Ce guide s’adresse à toute personne intéressée par le monde de la conception de bâtiments durables. Il se veut une introduction très brève à certaines questions environnementales et aux solutions possibles que vous pourriez envisager aux stades de la conception et de la planification d’un projet que vous souhaitez rendre plus écologique, qu’il s’agisse d’une nouvelle construction ou d’une rénovation.
Le guide est divisé en deux parties. La première couvrira certaines définitions et objectifs de la conception durable. La deuxième partie se penchera sur certaines approches, philosophies et pratiques actuellement utilisées pour atteindre ces objectifs.
Bien que nous nous concentrions sur les bâtiments résidentiels, les informations que nous présentons peuvent également s’appliquer aux bâtiments commerciaux, industriels et publics. Nous proposons des ressources de lecture supplémentaires au fur et à mesure afin que vous puissiez explorer chaque sujet plus en profondeur.
I. Objectifs de la conception de bâtiments durables
Lors des étapes de planification d’un projet de construction durable, il est bon de réfléchir aux objectifs. Commençons par examiner ce que nous entendons par « construction durable » afin de savoir ce que nous recherchons.
Qu’est-ce que la conception de bâtiments durables ?
Comme beaucoup de termes dans le domaine de la durabilité, ce que les gens entendent par conception de bâtiments durables est flexible et changeant. L’architecte et universitaire Elizabeth Donovan écrit dans « Explaining Sustainable Architecture » que même dans les écrits universitaires et professionnels sur l’architecture durable, il y a une tendance à « reconnaître qu’elle ne peut être définie et qu’il n’y a pas de définition convenue ».
Cette ambiguïté est également présente dans les discussions plus larges sur la conception de bâtiments durables, bien que les définitions aient tendance à partager certaines caractéristiques. La plupart des définitions précisent que les conceptions durables visent à réduire l’impact négatif d’un bâtiment sur l’environnement et à diminuer la consommation d’énergie et de ressources de ce bâtiment tout au long de sa vie.
De nombreuses définitions mentionnent la fragmentation de l’habitat, les émissions et les déchets de construction comme quelques-uns des impacts négatifs que les bâtiments ont tendance à créer et que les bâtiments durables tentent d’atténuer. Il est également courant que le terme inclue dans sa définition l’amélioration de la santé des occupants, le dynamisme de la communauté et la durabilité économique.
La manière dont un bâtiment parvient à ces réductions et améliorations est ce qui rend la conception vraiment intéressante, car il n’y a pas de limite aux approches innovantes pour résoudre ces problèmes.
Objectifs de la conception de bâtiments durables
Le Whole Building Design Guide (WBDG) de l’Institut national des sciences du bâtiment des États-Unis propose six objectifs pour une conception durable. Il s’agit de :
- Optimiser le potentiel du site
- Optimiser la consommation d’énergie
- Protéger et conserver l’eau
- Optimiser l’espace du bâtiment et l’utilisation des matériaux
- Améliorer la qualité de l’environnement intérieur (IEQ)
- Optimiser les pratiques opérationnelles et de maintenance
Nous avons déjà abordé certains de ces aspects dans nos autres guides, nous ne les répéterons donc pas ici. Si vous souhaitez en savoir plus, vous pouvez lire nos guides sur l’efficacité de l’eau, l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables, les matériaux durables et la qualité de l’environnement intérieur.
Portons donc notre attention sur le potentiel du site et les pratiques opérationnelles et de maintenance.
Optimiser le potentiel du site
Les bâtiments ayant un impact sur les écosystèmes locaux, il est essentiel de prendre en compte ce qui est affecté et comment. Comme l’indique le WBDG, les bâtiments « modifient fondamentalement la fonction des terres », ce qui signifie non seulement que, par exemple, nous avons transformé un champ en propriété résidentielle, mais aussi que la capacité des terres à fonctionner comme elles ont été conçues au sein de leur écosystème plus large a été radicalement perturbée.
Pour atténuer cette perturbation, nous devons accorder une attention particulière à la sélection et à la conception du site.
Sélection du site
Dans Sustainable Architectural Design: An Overview, le professeur d’architecture Kuppaswamy Iyengar affirme que pour réduire les dommages environnementaux, la sélection d’un site durable doit :
« [m]inimiser l’étalement urbain ; être réactive et respectueuse du terrain, de l’environnement, de l’habitat et des espaces verts ; et encourager le développement urbain à haute densité plutôt qu’à faible densité afin de préserver les espaces verts de valeur et les atouts environnementaux clés. »
Le choix du site aura un impact non seulement sur les écosystèmes locaux, mais aussi sur l’empreinte carbone du bâtiment, ainsi que sur la consommation d’énergie continue associée au bâtiment. Tout dépend du site, de la distance que les matériaux de construction doivent parcourir jusqu’à la longueur du trajet des occupants.
L’optimisation du choix du site pourrait inclure le choix d’un site proche des transports en commun et des commodités ou d’un site sur un terrain précédemment perturbé ou aménagé, voire la rénovation plutôt que la construction d’un nouveau bâtiment.
Les bâtiments existants, du fait qu’ils sont déjà construits, contribuent à réduire les émissions, utilisent moins de matériaux, génèrent moins de déchets et fragmentent moins l’habitat que les nouvelles constructions. Dans l’ensemble, plus un projet peut utiliser les infrastructures existantes, moins il causera de dommages.
Conception du site
Iyengar propose quelques stratégies pour rendre un site de construction durable (elles sont citées ici dans leur intégralité) :
- Prévenir tout type de dommage environnemental (ne pas abattre les arbres anciens).
- Faire tout son possible pour ramener un site dégradé à la productivité environnementale et à la diversité biologique.
- Préserver les monuments historiques (une vieille maison, par exemple), les moulins à vent, les ponts et les granges.
- Comprendre les conditions pour un bénéfice solaire maximal.
- Comprendre comment le vent peut être utilisé pour des usages énergétiques passifs et la ventilation.
Il invite les concepteurs et les promoteurs à (re)considérer les idées du naturaliste américain Aldo Leopold, dont le concept d’« éthique de la terre » nous rappelle qu’il n’y a pas de terrain vacant et que chaque être vivant sur ce site de construction a le même droit d’y exister et mérite notre attention.
En optimisant la conception du site, Iyengar exhorte les concepteurs à aller au-delà de la minimisation des perturbations du site et à « régénérer et préserver les habitats, les espaces verts et les écosystèmes précieux » pour toutes les créatures qui ont été déplacées.
Comme le suggère Iyengar, la conception du site devrait également tenir compte du potentiel du site en matière d’éclairage, de chauffage et de refroidissement passifs, ainsi que de son potentiel en matière de systèmes d’énergie renouvelable active tels que l’énergie solaire, géothermique ou éolienne.
Les ressources en eau d’un site peuvent être maximisées en prévoyant la collecte des eaux de pluie. Le WBGD indique que le site doit être conçu de manière à réduire et contrôler le ruissellement des eaux pluviales, et aménagé de manière à favoriser les espèces indigènes. Iyengar suggère d’envisager des terrasses pour les pentes afin d’atteindre ces objectifs.
Optimiser les pratiques opérationnelles et de maintenance
La conception durable implique de prendre en compte l’utilisation de l’énergie et des ressources dès les étapes de planification.
Le WBDG suggère d’inclure les exploitants du bâtiment dans la phase de conception du projet afin de mieux comprendre comment le bâtiment pourrait être conçu pour fonctionner de manière optimale dans des conditions réelles.
Si cela n’est pas possible pour vous, ou si vous serez le principal exploitant du bâtiment, pensez à la conception du point de vue d’un utilisateur final, non seulement des occupants, mais aussi des ouvriers d’entretien et de tous les travailleurs de service qui pourraient être employés dans le bâtiment.
Le point de vue de l’utilisateur peut aider à la conception du bâtiment en mettant en évidence des aspects logistiques tels que les endroits où les occupants pourraient bénéficier au maximum de la lumière naturelle et à quel moment, la manière dont l’entretien de base sera effectué, l’emplacement de la plomberie pour minimiser le gaspillage d’eau chaude, le moment et l’endroit où des modules supplémentaires pourraient être ajoutés dans une maison modulaire, etc.
La conception de dispositifs écoénergétiques conviviaux et intuitifs augmente considérablement les chances que les gens les utilisent. Intégrez dès le départ des technologies de comptage intelligent pour aider les occupants à suivre leur consommation d’énergie.
Lectures complémentaires :
Si vous êtes intéressé par ce domaine et que vous disposez d’environ 13 semaines, le MITx propose ce cours en ligne gratuit sur la conception de bâtiments durables, axé sur le chauffage et l’éclairage.
II. Approches de la conception de bâtiments durables
Vous trouverez ci-dessous une introduction à certaines des approches les plus courantes de la conception de bâtiments durables. Encore une fois, les termes sont un peu vagues, mais nous nous sommes concentrés sur les approches de conception plutôt que sur les méthodes de construction. Il existe de nombreux types de méthodes de construction écologique (la construction naturelle, par exemple) qui pourraient être intégrées à tout ou partie des approches de conception ci-dessous.
Conception biophilique
L’International Living Future Institute explique que le design biophilique « consiste à relier les personnes et la nature au sein de nos environnements bâtis et de nos communautés ». Il repose sur la philosophie selon laquelle les êtres humains sont naturellement attirés par la nature et que notre santé et notre bien-être dépendent du maintien de ce lien, même dans nos environnements bâtis.
Les concepteurs biophiliques s’efforcent souvent d’intégrer des formes et des matériaux naturels dans leurs bâtiments et, si cela n’est pas possible, d’imiter l’aspect, la sensation et les sons de la nature dans le bâtiment.
Cela peut impliquer des stratégies aussi diverses que des jardins intérieurs, un éclairage dynamique, des jeux avec le concept d’espace dans un bâtiment, des textures naturelles pour les surfaces et la fusion des espaces intérieurs et extérieurs.
Dans cette philosophie, l’accent est mis sur la création d’un lien avec les environnements locaux, de sorte que les stratégies et les caractéristiques utilisées dépendront de la géographie locale d’un lieu donné.
Si les stratégies de conception visent ici à favoriser les liens avec les environnements locaux et donc à accroître le bien-être humain, il y a beaucoup de place pour la prise en compte de la performance des bâtiments dans cette philosophie. De même, les concepteurs qui s’efforcent d’atteindre des objectifs de haute performance par d’autres approches de conception pourraient intégrer les principes et les pratiques biophiliques dans leur travail.
Lectures complémentaires :
Terrapin Bright Green propose cette exploration de l’importance historique et neurologique de la biophilie et du design biophilique.
L’International Living Future Institute a créé ce guide pour les équipes du projet Living Building Challenge afin de les aider à créer des environnements biophiliques dans leurs projets.
Conception passive
« La construction passive est un ensemble de principes de conception visant à atteindre un niveau rigoureux d’efficacité énergétique tout en créant des espaces de vie intérieurs confortables », déclare le Passive House Institute. L’objectif principal est de s’appuyer autant que possible sur les caractéristiques naturelles du site de construction pour chauffer, refroidir, ventiler et éclairer la maison, et de recourir le moins possible à des systèmes mécaniques tels que les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation.
Pour ce faire, les concepteurs de maisons passives s’efforcent de tirer le meilleur parti de l’orientation, de l’élévation et de la topographie du site, ainsi que des microclimats et des ressources naturelles telles que les arbres d’ombrage.
Le choix des matériaux de construction est également essentiel dans cette approche. Les concepteurs de maisons passives accordent une grande importance aux performances thermiques de la maison afin de minimiser les pertes d’air conditionné. La masse thermique, l’isolation continue et la construction étanche à l’air sont des outils courants que les concepteurs utilisent pour modérer les températures intérieures.
« Dans la conception des bâtiments », déclare Kuppaswamy Iyengar, « les technologies passives doivent prédominer sur les technologies actives, qui nécessitent l’utilisation de combustible pour fonctionner ». Iyengar note que, puisque la consommation d’énergie d’un bâtiment est « directement proportionnelle » aux besoins de ses occupants, la limitation de ces besoins « d’une manière économiquement saine et psychologiquement acceptable » est un élément important d’une conception passive.
Les concepteurs minimisent généralement la consommation d’énergie grâce à des dispositifs tels que l’éclairage naturel stratégique, des équipements à haut rendement et des mesures de suivi de la consommation d’énergie, pour n’en citer que quelques-uns.
Lectures complémentaires :
Le PHIUS offre également une mine d’informations ici.
Conception de systèmes pour l’ensemble de la maison
Il s’agit d’une approche holistique de la conception qui reconnaît que les composants d’un bâtiment ne fonctionnent pas individuellement, mais de manière interdépendante. Elle reconnaît, par exemple, qu’une chaudière de pointe n’améliorera pas beaucoup l’efficacité énergétique si la maison n’est pas isolée et que les fenêtres ne sont pas étanches.
L’une des priorités de cette approche est la performance des bâtiments. Les concepteurs optimisent l’efficacité et la santé des occupants en tenant compte de la manière dont tous les composants d’un bâtiment interagissent pour produire des effets spécifiques tels que la circulation de l’air ou l’humidité. Idéalement, cela implique que des professionnels de différents secteurs, tels que des architectes, des électriciens et des spécialistes du chauffage, de la ventilation et de la climatisation, se consultent sur un projet dès les phases de planification.
Ils fourniront des informations sur la manière dont les éléments du bâtiment vont interagir, résoudre les problèmes et concevoir des solutions qui aideront les composants à se soutenir mutuellement pendant la durée de vie du bâtiment.
Un autre point important est de comprendre comment les assemblages de bâtiments ont un impact sur l’environnement tout au long de leur cycle de vie, de l’extraction des matériaux à la mise hors service. L’attention portée aux analyses du cycle de vie (ACV) aide les concepteurs et les constructeurs à choisir les matériaux qui permettront le mieux à un projet particulier d’atteindre les objectifs de durabilité.
Lectures complémentaires :
Pour approfondir le sujet, l’article de Maria Sexton sur Rise est un excellent point de départ.
Et pour une étude très approfondie, le WDBG propose cette ressource sur la science du bâtiment.
Conception permaculturelle
La conception permaculturelle s’inspire du terme agricole permaculture, que l’écologiste Bill Mollison (qui a inventé le terme) définit comme « la conception et l’entretien conscients d’écosystèmes agricoles productifs qui ont la diversité, la stabilité et la résilience des écosystèmes naturels ».
La permaculture s’inspire de la nature pour intégrer les bâtiments dans leur environnement naturel. Elle considère les bâtiments comme un système au sein d’un système écologique beaucoup plus vaste. Il s’agit d’une approche lente et écologique qui implique souvent l’utilisation de matériaux de construction naturels, la promotion de la diversité des communautés humaines (et non humaines) et la mise en place d’une économie circulaire sans déchets.
Les concepteurs ont recours à des stratégies de construction passive et à l’optimisation des sites. Ils mettent l’accent sur la capture et le stockage des ressources telles que l’eau et l’énergie lorsqu’elles sont abondantes, mais aussi sur l’adaptation des attentes et des comportements des occupants lorsqu’elles ne le sont pas. La permaculture consiste à vivre en harmonie avec la nature plutôt qu’à la combattre.
L’aménagement paysager est une composante importante de la conception permaculturelle telle qu’elle s’applique aux bâtiments. La création de paysages biodiversifiés, favorables aux pollinisateurs, nécessitant peu d’entretien et productifs est une priorité.
Lectures complémentaires :
José Tomás Franco explique comment appliquer les 12 principes de la permaculture à la conception architecturale ici.
Le Permaculture Research Institute propose cette vaste archive de ressources sur la conception de bâtiments permaculturels.
Architecture à consommation énergétique nette nulle
Les bâtiments à consommation énergétique nette zéro produisent autant d’énergie qu’ils n’en consomment au cours d’une année. Il s’agit d’une approche de conception axée sur l’énergie, à la fois pour la produire et pour en réduire la consommation.
Cette approche repose sur deux piliers : des mesures d’efficacité qui réduisent la charge énergétique du bâtiment et des systèmes d’énergie renouvelable. Les concepteurs de bâtiments et les architectes travaillent généralement avec des consultants en énergie pour créer des systèmes énergétiques qui répondent aux besoins des occupants et qui sont performants sur le long terme.
Cependant, atteindre le zéro net est un exploit complexe, et les concepteurs intègrent généralement des stratégies de conception passive et de conception de systèmes pour l’ensemble de la maison afin de réduire les besoins en chauffage, en refroidissement et autres besoins énergétiques.
L’orientation du bâtiment est une considération primordiale, tout comme sa taille. Atteindre le zéro net implique généralement un investissement dans des matériaux à haute performance pour l’enveloppe du bâtiment, ainsi que la sélection d’installations et d’appareils à faible consommation d’énergie. Comme on peut s’y attendre, les maisons à consommation énergétique nette zéro impliquent également une surveillance énergétique continue.
Atteindre le zéro net est plus flexible qu’il n’y paraît, cependant, et les concepteurs ont de nombreuses options pour y parvenir. Un bâtiment peut être alimenté par une énergie renouvelable hors site, par exemple, s’il ne peut raisonnablement pas intégrer son propre système d’énergie renouvelable.
Lectures complémentaires :
Anna Fixsen, d’Architectural Digest, explique comment concevoir une maison à consommation énergétique nette zéro ici.
À l’American Institute of Architects, Chad Edwards et Terry Liette donnent des conseils sur la façon de concevoir des bâtiments prêts pour le zéro net avec un budget limité.
Conclusion
Comme le dit Elizabeth Donovan, l’ambiguïté entourant le terme « bâtiment durable » présente en fait certains avantages, en ce sens qu’il est suffisamment souple pour s’adapter à de nombreuses visions et à une « pluralité d’approches » et de solutions possibles aux problèmes environnementaux que posent les bâtiments conventionnels.
Les concepteurs, les constructeurs et les propriétaires de maisons peuvent poursuivre des objectifs de durabilité sans renoncer à leurs propres priorités et préférences. Et cela signifie que nous disposons d’une multitude d’options pour construire des maisons durables pour l’environnement et pour les occupants et pour créer des projets qui apportent équilibre, confort, communauté et joie.
