir, combiné à un système de récupération de la chaleur des eaux de drainage et d'un système d'appoint solaire thermique serait le meilleur choix. Pour la ventilation, il faut opter pour un ventilateur récupérateur de chaleur à très haute efficacité.
Finalement, n'oublions pas que toute stratégie visant à réduire la consommation d'énergie engendrée par les activés quotidiennes mérite d'être instaurée. Par exemple, il est relativement simple de réduire la consommation d'énergie en lien avec l'éclairage et les appareils électroménagers.
Des maisons autosuffisantes au Québec ?
Au Québec, la SCHL a financé ou finance toujours, via l'initiative EQuilibrium, trois projets d'habitations nettezéro. La maison Alstonvale, située dans le village de Hudson à 60 km de Montréal, possèdera une fois terminée les caractéristiques citées plus haut: enveloppe étanche et bien isolée, conception visant à maximiser l'apport du solaire passif, panneaux solaires thermiques, etc. Ses concepteurs disent vouloir changer la vision que nous avons de la construction résidentielle (notez que la maison a malheureusement été détruite par un incendie alors que sa construction était alors presque achevée, au printemps 2010). La construction de la Maison ÉcoTerra est située à Eastman. Elle a été construite à partir de modules pré-fabriqués, afin de réduire la quantité de déchets de chantier. À Montréal, dans l'arrondissement de Verdun, se trouve le triplex Abondance Montreal : le Soleil. Grâce à un ensemble de stratégies écoénergétiques, on prévoit un bilan énergétique presque nul, soit de -17,2kWh/m2.
Les limites de la maison nettezéro
Le concept de la maison nettezéro n'est toutefois pas sans détracteurs. Certains suggèrent que l'investissement en ressources matérielles et financières nécessaire à la construction d'un immeuble netzéro n'a guère de sens si l'immeuble en question est situé dans une communauté qui, globalement, gaspille énormément d'énergie. D'où l'idée que l'on ne devrait pas concentrer nos efforts vers la conception de maisons nettezéro mais plutôt vers des quartiers netzéro.
Il y a également des restrictions à savoir quel type de bâtiment peut devenir entièrement autosuffisant. En effet, comme l'installation de panneaux photovoltaïques est pour ainsi dire une condition nécessaire à l’obtention d’un bâtiment autosuffisant, il est presque impossible pour les édifices à multiples étages de l’être, car pour une même surface de toiture - et donc un même nombre de panneaux solaires - ils comptent une bien plus grande superficie habitable. Selon un rapport du National Renewable Energy Lab et du Département américain de l'énergie, si l'on place des panneaux uniquement sur le toit, ce qui est le cas dans la grande majorité des projets, la limite se situerait à 4 étages.
Autre problème, pour que les panneaux aient le meilleur approvisionnement possible en rayons solaires, ils ne doivent pas être ombragés par des arbres, et surtout, par des structures adjacentes. Donc, une maison en banlieue atteindra plus facilement un objectif netzéro qu'une autre située dans un milieu urbain densément peuplé. Cela soulève bien sûr une problématique reliée au transport.
La voie de l'avenir : des communautés autosuffisantes ?
Des communautés avec une vision énergétique commune commencent à apparaître de part et d'autre du continent. Un exemple; l'université de Cornell située dans l'état de New York. Le système de climatisation de tout le campus et de plusieurs écoles secondaires du district est centralisé. La climatisation s'effectue grâce à l'eau d'un lac avoisinant, qui rend inutile le recourt à des agents réfrigérants comme les HCFC. Rentable, ce système reste trop coûteux pour être mis en place pour une seule habitation. Un système semblable existe au Canada, à Toronto. Le Metro Hall, une tour à bureaux de 27 étages, est climatisée grâce à un système alimenté par l'eau froide du lac Ontario. Pour ce seul bâtiment, la consommation d'énergie a été réduite de trois millions de kilowatts/heure par année, soit suffisamment pour alimenter en électricité 300 maisons, et équivalent à 732 tonnes de gaz à effet de serre en moins.
Au delà de ce genre d'initiatives, une communauté doit considérer non seulement la consommation d'énergie des bâtiments qui la composent, mais aussi la consommation d'énergie dans son ensemble, incluant par exemple le transport. Certaines villes européennes ont instauré des mesures dissuadant le recours à l'automobile pour les déplacements intra-urbains. L'utilisation des modes de transport actifs et collectifs est essentielle à la création de véritables communautés autosuffisantes.
Finalement, les difficultés principales en lien avec les communautés nettezéro concernent les questions de propriété et d'administration. Le projet de développment urbain BedZED, à Londres, est un exemple de projet de quartier résidentiel orchestré par seulement quelques entités. On imagine que rapidement, ce type de développement peut donner naissance à des conflits.
En conclusion, l'habitat netzéro représente peut-être la voie de l'avenir, mais le chemin risque tout de même d'être long et semé d'embûches.
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*Les quatre maisons-type de l'étude de Solplan ont été modélisées selon les caractéristiques des climats de Vancouver, Toronto, Winnipeg et Yellowknife, situées respectivement dans les zones climatiques A, B, C et D de Ressources naturelles Canada (cliquez ici pour voir la carte). Montréal et Québec se trouvent dans la zone B, alors que Val d'Or et Sept-Îles par exemple se trouvent dans la zone C (cliquez ici pour voir la carte pour le Québec seulement).
Sources :
Andrews, Kate, "BEDZED: Beddington Zero Energy Development in London", Inhabitat, http://inhabitat.com/bedzed-beddington-zero-energy-development-london/
City of Toronto, "What's the city doing to shrink its footprint? Deep Water Lake Cooling and the City", http://www.toronto.ca/environment/initiatives/cooling.htm
Malin, Nadav, "The Problem with Net-Zero Buildings (and the Case for Net-Zero Neighborhoods)", dans Environmental Building News, Août 2010.
Solplan Review, Net Zero Housing, Janvier 2011.
Que pensez-vous des systèmes de plafonds tendus ? Type Barrissol et équivalent.
Bonjour Anne,
Nous ne connaissons pas les plafonds tendus et n'avons pas encore effectué d'études sur le sujet, mais à première vue, ils semblent généralement faits de Vinyle (ou PVC) ou d'aluminium. Le premier est issu du pétrole, possède une forte énergie grise, le second possède une empreinte élevée, même s'il infiniment recyclable.
Quels sont les critères qu’il faut regarder pour choisir un bon terrain pour la construction au Québec?
Bonjour Alejandro,
Il y a plusieurs aspects à regarder pour l'achat d'un terrain, et le site d'Écohabitation contient de nombreuses informations à ce sujet.
Premièrement, la localisation.
Vous pouvez éviter de vous installer à des milles et des milles du premier arrêt de bus, ou de la première épicerie. En termes de bilan carbone, les dizaines de kilomètres accomplis chaque jour dans votre voiture limitent ou annulent tous vos efforts pour diminuer l’impact écologique de votre maison.
Comment mettre en place un mode de vie écologique? Quel est le lieu le plus propice à ce mode de vie? Nous vous proposons trois pistes de réflexion.
Vivre écolo en pleine ville Cela surprend toujours ceux qui découvrent l’écologie : oui, vivre en ville peut être un choix éminemment respectueux de la planète. Le mode de vie écolo-urbain est même le plus simple à mettre en oeuvre. A quelques conditions toutefois. Mode d’emploi.
Vivre écolo en banlieue C'est indiscutablement l'option la moins écologique, du fait de l'utilisation intensive de la voiture. Quelques idées dans ce mode d'emploi.
Vous n’avez pas forcément besoin de 1200 pieds carrés si vous vivez seul(e) avec votre chat(te). Choisissez plutôt la sobriété heureuse que les rêves de grandeur... Les Canadiens disposent en moyenne de 700 pieds carrés par personne. C’est énorme ! Divisez donc ce chiffre par deux, ça suffit largement.
Assurément, construire sur un terrain de montagne rocailleux coûtera beaucoup plus cher au niveau des infrastructures d'approvisionnement en eau et d'épuration. Si vous en avez la possibilté, il vaut mieux choisir un endroitplat et construire sur une dalle flottante, tel que nous l'expliquons dans leCahier de projet #5 - Construction de la dalle écologique sur sol. Ceci permettra de creuser le moins possible.
Avant de construire votre maison écologique, nous vous invitons aussi à vous former. Prenez connaissance de toutes les formations que nous offrons !
La Norme Carbone Zéro V2: la dernière mesure d’innovation en matière de bâtiment durable qui reflète l’impact climatique réel des bâtiments. Elle considère le …
EC3: un outil open source gratuit pour réduire l’empreinte carbone des bâtiments. L’empreinte écologique de l’environnement bâti est énorme: extraction de la m…
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j aimerais savoir le prix refuge s400
Ok, mais ca donne quoi quand c'est comparé aux autres type éco-construction? Je pense au programme Novoclimat et Leed entre autre. Mais on pourrait y inclure les maison positive ou à énergie 0. Le niveau d'isolation thermique, consommation et production d'énergie ainsi que la durée de vie des matériaux?