Towards modelling of construction,renovation and demolition activities: Norway's dwelling stock, 1900–2100

The activities of construction, renovation and demolition related to the dwelling (housing) stock have a strong impact on both material and energy demands. A deeper understanding of the dynamics driving these activities is a precondition for a more consistent way to address material and energy demands. The method presented herein is based on a dynamic material flow analysis and is applied to the Norwegian dwelling stock. Input data to the model are population and socio-economic lifestyle indicators such as the average number of persons per dwelling and the average size of dwellings; these determine the size of the floor area stock. Parameters such as the lifetime of dwellings and renovation intervals complete the input set. Outputs of the model are the stock and flows of floor area for the period 1900–2100. Analysis of the renovation activity is given particular attention. Several scenarios are considered in order to test the model's sensitivity to input's uncertainties. Results are compared with statistical data, where the latter are available. The main conclusion is that in the coming decades renovation is likely to overtake construction as the major activity in the Norwegian residential sector.

Les activités de construction, de rénovation et démolition relatives au parc de logements ont un fort impact sur la demande de matériaux et d'énergie. Une meilleure compréhension de la dynamique qui anime ces activités est une condition préalable à une méthode plus cohérente de traitement des demandes de matériaux et d'énergie. La méthode présentée ici repose sur une analyse dynamique des flux de matériaux telle qu'elle est appliquée au parc de logements en Norvège. Les données fournies au modèle sont des indicateurs du mode de vie de la population et des indicateurs socio-économiques comme le nombre moyen de personnes par logement et la taille moyenne des logements; ces indicateurs déterminent la superficie des logements. Des paramètres comme la durée de vie des logements et les intervalles de rénovation complètent les données d'entrée. Les résultats du modèle sont le parc de logements et sa superficie pour la période 1900–2100. L'analyse de l'activité de rénovation reçoit une attention particulière. Plusieurs scénarios sont envisagés afin de mettre à l'épreuve la sensibilité du modèle par rapport aux incertitudes des entrées. Les résultats sont comparés aux données statistiques lorsque ces dernières sont disponibles. La conclusion principale réside dans le fait que dans les prochaines décennies, le secteur de rénovation risque de dépasser celui de la construction en tant qu'activité majeure du secteur résidentiel norvégien.

Mots clés: parc de bâtiments, construction, démographie, démolition, prévisions, logement, analyse des flux de matériaux, rénovation, parc résidentiel, Norvège     

Dynamic material flow analysis for Norway's dwelling stock

The architecture, engineering and construction industry is a major producer of waste, and a major consumer of primary materials. This study presents a method for analysing the dynamics of both floor area and material use in residential housing. The population's demand for housing represents the driver in the system, and the subsequent effects on stocks and flows of residential floor area and building materials in Norway are investigated from 1900 to the projected demands for 2100. Results show that knowledge about past activity levels is important in projecting future levels. Scenarios are applied to the input parameters in the dynamic model to investigate the impacts of changes in these, including variations in material usage (concrete and wood) and material density. All but one scenario suggest a continued increase in the residential housing stock, although at diminishing growth rates, and a substantial increase in demolition, renovation and construction activity in the last half of the present century.

Le secteur de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction est un des principaux producteurs de déchets et figure parmi les premiers consommateurs de matières premières. Cette étude présente une méthode d'analyse de l'évolution des surfaces de plancher et de l'utilisation des matériaux dans le logement résidentiel. Le moteur du système est la demande de la population en matière de logement et l'étude examine les effets de cette demande sur les « stocks » et les flux de surfaces résidentielles et de matériaux de construction en Norvège depuis 1900 et, en projection, jusqu'en 2100. Les résultats montrent qu'une bonne connaissance des activités passées est importante pour prévoir les niveaux à venir. Des scénarios appliqués aux paramètres d'entrée du modèle dynamique permettent d'étudier les conséquences de leurs variations, notamment en ce qui concerne l'utilisation des matériaux (béton et bois) et leur densité. Tous ces scénarios, à l'exception d'un seul, prévoient une croissance continue du parc de logements résidentiels – avec un rythme toutefois moins soutenu – ainsi qu'une augmentation substantielle des activités de démolition, de rénovation et de construction au cours de la seconde moitié de ce siècle.

Mots clés: parc de bâtiments?démolition?parc de logements résidentiels?analyse dynamique du flux des matériaux?demande en matériaux?tendances?génération de déchets     

Defining closed-loop material cycle construction

The principle of closed-loop material cycle (CLMC) construction can be described as a construction constituting materials and building elements that can be recovered from buildings and infinitely recycled through natural or industrial processes. Moving from the conceptual toward the practical, the paper identifies and defines criteria by which building materials and elements can be assessed in terms of forming part of a CLMC. The characteristics of CLMCs and their relevance to the building industry are considered, and a set of criteria for closed-loop cycle (CLC) materials is formulated, drawing on existing research and guidance on natural recovery and design for deconstruction and recycling. A pilot CLMC assessment of selected building technologies suggests CLMC construction is technically feasible. The developed CLMC criteria could be used to encourage the design of buildings associated with less waste and environmental impacts. The more comprehensive nature of a CLMC as an approach to waste minimization broadens the options for waste reprocessing in buildings. The implications for mainstreaming CLMC at policy and practical levels for different actors are considered.

Le principe du recyclage de matériaux en boucle fermée (CLMC) correspond à un mode de construction utilisant des matériaux et des éléments de construction qui peuvent être récupérés dans des bâtiments et être recyclés à l'infini par des processus naturels ou industriels. Passant du concept à l'application pratique, l'auteur identifie et définit les critères d'évaluation des matériaux et des éléments de construction en termes d'intégration dans le CLMC. Il considère les caractéristiques du CLMC et leur pertinence dans l'industrie du bâtiment et formule un ensemble de critères pour les matériaux recyclés en boucle fermée (CLC) en s'appuyant sur des recherches et des directives existantes relatives à la récupération naturelle et aux concepts de démolition et de recyclage. Une évaluation pilote CLMC de technologies de construction sélectionnées laisse à penser que la construction CLMC est viable. Les critères CLMC développés pourraient être utilisés pour encourager la conception de bâtiment avec moins de déchets et moins d'impact sur l'environnement. La nature plus globale d'un CLMC en tant que méthode de réduction des déchets élargit les options concernant le retraitement des déchets dans les bâtiments. L'auteur analyse les implications de l'intégration du CLMC aux niveaux politiques et pratiques pour différents acteurs.

Mots clés: durée de vie d'un composant, concept de démolition, viabilité écologique, evaluation environnementale, performance environnementale, recyclage, durabilité, durée, réduction au minimum des déchets     

Analysis of energy and carbon flows in the future Norwegian dwelling stock

A dynamic analysis of future energy and carbon flows (2000–2050) is performed on the aggregated residential building stock in Norway. The basis for the analysis is a dynamic material flow analysis of floor areas and the main building materials. By adding energy intensity assumptions for space heating, water heating, domestic electrical appliances and embodied energy in construction materials, the future corresponding delivered energy demand is calculated. This forms the basis for life cycle estimation of the future direct and indirect greenhouse gas (GHG) emissions. The predicted demand for delivered energy in 2025 will increase by 24.0% and 12.5% above those for 2000 and 2010, respectively, and then remain stable towards 2050. Energy savings per unit of floor area are counterbalanced by growth in the building stock. The very high influence of energy technology assumptions within the electricity generation market is demonstrated, along with the large differences between using attributional and consequential life cycle assessment principles in the calculation of future emissions. Future electricity demand met by marginal power generation technologies in the European market will yield substantially higher GHG emissions. The simulations demonstrate the policy, strategy, and practical challenges in achieving significant long-term energy and GHG emission reductions from the residential building stock in a country with a rapidly growing population.

Une analyse dynamique des flux futurs d'énergie et de carbone (2000-2050) est réalisée en Norvège sur l'ensemble du parc de logements (immeubles résidentiels). La base de l'analyse consiste en une analyse dynamique des flux de matières des surfaces au sol et des principaux matériaux de construction. En ajoutant des hypothèses relatives à l'intensité énergétique concernant le chauffage d'ambiance, la production d'eau chaude, les appareils électroménagers et l'énergie intrinsèque des matériaux de construction, la demande future correspondante en énergie livrée est calculée. Ceci constitue la base pour l'estimation du cycle de vie des futures émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre (GES). La demande prévue d'énergie livrée en 2025 sera en augmentation de 24,0% et de 12,5%, respectivement, par rapport à la demande de 2000 et à celle de 2010, puis demeurera stable vers 2050. Les économies d'énergie par unité de surface au sol sont contrebalancées par la croissance du parc bâti. Démonstration est faite de la très forte influence des hypothèses relatives aux technologies énergétiques dans le marché de la production d'électricité, ainsi que des grandes différences existant entre le fait d'utiliser, pour le calcul des émissions futures, les principes d'une analyse attributionnelle et ceux d'une analyse conséquentielle du cycle de vie. La demande future d'électricité satisfaite par les technologies marginales de production d'électricité dans le marché européen générera des émissions de gaz à effet de serre sensiblement plus élevées. Les simulations montrent les défis qui se posent en termes de politique, de stratégie et sur le plan pratique, pour réaliser des réductions à long terme importantes de la consommation énergétique et des émissions de GES provenant du parc bâti résidentiel.

secteur du bâtiment?parc bâti?bâtiments?réduction du CO₂?consommation énergétique?émissions de gaz à effet de serre?analyse des flux de matières?atténuation?Norvège     

Changes in resource need for post-disaster reconstruction: a longitudinal study in China

Following a major disaster, shortages of resources and the increased costs of building materials are likely to slow post-disaster reconstruction. To examine the resource needs for post-disaster housing reconstruction, a longitudinal study was conducted between 2008 and 2010 of the Wenchuan earthquake-impacted Mianzhu City in China. Cost escalation of the common materials of brick, cement, aggregate and steel shows the varying correlation between material requirements and the reconstruction progress. Based on in-field surveys and interviews, the underlying drivers that contributed to changes in the cost of these materials were identified. Findings suggest that apart from physical disaster impacts and urgency of housing reconstruction, other effects, such as legislative interventions and the economic environment, are primary factors in explaining changes in resource requirements. Cost changes for brick and aggregate were to a great extent influenced by local policies and mandates. In contrast, cost changes for non-localized materials such as cement and steel were largely dominated by broader economic effects and domestic strategies in China. To reduce potential resource cost fluctuations and their impacts on recovery, robust post-disaster reconstruction planning is needed and requires systematic mapping and monitoring of resource demands over the reconstruction period.

Suite à une catastrophe majeure, il est probable que les pénuries de ressources et l'accroissement du coût des matériaux de construction ralentiront la reconstruction après la catastrophe. Afin d'étudier les besoins en ressources nécessaires à la reconstruction des logements après une catastrophe, il a été mené en Chine, entre 2008 et 2010, une étude longitudinale de la ville de Mianzhu touchée par le tremblement de terre du Wenchuan. La flambée des coûts des matériaux courants que sont les briques, le ciment, les granulats et l'acier montre la corrélation variable entre les besoins en matériaux et les progrès de la reconstruction. Sur la base des études et entretiens menés sur le terrain, les facteurs sous-jacents qui ont contribué aux évolutions du coût de ces matériaux ont été identifiés. Les résultats obtenus suggèrent que, en dehors des effets physiques de la catastrophe et de l'urgence de la reconstruction des logements, d'autres effets, tels que les interventions législatives et l'environnement économique, sont des facteurs de première importance pour expliquer les évolutions des besoins en ressources. Les variations des coûts des briques et des granulats ont été influencées dans une large mesure par les politiques et les mandats au niveau local. En revanche, les variations des coûts des matériaux qui ne sont pas produits localement, tels que le ciment et l'acier, ont été en grande partie dominées par les incidences économiques plus larges et les stratégies intérieures de la Chine. Afin de réduire les fluctuations possibles du coût des ressources et leur impact sur la reprise, une solide planification de la reconstruction après une catastrophe est nécessaire et exige une cartographie et un suivi systématiques des demandes en ressources au cours de la période de reconstruction.

Mots clés: matériaux de construction, flambée des coûts, reconstruction après une catastrophe, stratégie de reprise, pénurie de ressources, Chine     

Alternative materials for desert buildings: a comparative life cycle energy analysis

This study examines the potential life-cycle energy savings that may be achieved by combining an innovative alternative building material and a bioclimatic approach to building design under the distinctive environmental conditions of a desert region. A residential building in the Negev region of Israel is used as a model for the assessment. Designed with a number of climatically-responsive design strategies and conventional concrete-based materials, the building was energy-independent in terms of summer cooling and had only modest requirements for winter heating. As a second step to the assessment, the integration of an alternative building material based on industrial waste and local raw materials in the building's walls was considered through thermal simulation. The alternative materials are produced through a process developed to make productive utilization of fly-ash from oil shale and coal combustion. Material properties were analyzed using laboratory specimens, and it was established that high-quality building components could be produced using the developed technological procedure with standard manufacturing equipment. The consumption of both embodied and operational energy was analyzed over the building's useful life span, and this life-cycle analysis showed the clear advantage of integrating alternative materials in a building under environmental conditions in a desert environment.

La combinaison d'un matériau de construction alternatif innovant et d'une approche bioclimatique de la conception des immeubles est examinée sous l'angle des économies d'énergie potentielles au cours du cycle de vie. Un immeuble résidentiel dans les conditions environnementales caractéristiques d'une région désertique est utilisé comme modèle pour l'évaluation. Conçu en utilisant un certain nombre de stratégies de conception apportant des réponses climatiques et des matériaux conventionnels à base de béton, l'immeuble était énergétiquement indépendant en termes de refroidissement durant l'été et n'avait que des besoins en chauffage modestes en hiver. Dans un second temps de l'évaluation, l'intégration d'un matériau de construction alternatif à base de déchets industriels et de matières premières locales dans les murs de l'immeuble a été examinée tout au long de la simulation thermique. Les matériaux alternatifs sont produits grâce à un processus élaboré de façon à assurer une utilisation productive des cendres volantes issues de la combustion du charbon et des schistes bitumineux. Les propriétés de ces matériaux ont été analysées en utilisant des échantillons en laboratoire. Dès lors, il a été établi que des éléments de construction de haute qualité pouvaient être produits en utilisant, avec du matériel de fabrication standard, la procédure technologique ainsi mise au point. La consommation en énergie intrinsèque comme en énergie de fonctionnement a été analysée sur la durée de vie utile de l'immeuble. Cette analyse du cycle de vie a montré le net avantage qu'il y a à intégrer des matériaux alternatifs dans un immeuble dans les conditions environnementales d'un milieu désertique.

Mots-clés: matériaux alternatifs, conception climatique, désert, énergie intrinsèque, efficacité énergétique, analyse du cycle de vie     

Service life estimation of cement-rendered facades

Factorial methods are cost-effective, quick and easy-to-implement methodologies for service life estimation of buildings and their parts. They also stand as the underlying principle of the International Standard Organisation ISO-15686 for service life planning. However, few guidelines exist on how to relate real-life deterioration phenomena to quantified durability values for use within factorial methods. This paper describes a methodology to quantify the ‘reference service life’ and its modifying durability factors for cement-rendered facades based on fieldwork data of 150 cases located in Portugal. The methodology proposed relies on regression analysis of the overall degradation level of the cases assessed. The results obtained are used as a reference set of data for the statistical benchmarking of five different scenarios for the quantification of modifying durability factors of cement-rendered facades. Although the values obtained relate to a specific building element and material, on the one hand, and reflect the Portuguese construction context, on the other hand, the proposed methodology may be applied to other materials and elements in different building and environmental contexts, thus providing a guideline for the quantification of durability factors for use within the factor method.

Les méthodes des facteurs sont rentables, rapides et faciles à mettre en ?uvre lorsque l'on veut estimer la durée de vie des bâtiments et de leurs parties. Elles sont également le principe sous-jacent de la norme ISO-15686 concernant la planification pour une durée de vie déterminée. Toutefois, il existe quelques directives sur la façon de rapporter les phénomènes de détérioration de la vie réelle à des valeurs de durabilité quantifiées à utiliser avec les méthodes des facteurs. Cet article décrit une méthode de quantification de la durée de vie déterminée de référence et ses facteurs modificateurs de durabilité pour des façades réalisées avec un enduit de ciment, sur la base de données obtenues sur le terrain et concernant 150 cas situés au Portugal. La méthodologie proposée repose sur l'analyse de régression du niveau global de dégradation des cas évalués. Les résultats sont utilisés comme ensemble de références de données pour la comparaison statistique de cinq scénarios différents pour la quantification des facteurs modificateurs de durabilité de façades à enduit de ciment. Bien que les valeurs obtenues se rapportent à un élément de construction et à des matériaux spécifiques d'une part et que d'autre part elles traduisent le contexte de la construction au Portugal, la méthodologie proposée peut être appliquée à d'autres matériaux et éléments dans des contextes de bâtiments et d'environnements différents, ce qui constitue une directive pour la quantification des facteurs de durabilité à utiliser avec la méthode des facteurs.

Mots clés: facteurs de durabilitéfaçades;méthode des facteurs facteurs modificateurs;durée de vie déterminée;enduit     

Life cycle water analysis of a residential building and its occupants

Reduced water consumption is one of the objectives of many towns and cities as part of the trend towards more sustainable settlements. Information on comprehensive water usage is required for formulating conservation and management strategies. Whilst buildings are directly responsible for only 12% of global water consumption, they can indirectly account for a much more significant proportion of total water demand due to the production of construction materials as well as the goods and services purchased by their occupants. This paper analyses both direct and indirect water consumption of a conventional Australian residential building and its occupants over a 50-year period. Input–output analysis is used to comprehensively determine total water usage. The results show that the direct water consumption to operate the house is only 6.4% of the total, with a further proportion embodied in the materials of the dwelling. The water embodied in consumable items, especially food, is the most significant, representing 46% of total household water demand. Policies for minimizing water consumption should address more than just direct water usage and the findings used to influence the design of urban living in the future.

La réduction de la consommation en eau est l'un des objectifs de nombreuses villes, grandes et moins grandes, dans le cadre de la tendance actuelle à aller vers des habitations plus durables. Il est nécessaire de pouvoir disposer d'informations sur l'ensemble des usages qui sont faits de l'eau pour pouvoir formuler des stratégies de préservation et de gestion. Alors que les bâtiments ne sont directement responsables que de 12% de la consommation mondiale en eau, ils peuvent représenter indirectement une part beaucoup plus importante de la demande totale en eau, du fait de la fabrication des matériaux de construction comme des biens et services achetés par leurs occupants. La consommation en eau directe aussi bien qu'indirecte est analysée sur une période de 50 ans, en utilisant comme étude de cas un immeuble résidentiel australien classique et ses occupants. L'analyse des entrées et des sorties est pleinement utilisée pour déterminer l'usage total de l'eau. Les résultats montrent que la consommation directe en eau pour faire fonctionner la maison ne s'élève qu'à 6,4% du total, une part supplémentaire virtuelle étant constituée par les matériaux de l'habitation. L'eau virtuelle des produits consommables, en particulier des aliments, est la plus importante, représentant 46% de la demande totale en eau de l'habitation. Les politiques visant à réduire au minimum la consommation en eau devront aller au-delà du simple usage direct de l'eau, et ces résultats devront être utilisés pour influer à l'avenir sur la conception de la vie urbaine.

Mots clés: eau virtuelle?consommation des ménages?analyse du cycle de vie de l'eau?immeubles résidentiels?consommation en eau     

Illustrating limitations of energy studies of buildings with LCA and actor analysis

Does passive housing really have better environmental performance than conventional housing? Three passive houses and four conventional houses were compared using a life cycle assessment (LCA) methodology. The comparison also provided an actor analysis for the building supply chain and building inhabitants. Results are presented for two scenarios: ‘conventional choices’ and ‘green choices’ by the actors. The comparison confirms that passive houses have lower energy use than conventional houses, but when the environmental impact of energy production is taken into consideration, the outcome is less clear. Conventional houses can be equally good environmentally in terms of global warming, acidification, or radioactive waste as typical passive houses with electrical heating depending on the actors' choices. Actor analysis shows that inhabitants' and material producers' electricity choice are very important, while other choices (e.g. green transport) are less important. The findings highlight the importance of environmentally responsible decisions throughout the whole life cycle and the need for appropriate behaviours and actions, along with implications for improved communication.

Les logements passifs ont-ils un rendement environnemental vraiment meilleur que les logements classiques ? Trois maisons passives et quatre maisons classiques ont été comparées en utilisant une méthodologie faisant appel à l'analyse du cycle de vie (ACV). Cette comparaison a également fourni une analyse des acteurs concernant la chaîne logistique dans le bâtiment et les habitants des immeubles. Les résultats sont présentés pour deux scénarios, les acteurs opérant dans l'un des « choix classiques » et dans l'autre des « choix verts ». La comparaison confirme que les maisons passives ont une consommation énergétique moindre que les maisons classiques, mais lorsque l'impact environnemental de la production d'énergie est pris en compte, le résultat est moins clair. Selon les choix opérés par les acteurs, les maisons classiques peuvent être aussi bonnes en termes de réchauffement climatique, d'acidification ou de déchets radioactifs que les maisons passives types équipées de chauffage électrique. L'analyse des acteurs montre que les choix faits en matière d'électricité par les habitants et les fabricants de matériaux ont beaucoup d'importance, tandis que les autres choix (par ex. transport vert) sont moins importants. Ces constatations mettent en évidence l'importance de la prise de décisions environnementalement responsables tout au long du cycle de vie, la nécessité de comportements et de mesures adaptés, ainsi que les implications qui en découlent en termes d'amélioration de la communication.

Mots clés: analyse des acteurs, évaluation environnementale, logement, comportement des habitants, analyse du cycle de vie (ACV), bâtiment bas carbone, maison passive     

Decay potential in wood structures using climate data

The relationship between building materials, structures and climate is complex and there is an urgent need for more accurate methods to assess building performance. For example, the lifetime of wooden cladding is strongly dependent on the local-level climatic impact. A national map of the potential for decay in wood structures in Norway is presented based on Scheffer's climate index formula. Weather data are used from 115 observing stations for the reference 30-year period 1961–90. The climate index distribution allows for geographically differentiated guidelines on protective measures. Detailed scenarios for climate change for selected locations in Norway are used to provide an indication of the possible future development of decay rates. Climate indices allowing for the quantitative assessment of building enclosure performance may be an important element in the development of adaptation measures to meet the future risks of climate change in different parts of the world. Established quantified relations between climatic impact and material behaviour or building performance can be used as a tool for the evaluation of the need for changes in functional requirements. The presented work represents an example of a first step towards such measures. Ways to improve the reliability of the index further are also suggested.

Les relations qui existent entre les matériaux de construction, les structures et le climat sont complexes et il est urgent de disposer de méthodes plus précises pour évaluer les performances des bâtiments. Ainsi, la durée de vie d'un revêtement en bois est étroitement liée à l'impact du climat au niveau local. En Norvège, sur la base de la formule de l'indice climatique de Scheffer, on a dressé une carte nationale des risques de dégradation des structures en bois. Cent quinze stations d'observation ont fourni des données météorologiques pour la période de référence de 30 ans de 1961 à 1990. La distribution de l'indice climatique permet de rédiger des directives différenciées en fonction de la géographie concernant les mesures de protection. Des scénarios détaillés relatifs au changement climatique pour des sites sélectionnés en Norvège servent à donner une indication de l'évolution possible des taux de dégradation. Les indices climatiques permettant de procéder à une évaluation quantitative des performances des enveloppes de bâtiments peuvent être un élément important dans la formulation de mesures d'adaptation afin de répondre aux risques futurs des changements climatiques dans différentes parties du monde. Les relations quantifiées établies entre l'impact climatique et le comportement des matériaux et les performances des bâtiments peuvent être utilisées comme outils pour évaluer la nécessité de modifier les exigences fonctionnelles. Le travail présenté dans cet article est un exemple d'une première étape vers de telles mesures. L'auteur suggère également des voies afin d'améliorer encore davantage la fiabilité des indices.

Mots clés: enveloppes des bâtiments, performance des bâtiments, adaptation climatique, changements climatiques, risques de dégradation, structures en bois, Norvège     

Forum Policy challenges for building stocks

The Building Research & Information special issue titled ‘Climate Change: National Building Stocks’ (2007) (volume 35, number 4) describes the significance of the existing building stocks. Policies that result in integrated, low-carbon buildings and energy systems that provide people with services (e.g., thermal comfort, lighting, and hot water) are crucial for meeting global challenges. In general, it is easier and cheaper to reduce emissions from buildings with energy efficiency and renewables than in other sectors; therefore, it is probable that greater reductions will be required from buildings than from other sectors. Buildings are long lived, so poor policies for buildings will incur a heavy penalty for many decades into the future. Population growth and urbanization are most rapid in developing countries. Therefore, most new buildings will be constructed there and it is vital these have the highest performance. In developed countries populations are almost static and the built environment changes slowly, so the challenge is to improve existing buildings. Policies must be effective in the implementation of well-known energy efficiency and supply measures in buildings, in terms of both installation and operation. Decarbonizing buildings, as indeed the rest of the energy economy, is not so much a technological problem but more of a social and political problem.

Le numéro spécial de Building Research & Information intitulé ‘Le changement climatique: les parcs de logements nationaux’ (2007) (volume 35, N°4) décrit l'importance du parc de logements existant. Les politiques qui se traduisent par des bâtiments intégrés sobres en carbone et des systèmes énergétiques qui fournissent des services aux occupants (par exemple, le confort thermique, l'éclairage et l'eau chaude) sont essentielles pour relever les défis d'ensemble. D'une manière générale, il est plus facile et moins cher de réduire les émissions provenant de bâtiments efficaces sur le plan de l'énergie et des renouvelables que dans d'autres secteurs. Il est donc probable que des réductions plus importantes seront exigées du secteur du bâtiment que d'autres secteurs. Les bâtiments ont une longue durée de vie utile et ceux de conception médiocre seront fortement pénalisés pendant de nombreuses décennies à venir. La croissance démographique et l'urbanisation sont plus rapides dans les pays en développement. C'est donc dans ces régions que la construction de bâtiments neufs sera la plus importante et il est essentiel que leurs performances soient les meilleures possibles. Dans les pays industrialisés, la démographie est pratiquement statique et le parc bâti évolue lentement; la difficulté réside donc dans l'amélioration des bâtiments existants. Il faut des politiques efficaces de mise en ?uvre de mesures bien connues d'efficacité énergétique et de fourniture d'énergie pour les bâtiments, tant en termes d'installation que d'exploitation. La décarbonisation dans le secteur du bâtiment, comme d'ailleurs le reste du secteur énergétique, n'est pas tant un problème technologique qu'un problème social et politique.

Mots clés: parc de logements, réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO₂), intensité carbone, changements climatiques, démographie, pays en développement, politiques publiques     

Including recycling potential in energy use into the life-cycle of buildings

Previous life-cycle studies of buildings tended to omit the phases after demolition. If recycling is not included, the potential benefits of recycling are not possible to assess. A parametric study of a one family house is presented which focuses on the potential energy savings by recycling the various building materials after demolition. The results indicate that it can be more important to design a building for recycling than to use materials which require little energy for production, that the creation of effective recycling depends upon its consideration and inclusion at the design stage, that the re-use and adaptation of existing foundations is an important component of recycling.

Le concept d'analyse de l'énergie du cycle de vie (LCEA) est employé; pour formuler en valeurs d'énergie les flux des produits durant chaque phase du cycle de vie d'une activité. Dans le cas des constructions résidentielles, cela comprend d'habitude l'énergie consommée lors de la fabrication des matériaux de construction, l'é;nergie employée pour les opérations de la construction elle-même et celle dépensée pour la maintenance périodique. Pour positionner ces quantités d'énergie dans un contexte national, il faut également prendre en considération l'énergie nécessaire aux autres marchandises et services consommés par les propriétaires. Cet article utilise le concept LCEA pour démontrer la nécessité de prendre en compte non seulement l'énergie de cycle de vie de la construction mais aussi l'énergie de cycle de vie attributable aux autres activités entreprises par les utilisateurs réels du bâtiment. L'énergie du cycle de vie d'un bâtiment résidentiel australien ainsi que les activités ordinaires des ménages sont analysées et simulées au cours d'une période de 30 ans en employant un exemple basé sur une portion jumelée à deux chambres à coucher et à revêtement de brique. Les implications à long terme montrent bien l'importance de prendre en compte l'énergie nécessaire à la construction initiale d'un bâtiment résidentiel aussi bien que celle résultant de la consommation de marchandises et de services par les propriétaires. Afin d'encourager de façon durable ces pratiques, il est suggéré que les architectes prennent davantage en considération les activités des propriétaires lorsqu'ils conçoivent des bâtiments résidentiels, particulièrement en zone de climat tempéré. La conclusion de l'article fait le point des futurs secteurs de recherche du concept LCEA dans le domaine résidentiel.     

Lecons tirées de la fourniture de béton prêt à l'emploi à Prague

La fourniture de grandes quantités de béton prêt à l'emploi a été un facteur clé de la construction de logements neufs à Prague. Les problèmes résolus prouvent l'existence de centres régionaux de production plus grands qu'en Europe de l'Ouest mais qui utilisent des méthodes tout à fait similaires. L'auteur est le Directeur du Laboratoire de Recherches et de Développement du Consortium de construction de Prague.     

Comparing environmental impacts of renovated housing stock with new construction

When undertaking urban renewal projects, decisions must be made between housing maintenance with some minor interventions, and total housing redevelopment entailing the demolition of the existing stock and replacement with new houses. Simple renovations are only possible if the quality of the existing dwelling is sufficient to fulfil current needs. In most urban renewal districts in the Netherlands the existing stock does not meet these current needs. That is why large-scale demolition and the construction of new dwellings are undertaken. However, renovation-based strategies could offer more sustainable alternatives. A comparison of the environmental impacts is made between the renewal options of maintenance, consolidation, transformation, and redevelopment for two typical cases of Dutch urban renewal. The environmental effects are calculated using the Life Cycle Assessment method. Results are presented according to the following environmental effects: the quantities of material, the energy and water used, waste, and environmental impacts. The use of environmental impacts gives a more complete picture than the use of quantities. The transformation of the existing housing stock is found to be a much more environmentally efficient way to achieve the same result than are demolition and rebuilding. The embodied and operational energy use is also compared. Due to the relatively short lifetime of post-war dwellings, the embodied energy can amount to 30% of the total energy use. This means that it is worth using construction methods that reduce embodied energy and designing new buildings so that they are flexible.

Dans tout projet de rénovation urbaine, il convient de choisir entre l'entretien de l'habitat avec quelques interventions mineures et la démolition/reconstruction du parc immobilier existant. La simple rénovation n'est possible que si la qualité des logements en place suffit à répondre aux besoins présents. Aux Pays-Bas, dans la plupart des quartiers voués à être rénovés, le parc immobilier existant ne répond pas aux besoins exprimés. C'est pourquoi, on passe par des destructions à grande échelle avant de reconstruire de nouveaux logements. Or, les stratégies basées sur la rénovation pourraient proposer d'autres options plus durables. L'auteur compare l'impact sur l'environnement de plusieurs options de rénovation: maintenance, consolidation, transformation ou démolition/reconstruction à propos de deux cas types de rénovation urbaine aux Pays-Bas. Les effets sur l'environnement sont calculés selon la méthode de l'évaluation du cycle de vie. Les résultats sont présentés pour les effets suivants: quantités de matériaux, l'énergie et l'eau utilisées, les rejets et l'impact sur l'environnement. Ce dernier donne une image plus complète que l'utilisation des quantités. La transformation du parc immobilier existant apparaît comme une méthode beaucoup moins nocive sur le plan de l'environnement que la démolition/reconstruction pour arriver aux mêmes résultats. Cette étude compare également l'énergie intrinsèque et l'énergie opérationnelle utilisée. Du fait de la durée de vie relativement courte de l'habitat d'après-guerre, l'énergie intrinsèque peut représenter 30% de l'énergie utilisée totale. Il est donc intéressant d'avoir recours à des méthodes de construction qui réduisent l'énergie intrinsèque et de concevoir de nouveaux bâtiments dont une des caractéristiques est la souplesse.

Mots clés: impacts sur l'environnement, parc immobilier, évaluation du cycle de vie, rénovation, rénovation urbaine, durabilité urbaine, Pays-Bas     

Carbon reductions and building regulations: the case of Norwegian mountain cabins

What are the limitations of regulatory measures to decrease environmental impacts of buildings? The case of Norway's wood-fired mountain cabins is used to explore whether strict energy-efficiency requirements in building regulations are appropriate and effective. A self-service (holiday) cabin is analysed in three different scenarios. The carbon emissions from the extra material required to meet the new regulations are calculated and compared with the emissions saved by the expected decrease in operational energy demand over a 50-year life cycle. The results show that in all three scenarios the carbon emissions from the extra material use and their transport outweighs the savings from reduced heating. As expected, the frequency of use (occupancy rate) is shown to be an important variable to determine the usefulness of technical upgrading. Alternative measures for decreased environmental impacts are considered. Suggested solutions for long-term reductions in carbon emissions for wood-fired mountain cabins are area efficiency (reduced floor area), low-carbon materials and the reuse of components instead of improved U-values. Regulatory measures that create universal standards for all buildings fail to account for particular circumstances and create revenge effects. Increased flexibility in regulatory mechanisms could reduce these problems.

Quelles sont les limites des mesures réglementaires visant à réduire les incidences environnementales des bâtiments? Le cas des chalets de montagne de Norvège à chauffage au bois est utilisé pour examiner si des obligations strictes d'efficacité énergétique dans la réglementation de la construction sont adaptées et efficaces. Un chalet (de vacances) en libre service est analysé selon trois scénarios différents. Les émissions de carbone provenant des matériaux supplémentaires nécessaires pour satisfaire à la nouvelle réglementation sont calculées et comparées aux émissions économisées par la réduction prévue de la demande d'énergie opérationnelle sur un cycle de vie de 50 ans. Les résultats montrent que dans chacun des trois scénarios les émissions de carbone provenant de l'utilisation de matériaux supplémentaires et de leur transport l'emportent sur les économies provenant des réductions de chauffage. Il est montré que, comme prévu, la fréquence d'utilisation (le taux d'occupation) est une variable importante pour déterminer la mise à niveau technique. Des mesures alternatives propres à réduire les incidences environnementales sont envisagées. Les solutions permettant de réduire sur le long terme les émissions de carbone des chalets de montagne à chauffage au bois sont le rendement de surface (surface au sol réduite), les matériaux bas carbone et la réutilisation des composants plutôt qu'une amélioration du coefficient K. Les mesures réglementaires qui établissent des normes universelles pour tous les bâtiments sont incapables de rendre compte de circonstances particulières et créent des effets pervers. Une plus grande souplesse des mécanismes réglementaires pourrait réduire ces problèmes.

Mots clés: réglementation de la construction?énergie intrinsèque?énergie, incidences environnementales?émissions de gaz à effet de serre?analyse du cycle de vie (ACV)?bâtiments bas carbone     

La recherche

Les avantages et inconvénients de l'utilisation des bétons modifiés par addition de résines synthétiques et de polymères sont décrits par des membres du groupe de recherches de la Taylor Woodrow Construction Ltd, une société de construction du Royaume-Uni.

Des indications détaillées basées sur plusieurs années d'expérience sont données et les auteurs indiquent que les applications ont jusqu'ici été limitées non seulement par le coût élevé de ces nouveaux matériaux, mais aussi par le manque de renseignements satisfaisants en ce qui les concerne.     

Life cycle energy analysis of a zero-energy house

Most zero-energy concepts focus on a reduction of the non-renewable operational energy use in buildings rather than taking the reduction of their life cycle energy use as a starting point. Nevertheless, the life cycle embodied and end-of-life energy will become more important, especially in buildings with low operational energy. Therefore, the life cycle energy use of a Belgian zero-energy reference house is examined by means of life cycle energy assessment. The influence of design decisions and regulations on the building construction type, the building services, and the performance of the building envelope are investigated. In terms of thermal performance of the building, the results show that the life cycle embodied energy in zero-energy houses with passive or standard thermal performance was not substantially different. From a life cycle energy perspective, passive house requirements are not essential criteria for zero-energy houses in Belgium. On the other hand, large life cycle energy savings were obtained through a proficient selection of all building construction materials and services. For the life cycle embodied energy in building constructions, the best timber frame and masonry houses were equally efficient. Wood pellets and photovoltaic panels were decisive factors in the life cycle embodied energy of building services.

Les concepts <<zéro-énergie>> sont axés pour la plupart sur une réduction de l'utilisation de l'énergie d'exploitation non renouvelable dans les bâtiments plutôt que de prendre la réduction de leur consommation d'énergie sur le cycle de vie comme point de départ. Néanmoins, l'énergie grise sur le cycle de vie et l'énergie de fin de vie vont gagner en importance, en particulier dans les bâtiments nécessitant une faible énergie d'exploitation. La consommation d'énergie sur le cycle de vie d'une maison belge «zéro énergie» de référence est donc étudiée au moyen d'un bilan énergétique du cycle de vie. Sont étudiés l'influence des décisions de conception et de la réglementation sur le type de construction du bâtiment, les services au bâtiment, et les performances de l'enveloppe du bâtiment. En termes de performance thermique du bâtiment, les résultats montrent que l'énergie grise sur le cycle de vie n'était pas fondamentalement différente dans les maisons «zéro énergie» offrant des performances thermiques passives ou standard. Du point de vue de l'énergie du cycle de vie, les exigences d'une maison passive ne sont pas des critères essentiels pour des maisons «zéro énergie» en Belgique. En revanche, d'importantes économies d'énergie sur le cycle de vie ont été obtenues par un choix opéré avec compétence de tous les matériaux de construction et services au bâtiment. S'agissant de l'énergie grise sur le cycle de vie dans la construction de bâtiments, les meilleures maisons, qu'elles aient été à ossature bois ou en maçonnerie, ont été tout aussi performantes. Les granulés de bois et les panneaux photovoltaïques ont été des facteurs décisifs concernant l'énergie grise sur le cycle de vie des services aux bâtiments.

Mots clés: services aux bâtiments, énergie grise, analyse énergétique du cycle de vie, [construction] passive, bâtiments résidentiels, <<zéro-énergie>>     

Application

This paper examines the strategy of employing a hybrid combination of indigenous and modern housing construction technologies. Using a Botswana village as a case study, this paper examines four traditional house types in relation to the household income, skills, materials and aspects which could be improved by adapting industrialized methods. Using experimental houses, the case study provides the costs, benefits, potential problems and implementation considerations. The paper discusses the weaknesses and virtues of traditional construction technologies, how appropriate aspects from modern technologies can be incorporated or adapted into traditional methods and the implications for developing appropriate, affordable housing technologies.

Dans cette communication, l'auteur s'intéresse à la combinaison hybride de techniques indigènes et modernes de construction de maisons. Il prend comme étude de cas un village du Botswana et examine quatre types de maisons classiques en termes de revenus du foyer, de compétences, de matériaux et d'aspects que l'on pourrait améliorer en faisant appel à des méthodes de construction industrialisées. L'auteur, se basant sur des maisons expérimentales, indique les coÛts et les avantages, met en garde coutre les problèmes possibles et prend en compte les consideéations de mise en oeuvre. Il oppose les points faibles des technologies de la construction classique aux avantages, explique comment des aspects appropriès des technologies d'aujourd'hui peuvent être intégrés ou adaptés aux méthodes classiques et examine les conséquences que pourrait avoir la mise au point de technologies de construction de logements appropriées et économiques.     

Practice world

Life cycle energy analysis (LCEA) is used to assign energy values to product flows in each phase of an activity's life cycle. In the case of a residential building, this usually comprises energy embodied in the manufacture of building materials, energy used in the building's operation, and in periodic maintenance. In order to place these amounts of energy in a national context, the energy embodied in other goods and services consumed by householders also needs to be considered. This paper uses LCEA to demonstrate the need for considering not only the life cycle energy of the building but also the life cycle energy attributable to activities being undertaken by actual users of the building. The life cycle energy of an Australian residential building as well as common activities of households are analysed and simulated over a 30 year period using a worked example of a two bedroom, brick-veneer, semi-detached unit. The importance of considering the energy embodied in the initial construction of a residential building as well as the consumption of goods and services by householders is demonstrated as having long-term implications. In order to encourage sustainable living practices it is suggested that architects more closely consider the activities of householders when designing residential buildings, especially in temperate climates. The paper concludes by identifying future areas of research for LCEA in the residential sector.

Les études de cycle de vie antérieures à: la construction ont tendance à omettre les phases situées après la démolition. Si le recyclage n'a pas été prévu, il n'est donc pas possible d'en évaluer les bénéfices. Une étude paramétrique portant sur une maison individuelle fait le point sur les économies d'énergie potentielles après la démolition rendues possibles par la réutilisation des divers matériaux de construction. Les résultats indiquent qu'il est peut être plus important de concevoir un bâtiment en vue de son recyclage que d'employer des matériaux exigeant peu d'énergie lors de la fabrication, ce qui fait que la mise au point d'un recyclage efficace dépend de sa prise en compte et de son intégration lors de la phase de conception; de cette façon la réutilisation et l'adaptation des éléments de base existants sont des composantes importantes de ce recyclage.