Guide de conception
Préfabrication à faible empreinte carboneIntroduction
Estia a été mandatée par Prelco pour analyser son système de préfabrication, le comparer à d’autres solutions existantes et identifier des pistes d’optimisation afin de réduire son empreinte carbone.
Cette démarche vise à répondre aux exigences des articles 117 et 118 de la Loi sur les Constructions et les Installations diverses (LCI) :
- L’article 117 de la LCI genevoise fixe l’objectif général (minimiser l’empreinte carbone des constructions et rénovations d’importance) et hiérarchise les moyens d’y parvenir : réemploi, recyclage, et enfin utilisation de matériaux à faible empreinte carbone.
- L’article 118 précise que l’empreinte carbone se mesure par un bilan des émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie selon l’état de la technique et oriente la voie réglementaire vers des seuils d’empreinte maximale par matériau.
La norme SIA 390/1 en vigueur depuis le 1er février 2025, qui remplace la SIA 2040, fixe des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre pour les bâtiments et la mobilité.
Pour les bâtiments neufs résidentiels, les valeurs cibles de base sont de 4 kgCO₂/m²a pour l’exploitation (émissions directes) et de 9 kgCO₂/m²a pour la construction (émissions indirectes).
La norme définit des valeurs cibles ambitieuses plus exigeantes : 1 kgCO₂/m²a pour l’exploitation et 7 kgCO₂/m²a pour la construction.
Approche et objectifs de l’étude
Estia a réalisé des écobilans comparatifs de bâtiments suisses récents, révélant qu’ils respectent souvent la valeur cible de base SIA 390/1 de 9 kgCO₂/m²a – ceux conçus avec des éléments Prelco étant très performants – mais jamais la valeur cible de 7 kgCO₂/m²a.
L’étude, ciblée sur un bâtiment analysé en détail de 8.6 kgCO₂/m²a d’émissions indirectes, vise à identifier les leviers permettant à un bâtiment en façade préfabriquée sandwich d’atteindre cette valeur cible ambitieuse.
Deux pistes d’optimisation ont été explorées :
- l’optimisation de la façade préfabriquée (matériaux, composants, épaisseurs…)
- l’optimisation des autres éléments constructifs (dalles, vitrages, sobriété des installations techniques…).
© Vincent Jendly
Façade du bâtiment de référence PRELCO
Un concept bas carbone se construit grâce à l’intelligence collective, où chaque acteur joue un rôle dans le bilan carbone global.
Optimisation du bâtiment de référence avec façade préfabriquée Prelco
L’étude a permis de mettre en avant une série d’indicateurs pour évaluer et améliorer l’empreinte carbone des éléments préfabriqués : choix des types d’isolant et de leurs épaisseurs, optimisation des recettes et des sections de béton, réduction du taux d’armature, intégration de granulats recyclés…
La part d’impact carbone des façades Prelco représente moins de 15% des émissions indirectes totales du bâtiment, soit 1.2 kgCO₂/m²a.
Ces optimisations apportées à la façade du bâtiment de référence permettent une réduction de moitié des émissions par rapport à la modélisation par défaut, soit une diminution de 0.6 kgCO₂/m²a des émissions totales du bâtiment.
La valeur cible ambitieuse de 7 kgCO₂/m²a (6.9) a pu être atteinte sans modification du concept architectural, des surfaces ou de la volumétrie, en combinant :
- L’optimisation des façades Prelco
- L’utilisation de dalles préfabriquées minces ou mixtes
- L’application de concepts de réemploi et de sobriété pour les installations
Dans le cas d’un bâtiment de grande hauteur (facteur de forme favorable), les émissions initiales sans optimisation des matériaux s’élèveraient à environ 8 kgCO₂/m²a. L’application des mêmes leviers de réduction permettrait théoriquement d’abaisser ce niveau à 6.3 kgCO₂/m²a, hors renforcements structurels spécifiques.
Le système Prelco facilite la décarbonation des autres lots grâce à la collaboration entre la façade préfabriquée et les autres parties du bâtiment (dalles minces, façades actives photovoltaïques, fenêtres, toiture), permettant de multiples scénarios bas carbone.
L’intégration de béton recyclé constitue également une stratégie pertinente : bien que la réduction d’impact carbone reste modérée, cette solution contribue à la préservation des ressources naturelles.
Adapter les éléments préfabriqués aux particularités d’un projet en utilisant des leviers ciblés et en ajustant les paramètres de réduction carbone selon ses spécificités
La valeur cible ambitieuse peut être atteinte en intégrant la façade sandwich Prelco dans une conception globale optimisée
Autres avantages des éléments préfabriqués
L’étude met également en évidence que la préfabrication répond aux 3 piliers du développement durable : économique, social et environnemental.
Avec une durée de vie supérieure à 60 ans, l’utilisation des éléments préfabriqués limite les interventions de maintenance sur un bâtiment, réduisant ainsi les impacts carbone sur l’ensemble de son cycle de vie.
Contrairement aux façades légères, les façades préfabriquées conservent durablement leurs propriétés structurelles, acoustiques et de résistance au feu.
La préfabrication permet l’intégration directe d’éléments fonctionnels (tablettes, embrasures, caissons de stores), réduisant le recours à des équipements secondaires à forte empreinte carbone.
Le procédé industriel, en plus de réduire les coûts d’un projet grâce à une production en série et à un gain de temps sur chantier, optimise l’usage de ciments bas carbone, de granulats recyclés et facilite la gestion des déchets. Il favorise une logique d’économie circulaire en réduisant significativement les transports grâce à une production de proximité, tout en améliorant les conditions de travail et en garantissant la qualité et la régularité des produits finis.
Explorations en cours
Prelco explore de nouvelles formulations de béton bas-carbone, notamment avec le ciment sans clinker Hoffman ou le ciment LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), développé par l’EPFL.
Ces solutions permettent de réduire significativement l’empreinte carbone du béton en remplaçant tout ou partie du clinker, principal responsable des émissions de CO₂ dans le ciment.
Prelco s’engage également dans la filière du réemploi, en particulier pour les dalles, qui sont parmi les éléments les plus émetteurs en carbone. En partenariat avec le milieu académique, Prelco mène plusieurs projets de recherche sur le sujet. Grâce à ses capacités de stockage, son site industriel peut accueillir ces éléments en attente de réutilisation. Des solutions techniques sont en cours de développement afin de concevoir et garantir des structures porteuses assurant stabilité et sécurité des projets intégrant ces dalles de réemploi.
Les qualités thermiques du béton peuvent également contribuer au bien-être des habitants, notamment à travers le développement d’un concept de balcon bioclimatique.
Il est possible d’intégrer des solutions de refroidissement naturel à un balcon préfabriqué en béton, conçu pour offrir un refuge climatique face au réchauffement des températures. Ce balcon pourrait être fixé à des bâtiments existants lors de rénovations et intégrer une partie des dalles issues du réemploi.
Prelco continue d’explorer des pistes d’optimisation pour ses produits, tout en proposant des solutions pour l’ensemble du bâtiment.