Technologies de construction écologique : vers un avenir durable

Les spécialistes de la construction écologique sont loin d’être des néophytes. 

Le marché mondial des bâtiments écologiques a dépassé les 465 milliards d’euros en 2023 et pourrait plus que doubler dans la prochaine décennie, pour dépasser 930 milliards d’euros. Cet essor s’explique par les efforts mondiaux pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. 

La croissance fulgurante du secteur représente une étape nécessaire. À l’échelle mondiale, l’environnement bâti est responsable d’environ 42 % de la consommation d’énergie, selon Architecture 2030.  Il s’agit également d’un des principaux responsables de la dégradation de l’environnement, de la consommation d’énergie, de l’épuisement des ressources et de la pollution de l’air.  

Afin de contrer ces effets, la construction écologique vise à produire des structures respectueuses de l’environnement et économes en ressources, et ce, tout au long de leur cycle de vie. Les avantages sont nombreux et considérables, allant de la réduction importante des coûts et de l’empreinte carbone à la création d’environnements plus sains et attrayants pour les individus, la faune et la flore.  

Les technologies de construction écologique jouent un rôle essentiel dans l’amélioration de la durabilité de l’environnement bâti. Les perspectives dans le secteur sont d’ailleurs très optimistes. Plus de 500 professionnels de la construction écologique ont répondu au sondage pour le rapport Green Building Trends and Sentiments, produit en 2023 par l’U.S. Green Building Council (USGBC). La majorité se dit convaincue que le secteur peut positivement influer sur les changements climatiques.  

Selon le rapport World Green Building Trends publié en 2021 par Dodge Data & Analytics, les principales applications des technologies de construction écologique émergentes et en constante évolution sont la création de bâtiments neutres en carbone ou au bilan net positif ; le contrôle du carbone incorporé ; la conception résiliente et passive ; et l’utilisation de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage automatique pour rationaliser les processus et construire des bâtiments intelligents. 

Les bâtiments verts, aussi appelés bâtiments durables ou à haut rendement énergétique, sont conçus pour réduire les impacts globaux de l’environnement bâti sur le climat ainsi que sur la santé des humains, de la faune et de la flore. La construction écologique se pratique dans une grande variété de projets et de secteurs. Selon le rapport de Dodge (PDF, p. 10), l’activité est fortement concentrée dans les projets de nouveaux bâtiments commerciaux et institutionnels, ainsi que dans les projets de modernisation et de rénovation de structures existantes. 

Exigences, principes et priorités  

Selon Dodge, un projet de construction doit comporter les caractéristiques suivantes pour être considéré écologique (p. 75) : 

• Utilisation efficace de ressources comme l’énergie et l’eau.

• Mesures visant à réduire la pollution et les déchets ainsi qu’à promouvoir la réutilisation et le recyclage.

• Bonne qualité de l’air intérieur.

• Prise en compte de l’environnement dans la conception, la construction et l’exploitation du bâtiment.

Par ailleurs, le bâtiment doit intégrer autant que possible les technologies et pratiques ci-dessous : 

• Utilisation d’énergies renouvelables et de matériaux non toxiques, éthiques et durables.

• Conception, construction et exploitation tenant compte de la qualité de vie des occupants du bâtiment.

• Conception qui peut s’adapter aux changements environnementaux et climatiques.

• Engagement pour la neutralité carbone.

Concernant les mesures de réussite d’un projet de construction écologique, l’efficacité énergétique est un facteur crucial, selon le rapport de l’USGBC. En effet, 77 % des personnes sondées la citent comme un indicateur de premier plan. Les autres indicateurs de réussite incluent notamment : 

• Obtention d’une certification de bâtiment écologique (69 %).

• Amélioration de la satisfaction des occupantes et occupants (53 %).

• Amélioration de la qualité de l’air intérieur (52 %).

• Réduction de la consommation d’eau (48 %).

Évolution des pratiques et des technologies 

Bien que certaines pratiques de construction écologique, comme l’utilisation de matériaux locaux et renouvelables, remontent à des millénaires, le mouvement moderne a commencé dans les années 1960 et 1970, alors que la conscience environnementale — et les prix du pétrole — étaient à la hausse. Les préoccupations concernant la pollution, l’épuisement des ressources et la dégradation de l’environnement ont commencé à prendre de l’ampleur, tout comme l’intérêt pour le développement durable.  

Cet engouement a mené, au cours des années 1980 et 1990, à la mise en place de programmes de normes et de certifications. Le principal est le système LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), lancé par l’USGBC en 1998. La certification LEED a défini des critères pour la conception, la construction et l’exploitation écologiques de bâtiments, en plus de fournir un cadre d’évaluation de la durabilité d’une structure. Fort de 197 000 projets dans 186 pays et territoires, le LEED demeure à ce jour le système de classement de bâtiments écologiques le plus répandu au monde. Les programmes BREEAM, Green Star et WELL Building Standard figurent aussi parmi les plus connus. 

Outre les impératifs environnementaux et réglementaires, ces pratiques écologiques sont prometteuses pour les professionnelles et professionnels du secteur AECO (architecture, ingénierie, construction et exploitation), tant sur le plan commercial que social.

Avantages commerciaux  

Selon la synthèse de recherche du périodique The Sustainabilist, les coûts d’exploitation des bâtiments verts sont 14 % moins élevés que leurs équivalents traditionnels. De plus, comme ces bâtiments consomment 25 % à 35 % moins d’énergie, les investissements initiaux sont souvent amortis en trois à cinq ans. À titre comparatif, on estime qu’il faut 15 à 20 ans pour amortir les investissements dans les bâtiments traditionnels.  

En effet, les personnes ayant participé à la recherche de Dodge ont réalisé des économies moyennes de 10,5 % lors des douze premiers mois d’exploitation d’un bâtiment écologique et des économies de 16,9 % au cours des cinq années suivantes. Les avantages financiers étaient encore plus élevés pour ceux et celles qui se consacraient principalement aux projets écologiques (p. 5).   

Outre la réduction des coûts, les investissements verts sont aussi prometteurs pour la valeur à long terme d’un bâtiment. Selon le rapport de Dodge, « plus de 90 % des propriétaires, investisseurs, architectes et ingénieurs déclarent être convaincus que leurs nouveaux bâtiments écologiques ont une valeur d’actif plus élevée que les bâtiments traditionnels » (p. 27). De plus, les propriétaires et les investisseurs rapportent une croissance de 9 % de la valeur d’un bâtiment grâce à des investissements dans des projets de construction et de rénovation écologiques (p. 5).  

Avantages environnementaux et sociaux 

Les avantages environnementaux de cette transition s’avèrent nombreux, notamment la réduction de la consommation énergétique, des émissions de gaz à effet de serre et de la consommation d’eau, l’amélioration de la qualité de l’air intérieur et la conservation des ressources naturelles. Selon l’analyse de The Sustainabilist, les bâtiments écologiques ont un impact environnemental 14 % moins élevé et ils émettent 18 % à 85 % moins de gaz à effet de serre que les structures traditionnelles.  

Or, ce n’est pas que l’environnement qui en bénéficie. La santé humaine, notamment l’amélioration du bien-être des occupants et occupantes, est un autre moteur important de la construction écologique, selon les recherches de l’USGBC et de Dodge.   

Aux États-Unis, par exemple, où les individus passent environ 90 % de leur temps à l’intérieur, les concentrations de certains polluants sont deux à cinq fois plus élevées à l’intérieur qu’à l’extérieur, selon l’EPA (Agence américaine de protection de l’environnement). La pandémie de coronavirus n’a fait que souligner, voire intensifier, ces réalités.   

Outre la santé corporelle, la qualité des espaces intérieurs a des répercussions potentielles sur de nombreux aspects du bien-être. Selon la recherche de Dodge (p. 4), la productivité, le sentiment d’appartenance à un groupe et l’économie nationale comptent parmi les principales motivations sociales de cette transition écologique (p. 4). 

La construction écologique suscite un enthousiasme particulièrement élevé en Australie, en Nouvelle-Zélande, au Canada et aux États-Unis. Selon le rapport de Dodge, cet intérêt augmentera considérablement au Brésil, en Colombie, au Canada et au Mexique. Les nouvelles applications des technologies de construction écologique ne feront qu’accentuer cette dynamique.  

Des bâtiments au bilan net zéro ou net positif 

Les bâtiments portant cescertifications compensent entièrement (zéro émission nette) leur impactdans un ou plusieurs domaines, comme l’eau, l’énergie, le carbone ou les déchets. Par exemple, un bâtiment à énergie nette zéro pourrait être doté de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) à haute efficacité, qui utilisent l’IA et l’apprentissage automatique pour prédire et gérer la performance du bâtiment de manière dynamique lorsque les conditions changent.  

Les bâtiments à consommation d’eau neutre ou nette zéro utilisent des systèmes de conservation de pointe pour réduire la consommation d’eau, notamment grâce aux mesures suivantes : 

• Appareils sanitaires à faible débit (y compris les toilettes, robinets et pommeaux de douche).

• Systèmes de recyclage des eaux grises, qui récupèrent l’eau des éviers, des douches et des machines à laver pour des utilisations non potables, comme l’irrigation ou les chasses d’eau des toilettes.

• Systèmes de collecte d’eau de pluie, qui recueillent et stockent les eaux pluviales aux fins de les réutiliser (pour l’irrigation ou les chasses d’eau des toilettes, par exemple).

• Aménagements paysagers économes en eau, comprenant des plantes résistantes à la sécheresse et des systèmes d’irrigation efficaces.

• Technologies de gestion intelligente de l’eau, qui en assurent la qualité, réduisent les fuites et le gaspillage d’eau et optimisent la consommation d’énergie grâce à l’IA et à l’apprentissage automatique.

Contrôle du carbone incorporé  

Le carbone incorporé occupe une place de plus en plus importante dans les efforts de décarbonisation des professionnels AECO. Il désigne les émissions de gaz à effet de serre générées par l’extraction, la fabrication, le transport, l’installation, l’entretien et l’élimination des matériaux de construction. Contrairement aux émissions opérationnelles, qui s’accumulent au cours de la durée de vie d’un bâtiment, le carbone incorporé produit rapidement des effets, dès le début du cycle de vie. Entre 2020 et 2050, le carbone incorporé sera responsable de la moitié de toutes les émissions de gaz à effet de serre provenant de nouveaux bâtiments (Dodge, p. 37). Dans ce même rapport, la plupart des personnes sondées (72 %) affirment connaître le concept de carbone incorporé, et 34 % d’entre elles en font déjà le suivi dans certains projets. Parmi ceux qui surveillent leurs émissions, les deux tiers cherchent également à les réduire. En page 7, le rapport de Dodge identifie les deux principales façons d’accroître les efforts de gestion du carbone incorporé : en informant mieux les individus sur les façons de le réduire et en augmentant l’offre de produits et de matériaux de construction qui contribuent à le faire.

Autodesk propose plusieurs outils et intégrations pour aider les équipes de travail à réduire le carbone incorporé en construction, y compris un outil de Forma (actuellement disponible en tant qu’aperçu technologique) pour l’analyse en début de cycle de vie, Carbon Insights pour l’analyse de l’impact carbone avec Revit et l’outil EC3 pour comparer des matériaux. De plus, tallyCAT (actuellement en version bêta) et tallyLCA sont des extensions de Revit permettant d’effectuer des évaluations du cycle de vie en temps réel, sur plusieurs catégories. Quant à One Click LCA, ce programme facilite les calculs de carbone sur toute la durée de vie d’une construction, en utilisant des bases de données mondiales.

Intégration des énergies renouvelables  

L’intégration de technologies de construction écologique produisant de l’électricité ou de la chaleur à partir de sources renouvelables permet de réduire la dépendance d’un bâtiment vis-à-vis des combustibles fossiles et diminuer son empreinte carbone. Des incitations financières, comme une subvention de 30 % adopter des technologies renouvelables, augmentent l’attrait de ces innovations, selon une étude récente publiée dans la revue Environmental Chemistry Letters (ECL). 

Voici quelques exemples courants de sources d’énergie renouvelable pouvant être intégrés à la conception de bâtiments :

• Énergie géothermique : les systèmes géothermiques utilisent la chaleur de la Terre pour chauffer et climatiser un bâtiment. Ces systèmes s’avèrent souvent plus écoénergétiques que les systèmes de CVC traditionnels, en plus d’avoir une empreinte carbone plus faible que ces derniers. 

• Énergie solaire : les panneaux photovoltaïques (PV) s’installent sur le toit ou les murs d’un bâtiment pour produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire — les solutions offertes sont d’ailleurs de plus en plus esthétiques — tandis que les systèmes solaires thermiques permettent de chauffer l’eau ou les pièces d’un bâtiment. 

• Énergie éolienne : selon l’article de l’ECL, il est possible d’installer des éoliennes sur un toit ou une structure séparée pour produire de l’électricité — parfois à partir de vents de la force d’un typhon — et ainsi couvrir environ 15 % des besoins énergétiques d’un bâtiment.  

Les bâtiments intelligents visent à réduire les coûts onéreux engendrés par les changements climatiques, grâce à des technologies innovantes qui assurent la connexion, l’analyse, l’optimisation et l’automatisation des éléments clés de la performance.  

Par exemple, si le soleil brille par un après-midi chaud du mois d’août, un système intelligent peut ajuster les volets et la climatisation des deux côtés d’un immeuble de bureaux pour maintenir le confort et minimiser les coûts. S’il y a beaucoup de monde dans certaines pièces tandis que d’autres sont vides, le système pourrait détecter cette disparité et faire les ajustements qui s’imposent.   

Des recherches suggèrent que la mise en place de ces technologies intelligentes réduirait potentiellement la consommation d’énergie moyenne d’un immeuble de bureaux de 18 %. Dans certains cas, les économies seraient de l’ordre de 70 % sur trois ans.

Pour y parvenir, un « cerveau » central utilise des technologies de pointe, y compris l’Internet des objets (IoT), l’apprentissage automatique, l’IA, l’analyse des données et la maquette numérique (BIM) pour intégrer et rationaliser les capacités du bâtiment, allant des systèmes de CVC, d’électricité, d’eau et d’ascenseurs, jusqu’aux manières dont les locataires reçoivent des services et interagissent avec leur environnement.  

Des capteurs qui « communiquent » entre eux par le biais de l’IoT fournissent aux gestionnaires et aux occupants une vaste gamme de données pratiques, notamment sur les taux de fréquentation et d’occupation, la qualité de l’air intérieur, le climat et même les risques de virus. Dans certains cas, il est possible d’ajuster ces paramètres manuellement ou automatiquement, en fonction des conditions ou des préférences. Des données d’analyse avancées, incluant des données BIM, offrent une vue approfondie des fonctions vitales d’un bâtiment. Cela permet notamment de savoir quand des réparations et des tâches seront effectuées ou encore de connaître le trafic en cours, pour ainsi agir en temps réel.   

À mesure que les technologies intelligentes sont intégrées en construction, l’apprentissage automatique et l’IA deviendront de plus en plus importants tout au long du cycle de vie des bâtiments. La maintenance prédictive, par exemple, identifiera les zones à fort trafic au sein d’un édifice ou encore les problèmes potentiels au niveau des machines et des câbles d’alimentation, ce qui permettra aux responsables des installations de planifier la maintenance préventive, d’éviter les pannes et de prolonger la durée de vie des équipements critiques. L’analytique avancée transformera les données recueillies par les capteurs afin de fournir une vue éclairée sur la performance du bâtiment et les comportements des occupants, en plus de cerner les aspects qui pourraient bénéficier d’améliorations ou d’une meilleure prise de décisions.      

Outre la construction de nouvelles infrastructures, de plus en plus de projets visent à équiper des bâtiments plus anciens de systèmes intelligents et d’autres technologies vertes. Ces modernisations incluent notamment des systèmes de CVC, des éclairages et des appareils électroménagers plus écoénergétiques, de nouvelles mesures de conservation de l’eau, l’ajout de toits et de murs verts, des systèmes de collecte de l’eau de pluie et des panneaux solaires.  

Ces efforts axés sur les bâtiments existants constituent une étape cruciale vers la décarbonisation, car les structures commerciales modernes sont conçues pour durer au moins une cinquantaine d’années avant de nécessiter des travaux majeurs d’entretien ou de conservation.  Les projets de rénovation et de modernisation s’avèrent également très avantageux pour le secteur AECO : les participants à l’étude de Dodge ont économisé 11,5 % au cours des douze premiers mois et 17 % lors des cinq années suivant la réalisation d’un projet (p. 28).  

La réutilisation adaptative est une autre solution de remplacement à la démolition et à la reconstruction complète. Cette approche consiste à adapter une structure ancienne ou inutilisée en vue de lui attribuer une utilisation nouvelle ou moderne.  

Le carbone incorporé associé à un projet de rénovation ou de réutilisation est généralement de 50 % à 75 % moins élevé que celui découlant d’une nouvelle construction. Très souvent, ces projets s’avèrent donc plus durables, en plus d’exiger moins d’argent et de temps.  Les experts prédisent que 90 % des activités de développement immobilier durant la prochaine décennie seront axées sur la rénovation et la réutilisation des structures existantes.  

La réutilisation adaptative présente d’autres avantages socioéconomiques. Outre la réduction de l’étalement urbain, ces projets ingénieux revitalisent les communautés locales, en transformant des structures anciennes ou inutilisées en des lieux attrayants qui répondent à des besoins particuliers (par exemple, des logements abordables, des espaces culturels, des logements pour étudiants). Dans le cas des bâtiments historiques, la réutilisation adaptative contribue également au maintien du patrimoine, en préservant le caractère local et les sites d’importance culturelle.  

Le logiciel Revit d’Autodesk facilite les initiatives de réutilisation adaptative en rationalisant la gestion des projets et en présentant des modèles d’une grande précision. 

Selon l’étude de l’USGBC, les budgets insuffisants, l’opposition des parties prenantes et le manque de soutien ou d’incitatifs gouvernementaux comptent parmi les principaux obstacles auxquels les professionnels AECO sont confrontés lorsqu’ils tentent d’entreprendre des projets verts.  

Atténuation des craintes concernant les coûts initiaux 

Dans le rapport de World Green Building Trends, les coûts élevés ressortent comme étant le principal obstacle à l’échelle mondiale. Cela dit, les perspectives évoluent au sein de certains groupes qui prennent conscience des avantages à long terme du virage écologique. Les investisseurs, par exemple, sont « moins préoccupés » par les dépenses que d’autres groupes de l’industrie, et même les propriétaires qui surveillent leurs coûts voient l’intérêt de passer au vert (p. 18). 

Concernant les projets de construction intelligente, les hésitations découlent parfois d’une méconnaissance des technologies offertes. De même, les occupants et les partenaires d’un projet peuvent être réfractaires à l’idée de mettre en place une nouvelle technologie qui leur semble intimidante ou inaccessible, selon l’Intelligent Buildings Council de l’ASHB. Là encore, il est crucial de bien informer les individus pour s’assurer que tout le monde est sur la même longueur d’onde en matière de technologies intelligentes, de stratégies et de valeurs. « L’amélioration des pratiques d’adoption est directement liée à l’augmentation des avantages perçus », estime cette entité (PDF, p. 52).  

Cybersécurité et compatibilité technologique 

L’essor des bâtiments écologiques, qui sont de plus en plus intelligents, soulève inévitablement des préoccupations en matière de cybersécurité, de confidentialité des données et de compatibilité entre les systèmes nouveaux et existants. Afin de se prémunir contre les cybermenaces et de protéger les informations personnelles identifiables, les gestionnaires de sites doivent faire équipe avec des spécialistes pour renforcer la sécurité des réseaux, tout en veillant à ce que les occupants des lieux soient formés aux meilleures pratiques de sécurité.  

Selon le magazine Buildings, les caméras de surveillance, les systèmes de contrôle d’accès, les compteurs intelligents et les outils de localisation comptent parmi les systèmes les plus critiques du point de vue de la sécurité. La protection de l’information doit inclure un contrôle rigoureux de la collecte, du cryptage et du stockage des données, de même que des formulaires de consentement pour les locataires et des audits de sécurité effectués par des tiers.  

Vers l’atteinte d’objectifs réglementaires ambitieux 

Il devient de plus en plus urgent de mettre en œuvre des pratiques durables à grande échelle. En réponse aux Objectifs de développement durable, adoptés en 2015 par les Nations Unies, les pays du monde entier ont élaboré des stratégies et des politiques nationales pour promouvoir les bâtiments écologiques et les pratiques de construction durables, avec le soutien d’organisations internationales comme l’Agence internationale de l’énergie (AIE) et le World Green Building Council.  

Parmi les autres mesures réglementaires notables, citons la Climate Corporate Data Accounatiblity Act. Promulguée par la Californie en septembre dernier, cette législation oblige les entreprises américaines exerçant des activités dans l’État à divulguer des informations sur leurs émissions de gaz à effet de serre et sur les risques financiers liés au climat. En outre, la directive sur l’information d’entreprise sur le développement durable, adoptée par l’Union européenne en 2023, vise à renforcer les exigences en matière de production de rapports dès cette année. Enfin, la directive sur la performance énergétique des bâtiments (EPBD) vise l’atteinte d’un parc immobilier entièrement décarbonisé en 2050. 

Bien que ces efforts aillent dans le bon sens, il peut être décourageant de suivre le rythme des nombreuses exigences de conformité qui évoluent constamment. En effet, l’AIE rapporte que le secteur de la construction est à la traîne concernant l’atteinte de la neutralité carbone d’ici 2050, même si la Chine, le Japon, l’UE et les États-Unis ont récemment fait des progrès « notables » en matière de décarbonisation. Pour reprendre du terrain, les professionnels et professionnelles AECO souhaitent voir encore plus de rigueur, de soutien et de mesures incitatives de la part des régulateurs, selon les recherches de l’USGBC.  

Par exemple, pour faciliter la décarbonisation, les participants à l’étude souhaitent avant tout le renforcement des réglementations énergétiques, la mise en place de normes de rendement obligatoires, l’adoption de modèles d’analyse comparative de la consommation énergétique (comme des grades de bâtiments) ainsi que les incitations financières pour les projets d’envergure visant à améliorer l’efficacité énergétique et à atteindre la neutralité carbone. « Ces résultats témoignent d’une forte volonté de promouvoir les bâtiments à haute efficacité énergétique et à faibles émissions de carbone à travers toute l’industrie et de faire progresser les normes dans leur ensemble », indique le rapport de l’USGBC.  

La bonne nouvelle est que les lois de grande portée, comme l’Inflation Reduction Act (loi destinée à réduire le déficit) aux États-Unis, aideront vraisemblablement les choses à long terme. Grâce à des mécanismes de paiement simplifiés, « bon nombre d’incitations fiscales encourageant la construction écologique sont non seulement plus généreuses, mais aussi beaucoup plus accessibles aux entités publiques et à but non lucratif », révèle l’étude de l’USGBC.  

Les impératifs, les incitations et les avantages de la construction écologique augmentent sans cesse. Ainsi, les professionnels du secteur AECO qui souhaitent intégrer les dernières technologies dans leurs projets devraient privilégier les principes de conception passive et les équipements écoénergétiques afin de contribuer à la décarbonisation, selon la recherche de l’USGBC (p. 2). Les personnes sondées recommandent également de choisir des matériaux sains, durables et nécessitant peu d’entretien, tout en soutenant l’équité dans l’environnement bâti grâce aux certifications de construction écologique. 

À l’heure actuelle, les bâtiments contribuent de manière significative au changement climatique, mais il est possible de changer la donne.   

Pour ouvrir la voie vers un avenir réellement durable, le secteur AECO doit faire preuve d’un engagement indéfectible envers l’innovation, la collaboration et l’adaptation. Les technologies de construction écologique évoluent rapidement, et à mesure qu’elles se perfectionnent, elles prendront une importance décisive pour façonner l’avenir de l’environnement bâti.  

Bien plus qu’un objectif ambitieux, la neutralité carbone représente désormais une nécessité vitale. En adoptant les technologies et les pratiques émergentes, l’industrie peut créer des bâtiments réellement écologiques, qui répondent aux besoins actuels et à ceux des générations futures.  

Cet article a été mis à jour. Il a été publié à l’origine en juin 2022. Susan Kuchinskas y a collaboré.