Construire un monde meilleur et des bâtiments pour l’avenir avec la conception durable

La conception durable, également appelée écoconception ou conception écologique, va bien au-delà de l’utilisation de matériaux recyclés ou écologiques dans un bâtiment. Ses objectifs aident les entreprises à découvrir, à proposer et à mettre en œuvre des choix écoresponsables pérennes qui réduisent l’impact d’un bâtiment pendant sa construction et durant son cycle de vie. 

Aujourd’hui, les entreprises reconnaissent que la conception durable est un défi à relever, mais aussi l’occasion de montrer la voie. En adoptant des pratiques plus écoresponsables, elles imposent des normes dans leur secteur qui feront réfléchir la concurrence et augmenter l’intérêt des clients potentiels.  

Cependant, la conception axée sur la durabilité ne se limite pas aux étapes préliminaires du processus. Elle doit faire partie intégrante d’un projet, de sa planification à son entretien jusqu’à sa démolition éventuelle. Les dirigeants du secteur mettent en avant les conceptions, les produits et les bâtiments écoresponsables car’ils sont bénéfiques dès maintenant, en raison de leur faible impact sur les ressources et l’environnement immédiat, et parce qu’ils sont positifs pour l’avenir, en rapprochant les États-Unis et les autres pays des objectifs de l’Accord de Paris et d’autres initiatives en faveur du climat. 

L’environnement bâti est responsable de 40 % de la consommation énergétique mondiale. La réduction de la consommation d’énergie dans la construction et l’exploitation des bâtiments peut grandement améliorer les objectifs de neutralité carbone. La conception durable d’un bâtiment implique  de nombreux paramètres, et les entreprises qui font ce choix constatent que les avantages durent aussi longtemps (si ce n’est plus) que le bâtiment lui-même. 

La conception durable prend en compte la durabilité d’un bâtiment durant toutes ses phases : conception, appel d’offres, construction, entretien et démolition. Ses objectifs sont de réduire les déchets, améliorer la vie et réduire l’impact environnemental. 

On comprend vite pourquoi la quête de durabilité dans la conception prend chaque année de l’ampleur. La planète se réchauffe, le climat change, et l’environnement subit de plein fouet ces bouleversements, qui ont également des effets graves sur les conditions de vie humaine. Les entreprises du BTP ressentent donc le besoin urgent de donner au secteur, à la réputation peu vertueuse, une nouvelle image. 

On estime que 80 % des émissions générées tout au long du cycle de vie d’un produit sont déterminées au stade de la conception. Cela vaut aussi pour la construction. De fait, le secteur du BTP est responsable de plus de 30 % des extractions de ressources naturelles et il produit 30 % des déchets solides annuels au niveau mondial. Essayez de multiplier les déchets par le nombre croissant de bâtiments et d’entreprises de BTP : d’ici 2060, la planète comptera 2,5 billions de mètres carrés en plus de bâtiments, ce qui équivaut à construire une nouvelle ville de New York chaque mois (avec les déchets correspondants). 

Par conséquent, il est vraiment temps d’arrêter ce cercle vicieux et de littéralement changer de cap. On construit essentiellement en utilisant un modèle économique qui omet des étapes de fin de vie d’un bâtiment ou d’un produit. C’est une forme de production qui repose sur les déchets. Les principes de conception durable intelligents et efficaces peuvent toutefois faciliter la transition et aussi s’avérer gratifiants pour toutes les parties prenantes d’un projet. 

L’expression « réduire, réutiliser, recycler » demeure un guide valable pour la conception durable, qui se traduit par des stratégies ou principes concrets avec d’objectifs réalisables :  

• L’efficacité énergétique :  l’efficacité énergétique en conception durable va très loin. Si les mesures visant à réduire la consommation d’énergie sur un site permettent de réaliser des économies, elles tiennent aussi compte de l’énergie utilisée dans la production des matériaux et dans l’exploitation d’un bâtiment. Les entrepreneurs et les architectes peuvent utiliser différents logiciels pour simuler la consommation d’énergie puis modifier la conception en faisant des choix plus intelligents.  

• Le choix des matériaux :  la construction d’un bâtiment exige des centaines voire des milliers de choix de matériaux, que ce soit pour les fondations ou la peinture des murs, et chaque matériau offre l’occasion de prendre une décision plus durable. Les matériaux non toxiques et recyclés ne sont qu’un début. Les entrepreneurs et les ingénieurs peuvent aussi mesurer le coût du carbone incorporé d’un matériau grâce à un outil en open source appelé calculateur de carbone incorporé (EC3). Cela donne à l’entrepreneur et au client une idée du « coût » environnemental d’un matériau avant sa sélection et son transport, les incitant ainsi à faire des choix plus respectueux. En outre, l’outil développé par Autodesk, Total Carbon Analysis, qui fait partie du portefeuille AECO, fournit des données sur les émissions carbone de chaque décision prise, ce qui aide à réduire la consommation d’énergie et diminuer l’empreinte carbone d’un bâtiment et l’utilisation à long terme de la structure. 

• Les économies d’eau :  le changement climatique va de pair avec l’altération des ressources. Par exemple, les ressources en eau diminuent ou se fragilisent dans de nombreux endroits du globe. La conception durable doit tenir compte de la consommation et du gaspillage d’eau pendant la construction, mais aussi lorsque le projet est terminé. Les plantes et les arbres indigènes peuvent-ils contribuer à conserver l’eau des sols ? Les eaux usées peuvent-elles servir à refroidir le bâtiment ? Les logiciels de modélisation hydraulique d’Autodesk mesurent l’impact du ruissellement pluvial et d’autres sources naturelles d’eau, afin de créer un plan pour une consommation d’eau durable. En exécutant des simulations par modélisation logicielle capables de prédire l’usure et le rendement en situation de forte utilisation comme en période de crue, certains de ces logiciels permettent aux ingénieurs de planifier le réseau d’eaux usées et les conduites d’eau. 

• La qualité de l’environnement intérieur :  la conception durable va au-delà du bâtiment et de la structure physique. Elle examine l’impact des choix sur l’environnement intérieur, que ce soit la qualité de l’air, la régulation de la température, ou l’apport de lumière et d’air. Les architectes et les concepteurs utilisent Revit pour imaginer les possibilités d’un nouvel espace bâti. Une maquette BIM simule toute une série de situations, en détaillant les résultats potentiels et les besoins de chacune, permettant ainsi aux professionnels de créer un espace intérieur aussi bien pensé et planifié que n’importe quel espace extérieur.  

• La conception dans une optique de réutilisation et biodégradabilité :  un bâtiment est un produit unique. Sa durée de vie est plus longue, certes, mais sa fin est souvent inconnue ou incertaine au moment de sa conception et de son développement. Une bonne conception durable est en mesure de prévoir de nombreux scénarios et de préparer le bâtiment pour toutes les phases de son utilisation pratique. 

• La minimisation de la pollution :  si l’on veut une conception durable, minimiser la pollution demande de voir au-delà de l’élimination des déchets. Construire un beau bâtiment qui respecte les critères de certification écologique est certes admirable, mais si vous le construisez trop loin des employés ou des futurs occupants, les déplacements pour s’y rendre généreront davantage de pollution. Les choix de conception durable doivent envisager la « pollution » de manière plus large pour comprendre l’impact net. L’outil Insight d’Autodesk sous Revit modélise les émissions de carbone de n’importe quel élément d’un bâtiment et au-delà. Muni de ces données, on peut faire de meilleurs choix sur les matériaux et la conception pour qu’en vieillissant, le bâtiment continue d’avoir un faible impact carbone. 

Le rôle de la technologie 

Les technologies d’assistance sont essentielles à l’intégration de principes durables dans une conception. À chaque étape, des applications et logiciels permettent de planifier, de réaliser et de repenser des projets selon les objectifs et les paramètres établis par un architecte ou par un ingénieur. L’humain met à profit les expériences vécues ; la technologie, quant à elle, fait des choix au-delà de ce qui a déjà été fait, jusqu’à la limite du possible. 

L'impact d'un produit ou d'un bâtiment se décide en grande partie dès les premières étapes de la conception, contrairement aux acteurs d’un projet, qui peuvent changer la donne à tout moment : une conception durable réussie commence à la phase de conception, se poursuit à la préconstruction, à la construction, et s’étend même à l’entretien et à la démolition. 

Les ingénieurs ont la tâche de transformer une vision en une entité réelle, avec de vrais coûts et matériaux. Le partenariat entre les ingénieurs, les architectes, les concepteurs et même le client est essentiel pour réaliser les objectifs de durabilité d’une conception. Autrement dit, un ingénieur fait le lien entre une conception qui promet la neutralité carbone et un résultat réellement neutre en carbone. À son tour, le concepteur apporte de nouvelles idées et un retour qui peuvent améliorer le prochain projet de l’architecte pour construire de manière plus durable.

La technologie aide les concepteurs et les ingénieurs à comprendre l’impact des matériaux, le coût du refroidissement ou du chauffage d’un bâtiment, et l’impact d’un chantier sur l’environnement. Les logiciels et les applications ont la capacité de simuler pratiquement toutes les situations qu’un bâtiment peut connaître, et dans un projet de conception durable, un concepteur, un architecte ou un entrepreneur peut apporter des ajustements. Ces derniers bénéficient aussi des technologies avancées comme l’intelligence artificielle (IA), ou la maquette numérique (BIM), pour prendre les devants et aider un bâtiment à mieux vieillir. 

On peut par exemple utiliser les simulations pour prédire quand le ventilateur d’une tour de refroidissement aura besoin d’être changé, et combien d’années ou de mois supplémentaires vous pouvez allonger la durée de vie d’un produit grâce à un entretien régulier. Les outils de l’internet des objets (IdO) peuvent surveiller les équipements en temps réel pour détecter les problèmes d’infrastructure avant qu’ils ne surviennent, évitant ainsi des pannes coûteuses. 

Les capteurs en temps réel ainsi que les technologies intelligentes peuvent également vous aider à comprendre l’impact d’un bâtiment et vous indiquer ce qui, le cas échéant, doit être ajusté afin d’améliorer la durabilité ou de minimiser les déchets.  

Ces outils et technologies apportent plus que des solutions écologiques. Ils créent des économies non négligeables. Pour un nouveau bâtiment, la réduction moyenne des coûts d’exploitation durant la première année est de 10,5 % et sur cinq ans, elle dépasse les 16 %. 

Tout comme un grand nombre d’éléments de la conception et de la production, la conception durable change aussi à vitesse grand V. L’utilisation, l’apprentissage et la mise en œuvre de ces tendances aideront à faire les meilleurs choix de conception durable tout en rêvant aux possibilités à venir, notamment : 

• Les technologies des bâtiments intelligents :  à l’instar des appareils et télévisions connectés, les bâtiments peuvent également bénéficier d’une surveillance en temps réel via des capteurs, l’IA et autres. Le flux d’information aide les occupants et les gestionnaires à collecter des données et à les analyser pour la rétroaction, l’entretien et les informations essentielles. Celles-ci peuvent améliorer la qualité de vie des occupants, réduire les déchets et identifier les sources potentielles de problèmes. Par exemple, il est possible de programmer le système CVC d’une zone spécifique d’un bâtiment pour économiser de l’énergie et tamiser ou éteindre l’éclairage lorsque les capteurs signalent qu’elle est inoccupée après une certaine heure de la journée, pratique qui permet de réaliser d’importantes économies. En effet, l’American Council for and Energy-Efficient Economy (ACEEE) estime que les entreprises qui utilisent les technologies intelligentes sont en mesure de réduire la consommation d’énergie d’un bureau 18 %. 

• Les stratégies de conception passive :  la conception passive porte mal son nom : dans la plupart des cas, les choix de conception sont tout à fait intentionnels plutôt que subis. On parle alors de conceptions qui profitent du climat local et du site pour réduire le besoin de chauffage et de refroidissement actifs. La détermination du meilleur emplacement d’un bâtiment permet de tenir compte de divers facteurs qui améliorent la durabilité : on peut par exemple orienter le bâtiment d’une certaine manière pour profiter de la chaleur matinale du soleil, tout en évitant que le soleil de l’après-midi chauffe trop celui-ci. Il est alors possible d’optimiser ce choix via l’emploi des techniques de masse thermique et l’utilisation de l’énergie solaire disponible pour le chauffage ou l’électricité.

• Le biomimétisme et la conception biophilique :  une conception durable de qualité évalue la manière dont le bâtiment s’intègre à son environnement, et comment cet environnement peut améliorer la prise de décision. Le biomimétisme s’inspire des meilleurs outils de la nature pour le choix des matériaux d’un bâtiment ou pour les économies d’énergie. La nature déperlante de la peau des animaux marins peut, par exemple, amener à de nouveaux textiles qui augmentent le ruissellement d’eau des bâtiments de façon à le récupérer et à le rendre à l’environnement naturel. La conception biophilique, quant à elle, intègre des éléments naturels dans les bâtiments afin d’améliorer la qualité de vie ou les objectifs de durabilité. Par exemple, une entreprise peut planter des arbres sur un toit-terrasse pour fournir un espace de plein air naturellement lumineux à ses occupants, tout en utilisant les arbres pour faire de l’ombre au bâtiment et réduire les coûts d’énergie. 

• La réutilisation adaptative :  la plupart des bâtiments sont conçus pour durer une cinquantaine d’années, et certains durent beaucoup plus longtemps. Toutefois, en un demi-siècle, l’utilisation d’un bâtiment peut changer. La rénovation par réutilisation adaptative modernise et réinvente des bâtiments anciens en leur donnant une nouvelle vie. Les bâtiments qui subissent une rénovation ou un rétrofit écologique engrangent des économies de coûts semblables à celles de nouveaux bâtiments : durant les douze premiers mois, les coûts d’exploitation moyens chutent de 11,5 % (PDF ; p. 2).

Jill Kurtz est responsable du programme de développement durable chez Page, un cabinet d’architecture et de technologie à Houston, au Texas. À ce poste, elle guide l’entreprise dans ses choix de conception tout en apportant des offres de développement durable à ses clients et partenaires. 

Une fois son diplôme d’architecte en poche, elle est partie en Inde pour travailler dans le secteur associatif. C’est pendant cette période qu’elle a commencé à comprendre le besoin d’une meilleure intégration entre concepteurs, architectes et experts du développement durable.  

Jill Kurtz utilise par exemple l’analyse de rendement d’un bâtiment pour quantifier l’impact environnemental d’un projet pour ses clients de façon à ce qu’ils comprennent mieux leurs choix et solutions. Un plan de masse est capable de démontrer l’impact de l’intégration du verre à un bâtiment, et la manière dont celui-ci est utilisé. Le verre permet de maximiser l’apport de chaleur pour chauffer un bâtiment avec moins d’infrastructures CVC, et on peut l’employer pour augmenter la lumière utilisable et ainsi faire baisser les coûts d’électricité tout en améliorant la qualité de vie des occupants. 

La mise en œuvre d’une conception durable qui tient compte des nouvelles technologies et techniques exige une boucle continue de communication, d’apprentissage et de collaboration. Elle démarre bien avant les discussions initiales d’un projet et se poursuit bien après l’achèvement des travaux. Voici quelques conseils pratiques pour mettre en œuvre une conception durable : 

• Une planification en amont :  le BIM et les technologies de modélisation sont essentiels au développement initial des projets. Ils aident les concepteurs et ingénieurs à prévoir les éléments nécessaires à un projet, du calendrier jusqu’aux budgets, mais aussi à cibler des domaines spécifiques pour éliminer les déchets, faire des économies, réduire l’impact carbone et améliorer la sécurité pour l’équipe de construction. 

• La collaboration :  la construction appartient à un secteur collaboratif, qui exige des dizaines voire des centaines d’entrepreneurs, de concepteurs et de sous-traitants. L’entreprise de technologie et de construction BAM Ireland a fait appel à une technique de planification intégrée pour un grand projet de plusieurs bâtiments. Plutôt que d’imposer un calendrier à ses partenaires, elle les a invités à une réunion de planification où les acteurs ont fait part de leurs attentes et des exceptions potentielles afin de créer un calendrier réaliste axé sur la durabilité. 

• La formation continue :  la conception durable a fait des progrès rapides au cours des dix dernières années et évolue encore plus rapidement de nos jours. Les cabinets d’architecture et de conception doivent mettre en œuvre différents niveaux de formation et faire monter les compétences pour se centrer sur la durabilité. Cela se traduit par un enseignement formel, comme des cours de formation continue et de formation virtuelle, ainsi que des situations informelles comme des rétrospectives après construction. 

• L’éducation des clients :  la conception durable, même excellente, ne vaut pas grand-chose si les clients ne la choisissent pas. Les études de simulation mettent en évidence des économies de coûts d’exploitation et des calendriers d’entretien qui évitent les pannes et défaillances majeures. Toutefois, dans un contexte réel, les clients souhaitent aussi voir des exemples réels de ce genre de choix. C’est là que les concepteurs et les entrepreneurs peuvent présenter les réalisations effectuées pour des clients précédents, une sorte d’exemple pratique si l’on veut que les bâtiments de l’avenir appliquent avec succès la conception durable. 

Enfin, plus les entreprises optent pour la conception durable, plus elles ouvrent la voie à des changements de tout le secteur qui profiteront à tous. En choisissant d’investir dans des pratiques écologiques, les entreprises s’engagent non seulement vis-à-vis d’un présent plus écoresponsable, mais assurent aussi un avenir plus durable.