Matériaux Écologiques pour la Construction - 2024 PDF

24/10/2024 MATERIAUX ECOLOGIQUES POUR LA CONSTRUCTION Présenté par Pr. Omar KHTOU 1 Chapitre I L’écologie et la construction durable 1 ...

24/10/2024 MATERIAUX ECOLOGIQUES POUR LA CONSTRUCTION Présenté par Pr. Omar KHTOU 1 Chapitre I L’écologie et la construction durable 1  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général Depuis quelques décennies, il est devenu de plus en plus évident pour les autorités gouvernementales, les acteurs économiques et la société civile que les activités humaines ont des effets néfastes sur l'environnement. Par conséquent, il est impératif de réduire ces impacts de manière urgente. C'est pourquoi, à l'échelle mondiale, dans des domaines tels que l'industrie, l'énergie, les transports, la construction, etc., les incitations et les contraintes en faveur de l'intégration de pratiques de développement durable dans les projets sont de plus en plus contraignantes. I. Généralités et Contexte général Voici quelques-unes des dates importantes des accords internationaux liés au développement durable, à l'environnement et au climat : 1.Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) - Signée en 1992 et entrée en vigueur en 1994. Elle a jeté les bases du processus de négociation climatique international. 2.Protocole de Kyoto - Adopté en 1997, il est entré en vigueur en 2005. Il a établi des engagements de réduction des émissions de gaz à effet de serre pour les pays industrialisés. 3.COP21 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2015) - La COP21 s'est déroulée à Paris en 2015 et a abouti à l'Accord de Paris. 4.Accord de Paris - Adopté en 2015 lors de la COP21, l'Accord de Paris est entré en vigueur en 2016. Il établit des objectifs de limitation du réchauffement climatique mondial en dessous de 2 degrés Celsius, de préférence 1,5 degré. 2  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général 5. COP22 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2016) - S'est déroulée à Marrakech, au Maroc, en 2016, pour poursuivre la mise en œuvre de l'Accord de Paris. 6. COP23 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2017) - S'est tenue à Bonn, en Allemagne, en 2017, pour faire progresser les négociations sur le climat. 7. COP24 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2018) - S'est déroulée à Katowice, en Pologne, en 2018, pour finaliser les règles d'application de l'Accord de Paris. I. Généralités et Contexte général 8. COP25 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2019) - S'est tenue à Madrid, en Espagne, en 2019, pour poursuivre les discussions sur la mise en œuvre de l'Accord de Paris. 9. COP26 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2021) - S'est tenue à Glasgow, au Royaume-Uni, en 2021. Elle a été une étape clé dans les négociations climatiques, avec un accent particulier sur l'action climatique à l'échelle mondiale. 9. COP27 (Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques 2022) S'est tenue à Charm el-Cheikh en Égypte. 3  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général Le Développement Durable : La définition la plus largement reconnue du développement durable provient du rapport Brundtland (rapport de la Commission mondiale sur l'environnement et le développement) en 1987 : "Le développement durable est un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs." Les Nations Unies ont également adopté une définition officielle du développement durable : "Le développement durable est le développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins." I. Généralités et Contexte général L’Écologie : L'écologie est la branche de la biologie qui étudie les interactions entre les organismes et leur environnement, y compris les relations entre différentes espèces. Elle examine les cycles biogéochimiques, les écosystèmes, les populations, et l'impact des activités humaines sur la nature. L'écologie est une science qui cherche à comprendre comment les organismes vivants interagissent avec leur milieu et comment les écosystèmes fonctionnent. 4  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général La Construction Durable : La construction durable, souvent appelée "bâtiment durable" ou "construction écologique", fait référence à la conception, la construction et l'exploitation de bâtiments et d'infrastructures qui minimisent leur impact sur l'environnement, sont économes en ressources, efficaces sur le plan énergétique, et favorisent la qualité de vie des occupants. Elle vise à créer des bâtiments respectueux de l'environnement, écoénergétiques, sains, et durables. Le Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) est l'un des systèmes de notation largement reconnus pour évaluer la durabilité des bâtiments. Selon le US Green Building Council (USGBC), la construction durable "s'efforce de minimiser l'impact environnemental tout en répondant aux besoins des occupants, en utilisant des pratiques de conception et de construction innovantes et en intégrant des technologies et des systèmes efficaces sur le plan énergétique ". I. Généralités et Contexte général L’énergie grise : L'énergie grise, également connue sous le nom d'énergie incorporée, est une mesure de l'énergie totale nécessaire à la fabrication, au transport, à l'installation, à la maintenance, à la rénovation et à la démolition d'un produit ou d'un bâtiment. Cela inclut non seulement l'énergie directe, comme celle utilisée pour chauffer un bâtiment, mais aussi l'énergie indirecte nécessaire pour extraire, traiter et transporter les matériaux de construction. En bref, l'énergie grise représente l'empreinte énergétique totale d'un bâtiment tout au long de son cycle de vie. 5  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général L’énergie grise : L'énergie grise est d'une importance capitale pour plusieurs raisons : Compréhension des Impacts Environnementaux : Elle permet d'évaluer les impacts environnementaux totaux d'un bâtiment, ce qui est essentiel pour des décisions éclairées en matière de construction durable. Réduction des Émissions de Gaz à Effet de Serre : L'énergie grise est souvent associée à des émissions de gaz à effet de serre. Réduire l'énergie grise équivaut donc à réduire les émissions de CO2. Prise de Conscience Écologique : La prise de conscience croissante de l'impact environnemental des bâtiments a conduit à une demande croissante de bâtiments à faible énergie grise. I. Généralités et Contexte général Réduire l'Énergie Grise et Favoriser la Durabilité 1 Optimisation des Matériaux de Construction Le choix de matériaux de construction joue un rôle crucial dans la réduction de l'énergie grise. Les stratégies pour réduire l'énergie grise comprennent : Utilisation de Matériaux Locaux : Réduire l'énergie consommée pour le transport en utilisant des matériaux locaux. Matériaux Durables : Privilégier les matériaux qui durent plus longtemps, réduisant ainsi la nécessité de remplacement. Matériaux Recyclés : L'utilisation de matériaux recyclés réduit la demande en matières premières. 6  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général Réduire l'Énergie Grise et Favoriser la Durabilité 2 Efficacité Énergétique L'efficacité énergétique du bâtiment est un élément clé pour réduire l'énergie grise. Les stratégies comprennent : Conception Écoénergétique : Concevoir des bâtiments qui nécessitent moins d'énergie pour chauffer, refroidir et éclairer. Énergies Renouvelables : L'intégration de sources d'énergie renouvelable, comme les panneaux solaires, peut réduire la dépendance à l'énergie grise. I. Généralités et Contexte général L'Analyse du Cycle de Vie des Bâtiments L'Analyse du Cycle de Vie (ACV) est une méthodologie qui évalue les impacts environnementaux associés à un produit ou à un processus tout au long de son cycle de vie. En ce qui concerne les bâtiments, cela signifie examiner leur impact de la phase de conception à la démolition, y compris la fabrication, la construction, l'utilisation, la rénovation et la démolition. Les Quatre Phases du Cycle de Vie des Bâtiments Un bâtiment passe par quatre phases majeures tout au long de son cycle de vie : 1/ Phase de Construction La phase de construction est l'une des plus énergivores en termes d'énergie grise. Elle inclut la fabrication des matériaux de construction, leur transport sur le site, l'installation, et la construction elle-même. Les décisions prises à cette étape ont un impact significatif sur l'énergie grise du bâtiment. 7  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général L'Analyse du Cycle de Vie des Bâtiments 2/ Phase d’exploitation / Utilisation Pendant cette phase, le bâtiment est utilisé pour son but initial. Cela inclut la consommation d'énergie pour le chauffage, la climatisation, l'éclairage, et autres besoins des occupants. La phase d'utilisation peut représenter une part majeure de la consommation d'énergie globale d'un bâtiment. 3/ Phase de Rénovation La rénovation peut viser à améliorer l'efficacité énergétique d'un bâtiment. Cela peut inclure l'ajout d'isolants, de systèmes de chauffage plus efficaces, ou de technologies d'économie d'énergie. 4/ Phase de Démolition À la fin de sa vie utile, le bâtiment doit être démoli. Cette phase comporte également des coûts énergétiques, notamment pour le démantèlement et la gestion des déchets de construction. I. Généralités et Contexte général L’empreinte écologique : L'empreinte écologique est un outil de mesure de l'impact environnemental de l'humanité sur la planète. Elle évalue la quantité de ressources naturelles que nous consommons chaque année par rapport à la capacité de la Terre à régénérer ces ressources. Cette métrique permet de comprendre si l'humanité vit dans les limites de la planète ou si nous puisons de manière insoutenable dans les ressources naturelles. 8  24/10/2024 I. Généralités et Contexte général L’empreinte écologique : Comment l'Empreinte Écologique est Calculée? L'empreinte écologique est calculée en mesurant la demande de l'humanité sur plusieurs types de ressources naturelles, notamment : 1.Les terres agricoles et forestières : Cela inclut les zones utilisées pour la production alimentaire, la sylviculture, la pêche et les espaces naturels. L'empreinte mesure la surface nécessaire pour produire la nourriture et les matériaux que nous utilisons. 2.La consommation d'énergie : Cela évalue la demande d'énergie fossile et renouvelable, en mesurant la quantité d'énergie nécessaire pour alimenter nos maisons, nos transports, nos industries, etc. 3.La consommation d'eau douce : Elle mesure la quantité d'eau douce nécessaire pour répondre à nos besoins en eau potable, pour l'agriculture, l'industrie et d'autres utilisations. 4.La capacité de régénération de la planète : Cela évalue la capacité de la Terre à absorber les émissions de dioxyde de carbone (CO2) générées par l'activité humaine. II.L’éco-construction et éco-conception Définitions : L'éco-construction, également connue sous le nom de construction durable, est une approche de construction qui vise à minimiser l'impact environnemental des bâtiments tout au long de leur cycle de vie. Cela comprend la conception, la construction, l'utilisation, la rénovation et la démolition. L'éco-conception, parfois appelée conception durable, est le processus de création de produits, bâtiments ou systèmes qui prennent en compte les principes du développement durable. L'objectif est de réduire l'impact environnemental tout en offrant une fonctionnalité et des performances optimales. 9  24/10/2024 II.L’éco-construction et éco-conception Les Principes de l'Éco-Construction: 1 L'Économie des Ressources L'objectif principal de l'éco-construction est de minimiser la consommation de ressources naturelles. Cela implique : Utilisation de matériaux durables, recyclés ou renouvelables. Réduction des déchets de construction. Optimisation de la gestion de l'eau et de l'énergie. 2 L'Efficacité Énergétique L'efficacité énergétique est au cœur de l'éco-construction. Les stratégies incluent : Isolation thermique pour réduire la perte de chaleur ou de froid. Utilisation de technologies écoénergétiques. Intégration de sources d'énergie renouvelable. II.L’éco-construction et éco-conception Les Principes de l'Éco-Construction 3 Qualité de l'Environnement Intérieur La qualité de l'environnement intérieur est essentielle pour la santé et le bien-être des occupants. Les aspects comprennent : Contrôle de la qualité de l'air intérieur. Éclairage naturel et artificiel bien conçu. Confort acoustique. 4 Biodiversité et Écosystèmes L'impact sur la biodiversité est un facteur clé. Les bâtiments peuvent être conçus pour : Favoriser la faune et la flore locales. Préserver les écosystèmes adjacents. 10  24/10/2024 II.L’éco-construction et éco-conception Les Étapes de l'Éco-Conception 1 Phase de Conception La phase de conception est cruciale. Les concepteurs doivent : Sélectionner des matériaux éco-responsables. Planifier une disposition optimale pour l'efficacité énergétique et l'utilisation de l'espace. Intégrer des solutions pour la gestion de l'eau. 2 Phase de Construction La construction doit respecter les normes d'éco-construction en utilisant des pratiques durables : Minimisation des déchets de chantier. Utilisation de matériaux locaux ou écologiques. II.L’éco-construction et éco-conception Les Étapes de l'Éco-Conception 3 Phase d’Exploitation Les occupants jouent un rôle clé en réduisant l'empreinte environnementale en adoptant des pratiques durables : Gestion de l'énergie et de l'eau. Entretien régulier pour garantir une efficacité optimale.. 11  24/10/2024 II.L’éco-construction et éco-conception Les Étapes de l'Éco-Conception 4 Phase de Rénovation Les rénovations peuvent améliorer l'efficacité énergétique et l'impact environnemental global : Mise à jour de l'isolation. Remplacement d'appareils inefficaces. 5 Phase de Démolition Lorsqu'un bâtiment arrive en fin de vie utile, la démolition doit être réalisée de manière durable : Recyclage des matériaux de construction. Élimination appropriée des déchets. II.L’éco-construction et éco-conception Les Maisons (Construction) écologiques : L'éco-construction englobe divers types de maisons écologiques, chacune avec ses propres caractéristiques et avantages. Parmi ces types de maisons, nous trouvons la Maison BBC (Bâtiment Basse Consommation), la Maison Bioclimatique, la Maison Passive et la Maison Positive (ou Bâtiment à Énergie Positive). Chacune de ces approches vise à minimiser l'empreinte environnementale tout en créant un espace de vie confortable et durable. Dans les sections suivantes, nous explorerons en détail chacun de ces types de maisons, en mettant en évidence leurs principes et leurs avantages distincts, 12  24/10/2024 II.L’éco-construction et éco-conception Les Maisons (Construction) écologiques : La Maison BBC (Bâtiment Basse Consommation) Les maisons BBC sont conçues pour réduire considérablement leur consommation d'énergie. Pour obtenir ce label, elles doivent respecter des normes strictes en termes de chauffage, de ventilation, de climatisation, de production d'eau chaude et d'éclairage. Les principales caractéristiques d'une maison BBC incluent une isolation thermique efficace, l'utilisation de matériaux de construction de haute qualité, des systèmes de chauffage et de refroidissement écoénergétiques, ainsi que la gestion des déperditions de chaleur et la limitation des ponts thermiques. Une attention particulière est également accordée à l'étanchéité à l'air de la maison pour éviter les fuites de chaleur. L'objectif ultime d'une maison BBC est de minimiser la consommation d'énergie tout en offrant un haut niveau de confort à ses occupants. II.L’éco-construction et éco-conception Les Maisons (Construction) écologiques : La Maison Bioclimatique Les maisons bioclimatiques sont conçues pour tirer parti des ressources naturelles, telles que le soleil, le vent, et la végétation, pour optimiser le confort thermique de la maison. Elles reposent sur des principes de conception bioclimatique, qui consistent à exploiter au maximum le climat local pour réduire la dépendance aux systèmes mécaniques de chauffage ou de refroidissement. Ces maisons sont généralement bien orientées pour maximiser l'ensoleillement en hiver et minimiser l'exposition au soleil en été. Elles utilisent des matériaux de construction à haute inertie thermique pour stocker la chaleur et la libérer progressivement. Les maisons bioclimatiques peuvent également incorporer des éléments tels que des panneaux solaires pour la production d'énergie renouvelable. 13  24/10/2024 II.L’éco-construction et éco-conception Les Maisons (Construction) écologiques : La Maison Passive Une maison passive est conçue pour maintenir une température confortable tout au long de l'année en utilisant des méthodes passives, sans recourir à des systèmes actifs de chauffage ou de refroidissement. Ces maisons sont très bien isolées et étanches à l'air. Elles exploitent la chaleur dégagée par les occupants, les appareils électroménagers et l'ensoleillement pour maintenir une température agréable. Une ventilation contrôlée avec récupération de chaleur assure une circulation d'air frais et renouvelé tout en conservant la chaleur intérieure. Les maisons passives visent à réduire la consommation d'énergie à un niveau minimal, ce qui les rend extrêmement économes en énergie et respectueuses de l'environnement. II.L’éco-construction et éco-conception Les Maisons (Construction) écologiques : La Maison Positive (Bâtiment à Énergie Positive - BEPOS) Les maisons positives, également connues sous le nom de Bâtiments à Énergie Positive (BEPOS), vont au-delà de la simple réduction de la consommation d'énergie. Elles sont conçues pour produire plus d'énergie qu'elles n'en consomment, ce qui signifie qu'elles génèrent un excédent d'énergie qui peut être renvoyé au réseau électrique. Ces maisons intègrent généralement des panneaux solaires photovoltaïques, des éoliennes ou d'autres sources d'énergie renouvelable pour produire de l'électricité. Elles sont également très efficaces du point de vue de la consommation d'énergie, grâce à une isolation de pointe, une conception bioclimatique et des systèmes de chauffage et de refroidissement ultra-efficaces. Les maisons positives sont une étape importante vers la réduction de l'empreinte carbone de l'habitat, contribuant ainsi à la lutte contre le changement climatique. 14  24/10/2024 III. Les Eco-matériaux Qu'est-ce qu'un Matériau Écologique ? Les matériaux écologiques, parfois appelés matériaux durables ou verts, sont des matériaux de construction conçus et utilisés de manière à minimiser leur impact sur l'environnement tout au long de leur cycle de vie. Cela comprend leur extraction ou leur production, leur utilisation dans la construction, et leur élimination en fin de vie. Ces matériaux visent à réduire la consommation d'énergie, la pollution, la déforestation, et à favoriser la conservation des ressources naturelles. L'utilisation de matériaux écologiques revêt une grande importance dans le contexte actuel. Les avantages comprennent la réduction de la consommation d'énergie nécessaire pour chauffer et refroidir les bâtiments, la préservation des ressources naturelles telles que le bois et la pierre, et l'amélioration de la qualité de l'air intérieur. Ces matériaux contribuent à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la création d'un environnement plus sain pour les habitants des bâtiments. III. Les Eco-matériaux Les Matériaux Géosourcés 1. Le Matériau « Terre » Les matériaux de construction à base de terre, tels que l'adobe, la brique crue et le torchis, sont fabriqués à partir de terre crue mélangée à de la paille ou d'autres fibres. Ils ont été utilisés depuis des siècles dans de nombreuses régions du monde. Ces matériaux offrent d'excellentes propriétés d'isolation thermique et de régulation hygrométrique, les rendant idéaux pour les climats variés. 15  24/10/2024 III. Les Eco-matériaux Les Matériaux Géosourcés 2. La Pierre Naturelle La pierre naturelle, comme le granite, le calcaire et le schiste, est une ressource géosourcée largement utilisée dans la construction. Elle est appréciée pour sa durabilité, sa résistance aux intempéries et son esthétique. Différentes variétés de pierre sont disponibles en fonction de la région géographique. 3. Matériaux Géosourcés pour la Finition Les matériaux géosourcés pour la finition des bâtiments comprennent les enduits de terre, le tadelakt, et le stuc. Ils sont utilisés pour revêtir les murs et plafonds, offrant une esthétique unique et des avantages en termes de régulation de l'humidité à l'intérieur des bâtiments. III. Les Eco-matériaux Les Matériaux Biosourcés 1. Bois et Produits Dérivés Le bois et ses dérivés, comme le contreplaqué, sont des matériaux de construction biosourcés couramment utilisés. Ils sont issus de la biomasse forestière et peuvent être produits de manière durable grâce à une gestion forestière responsable. Le bois est apprécié pour sa durabilité, sa polyvalence et ses excellentes propriétés isolantes. 16  24/10/2024 III. Les Eco-matériaux Les Matériaux Biosourcés 2. Fibres Végétales Les fibres végétales, telles que le chanvre, le lin et la noix de coco, sont utilisées pour l'isolation des bâtiments. Elles offrent d'excellentes performances thermiques et sont respectueuses de l'environnement. Leur production nécessite moins d'énergie que celle de matériaux conventionnels. III. Les Eco-matériaux Les Matériaux Biosourcés 3. Le Bambou Le bambou est une ressource biosourcée renouvelable qui peut être utilisée de manière structurelle ou décorative dans la construction. Il présente l'avantage de sa croissance rapide et de sa grande résistance, ce qui en fait une alternative au bois dans de nombreuses applications. 17  24/10/2024 III. Les Eco-matériaux Eco-Matériaux pour l'Isolation 4.1 Isolation Thermique L'isolation thermique des bâtiments peut être réalisée à l'aide de matériaux biosourcés tels que la laine de mouton, de coton et de cellulose. Les panneaux isolants en fibre de bois sont également couramment utilisés. Ces matériaux offrent d'excellentes performances thermiques, réduisant ainsi la consommation d'énergie pour le chauffage et la climatisation. 4.2 Isolation Phonique Certains matériaux d'isolation acoustique naturelle, tels que le liège, la laine de bois et la ouate de cellulose, contribuent à améliorer le confort sonore à l'intérieur des bâtiments. Ils sont particulièrement utiles dans les environnements bruyants ou pour créer des espaces calmes. IV. Normes et réglementations La Stratégie Nationale de Développement Durable (SNDD) : La SNDD est le cadre général qui intègre les objectifs du développement durable, y compris ceux liés à la construction. Elle fixe des objectifs globaux de développement durable, notamment en ce qui concerne la réduction des émissions de gaz à effet de serre, l'utilisation efficace des ressources et la promotion d'une économie verte. 18  24/10/2024 IV. Normes et réglementations Le Plan National de l'Habitat (PNH) : Le PNH est une composante importante de la SNDD, qui vise à promouvoir des habitats durables et abordables au Maroc. Il encourage la construction de logements sociaux et écologiques, en mettant l'accent sur l'efficacité énergétique et l'utilisation de matériaux locaux et durables. IV. Normes et réglementations La Loi sur la Construction et l'Urbanisme : Cette loi réglemente les activités de construction et d'urbanisme au Maroc. Elle établit des normes minimales pour les bâtiments en ce qui concerne la sécurité, l'efficacité énergétique et l'utilisation de matériaux respectueux de l'environnement. 19  24/10/2024 IV. Normes et réglementations Les Normes de Construction Durables : Le Maroc a adopté des normes de construction qui incluent des critères d'efficacité énergétique, d'isolation thermique, et de performance environnementale des matériaux de construction. Ces normes encouragent l'utilisation de matériaux recyclés, de matériaux biosourcés, et de technologies écoénergétiques. Voir le Guide « développement durable pour la construction » de l’Institut Marocain de Normalisation. 20