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Le 23 septembre 2022

Soutenance de thèse de Aurore WURTZ

Etude d'une procédure d'optimisation environnementale multicritère à l'échelle de l'îlot.

Résumé de la thèse en français

Au cours des dernières décennies, les activités humaines se sont intensifiées, nécessitant une consommation accrue de ressources naturelles pour répondre aux besoins de l'espèce humaine. Les conséquences sur l'environnement se déclinent à différents niveaux : bouleversement des écosystèmes, impacts sur la santé humaine et épuisement des ressources. Le bâtiment est le secteur économique représentant la plus grande part de la consommation d'énergie finale en France ; diminuer la consommation énergétique des bâtiments et des quartiers et augmenter leur performance environnementale devient alors indispensable, d'autant plus que les décisions actuelles déterminent les impacts environnementaux des prochaines décennies, du fait de la longue durée de vie des bâtiments. Pour limiter les impacts du secteur du bâtiment, il est nécessaire d'appliquer une démarche d'écoconception aux ensembles bâtis dès les phases amonts de conception, permettant une évaluation environnementale globale des impacts potentiels sur l'ensemble du cycle de vie afin d'éviter le déplacement de pollution d'un problème environnemental à un autre ou d'une étape de cycle de vie à une autre. Les travaux de cette thèse concernent le développement d'une procédure d'optimisation environnementale multicritère à l'échelle de l'îlot en vue d'élaborer une démarche d'aide à la décision pour l'écoconception des quartiers. Une méthode d'optimisation multicritère multibâtiment est tout d'abord développée afin de proposer les meilleurs compromis entre les impacts environnementaux et le coût d'investissement engendré par différents bâtiments du quartier. Ensuite, un couplage entre un outil de modélisation 3D utilisé dans le domaine de l'architecture et un outil fiable de simulation énergétique et environnementale des bâtiments est élaboré afin de répondre à la problématique d'intégrer l'ACV en phase amont des projets, lorsque les décisions importantes sont prises. Cet outil permet notamment d'optimiser la forme des bâtiments au sein d'un projet d'aménagement urbain, par l'intermédiaire de la conception paramétrique. Enfin, l'extension des frontières du système à l'échelle d'un quartier constitue un développement utile pour l'aide à la décision ; d'autres sources d'impact sont alors intégrées à l'évaluation environnementale telles que le système de chauffage urbain. Les résultats de telles optimisation étant très dépendants des hypothèses définies en amont et de l'approche ACV, l'étude de la sensibilité des résultats, en particulier aux paramètres comportementaux, permet de fournir une analyse plus globale des impacts d'un projet d'aménagement urbain.

Résumé de la thèse en anglais

In recent decades, human activities have intensified, requiring increased consumption of natural resources to meet the needs of the human race. The consequences for the environment are manifold: disruption of ecosystems, impacts on human health and depletion of resources. The building sector is the economic sector that accounts for the largest share of final energy consumption in France; reducing the energy consumption of buildings and neighbourhoods and increasing their environmental performance is therefore becoming essential. It is particularly crucial as current decisions will determine the environmental impacts of the next few decades, due to the long lifetime of buildings. In order to limit the impacts of the building sector, applying an ecodesign approach right from the early design phases of the buildings is necessary, particularly through a global environmental assessment of potential impacts over the whole life cycle. This would help to avoid the displacement of pollution from one environmental issue to another, or from one life cycle stage to another. This thesis focuses on the development of a multi-criteria environmental optimisation procedure at the urban block scale in order to elaborate a decision support approach for the ecodesign of neighbourhoods. A multi-building multi-criteria optimisation method is first developed in order to propose the best compromises between environmental impacts and the investment cost generated by different buildings of the neighbourhood. Then, a coupling between a 3D modelling tool commonly used in the field of architecture and a reliable tool for energy and environmental simulation of buildings is developed in order to respond to the problem of integrating LCA in the upstream phase of projects, when the important decisions are taken. In particular, this tool makes it possible to optimise the shape of buildings within an urban development project, through parametric design. Finally, the extension of the system boundaries to the neighbourhood scale is useful for decision support; other sources of impact are then integrated into the environmental assessment such as a district heating system. Since the results of such optimisation are very dependent on the assumptions defined upstream and the LCA approach, the study of the sensitivity of the results to, for e.g., behavioural parameters, provide an overall analysis of the impacts of an urban development project.

Date de soutenance : vendredi 23 septembre 2022 à 14h00
Adresse de soutenance : Ecole des Mines ParisTech 60 Boulevard Saint-Michel 75006 PARIS - V107
Directeur de thèse : Bruno PEUPORTIER
Codirecteur : Patrick SCHALBART