Habitations communautaires Pointe-aux-Lièvres – Ossature légère en bois : légère empreinte carbone? - Société d'habitation du Québec

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Habitations communautaires Pointe-aux-Lièvres – Ossature légère en bois : légère empreinte carbone?

Photo d'un immeuble de 6 étages
Source : Société d'habitation du Québec

Les Habitations communautaires Pointe-aux-Lièvres (PAL6) sont l’un des premiers bâtiments de six étages construits avec une ossature légère en bois. L’un des facteurs ayant mené au choix de ce système constructif est la faible empreinte carbone du bois. Pour valider cette intuition et élargir les connaissances sur la performance environnementale des bâtiments au Québec, une analyse de cycle de vie a été réalisée. Quel est l’impact potentiel des matériaux utilisés dans ce multilogement sur les changements climatiques? Comment se compare ce système constructif à un bâtiment similaire construit à partir d’une structure de béton? Tour d’horizon des résultats de cette recherche. 

Pourquoi faire une analyse de cycle de vie? 

Les habitations, par leur nombre et par la quantité de ressources naturelles et énergétiques nécessaires à leur construction et à leur utilisation, ont un impact important sur l’environnement et la santé. Selon le Carbon Leadership Forum1, le secteur du bâtiment est responsable de près de 40 % des émissions de carbone mondiales. La prise de conscience des impacts des bâtiments, toujours grandissante, a été l’un des leviers des changements écologiques dans les pratiques de construction ainsi que dans les références en bâtiment durable. Parmi les outils d’évaluation environnementale, l’analyse de cycle de vie (ACV) propose une mesure globale des effets potentiels sur la santé humaine et sur l’environnement catégorisés par indicateurs (changements climatiques, destruction de la couche d’ozone, etc.).

Cette analyse basée sur une méthodologie scientifique comptabilise la quantité et la nature des matériaux et de l’énergie consommés. Elle prend également en considération toutes les étapes du cycle de vie du bâtiment. Ces étapes incluent l’extraction des matières premières, leur transformation en matériaux et leur mise en œuvre, jusqu’à l’utilisation du bâtiment et à son démantèlement.

Note 1 : UNEP and IEA, “Global Status Report 2017: Towards a Zero-Emission, Efficient, and Resilient Buildings and Construction Sector”, 2017. 

Diagramme d'un analyse de cycle de vie d'un bâtiment

Source : Ageco

L’ACV permet de comprendre la performance environnementale des différents composants et services du bâtiment et de faire ultimement des choix écologiques plus éclairés. 

La faible empreinte carbone du bois

Étant donné l’ampleur des effets de l’environnement bâti sur les changements climatiques, l’attention s’est principalement portée sur les résultats de cet indicateur, qui indique les émissions de gaz à effet de serre (GES) et qui se calcule en kilogrammes équivalents de dioxyde de carbone (kg éq. CO2). En habitation, cet impact, que l’on nomme aussi empreinte carbone, provient avant tout de la combustion de combustibles fossiles nécessaires aux équipements de transformation, de transport et de mise en œuvre des matériaux de construction ainsi que du chauffage des espaces et de l’eau.

Le bois exige peu de transformation pour devenir un matériau de construction et il provient d’une biomasse renouvelable. De plus, les arbres stockent du carbone qui demeure séquestré pendant toute la durée de vie du bâtiment. Ces caractéristiques en font un matériau écologique à privilégier, considérant les enjeux liés aux changements climatiques. C’est notamment dans cet objectif que les règles entourant la construction permettent maintenant l’érection de bâtiments en ossature légère jusqu’à 6 étages et en bois massif jusqu’à 12 étages. 

L’ACV réalisée sur le bâtiment PAL6 a permis non seulement de mesurer les émissions de GES liées à l’ossature légère en bois, mais aussi de comprendre les impacts liés à l’ensemble des matériaux qui composent son système constructif (isolants, revêtements, fondations, etc.). Les résultats de cette analyse ont été comparés à une ACV réalisée sur un bâtiment similaire, mais construit à partir d’une structure de béton. Cette comparaison a permis d’avoir un aperçu de l’écart entre les performances environnementales des deux systèmes constructifs.

Méthodologie de l’ACV

L’analyse de cycle de vie réalisée par le Groupe AGÉCO présente les résultats selon cinq indicateurs d’impacts environnementaux :

  • Changements climatiques
  • Destruction de la couche d’ozone
  • Acidification des terres
  • Eutrophisation
  • Inventaire de l’eau consommée

Les quantités et les types de matériaux utilisés ont été extraits des plans et devis produits pour la construction. Les données énergétiques lors de l’exploitation sont basées sur les moyennes de consommation des locataires du bâtiment.

mesures

Aperçu de la quantité de matière nécessaire dans la structure :

  • 6 540 m2 de planchers
  • 3 150 ml de murs
  • 1 540 ml de poutres
  • 80 tirants (x 6 niveaux)
  • 289 pieux

Source : Douglas Consultants

Aperçu des caractéristiques du bâtiment

Le bâtiment compte 59 logements, pour une superficie de plancher de plus de 6 000 m2 répartie sur 6 étages.

Conçu par Lafond Côté Architectes et la firme d’ingénierie Douglas Consultants, le multilogement est situé dans le quartier Limoilou, à Québec.

Le chauffage est assuré par des plinthes électriques et sa conception a été encadrée par le Guide de construction AccèsLogis Québec et le programme Novoclimat.

Pour plus de détails sur le système constructif, consultez la section Assemblage contrôlé.

Profil environnemental du bâtiment PAL6

Contribution relative des étapes du cycle de vie de tous les indicateurs


Source : Groupe AGÉCO

L’utilisation de bois dans la structure du bâtiment entraîne des bénéfices (en vert sur le graphique) grâce à sa capacité de capturer et de stocker le carbone.

Observations sur les résultats

La production des matériaux et leur remplacement représentent plus de la moitié des impacts potentiels.

Diagramme d'un pourcentage

La consommation d’énergie et d’eau durant l’étape d’utilisation du bâtiment représente environ 40 % des impacts potentiels.

Matériaux de construction

L’étape de la production des matériaux a une influence importante sur les indicateurs de changements climatiques, de destruction de la couche d’ozone et d’eutrophisation.

Les matériaux ayant le plus d’impact sont le béton, le gypse et la laine minérale.

Gypse

PAL6 ne comporte pas de stationnement souterrain. De plus, le béton ne se trouve que dans les fondations. Par ailleurs, une grande quantité de panneaux de gypse et d’isolant de fibre minérale sont utilisés dans les séparations coupe-feu et à l’intérieur des vides techniques, ce qui contribue à la protection contre les incendies.

Quant à lui, le bois (planchers de poutrelles ajourées, fermes de toit, murs porteurs d’ossature légère, poutres et colonnes en bois d’ingénierie, contreplaqué, OSB), grâce à sa capacité de capturer et de stocker le carbone, influence de façon positive l’indicateur de changements climatiques. 

L’important recours au bois comporte toutefois des conséquences écologiques, notamment en raison de l’utilisation de carburant pour les équipements de récolte et la vaste utilisation des terres. 

Entretien et rénovation

Les matériaux de remplacement représentent de 20 à 25 % des impacts potentiels sur les changements climatiques, la destruction de la couche d’ozone et l’acidification.

Les différents composants du bâtiment ont des durées de vie variables. La dégradation des matériaux, les bris et l’évolution des besoins feront en sorte qu’ils seront remplacés pendant la durée de vie du bâtiment (ici fixée à 75 ans). Les remplacements qui ont le plus d’impact sont ceux des matériaux de finition intérieure. En plus du gypse, les revêtements de plancher et les carreaux de plafond sont les matériaux qui, par leur composition ou leur fréquence de remplacement, ont la plus grande empreinte environnementale. 

Consommation d’énergie et d’eau

L’utilisation quotidienne des logements requiert de l’énergie pour le chauffage de l’eau et de l’air, l’éclairage, les électroménagers, les appareils électroniques et la ventilation, en plus d’une grande quantité d’eau. Cette consommation représente 40 % des impacts potentiels (sur une période de 75 ans). Selon les données relevées en 2019, la consommation d’énergie moyenne des locataires de PAL6 est de 127 kWh/m2, une moyenne de consommation environ 30 % plus faible que la majorité des données de consommation résidentielle. Bien que l’énergie consommée soit plutôt tributaire du comportement des occupants, la densité du bâtiment ainsi que le niveau d’isolation et d’étanchéité de l’enveloppe (selon les normes de Novoclimat) sont favorables à la réduction de la consommation énergétique liée au chauffage. 

La seule source d’énergie de PAL6 est l’hydroélectricité. Bien que cette source génère considérablement moins d’émissions de GES que le gaz naturel ou le mazout, la production des infrastructures hydroélectriques et la transmission sur le réseau de distribution ne sont toutefois pas exemptes d’impacts environnementaux.

Comparaison avec un bâtiment similaire

Pour mettre en perspective le bilan environnemental des Habitations PAL6, une comparaison sommaire d’ACV a été réalisée avec un bâtiment qui a une structure de béton. Rêvanous, une habitation communautaire à Montréal qui compte six étages et qui a une superficie semblable à PAL6, a servi de bâtiment de référence.

Méthodologie comparative

Seuls les principaux matériaux liés aux systèmes constructifs ont été évalués. Les matériaux de finition qui ne sont pas propres au système constructif, tels que les revêtements extérieurs et de plancher, n’ont pas été retenus. La comparaison s’est limitée à l’impact de la production et du remplacement des matériaux. Les calculs d’inventaire et d’évaluation des impacts potentiels se rapportent à une superficie de un mètre carré de surface habitable sur une période de 75 ans.

La comparaison avec un bâtiment construit (plutôt que par simulation) a permis de s’appuyer sur les quantités et les matériaux utilisés.

Différence observée entre les deux bâtiments

La structure fait partie d’un système constructif conçu pour résister à différentes charges et exigences de résistance au feu, d’acoustique, d’isolation, d’étanchéité, etc. Pour obtenir une évaluation globale des systèmes, l’assemblage de matériaux lié au choix structural a donc été considéré.

Comme on pouvait s’y attendre, dans le cas des Habitations PAL6, le recours au bois a permis une réduction des émissions de GES par rapport au modèle de référence construit en béton. Le système à ossature légère de bois a moins d’impacts potentiels lors de la production des matériaux. La plus grande présence de matériaux complémentaires (gypse, laine minérale) et leur possible remplacement sur une période de 75 ans amenuisent toutefois l’écart de performance entre les deux modes de construction.

Les impacts potentiels du système constructif de PAL6 sur les changements climatiques sont plus faibles (diminution de 22 %) que ceux du système constructif en béton du bâtiment de référence

Indices de carbone biogénique

Comparaison des résultats
Indicateurs changements climatiques

Bilan net de GES biogénique

Considération du carbone biogénique

Le carbone biogénique est le carbone (CO2) de l’air capturé par le processus de photosynthèse de l’arbre. Bien que le dioxyde de carbone séquestré dans le bois soit relâché en fin de vie (lors de son incinération par exemple), le bilan carbone biogénique n’est pas neutre.

Pour qu’on puisse évaluer plus précisément les impacts sur les changements climatiques des matériaux issus du bois, il faut considérer le temps entre la capture et les émissions, les aménagements forestiers et le type de fin de vie.

Il existe diverses méthodes pour calculer ce bilan carbone. Le graphique illustre le scénario actuel le plus prudent.

Quoi retenir?

L’ACV permet de confirmer des intuitions et fournit des informations éclairantes sur la performance environnementale projetée d’un bâtiment. La mise en lumière des plus grands impacts potentiels permet d’améliorer les façons de construire. Une plus grande conscience des répercussions écologiques possibles d’un matériau ou d’un design permet aux concepteurs de tenir compte de ces aspects parmi l’ensemble des critères (coût, fonctionnalité, etc.) qu’ils doivent considérer dans leurs choix de conception.

Les ACV sont liées aux plans et devis propres aux bâtiments et leurs résultats ne peuvent être extrapolés à d’autres bâtiments. Pour un même système constructif, des facteurs comme la hauteur du bâtiment, son mode de réalisation et sa localisation vont faire varier les résultats du bilan environnemental. Le recours à l’ossature légère pour des bâtiments de cinq ou six étages est encore récent. L’évaluation de la performance à long terme ainsi que d’autres études permettront de mieux évaluer ce type de construction sur le plan écologique. De même, l’utilisation de données plus précises pour les ACV, comme des déclarations environnementales de produits (DEP) propres au Québec, permettra de préciser les résultats.

Malgré la spécificité des résultats de l’ACV, la recherche a permis de faire ressortir des généralités qui orientent les façons de construire dans une perspective durable :

  • La consommation d’énergie et d’eau des occupants des habitations a des répercussions écologiques importantes, même dans le contexte québécois de richesse de ressources hydroélectriques et de réserve d’eau douce. Des enveloppes de bâtiment et des systèmes de chauffage, de ventilation et de plomberie plus performants (au-delà des seuils minimaux de réglementation en efficacité énergétique), jumelés à une sensibilisation comportementale des occupants, ont des répercussions bénéfiques sur le plan environnemental; 
  • La sélection d’un composant du bâtiment plus performant sur le plan environnemental doit tenir compte des matériaux et des produits complémentaires pour assurer sa fonction. Par exemple, le choix d’un revêtement de plancher doit aussi comptabiliser les impacts d’utilisation d’un sous-plancher qui peut être requis pour des raisons acoustiques. De même, le choix de la structure doit tenir compte des matériaux complémentaires exigés pour assurer son intégrité;
  • L’abordabilité et la rapidité de mise en œuvre dans le choix des matériaux de finition peuvent être des facteurs prioritaires dans le budget initial de construction. Le coût de remplacement environnemental (et économique) de certains revêtements peut cependant être élevé dans une perspective à plus long terme;
  • Le recours au bois de structure manufacturé au Québec est un bon choix écologique, principalement en vue de réduire les émissions de GES. En plus des attributs de ce matériau qui exige peu de transformation et qui stocke du carbone, les structures manufacturées en usine limitent les pertes de matériaux.

Au-delà de son mode de construction, la densité des Habitations PAL6, sa localisation près des services, sa contribution à la revitalisation d’un secteur et ses loyers abordables en font un bâtiment distinctif sur le plan du développement immobilier durable.

À consulter 

Pour connaître les détails de l’analyse de cycle de vie de PAL6 :

Pour en savoir plus sur les Habitations communautaires PAL6 : 

Pour toutes questions concernant le présent article, s’adresser à expertise.conseil@shq.gouv.qc.caCourriel

Équipe de projet, Analyse de cycle de vie

Groupe AGÉCO
Julie-Anne Chayer, ing., gestion de projet et soutien stratégique 
Madavine Tom, ing., analyste principale
Bruno Feisthauer, analyste, M. Sc. 
François Charron-Doucet, ing., direction scientifique, M. Sc. A

Comité de revue critique
Annie Levasseur, Ph. D., prof., École de technologie supérieure
Mourad Ben Amor, Ph. D., prof., Université de Sherbrooke
William Leblanc, arch., PA LEED BD+C, Coarchitecture

Société d’habitation du Québec
Nathalie Doyon, architecte
Naouel Salhi, conseillère inspectrice

Financement SHQ, QWEB

Période de réalisation

  • Analyse effectuée en 2016
  • Revue critique effectuée en 2018
  • Révision effectuée en 2020 (actualisation des données de consommation énergétique)