Life-cycle energy analysis of buildings: a case study

Abstract

Energy use is a widely used measure of the environmental impact of buildings. Recent studies have highlighted the importance of both the operational and embodied energy attributable to buildings over their lifetime. The method of assessing lifetime building energy is known as life-cycle energy analysis. With Kyoto target obligations necessitating the quantification of greenhouse gas emissions at the national level, it seems increasingly probable that analyses of this kind will increase in use. If conducted in primary energy terms, such analyses directly reflect greenhouse gas emissions, except for a few processes which involve significant non-energy related emissions such as cement manufacture. A Life-Cycle Assessment would include these issues, as well as other environmental parameters, though probably with a corresponding decrease in system boundary completeness. This paper briefly explains some of the theoretical issues associated with life-cycle energy analysis and then uses an Australian based case study to demonstrate its use in evaluating alternative design strategies for an energy efficient residential building. For example, it was found that the addition of higher levels of insulation in Australia paid back its initial embodied energy in life-cycle energy terms in around 12 years. However, the saving represented less than 6% of the total embodied energy and operational energy of the building over a 100-year life cycle. This indicates that there may be other strategies worth pursuing before additional insulation. Energy efficiency and other environmental strategies should be prioritized on a life-cycle basis. La consommation d'énergie est un paramètre très utilisé lorsque l'on veut mesurer l'impact des bâtiments sur l'environnement. Des études conduites récemment ont mis en lumière l'importance de l'énergie opérationnelle et celle de l'énergie intrinsèque dégagées par les bâtiments pendant leur durée de vie. L'analyse énergétique des bâtiments pendant leur cycle de vie est une méthode d'évaluation de l'énergie d'un bâtiment pendant sa durée de vie. Pour respecter les objectifs de la Conférence de Kyoto, il faut quantifier les émissions de gaz de serre au niveau national; il semble donc de plus en plus probable que la pratique de ces analyses va aller en augmentant. Si elles portent sur l'énergie primaire, ces analyses rendront parfaitement compte des émissions de gaz à effets de serre, sauf pour quelques procédés industriels, comme la fabrication du ciment, où les émissions de ces gaz ne sont pas liées à l'énergie. Toute évaluation du cycle de vie doit tenir compte de ces questions mais aussi d'autres paramètres environnementaux, mais avec, sans doute, une moindre netteté des limites des systèmes. Le présente communication expose brièvement quelques uns des problèmes théoriques liés aux analyses ènergétiques sur le cycle de vie et s'appuie sur une étude de cas australienne pour démontrer son utilitè à évaluer d'autres stratégies de conception de bâtiments à usage d'habitation à faible consommation d'énergie. On a constaté, par exemple, qu'en Australie le fait d'ajouter des niveaux d'isolation remboursait en 12 ans environ l'énergie intrinsèque initiale en terme d'énergie sur le cycle de vie. Toutefois, les economies répresentaient moins de 6% de l'énergie intrinsèque totale et de l'energie opérationnelle du bâtiment sur un cycle de vie de 100 ans. Cela veut dire qu'il serait peut etre intéressant d'envisager d'autres stratégies avant d'augmenter l'isolation. On devrait donner priorité à l'efficacité énergétique et à d'autres stratégies environnementales sur la base du cycle de vie.