À propos du simulateur 360design

Principe

360design : Un simulateur d’empreinte carbone pour une écoconception efficiente des bâtiments

360design vous accompagne dès l’étude de faisabilité de votre projet.

En quelques minutes, 360design :

  • vous donne une estimation de l’empreinte carbone du gros œuvre de votre opération,
  • positionne votre projet par rapport au seuil RE 2020,
  • vous recommande le mix béton le plus approprié pour atteindre l’objectif carbone de votre projet, en fonction des offres de bétons bas carbone disponibles localement, et selon des scenarios d’optimisation respectant la faisabilité technique, opérationnelle et économique.

Le CSTB a réalisé, en toute indépendance, une mission d’analyse critique de l’outil Lafarge360design développé pour le logement collectif (version V38 de Janvier 2022) au regard de la RE2020 dans sa version en vigueur au 04/02/2022 sans préjudice des pouvoirs dont dispose l’État français pour la supervision du respect des exigences réglementaires. Dans ce cadre, le CSTB déclare avoir contrôlé et constaté :

  • Que les données d’entrée du moteur de calcul environnemental sont plausibles au regard des données saisies dans l’outil par l’utilisateur ;
  • Que les données environnementales utilisées dans l’outil lafarge360design sont construites à partir de données utilisables pour la RE2020 ;
  • Que le moteur de calcul utilisé par l’outil Lafarge360design suit les principes de la méthode de calcul d’ACV dynamique de la RE2020 ;
  • Il est entendu que les résultats des calculs réalisés par l’outil Lafarge360design ne constituent pas un calcul réglementaire de la performance du bâtiment modélisé mais une estimation raisonnable de cette performance.

360design, comment ça marche ?

À partir d’un nombre limité d’informations définies au fur et à mesure de la programmation puis de l’esquisse, 360design vous permet de simuler très simplement l’empreinte carbone du gros œuvre pour vous aider à définir rapidement votre avant-projet optimisé. En étude préalable, pour un bâtiment de type logement collectif, les premières informations urbanistiques peuvent être exploitées pour encadrer une première estimation en fonction de la surface habitable, la hauteur limite du bâtiment, et éventuellement le minimum de places de stationnement exigé par le PLU, voire le type d’ouvrage d’infrastructure en fonction de la nature du sol. Pour une maison individuelle, les premières informations urbanistiques peuvent être exploitées pour encadrer une première estimation en fonction de la surface habitable, la forme de la maison, le nombre de places de garage, la présence de stationnement extérieur.

360design estime la fourchette de poids carbone dans laquelle votre projet pourra se situer, et la valeur typique du poids carbone du projet en tenant compte des contraintes liées à la localisation du projet :

  • La zone sismique (qui détermine notamment les ratios d’armatures et les dimensions d’éléments),
  • L’exposition de la zone au phénomène de mouvement de terrain différentiel consécutif à la sécheresse et à la réhydratation des sols qui définit pour la maison individuelle les techniques particulières de construction,
  • Le poids carbone des bétons disponibles sur le site de production de plus proche du chantier. Ce paramètre géographique est indispensable, le béton prêt à l’emploi étant composé de matières premières locales.

Avec les éléments d’architecture et de programmation qui peuvent ensuite être précisés, l’estimation va progressivement s’affiner, jusqu’à la spécification d’éléments structurels.

360design, une optimisation carbone basée sur les disponibilités locales

Calcul d’un poids carbone cible pour les lots gros œuvre

360design fournit une estimation de la valeur de poids carbone cible pour les lots de gros œuvre respectant les exigences de la RE 2020. Sur la base des paramètres du projet saisis par l’utilisateur, 360design calcule :

  • le seuil RE 2020 Icconstruction_max correspondant à l’opération étudiée en tenant compte des paramètres du projet.
  • le poids carbone des lots de second œuvre, de VRD, techniques et du contributeur chantier d’après les retours d’expérience de projets réels. Ces lots sont modélisés en s’appuyant sur les données environnementales de la base INIES et avec la méthode d’évaluation de la performance environnementale telle que décrite dans le Décret n° 2021-1004 du 29 juillet 2021 relatif aux exigences de performance énergétique et environnementale des constructions de bâtiments en France métropolitaine.
Poids carbone gros œuvre cible sur l'opération
Figure 1

Ces données permettent d’estimer une part de poids carbone attribuable au gros œuvre pour respecter le seuil global. Cet indicateur est le poids carbone cible à atteindre dans 360design pour les lots 2 et 3 (voir Figure 1).

Ainsi, en comparant la valeur typique du poids carbone gros œuvre sur le projet étudié et la valeur de la cible pour les lots 2 et 3, l’utilisateur peut facilement visualiser si son projet a toutes les chances de respecter la RE 2020 ou nécessite une optimisation.

Dans le cas de figure représenté ci-dessous, la valeur projet (197 kg éq. CO2/m²Sref) est supérieure à la valeur cible (158 kg éq. CO2/m²Sref). Une optimisation est possible avec les solutions de bétons à poids carbone plus faible.

L'optimisation est possible
Figure 2

Le simulateur propose alors le mix béton par grand ensemble d’éléments d’ouvrage le plus approprié pour atteindre cette cible, en fonction des FDES des bétons disponibles en local.

Les propositions sont faites en tenant compte d’une double volonté :

  • Minimiser l’impact coût
  • Minimiser l’impact sur la cinétique chantier

Les optimisations sont faites sur la base des bétons de type :

  • C25/30 XF1 S3 D22 pour les façades,
  • C25/30 XC1 S3 D22 pour les autres éléments d’ouvrages.

Avec des taux de réduction allant du Score carbone D au Score carbone A sur l’échelle 360score (voir Figure 3).

360score
échelle 360score
Figure 3

Pour plus d'informations sur le scoring : https://www.lafarge.fr/360-score

Cadre de l’analyse du cycle de vie : la RE2020

Les calculs du simulateur 360design reposent sur la méthode décrite dans la RE 2020 (Décret n° 2021-1004 du 29 juillet 2021 relatif aux exigences de performance énergétique et environnementale des constructions de bâtiments en France métropolitaine).

Le niveau « Carbone » est exprimé en kg éq.CO2/m² Sréf.

La RE 2020 définit un indicateur d’impact sur le changement climatique relatif à la construction noté Ic construction et calculé par la formule suivante :

𝑰𝒄 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒓𝒖𝒄𝒕𝒊𝒐𝒏= 𝑰𝒄 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒔𝒂𝒏𝒕𝒔+ 𝑰𝒄 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒕𝒊𝒆𝒓

𝑰𝒄 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒕𝒊𝒆𝒓 : indicateur d’impact sur le changement climatique relatif au chantier de construction

𝑰𝒄 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒔𝒂𝒏𝒕𝒔 : indicateur d’impact sur le changement climatique relatif aux composants du bâtiment calculé sur les lots décrits ci-après :

  • Lot 1 : Voirie et Réseaux Divers (VRD)
  • Lot 2 : Fondations et infrastructure
  • Lot 3 : Superstructure, maçonnerie
  • Lot 4 : Couverture, étanchéité, charpente, zinguerie
  • Lot 5 : Cloisonnement – Doublage – Plafonds suspendus – Menuiseries intérieures
  • Lot 6 : Façades et menuiseries extérieures
  • Lot 7 : Revêtements des sols, murs et plafonds – Chape – Peintures – Produits de décoration
  • Lot 8 : Chauffage – Ventilation – Refroidissement – eau chaude sanitaire (CVC)
  • Lot 9 : Installations sanitaires
  • Lot 10 : Réseaux d’énergie (courant fort)
  • Lot 11 : Réseaux de communication (courant faible)
  • Lot 12 : Appareils élévateurs et autres équipements de transport intérieur
  • Lot 13 : Équipement de production locale d’électricité

Méthodologie pour un bâtiment de type logement collectif

Modélisation et principe de calcul

Le simulateur repose sur la modélisation d’un bâtiment de logement collectif typique, calibrée à partir d’un nombre significatif de projets réels en béton banché, représentatifs des différentes régions de France.

PARAMÉTRAGE MODÈLE DE BÂTIMENT PROJETS RÉELS (DCE / DQE) RÉSULTATS CARBONE RÉSULTATS CARBONE Calibrage Comparaison

Ce modèle paramétrable fournit des quantités typiques de béton et d’armatures métalliques pour chaque ouvrage du bâtiment, auxquelles sont associées les données environnementales.

L’approche retenue est pleinement conforme à la méthode d’évaluation de la performance environnementale telle que décrite dans la nouvelle réglementation RE2020.

Représentativité du modèle

Le modèle de bâtiment de logements collectifs a été calibré à partir d’un nombre significatif de données issues de projets réels (DPGF ou DQE), afin de fournir des estimations conformes à l’empreinte carbone observée sur l’échantillon.

Approche collaborative

La conception du simulateur, quant à ses fonctionnalités et à la plausibilité des résultats obtenus, a été guidée par des experts de l’analyse de la performance environnementale des bâtiments. Afin de répondre précisément aux besoins d’aide à l’écoconception en phases amont des projets, plusieurs bureaux d’études nationaux ont ainsi contribué au développement de ce simulateur.

Par le partage de leur expérience et de leurs connaissances, ils ont permis d’affiner la modélisation des bâtiments à partir des paramètres déterminants de l’empreinte carbone, observés dans les projets réels.

La start up Vizcab (https://vizcab.io/accueil), ConstructionTech spécialisée dans l’analyse de cycle de vie du bâtiment et les solutions digitales d’évaluation de sa performance environnementale, a développé pour 360design le module intégré d’évaluation des lots hors gros œuvre.

Artelia
E6
H3C Energies
POUGET Consultants
NERCO Ingéniérie
Tribu Energie
Vinci Construction
Vizcab

 

Méthodologie pour une maison individuelle

Modélisation et principe de calcul

Le simulateur repose sur la modélisation d’une maison individuelle typique, calibrée à partir d’un nombre significatif de projets réels, représentatifs des différentes régions de France.

Représentativité du modèle

Le modèle de maison individuelle a été calibré à partir d’un nombre significatif de données issues de projets réels (DPGF ou DQE), afin de fournir des estimations conformes à l’empreinte carbone observée sur l’échantillon.

Approche collaborative

La conception du simulateur, quant à ses fonctionnalités et à la plausibilité des résultats obtenus, a été guidée par des experts de l’analyse de la performance environnementale des bâtiments. Afin de répondre précisément aux besoins d’aide à l’écoconception en phases amont des projets, le bureau d’études LBM Energie a ainsi contribué au développement de ce simulateur.

Par le partage de son expérience et de ses connaissances, il a permis d’affiner la modélisation des bâtiments à partir des paramètres déterminants de l’empreinte carbone, observés dans les projets réels.

Hypothèses de modélisation

Toutes les caractéristiques de la maison ne sont pas ouvertes dans le simulateur. Certaines hypothèses ont ainsi été retenues :

  • Typologie : en fonction de la surface habitable, une typologie de maison est définie permettant de définir le nombre de chambres, de pièces humides (et donc d’équipements sanitaires et de chauffage / ventilation), de portes. Cette typologie permet également de calculer une surface de cloisons intérieures.
  • Lot 6 : il a été retenu des baies PVC, munies de volets roulants motorisés PVC. La porte d’entrée a été prise en bois.
  • Lot 7 : par hypothèse il a été retenu un revêtement type parquet dans les chambres / type carrelage dans les autres pièces
  • Lot 8 - ventilation : une ventilation simple flux hygroréglable de type B a été retenue
  • Lots 10 et 11 : des lots forfaitaires ont été retenus
  • Lot 13 : aucun équipement photovoltaïque n’a été pris en compte dans le simulateur
  • Contributeur chantier : la méthode simplifiée a été retenue
    • une distance à la décharge de 30km a été retenue dans le simulateur,
    • en zone rurale (hypothèse parcelle > 500m²) : valeur conventionnelle considérant qu’aucune terre n’est évacuée / en zone urbaine (hypothèse parcelle < 500m²) : calcul de terre évacuée par rapport à la surface de plancher rez-de-chaussée.

Choix des fiches environnementales

L’ordre de choix des fiches environnementales suivant a été retenu :

  • choix d’une fiche collective lorsque celle-ci est disponible,
  • en l’absence de fiche collective, choix d’une FDES médiane (impact environnemental moyen) lorsque le type de produit est suffisamment représenté (par exemple pour le choix des isolants),
  • choix d’une fiche environnementale par défaut sinon.

La liste des fiches retenues est donnée à la fin de cette notice.

Périmètre du simulateur

Bâtiment de type logement collectif

Le simulateur s’applique aux projets de construction neuve de bâtiments de logements collectifs de deuxième, troisième et quatrième famille, pouvant comprendre des locaux d’activité, prise en compte au travers de leur Surface Utile. À ce jour, et tant que les textes relatifs aux locaux tertiaires ne sont pas arrêtés, 360design applique aux locaux d’activité les règles de calcul définies pour le logement collectif. La mise à jour des règles de calcul sera effectuée dès la publication des textes.

Mode constructif béton banché

L’estimation d’empreinte carbone du gros œuvre se base sur un modèle de bâtiment de logements collectifs conçu avec le mode constructif de béton banché comprenant :

Pour la superstructure (lot 3) :

  • Les planchers intermédiaires (i.e. à partir du plancher haut du RDC) en dalles pleines en béton armé coulé en place
  • Les façades porteuses en béton armé coulé en place, d’épaisseur variant de 16 à 20 cm en fonction de la configuration du bâtiment, y compris rupteurs de ponts thermiques
  • Les murs séparateurs entre logements et entre logements et espaces communs
  • Les cages d’escalier, les escaliers, des gaines techniques et, le cas échéant, des cages d’ascenseur en béton armé coulé en place
  • La dalle de toiture-terrasse et les acrotères, le cas échéant, en béton armé coulé en place
  • Les balcons en porte-à-faux, le cas échéant, en béton armé coulé en place et sans garde-corps

Pour l’infrastructure (lot 2) :

Dans le cas de fondations superficielles :

  • Les semelles filantes et isolées, dont les dimensions dépendent de la configuration du bâtiment, en béton armé coulé en place sur un béton de propreté
  • Le dallage sur terre-plein ou la dalle portée, en béton armé coulé en place sur un béton de propreté

Dans le cas de fondations semi-profondes :

  • Les puits filants et isolés en béton armé coulé en place
  • La dalle portée en béton armé coulée en place

Dans le cas de fondations profondes :

  • Les pieux avec massifs de têtes de pieux et longrines en béton armé coulé en place
  • La dalle portée en béton armé coulée en place

Dans le cas de niveaux en infrastructure :

  • Les Murs extérieurs enterrés en béton armé coulé en place
  • Les cages d’escalier, les escaliers et, le cas échéant, les cages d’ascenseur en béton armé coulé en place
  • Poutres et poteaux en béton armé coulé en place
  • Les planchers intermédiaires en dalles pleines en béton armé coulé en place le cas échéant,

Nota : Ce qui n’est pas listé ci-dessus n’est pas modélisé (ex : étanchéité des voiles enterrés, isolation en flocage de sous-face de plancher du RDC, séparation de places de stationnement individuel type box, bassin de rétention…)

Dimensionnement du modèle et choix des bétons

Les dimensions des éléments en béton armé ont été définies à partir de caractéristiques techniques et fonctionnelles (structurelle, acoustique, …), croisées avec des statistiques issues des projets analysés.

Le dimensionnement des fondations et des armatures métalliques pour chaque élément en béton armé dépend de la zone sismique et de la hauteur du bâtiment.

Les classes de bétons considérées sont fonction du système constructif et de l’exposition du béton à son environnement, conformément à la norme NF EN 206/CN.

Les scénarios d’optimisation du mix béton ont été établis de façon à privilégier les solutions les plus plausibles d’un point de vue opérationnel (phasage chantier) et économique. L’outil offre également une possibilité d’optimisation manuelle du mix des bétons.

Maisons individuelles

Le simulateur s’applique aux projets de construction neuve de maisons individuelles.

Mode constructif

L’estimation d’empreinte carbone du gros œuvre se base sur un modèle de maison individuelle comprenant :

Pour l’infrastructure (lot 2) :

Dans le cas de fondations type semelles :

  • Les semelles filantes, dont les dimensions dépendent de la configuration du bâtiment, en béton armé coulé en place sur un béton de propreté

Dans le cas de fondations type plots et longrines :

  • Les plots, en béton armé coulé en place sur un béton de propreté
  • Les longrines en béton armé

Les murs de soubassement :

  • En blocs béton à maçonner dans le cas d’une maison sur terre-plein
  • En blocs béton à maçonner ou blocs à bancher dans le cas d’une maison sur vide-sanitaire

Pour la superstructure (lot 3) :

  • Le plancher bas en dalle pleine, en béton armé coulé sur place, ou poutrelle-hourdis polystyrène + dalle de compression en béton armé coulé sur place
  • Les façades porteuses en blocs béton à maçonner, blocs béton isolant à coller ou brique à coller R=1, y compris rupteurs de ponts thermiques et planelles
  • Les murs de refends en blocs béton à maçonner
  • Les éventuels murs mitoyens en blocs à bancher
  • Les planchers intermédiaires en poutrelle-hourdis béton ou bois moulé + dalle de compression en béton armé coulé sur place
  • Les escaliers en béton ou bois massif reconstitué
  • Les casquettes, le cas échéant, en béton armé coulé sur place, sans garde-corps
  • Les linteaux, chaînages et appuis de baies
  • Le plancher haut (toiture terrasse, le cas échéant) en poutrelle-hourdis béton + dalle de compression en béton armé coulé sur place
  • Les acrotères (le cas échéant), en blocs de coffrage avec béton de remplissage

Nota : Ce qui n’est pas listé ci-dessus n’est pas modélisé (ex : étanchéité des voiles enterrés, bassin de rétention…)

Dimensionnement du modèle et choix des bétons

Le dimensionnement des fondations et des armatures métalliques pour chaque élément en béton armé dépend de la zone sismique et de la zone d’aléas argiles.

Les scénarios d’optimisation du mix béton ont été établis de façon à privilégier les solutions les plus plausibles d’un point de vue opérationnel (phasage chantier) et économique. L’outil offre également une possibilité d’optimisation manuelle du mix des bétons.

Données environnementales

La donnée environnementale utilisée pour caractériser l’impact sur le réchauffement climatique, exprimé en masse équivalente au dioxyde de carbone (kg éq. CO2), est issue des Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FDES) des bétons prêts à l’emploi.

Les FDES des bétons armés sont réalisées grâce au configurateur BETie, d’après les caractéristiques et compositions des bétons Lafarge courants.

Localisation des sites de productions Lafarge
pour permettre une production régionale.

Nos Partenaires, producteurs indépendants de BPE, vous proposent également en région des bétons bas carbone, Galaxim béton planet, la solution qui réduit les émissions de CO2.

Ils sont Partenaires Galaxim béton planet:

  • ASPE Béton Contrôlé - Route Bugangue, 64660 Asasp-Arros
  • BETON 66 - Rue de Lisbonne, 66000 Perpignan
  • Béton des fins - 125 Rue Père Eugène, 73290 La Motte-Servolex
  • Boulogne Composants Béton - Rue Nobel, Zone Industrielle de la Liane, 62200 Boulogne-sur-Mer
  • Camozzi - Zone Industrielle Lamothe, 32000 AUCH
  • Groupe BHR - 7 rue de la Fontaine Blanche, 35131 Pont-Péan
  • Groupe Daniel Béton Controlé du Béarn - Avenue du Vert Galant, 64230 Lescar
  • Delmonico Dorel - 4 RD 132 - Lieu-dit la Ravicole, 26140 Andancette
  • Gautier Bétons - 93 Rue d'Angoulême, 16400 Puymoyen
  • Lachaux Bétons - Vinevialle, 19600 Saint-Pantaléon-de-Larche
  • Les Bétons Montois - 330 Rue Monge, 40090 Saint-Avit
  • Megève béton - 4379 Rte nationale, 74120 Megève
  • MICHEL SAS, 150 rue de Pfastatt, 68260 Kingersheim
  • Quéguiner Béton - Moulin aux Prêtres, 29400 Landivisiau
  • Sagra Bétons - 38 Rue Edouard Martel, 42100 Saint-Etienne
  • Société Basaltes du Centre - 5 Rue Bernard Palissy, 63100 Clermont-Ferrand
  • Société des Bétons de la Vallée de Seine - 1er Chemin des Moines, 78510 Triel-sur-Seine

La donnée environnementale associée au cycle de vie des bétons armés est donc le total de l’indicateur de réchauffement climatique des modules : A – Fabrication et mise en œuvre, B – Utilisation et C – Fin de vie.

Les données environnementales prises en compte pour l’acier des armatures sont celles référencées dans le configurateur BETie.

Interprétation des résultats

Pour un bâtiment de type logement collectif

Les résultats fournis couvrent le béton armé qui constitue la totalité des lots d’infrastructure et de superstructure. Les périmètres de ces lots sont définis par la RE 2020 comme suit :

Lot 2 : Fondations et infrastructure

  • Fondations de bâtiments
  • Murs et structures enterrées

Lot 3 : Superstructure

  • Planchers, dalles, balcons (y compris dalle de toiture-terrasse)
  • Poutres, poteaux
  • Façades porteuses
  • Refends
  • Escaliers

Pour une maison individuelle

Les résultats fournis couvrent le béton armé ainsi que les autres composants qui constituent la totalité des lots d’infrastructure et de superstructure. Les périmètres de ces lots sont définis par la RE 2020 comme suit :

Lot 2 : Fondations et infrastructure

  • Fondations de bâtiments
  • Murs de soubassement / vide sanitaire

Lot 3 : Superstructure

  • Dalle sur terre-plein
  • Poutrelles et entrevous
  • Dalles plancher bas / plancher intermédiaire / toiture terrasse
  • Casquettes
  • Chainages
  • Murs extérieurs
  • Refends
  • Autres (escaliers, etc…)

Expression de l’empreinte carbone (kg éq. CO2/m²Sréf)

L’estimation de l’« empreinte carbone » correspond à l’impact sur le réchauffement climatique dû au cycle de vie du gros œuvre en béton armé du bâtiment, depuis l’extraction des matières premières jusqu’à leur élimination et recyclage.

Le cycle de vie du bâtiment est rapporté à une unité fonctionnelle et à une période d’étude de référence qui, dans le cadre de la RE2020 sont le mètre carré habitable (Sréf) et une période de 50 ans d’exploitation.

Estimations basse, moyenne et haute

Le simulateur fournit des estimations basse, typique et haute de l’empreinte carbone du gros œuvre en fonction d’informations spécifiques au projet et renseignées par l’utilisateur d’une part, et de paramètres par défaut d’autre part.

Les estimations représentent les configurations de gros œuvre d’un bâtiment type correspondant aux informations renseignées.

La valeur typique est estimée à partir des valeurs de paramètres par défaut les plus courants, comme par exemple la compacité moyenne des bâtiments avec une forme donnée.

Si aucune information n’est renseignée (champ laissé vide), alors l’estimation se base sur une valeur moyenne par défaut. Pour prendre en compte une valeur nulle, saisir la valeur zéro.

  • Par exemple, si le champ de la surface de balcon est laissée vide, alors une surface moyenne de balcon est considérée.
  • Par exemple, si le champ de la surface de combles aménagés de hauteur sous plafond inférieure à 1,80 m est laissée vide, alors une surface moyenne combles aménagés de hauteur sous plafond inférieur à 1,80 m est considérée.

Valeur de la cible estimée pour le gros œuvre

La valeur cible indiquée par 360design est calculée comme indiqué au paragraphe CALCUL D’UN POIDS CARBONE CIBLE POUR LES LOTS GROS ŒUVRE en retranchant à l’indicateur Ic construction du projet l’estimatif des lots 1 et 4 à 13 ,chantier et une marge d’erreur prise à 15 % sur l’ensemble de ces autres lots .

Ainsi, il fournit une valeur sécuritaire sur la base de laquelle il est raisonnable de se projeter pour optimiser les lots 2 et 3 et ce sans même avoir envisagé d’optimisation des autres lots.

Plus d'information sur la méthodologie et les données environnementales utilisées EXPRESSION DE L’EMPREINTE CARBONE (kg éq. CO2/m² Sréf) Infrastructure et superstructure en béton armé En savoir plus sur le calcul de ces estimations En savoir plus sur le calcul de l’impact sur le changement climatique En savoir plus sur le calcul de l’impact sur le changement climatique En savoir plus sur les systèmes constructifs de la superstructure en béton armé En savoir plus sur les systèmes constructifs de l’infrastructure en béton armé Mode constructif béton banché interprétation des résultats