Publications

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  • Optimisation multicritère et analyse de cycle de vie de bâtiments zéro-énergie, Conférence IBPSA France, Bordeaux

    par Bruno Peuportier, Mija Frossard, Patrick Schalbart le
    L’article présente une méthode d’optimisation multicritère (critères de consommation d’énergie finale et de coût d’investissement relatif) basée sur un algorithme génétique NSGA-II couplé à un modèle de simulation énergétique dynamique (COMFIE). La méthode est appliquée à un cas d’étude de type maison passive situé en Bulgarie, dans le cadre du projet européen AZEB (Affordable zero energy building), afin de déterminer des solutions zéro-énergie à moindre coût d’investissement. Des conceptions de différents niveaux de performance sont identifiées au sein du front de Pareto dont les impacts environnementaux sont évalués par analyse de cycle de vie (ACV, Equer). Les résultats montrent que pour identifier des solutions à énergie positive efficientes en termes de coûts et d’impacts environnementaux et éviter d’aboutir à des conceptions sous-optimales, il est recommandé d’intégrer à l’algorithme d’optimisation une fonction objectif tirée de l’ACV ou de compléter l’optimisation par une étude ACV

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • energy
    • bâtiment
  • Développement d’une méthodologie pour la garantie de performance énergétique en réhabilitation basée sur la régression quantile, Conférence IBPSA France, Bordeaux

    par Bruno Peuportier, Simon Ligier, Patrick Schalbart le
    La garantie de performance énergétique (GPE) vise à favoriser le financement de projets de réhabilitation mais est limitée par la fiabilité des prévisions de consommations. La méthodologie proposée est basée sur l’exploitation statistique de données issues de simulations, selon une approche Monte-Carlo incluant la définition des incertitudes sur les paramètres du modèle de bâtiment et la génération de sollicitations stochastiques représentatives de données météorologiques et d’usage. L’originalité de cette méthodologie réside dans l’intégration de l’impact des incertitudes liées à l’étape de mesure et vérification (M&V) en amont de l’engagement et sur la méthode de régression quantile permettant l’’expression d’une limite garantie de consommations associée à un risque. Celle-ci est appliquée à un projet de réhabilitation d’un bâtiment de logements collectifs pour lequel un engagement sur la diminution des consommations énergétiques de chauffage est pris. Une dépendance aux facteurs d’ajustement du gain relatif garanti, pour un risque de défaut donné, est notamment constatée.

    Thèmes

    • energy
    • bâtiment
    • garantie de performanc
  • Le projet européen A-ZEB, Affordable zero energy buildings (bâtiments zéro énergie à coût abordable), Conférence Passibat

    par Bruno Peuportier, Mija Frossard le
    Selon la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments, tous les bâtiments publics devront s'approcher d'un bilan énergétique zéro dès la fin de 2018 et les autres bâtiments deux ans après. Beaucoup craignent un renchérissement des coûts de construction. L'objectif du projet européen A-ZEB est alors d'élaborer une méthodologie pour réduire les coûts à toutes les étapes du cycle de vie d'un projet de construction à énergie zéro (conception, construction, exploitation...). Il s'agit de recenser des technologies appropriées, d'élaborer une démarche d'optimisation technico -économique et de la tester sur des études de cas dans différents pays.

    Thèmes

    • energy
    • bâtiment
    • éco-conception
  • Optimal control of heating in a two-zone building using price decomposition-coordination method, 31st International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems

    par Bruno Peuportier, François Chaplais, Marie Frapin, Patrick Schalbart le
    To avoid electricity peak loads in winter buildings can be pre-heated during off-peak hours using their thermal mass. A way to guarantee comfort levels while deferring electricity consumption is to solve an Optimal Control Problem (OCP) which consists in finding the heating power profile minimising the heating bill over a time horizon. An OCP continuous-time resolution method was tested at monozone buildings scale [1]. The originality of this paper is to extend this continuous resolution method to a two-zone scale. This is a first step toward multi-zone buildings control. At multi-zone scale, three resolution approaches are possible. The first is the centralised method which consists in solving a unique global OCP. However centralised approach is not suitable for large scale systems due to high computational time or a lack of modularity. At the opposite, the decentralised approach which consists in solving local OCPs at each zone scale is the most used approach nowadays. However, this approach neglects couplings between zones as thermal couplings (type 1) or energy sharing (type 2). The third approach is the decomposition-coordination one which consists in solving local OCPs at each zone scale (decomposition stage) and reintegrate neglected couplings by an iterative procedure (coordination stage). This paper deals with couplings of type 1. The decompositioncoordination method which appeared to be more appropriated was price decomposition-coordination method. It was tested and compared to the optimal reference obtained with the centralised approach in a two-zone building with residential and tertiary zones. The centralised and the decomposition-coordination methods results are close. Both methods leaded to more than 20 % of savings on the global energy bill. The computational time was heavier with the decomposition-coordination method than with the centralised methods. However, in future work concerning multi-zone building, decomposition-coordination method is expected to be more beneficial.

    Thèmes

    • impacts environnement
    • éco-conception
    • space heating
  • Model reduction and model predictive control of energy-efficientbuildings for electrical heating load shifting, J. Process Control

    par Bruno Peuportier, François Chaplais, Patrick Schalbart, Maxime Robillart le
    In France, buildings account for a significant portion of the electricity consumption (around 68%), due to an important use of electrical heating systems. This results in high peak load in winter and causes tensions on the production-consumption balance. In view of reducing such fluctuations, advanced control systems (including the Model Predictive Control framework) have been developed to shift heating load while maintaining indoor comfort and taking advantage of the building thermal mass. In this paper, a framework for developing optimisation-based control strategies to shift the heating load in buildings is introduced. The balanced truncation method and a time-continuous optimisation method were used to develop a real-time control of the heating power. These two methods are well suited for control problems and yield precise results. The novelty of the approach is to use reduced models derived from advanced building simulation software. A simulation case study demonstrates the controller performance in the synthesis of a predictive model-based optimal energy management strategy for a single-zone test building of the “INCAS” platform built in Le Bourget-du-Lac, France, by the National Solar Energy Institute (INES). The controller exhibits excellent performance, reaching between 6 and 13% cost reduction, and can easily be applied in real-time.

    Thèmes

    • model reduction
    • load shifting
    • buildings
    • predictive control
  • Spatial refinement to better evaluate mobility and its environmental impacts inside a neighborhood

    par Fabien Leurent, Alexis Poulhès, Natalia Kotelnikova-Weiler le
    A large share of a neighborhood project’s environmental impacts is due to mobility. It either takes place inside the neighborhood, such as transit traffic or internal mobility, or is induced by it and exchanged with the rest of the urban area. A way to improve mobility impacts evaluation in the assessment of neighborhood alternative designs, is to refine traffic simulation models making them more sensitive to spatial design while keeping their sensitivity to local traffic conditions and associated energy consumption and pollutants’ emissions. This paper introduces a methodology relying on the classic four-step scheme for mobility demand modelling together with specific spatial refinement. The neighborhood is divided into fine sub-areas, with specific consequences for each step: first, trips are generated on the basis of sub-area land-use and activity data; second, the trips are distributed between all Traffic Analysis Zones (TAZs), enabling to identify internal short-range trips; third, the mode choice model takes into account the particular access conditions between sub-areas and transit stations or roadway nodes; fourth, traffic assignment involves finer TAZs and finer path description. Furthermore, a 5th step is added to deal with environmental evaluation, especially the allocation of mobility impacts to the project’s sub-areas. These steps are presented and illustrated on the ‘Cité Descartes’ district case study, in Eastern Paris. Dividing its 1 km² area into about 100 sub-areas enabled us to depict the projects’ program and spatial layout very finely, especially so in relation to the transit stops and stations location. Some limitations and needs for further research are also outlined.

    Thèmes

    • impacts environnement
    • mobilité
    • éco-conception
  • Des Technosols construits à partir de produits résiduaires urbains : services écosystémiques fournis et évolution

    par Baptiste J-P Grard le
    Les villes ne cessent de se densifier au détriment des espaces de nature qui corrélativement se réduisent, tout comme les services écosystémiques qui leur sont associés. Face à ce constat, la végétalisation du bâti apparaît comme une alternative indispensable. Dans ce cadre, les toitures végétalisées font partie des outils d'aménagement des villes qui sont en pleine expansion. Ces toitures revêtent différentes formes, s'adaptant aux contraintes et enjeux urbains. Depuis quelques années, une nouvelle forme de toiture végétalisée a émergé : les toitures végétalisées productives (e.g. de biomasse alimentaire). Encore peu développée et mal connue, l'intérêt concernant cette forme de toiture ne cesse de croître. Leur conception, leur aménagement et surtout les services écosystémiques quelles peuvent rendre sont aujourd’hui encore mal connus et nécessitent d’être mieux appréhendés. Clé de voûte des toitures végétalisées, le sol en place influence directement et indirectement les services écosystémiques rendus par celles-ci. En dépit du rôle majeur de ces sols, peu d'études leur sont consacrés. Par ailleurs, des produits non renouvelables tels que la pouzzolane, l’argile expansée ou la tourbe sont aujourd’hui très majoritairement utilisés dans leur composition. Nous avons étudié des Technosols, c’est à dire des sols reconstitués, de toitures productives composés uniquement de produits issus de résidus du milieu urbain. Ce travail a eu une double ambition : (i) évaluer quantitativement les services écosystémiques rendus et (ii) comprendre les premières phases d’évolution des Technosols. Pour cela, trois dispositifs expérimentaux, installés sur la toiture « Bertrand Ney » de l’école AgroParisTech ont été utilisés. Il s’agit de bacs de cultures dans lesquels des sols sont construits, avec des agencements divers de cinq résidus urbains: un compost de déchet vert, du bois broyé, de la brique et de la tuile concassée, un résidu de champignonnière et un compost de biodéchet. Nous avons étudié l’effet des différents types de Technosols construits sur (i) les services écosystémiques rendus, (ii) la production alimentaire (quantitative et qualitative), (iii) la fertilité physico-chimique et (iv) leur évolution temporelle. Les Technosols construits sont fertiles et permettent une production alimentaire conséquente sur une à cinq années, caractérisée par de faibles teneurs en éléments traces métalliques équivalentes à celles de la moyenne des productions maraichères. L’évaluation quantitative de services écosystémiques (production alimentaire, recyclage de résidus urbain, rétention des eaux de pluies et qualité des eaux de percolations (C et N), a souligné le caractère multifonctionnel des systèmes étudiés et met en évidence un disservice, qui est une altération de la qualité des eaux de percolation par lixiviation du carbone, pouvant être liée à celle d’autres éléments. Une première phase de pédogénèse rapide et intense est observée, marquée par une forte biodégradation des matériaux et une forte lixiviation. Nos travaux ont mis en évidence l’existence d’un double compromis dans la conception d’un Technosol productif, entre (1) la biodégradation des matériaux (assurant la fourniture des nutriments minéraux aux plantes) et le maintien de la structure et porosité du matériau, donc de sa fertilité physique d’une part et entre (2) la fourniture d’élément nutritifs par biodégradation et la lixiviation, se traduisant par une perte de ces éléments et une altération de la qualité des eaux de percolation d’autre part. La connaissance des propriétés des matériaux utilisés et de ses liens avec les services écosystémiques attendus permet déjà de concevoir des toitures productives multifonctionnelles à partir de résidus urbains et de les gérer de manière durable.

    Thèmes

    • biodiversité
    • bâtiment
    • éco-conception
  • Rooftop farming on urban waste provides many ecosystem services

    par Nathalie Frascaria-Lacoste, Christine Aubry, Sabine Houot, Nastaran Manouchehri, Claire Chenu, Baptiste J-P Grard le
    Urban farming, especially on rooftops, is a popular and growing topic in both the media and the scientific literature, providing a genuine opportunity to meet some of the challenges linked to urban development worldwide. However, relatively little attention has been paid to date to the growing medium of green roofs, i.e., Technosols. A better understanding of the influence of Technosols and the link with ecosystem services is required in order to maximize the environmental benefits of urban rooftop farming. Between March 2013 and March 2015, a pilot project called T4P (Parisian Productive rooftoP, Pilot Experiment) was conducted on the rooftop of AgroParisTech University. Urban organic waste was used, and results were compared with those obtained using a commercial potting soil, based on yield and trace metal concentrations, substrate characterization, and the amount of leaching. An assessment of the ecosystem services expected from the Technosols was undertaken in terms of the output of food (food production and quality), regulation of water runoff (quantity and quality), and the recycling of organic waste. Indicators of these ecosystem services (e.g., yield, annual loss of mass of mineral nitrogen) were identified, measured, and compared with reference cases (asphalt roof, green roof, and cropland). Measured yields were almost equivalent to those obtained from horticultural sources in the same area, and the Technosols also retained 74–84% of the incoming rainfall water. This is the first quantitative analysis of ecosystem services delivered by urban garden rooftops developed on organic wastes, and demonstrates their multifunctional character, as well as allowing the identification of trade-offs. An ecosystem services approach is proposed for the design of soil-based green infrastructure of this kind and more generally for the design of sustainable urban agriculture.

    Thèmes

    • impacts environnement
    • agriculture urbaine
    • éco-conception
  • Are Collembola ‘flying’ onto green roofs?

    par Claire Chenu, Sandrine Salmon, Nolwenn Le Doaré, Mickaël Hedde, Apolline Auclerc, Baptiste J-P Grard, Sophie Joimel le
    Green roofs, especially productive ones (e.g. of edible biomass), are urban ecosystems developed in response to the scarcity of arable areas in urban environments. Their installation is also perceived as a possible way to preserve biodiversity in cities. However, the effectiveness of green roofs in supporting biodiversity, especially soil biodiversity, has rarely been studied. In order to orient the ecological engineering of green roofs, it is crucial to understand the resulting biodiversity patterns. We hypothesised that a functional trait-based approach could be used to investigate different ways of colonisation. We investigated collembolan communities in both extensive and productive green roofs. Surprisingly, no difference was observed in either taxonomic or functional structures of collembolan diversity between extensive and productive green roofs. Conversely, according to the functional composition, two ways of colonisation are suggested: a passive wind dispersal − the “flying” collembolans − and a settlement through compost inputs. We conclude that stakeholders should take into account the spatial connections of green roofs with other green spaces in order to support soil biodiversity. Further studies are needed to more accurately elucidate the importance of green roof types for collembolan communities and associated ecological networks.

    Thèmes

    • agriculture urbaine
    • biodiversity
    • éco-conception
  • Étude de la quantification des incertitudes en analyse de cycle de vie des bâtiments et des quartiers, thèse de doctorat, Ecole des Mines de Paris

    par Marie-Lise Pannier le
    Contexte et enjeux La mise en œuvre de l'analyse de cycle de vie a permis le développement d'outils d'aide à la décision pour concevoir ou réhabiliter des quartiers en réduisant leurs impacts environnementaux. Mais les incertitudes sont importantes, tant sur les entrées que sur la définition des indicateurs environnementaux évalués. Il est alors utile de mieux cerner ces incertitudes, et de savoir si leur influence sur les sorties pourrait remettre en cause certaines décisions, liées par exemple à la comparaison de variantes de conception. L'enjeu est ainsi de fiabiliser ces outils. Objectifs scientifiques Un quartier est un système complexe, défini par un très grand nombre d'éléments ayant chacun différentes caractéristiques. D'autre part, la durée de vie des infrastructures est longue. Simuler leur cycle de vie nécessite de définir des scénarios de long terme, ce qui introduit également des incertitudes importantes. Il s'avère alors nécessaire de vérifier que les hypothèses, sur ces paramètres et scénarios incertains, n'entraînent pas de biais dans les conclusions des études, ce qui constitue l'objet des analyses de sensibilité et d'incertitude que la thèse devra développer. Approche - Méthodes La première étape consiste à recenser les paramètres incertains dans la modélisation du cycle de vie d'un quartier, en intégrant le système étudié (par exemple des incertitudes liées à la qualité de la mise en oeuvre, en construction ou en réhabilitation), les aspects comportementaux, les variables climatiques, les scénarios concernant par exemple la fin de vie, les hypothèses sur l'évolution du système étudié et du système d'arrière plan, etc. Plusieurs modèles d'ACV existants seront analysés pour rendre ce recensement plus exhaustif. Une deuxième étape aura pour objectif de déterminer les paramètres les plus influents, par exemple en mettant en oeuvre des analyses de sensibilité par plans d'expérience ou méthode de Morris. Une des questions consiste à savoir si ces analyses peuvent être effectuées par groupes de paramètres, ou si au contraire les interactions ne peuvent pas être négligées. Les résultats de différentes approches seront alors comparés. La troisième étape consistera à propager les incertitudes. La méthode de Monte Carlo peut constituer une référence, car elle est valable pour des fonctions non linéaires : ceci est le cas des consommations énergétiques, nécessairement intégrées à l'ACV. Pour certains paramètres, il pourra être intéressant de comparer cette méthode à des approches moins coûteuses en temps de calcul, mais supposant une loi linéaire. Cette étape a pour but d'étudier la validation de ces approches plus simplifiées. Résultats attendus Les méthodes indiquées ci-dessus seront mises en œuvre dans un outil d'ACV existant, et une étude de cas sera menée. Ceci permettra de tester la faisabilité de l'application de ces méthodes. Les temps de calcul et le niveau de fiabilité obtenus avec les différentes approches seront comparés afin de choisir les méthodes les plus appropriées. L'étude de cas permettra aussi de mieux cerner comment l'évaluation des incertitudes peut influencer le processus d'aide à la décision.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • bâtiment
    • screening sensivity
  • Proper selection of substrates and crops enhances the sustainability of Paris rooftop garden

    par Christine Aubry, Baptiste J-P Grard, Benoît Gabrielle, Esther Sanyé-Mengual, Erica Dorr le
    Rooftop gardens are a promising way to supplement the growing demand for local food production, and are especially relevant in large cities with acute space constraints. However, they face the challenge of achieving viable food productivity while minimizing their impacts on the environment, two priorities that often oppose one another. Also, the actual impacts of management practices, which are deemed environmentally friendly in principle, are rarely quantified. Therefore, evaluations that encompass all components of urban gardens and a comprehensive range of environmental issues are necessary to reveal potential trade-offs and provide guidance in the design of these systems. In this study, we evaluated the environmental and economic impacts of rooftop gardening practices, focusing on crop and substrate selection, which are key parameters in system design but whose consequences have seldom been evaluated so far. Life cycle assessment (LCA) and life cycle costing (LCC) were used to analyze a case study in the center of Paris (France). The production systems considered involved crop rotations of tomato and lettuce each grown in three different substrate types: compost and wood chips; compost, wood chips, and earthworms; and conventional potting soil. Despite the large environmental burdens of compost production, systems with compost performed better environmentally and economically than the system involving potting soil, specifically having 17–47% less greenhouse gas emissions per kg of product. Across systems, length of cultivation and yield appeared to be the most influential determinants of the environmental impacts. Within the compost systems, the most impactful component was the material used for garden infrastructure, and substrate production for the potting soil systems. This is the first study that considers compost as a substrate, weighs its benefits and impacts, incorporates it into a complete garden, and compares it to potting soil. Our results demonstrate that careful system design could significantly abate environmental impacts. They provide critically needed information to people implementing urban rooftop agriculture and considering the trade-offs involved in each decision.

    Thèmes

    • life cycle assessment
    • urbanisme
    • agriculture urbaine
  • Methodologies for Mobility Impacts. Transportation Research Procedia

    par Fabien Leurent, Alexis Poulhès, Natalia Kotelnikova-Weiler le
    Motorized transportation modes all consume energy and emit local pollutants – chemical and noise. Congestion can also be considered as a local pollution caused by some emitters onto some receivers. Various methods have been designed to evaluate impacts and relate them to emitters and/or receivers. Called “attribution” in environmental evaluation or “imputation” in economic analysis, these schemes’ purpose is to identify the causes of impacts and to design management or compensation schemes to alleviate their negative effects. The paper presents an analytical framework to devise attribution schemes for local mobility impacts in a territorial area applicable to every ground transportation mode. The method's first step relies on the evaluation of each trip-maker's individual contribution to local impacts. Such individual contributions can then be aggregated along any path, hence any trip between origin and destination. The trip's impact can then be attributed to the tripmaker, or the zone at the origin or destination end of the trip. After providing with a general introduction, a bibliographical review of attribution methods, several attribution schemes are provided and discussed in this paper. Then associated computation scheme is presented and an application instance is dealt with in the final part of the article

    Thèmes

    • impacts environnement
    • transport
    • mobilité
  • Development of an electricity system model allowing dynamic and marginal approaches in LCA—tested in the French context of space heating in buildings, International Journal of Life Cycle Assessment, Springer Verlag

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    Purpose: This study aims at accounting for the variation in electricity production, processes and related impacts depending on season (heating, cooling), day of the week (tertiary building) and hour of the day. In this context, this paper suggests two alternative methods to integrate grid-building interaction in life cycle assessment of buildings and districts. Methods: An attributional dynamic method (AD) and a marginal dynamic method (MD) are compared with an annual average method (AA), representative of standard practice, using electric space heating as an illustrative case. The different methods are based on a dispatch model simulating electricity supply on an hourly basis, averaging historically observed climatic and economic variability. The meteorological inputs of the model are identical to those of the building energy simulation. Therefore, the environmental benefits from smart buildings and onsite renewable energy production are more accurately evaluated. Results and discussion: Using electricity production (or supply) data for a specific past year is a common practice in building LCA. This practice is sensitive to economic and meteorological hazards. The suggested methodology is based on a proposed reference year mitigating these hazards and thus could be seen as more representative of average impacts. Depending on the chosen approach (average or marginal) to evaluate electricity supply related impacts, the carbon footprint of the electric space heating option for the studied low-energy house in France is evaluated to 61.4 to 84.9 g CO2eq kWh−1 (AA), 78.8 to 110.2 g CO2eq kWh−1 (AD) and 765.1 to 928.7 g CO2eq kWh−1 (MD). Compared to wood and gas boiler, 22–107 and 218–284 g CO2eq kWh−1 respectively, the ranking between the different technical options depends on the chosen approach. Uncertainty analysis does not undermine the interpretation of the results. Conclusions: The proposed electricity system model allows a more precise and representative evaluation of electricity supply related impacts in LCA compared to standard practices. Two alternative methods are suggested corresponding to attributional and consequential LCA. The approach has to be chosen in line with the assessment objectives (e.g. certification, ecodesign). Prospective assessment integrating long-term evolution of the electric system and influence of global warming on buildings behaviour are identified as relevant future research subjects. © 2016, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

    Thèmes

    • life cycle assessment
    • dynamic analysis
    • LCA dynamic
  • Energy Performance Contracting Methodology Based upon Simulation and Measurement, Building Simulation 2017

    par Bruno Peuportier, Simon Ligier, Maxime Robillart, Patrick Schalbart le
    Discrepancies between ex-ante energy performance assessment and actual consumption of buildings hinder the development of energy performance contracting (EPC). To address this issue, uncertainty integration in simulation as well as measurement and verification (M&V) strategies have been studied. In this article, we propose a methodology, combining detailed energy performance simulation and M&V anticipation. Statistical studies using Monte-Carlo analysis allow a guaranteed consumption limit to be evaluated according to a given risk. Adjustment and verification procedures are also derived from the simulation results in relation to an optimised measurement plan. The complete process has been tested on a refurbishment project allowing the decrease of the difference between the guaranteed consumption limit and the reference energy consumption from 25 % to 15 % of reference consumption.

    Thèmes

    • simulation
    • éco-conception
    • garantie de performanc
  • Empirical validation of different internal superficial heat transfer models on a full-scale passive house

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Thomas Recht, Fabio Munaretto le
    Being highly insulated, low-energy buildings are very sensitive to variable solar and internal gains. In this context, some modelling assumptions frequently used in simplified building energy simulation tools might be called into question. While higher insulation levels reduce the influence of heat transmission through opaque walls, absorption of solar and internal gains at inner wall surfaces, and indoor superficial heat transfers, become concerning. The convective and long-wave radiative heat transfer models are investigated in COMFIE, a dynamic energy simulation platform. More detailed internal heat transfer models are developed by decoupling convective and long-wave radiative heat transfers and using time-dependent coefficients. Furthermore, an empirical validation process on both simplified and detailed models is carried out using measurements from a full-scale experimental concrete passive house, addressing the model uncertainty vs. complexity issue.

    Thèmes

    • buildings
    • convection
    • long-wave radiation
    • screening sensivity
    • propagation
    • empirical validation
  • Fonctionnement et durabilité des micro-fermes urbaines

    par Anne-Cécile Daniel le
    Cette étude vise à comprendre les fonctionnements internes de l'une des formes d'agriculture urbaine développée en France: les micro-fermes urbaines. L'approche participative de l'étude a permis d'établir une définition de ces nouvelles formes d'agricultures citoyennes : " les micro-fermes urbaines offrent une diversité d’activités et demandant une part importante de bénévolat dans leur fonctionnement. Situées en milieu urbain, elles mettent sur le marché des denrées alimentaires qu’elles produisent, et une partie des productions peut être auto consommée selon leur capacité de production. Celle-ci est variable, allant de la vente ponctuelle sur place ou encore dans des épiceries de quelques produits disponibles, à la distribution de paniers hebdomadaires. Les quantités produites dépendent de la surface disponible, du choix du système technique et du panel d’offre de services qu’elles proposent pour multiplier les sources de revenu. Localisées dans les interstices de la ville, les surfaces cultivées sont généralement faibles puisqu’elles font face à une pression foncière importante, et un partenariat avec le propriétaire qu’il soit public et/ou privé est indispensable à leur existence. Les structures sont très souvent sous forme associative, un dispositif qui leur permet de bénéficier d’aides diverses récompensant les bénéfices apportés au territoire. " Au travers des 5 projets décrits dans ce manuscrit, nous avons observé des fonctionnements diversifiés. Ainsi, les noms donnés pour chacune des micro-fermes urbaines étudiées correspondent à l'activité principale de la structure, ceci s'avère intéressant pour montrer que la production alimentaire n'est pas systématiquement l'objectif principal de ces projets. Au delà de la capacité de production, les fonctionnements de ces fermes dépendent fortement du contexte du territoire d’implantation, des gestionnaires, des agriculteurs urbains et des partenaires (compétences, capacité à communiquer, motivation, stabilité des contrats etc.), mais aussi des objectifs des choix stratégiques liés au système de culture. Ce sont des systèmes complexes encore fragiles aujourd'hui qui cherchent à se stabiliser. Un début de réflexion sur l'évaluation de la durabilité de ces systèmes est également amorcée à travers la proposition d'indicateurs.

    Thèmes

    • article
    • ville durable
    • environnement
    • agriculture urbaine
  • Integrating climate change and energy mix scenarios in LCA of buildings and districts

    par Bruno Peuportier, Edi Assoumou, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    The objective of this study is to evaluate life cycle impacts of buildings, integrating climate change (RCP 4.5 and RCP 8.5 IPCC scenarios) and evolution of the energy mix on the long term (at 2050). Two methodological approaches were developed following the modelling principles of attributional and consequential life cycle assessment (LCA). The methodology is illustrated using a simple case study: a low-energy single family house located in France. Two design options were evaluated using life cycle assessment: the choice of a heating system and the integration of photovoltaic (PV) modules on the roof. Using an attributional approach and compared to a static LCA considering no prospective parameters, the carbon footprint of the house (total life cycle) varies from +21% to +43% for the electric heating alternative, −7% to +4% for the gas boiler alternative, −6% to +15% for the PV alternative depending on climate change intensity and evolution of the energy mix. Figures using the consequential approach have a larger magnitude of variation from −36% to −13% for the electric heating alternative, 0 to +16% for the gas boiler alternative and −14% to +1% for the PV alternative compared to a static LCA. Accounting for climate change and the evolution of the energy system has a large influence on LCA results.

    Thèmes

    • buildings
    • prospective assesment
    • life cycle assesment
    • climate change
    • energy system model
  • Development of an electricity system model allowing dynamic and marginal approaches in LCA—tested in the French context of space heating in buildings, International Journal of Life Cycle Assessment, Springer Verlag

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    Purpose: This study aims at accounting for the variation in electricity production, processes and related impacts depending on season (heating, cooling), day of the week (tertiary building) and hour of the day. In this context, this paper suggests two alternative methods to integrate grid-building interaction in life cycle assessment of buildings and districts. Methods: An attributional dynamic method (AD) and a marginal dynamic method (MD) are compared with an annual average method (AA), representative of standard practice, using electric space heating as an illustrative case. The different methods are based on a dispatch model simulating electricity supply on an hourly basis, averaging historically observed climatic and economic variability. The meteorological inputs of the model are identical to those of the building energy simulation. Therefore, the environmental benefits from smart buildings and onsite renewable energy production are more accurately evaluated. Results and discussion: Using electricity production (or supply) data for a specific past year is a common practice in building LCA. This practice is sensitive to economic and meteorological hazards. The suggested methodology is based on a proposed reference year mitigating these hazards and thus could be seen as more representative of average impacts. Depending on the chosen approach (average or marginal) to evaluate electricity supply related impacts, the carbon footprint of the electric space heating option for the studied low-energy house in France is evaluated to 61.4 to 84.9 g CO2eq kWh−1 (AA), 78.8 to 110.2 g CO2eq kWh−1 (AD) and 765.1 to 928.7 g CO2eq kWh−1 (MD). Compared to wood and gas boiler, 22–107 and 218–284 g CO2eq kWh−1 respectively, the ranking between the different technical options depends on the chosen approach. Uncertainty analysis does not undermine the interpretation of the results. Conclusions: The proposed electricity system model allows a more precise and representative evaluation of electricity supply related impacts in LCA compared to standard practices. Two alternative methods are suggested corresponding to attributional and consequential LCA. The approach has to be chosen in line with the assessment objectives (e.g. certification, ecodesign). Prospective assessment integrating long-term evolution of the electric system and influence of global warming on buildings behaviour are identified as relevant future research subjects. © 2016, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

    Thèmes

    • LCA dynamic
    • LCA Electricity mix
    • marginal technology
    • space heating
  • Méthodologies d'attribution pour les impacts liés à la mobilité

    par Fabien Leurent, Alexis Poulhès, Natalia Kotelnikova-Weiler le
    Les modes de transport motorisés consomment tous de l'énergie et émettent des polluants locaux -chimiques et sonores. Les embouteillages peuvent aussi être considérés comme des pollutions locales causées par quelques émetteurs et perçues par quelques récepteurs. Des méthodes variées ont été concues afin d'évaluer les impacts et de les lier aux émetteurs et récepteurs. Appelés "attribution" dans le cadre d'évaluation environnementales ou "imputation" lors d'analyses économiques, l'objectif de ces méthodes est d'identifier les causes des impacts et de concevoir des systèmes de gestion ou de compensation pour alléger leurs effets négatifs. Cet article présente un cadre analytique permettant de définir des méthodes d'attribution des impacts de mobilité locale sur un territoire, applicables à tout mode de transport terrestre. La première étape est d'évaluer la contribution individuelle de chaque voyageur aux impacts locaux. Ces contributions peuvent ensuite être cumulées le long de n'importe quel chemin, et donc sur chaque trajet du départ à l'arrivée. L'impact du trajet peut donc être attribué au voyageur, à la zone de départ ou à celle d'arrivée. Après une introduction générale et une revue bibliographique des méthodes d'attribution, divers méthodes d'attribution sont proposées et étudiées. Dans la partie finale de l'article, un mode de calcul et son application sont traités.

    Thèmes

    • transport
    • impacts
  • Equilibre du stationnement le long des rues

    par Fabien Leurent, Natalia Kotelnikova-Weiler le
    Cet article étudie l'occupation progressive des parkings le long des rues, en prenant en compte le paradigme de l'équilibre des usagers. C'est notamment le cas lors des heures de pointe de stationnement.
  • Optimisation par programmation dynamique afin de maintenir un confort constant dans les bâtiments pendant les périodes estivales

    par Bruno Peuportier, Bérenger Favre le
    Avec une isolation de plus en plus performante, la sensibilité des nouveaux bâtiments aux variations de gains solaire et internes s'accroit. Le contrôle des pare-soleils et de la ventilation devient donc essentiel. Dans cet article, nous étudions la possibilité de maintenir un confort constant dans un bâtiment en contrôlant soit la ventilation mécanique pour un refroidissement nocturne, soit les pare-soleils, soit les deux lors de périodes chaudes. La gestion de l'énergie proposée est composée d'un ensemble prédictif de commandes optimales ; celles-ci sont obtenues par optimisation de programmation dynamique lorsque la météo, l'occupation du bâtiment et les gains internes sont connus sur les 24 prochaines heures. Cette méthode est testée sur une maison bioclimatique à Chambéry (France) ayant une demande annuelle en chauffage de 26 kWh/m².

    Thème

    • thermal simulation
  • Aide à la décision et optimisation multi-critères pour une rénovation holistique de bâtiments existants

    par Mathieu Rivallain, Bruno Peuportier, Olivier Baverel, P.E. Leger le
    Dans la plupart des pays développés, la rénovation énergétique du patrimoine bâti existant présente un levier majeur pour atteindre les engagements pour l'atténuation des changements climatiques et la réduction des consommations d'énergie non renouvelable. Cependant, l'identification de programmes de rénovation durable optimaux, comprenant des plan d'actions sur la durée, est encore une tâche difficile pour les professionnels. Cet article contribue à l'aide à la décision en identifiant des programmes de rénovation énergétique optimaux. Un algorithme multi-critères (NSGA-II) est utilisé pour optimiser les solutions de rénovation à la fois sur leur contenu et leur planification. Les mesures de rénovation concernent les enveloppes des bâtiments et le remplacement des équipements. Les solutions potentielles sont évaluées sur la base de nombreux critères et des cycles de vie. Les fonctions étudiées sont concentrées sur les impacts environnementaux, les indicateurs financiers et le bien-être des occupants.

    Thème

    • outils aide décision
  • Analyse de cycle de vie conséquentielle appliquée à l’étude d’une maison individuelle

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    L’analyse du cycle de vie (ACV) est une méthode de plus en plus utilisée dans le secteur du bâtiment, en particulier pour l’aide à la conception Les études d’ACV sont classées en deux grandes familles : l’approche attributionnelle (ACV-A) et l’approche conséquentielle (ACV-C). Les études ACV-A allouent une responsabilité environnementale au cycle de vie du produit étudié (e.g. l’impact d’un bâtiment). L’ACV-C se focalise sur les conséquences environnementales d’une décision (e.g. décision de construire un nouveau bâtiment). Ceci influence la réalisation de l’étude, notamment au niveau des données utilisées et des techniques d’allocations employées (allocation ou extension du système). Cette communication propose une comparaison entre ACV-A et ACV-C sur un cas d’étude simple : une maison individuelle passive située près de Chambéry. Les différences entre les deux approches sont importantes et peuvent affecter le classement de variantes de conception. Les deux approches sont discutées en fonction de leur apport concernant un objectif d’éco-conception.

    Thème

    • analyse cycle de vie
  • L’éco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures

    par Bruno Peuportier le
    Des outils ont été développés pour évaluer les impacts environnementaux des ensembles bâtis et des infrastructures en intégrant la fabrication des matériaux de construction, le chantier, les procédés liés à l’utilisation des ouvrages (comme le chauffage et la consommation d’eau) jusqu’à la démolition, le traitement des déchets et leur recyclage éventuel. Ces outils peuvent, en complément d'analyses socio-économiques, aider les décideurs à progresser vers un urbanisme plus durable.
  • Eco-conception des bâtiments à l'aide de simulation thermique et d'analyse de cycle de vie

    par Bruno Peuportier, Alain Guiavarch, Stéphane Thiers le
    Les bâtiments à haut rendement énergétique sont conçus pour réduire les charges énergétiques liées au chauffage, à la climatisation et à l'éclairage. Désormais, la consommation énergétique liée aux usagers (habitudes, ...) et l'analyse de cycle de vie (fabrication des matériaux, construction, maintenant, démolition et traitement des déchets) ont gagne en importance. Afin d'étudier ces questions, à la fois en rénovation et en construction neuve, la simulation thermique a été liée aux analyses de cycle de vie. Cette vision environnementale globale des bâtiments permet de comparer les alternatives, ce qui en fait un outil d'éco-conception. La méthodologie est présentée, ainsi que les éléments de validations de la comparaison entre modèles. L'utilisation de cette méthode est illustrée par l'étude de deux maisons mitoyennes construites en France. Les résultats montrent la contribution des différentes étapes du cycle de vie sur les indicateurs d'impact environnemental et l'influence des usagers sur la performance.
  • Eco-design of Buildings and Infrastructure

    par Bruno Peuportier, Fabien Leurent, Jean Roger-Estrade le
    The Chair on Ecodesign for buildings and infrastructures was created by ParisTech in partnership with VINCI with the aim of developing evaluation and simulation tools that integrate all ecodesign aspects (e.g. greenhouse gas emissions, impact on biodiversity, depletion of resources, etc.) and provide genuine decision-aid instruments, based on a scientific approach, to all those involved in the urban environment (i.e. designers, builders and users). The present book takes stock of five years of research under the Chair. It starts by presenting some methodological bases of ecodesign, life cycle assessments, impact studies, and methods for planning and transport. Several specific subjects are then covered, i.e. public transport, parking, road traffic, the environmental profile of building materials, building retrofits, energy management, and biodiversity. The last part of the book sets out how the knowledge and tools developed under the Chair were applied to a case study: Cité Descartes in Marne la Vallée (Ile de France). This work is aimed at urban planners, local authorities, contracting clients, architects, engineering firms, contractors, building managers, research lecturers, and anyone interested in the environmental quality of the places we live in.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • life cycle assessment
    • éco-conception
    • buildings
  • Ecodesign of a "plus energy" house using stochastic occupancy model, life cycle assessment and multi-objective optimisation, Hamza N and Underwood C. (Ed), Building Simulation & Optimization 2016, Newcastle

    par Bruno Peuportier, Thomas Recht, Patrick Schalbart le
    Designing plus energy buildings, at lower environmental impact and lower cost, is a complex optimisation problem. In this context, this paper presents an ecodesign approach of a plus-energy house assisted by multicriteria optimisation. Illustrated by a real case, this approach uses a genetic algorithm to find a set of solutions as close as possible to the theoretical Pareto front, corresponding to the best compromises for the formulated problem. The solutions’ performance was evaluated using a dynamic building energy model (COMFIE), a life cycle analysis model (novaEQUER), and a construction cost database. In order to study the solutions’ robustness, the diversity of occupants’ behaviour was stochastically modelled. The proposed approach is thus contributing to the decision making process, beyond simple evaluation by simulation.

    Thèmes

    • energy
    • éco-conception
    • buildings
    • life cycle assesment
  • Analyse de cycle de vie conséquentielle appliquée aux ensembles bâtis

    par Charlotte Roux le
    L'analyse de cycle de vie (ACV) permet d'évaluer les impacts environnementaux d'un bâtiment/quartier sur l'intégralité du cycle de vie : fabrication des matériaux, construction, utilisation, rénovation, démolition et traitement des déchets. L'objectif général de la thèse est d'améliorer la qualité de l'aide à la décision fournie par les outils d'écoconception basés sur l'ACV. Trois axes de travail en interaction ont été explorés : - Conséquentiel : Les décisions prises lors de la conception d'un bâtiment ou d'un quartier vont avoir des conséquences au-delà du secteur du bâtiment, par exemple sur le secteur énergétique. Quelles conséquences peut-on évaluer, et comment ?- Dynamique : La consommation et la production d'énergie, et en particulier d'électricité est très variable dans la temps (hiver/été, jour/nuit). Comment tenir compte de ces variations ? - Prospectif : Comment intégrer des changements futurs (mix énergétiques, changements climatiques) sur la longue durée de vie des ensembles bâtis ?

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • quartier
    • bâtiment
    • éco-conception
  • Étude de l’écoconception de maisons à énergie positive, thèse de doctorat, Ecole des Mines de Paris

    par Thomas Recht le
    La généralisation planifiée du Bâtiment à Énergie Positive est un enjeu important de développement durable, notamment dans une vision à long terme. Cependant, concevoir de tels bâtiments à moindre impact environnemental et à des coûts maîtrisés pour le marché constitue une problématique complexe pour les professionnels du secteur. Ces travaux de thèse se sont ainsi intéressés au développement d’une méthodologie permettant de fournir une aide à la décision opérationnelle et robuste pour l’écoconception de maisons à énergie positive (MEPOS). Basée sur l’optimisation multicritère (via un algorithme génétique), la démarche proposée associe au sein d’une plateforme multi-outils, simulation thermique dynamique, analyse de cycle de vie, et fonctions de coût de construction, pour identifier, sur une base multicritère (front de Pareto) et sur le cycle de vie, des concepts de MEPOS performantes et fournir au décideur une description des meilleurs compromis. Également intégrées dans la plateforme, des méthodes d’analyses de sensibilité et d’incertitude offrent la possibilité de sélectionner les variables de conception les plus influentes en amont de l’optimisation, et d’évaluer le risque de non-robustesse d’une décision en aval de l’optimisation, notamment au regard des incertitudes sur le comportement des occupants (avec un modèle stochastique d’occupation), et de l’évolution prévisible du climat jusqu’à la fin du siècle. Via une collaboration avec un constructeur, la méthodologie a été appliquée en temps réel au sein d’un processus de conception intégrée d’une MEPOS.

    Thèmes

    • article
    • analyse cycle de vie
    • bâtiment passif
    • thermal simulation
    • positive energy house
    • dynamic analysis
    • habitat énergie positive
    • thèse
    • simulation énergétique
    • energy
  • LCA and decision making: when and how to use consequential LCA; 62nd LCA forum, Swiss Federal Institute of Technology, Zürich, 9 September 2016, International Journal of Life Cycle Assessment (2016)

    par Laura Tschuemperlin, Annika Messmer, Yi Yang, Gregor Wernet, Dieuwertje Schrijvers, Charlotte Roux, Reinout Heijungs, Thomas Dandres, Enrico Benetto, Authors:Rolf Frischknecht le
    The 62nd life cycle assessment (LCA) forum was held on 9 September 2016 to discuss the state of research and application with regard to consequential life cycle assessment. This conference report presents the highlights of the LCA forum. The state of the art of consequential LCA was presented from different viewpoints. It was pointed out that consequential LCA is more than marginal mixes and avoided burdens and involves causal modelling. It was also said that social responsibility calls for consequential LCA. Currently, different models are used to support decision making. It was suggested to make use of the variety of models to check the conclusiveness of their results and thus the reliability of the LCAs. Current and future implementations of consequential LCI models in background databases and linking algorithms were presented. Several speakers presented consequential LCA case studies covering the sectors energy, transport, housing and mining. Some of the LCA models used in the case studies are complemented with general and partial computable equilibrium models and agent-based models and use environmentally extended input-output data or process-based LCA data. Some of the presentations focused on elements such as constrained production, marginal market mixes and technologies or recycling and system expansion. In three parallel workshops, the needs, contents and methodology, and implementation of consequential LCA approaches were discussed. The participants seemed to generally agree on the basic goal that LCA should be able to reflect the consequences of decisions. The inquiry among the participants showed that the demand for consequential LCA studies is hardly existent. The appropriate implementation of consequential modelling in LCA databases and on the appropriate model to be used in consequential LCA case studies was debated. It revealed a need for further and extensive discussions to be able to reach (minimum) consensus.

    Thèmes

    • decision making
    • consequencial LCA
    • case studies
  • Life cycle assessment as a design aid tool for urban projects, Sustainable Built Environment (SBE) regional conference, Zurich

    par Bruno Peuportier, Gregory Herfray, Charlotte Roux, Patrick Schalbart le
    Sustainability is now targeted in nearly all urban projects, but life cycle assessment (LCA) is generally seen as too complex, so that more qualitative approaches are preferred. Indeed, the importance of environmental problems regarding e.g. climate change, human health, biodiversity and resource depletion justifies a more precise decision making process. A life cycle simulation tool has been developed to model urban projects including various buildings, streets, green and other public spaces, and networks (drinking water, waste water, district heating...). This tool, developed in an object oriented approach, associates dynamic building energy simulation and LCA, complemented with modules for open spaces and networks. A set of environmental indicators is evaluated, e.g. resource depletion, energy and water consumption, global warming, waste generation, toxicity. Several alternatives can be compared, constituting an urban design aid. Continuous improvement of the tool has been performed since the 90’s, expanding the boundaries from buildings to districts assessment. A dynamic model was recently introduced to take into account temporal variation of the electricity consumption in buildings and interaction with the electricity system. Results show the importance of this dynamic evaluation in the case of plus-energy buildings. This multidisciplinary approach allows comprehensive assessment of districts, constituting a decision support in early phases of urban projects. The assessment of a project in the Greater Paris Area is presented to illustrate this integrated approach.

    Thèmes

    • urban design
    • buildings
    • life cycle assesment
  • L'analyse de cycle de vie : un outil d'aide à la conception de projets urbains

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    Presque tous les projets urbains ont pour objectif la durabilité, mais les analyses de cycle de vie (ACV) sont généralement considérées trop complexes. Ce qui fait que des approches plus qualitatives sont favorisées, or l'importance des problèmes environnementaux (changement climatique, santé, biodiversité, épuisement des ressources...) justifie un processus décisionnaire plus précis. Un outil d'ACV a été développé afin de modéliser des projets urbains comprenant plusieurs bâtiments, rues, espace publics et réseaux (eau potable, eaux usées, chauffage urbain...). Cet outil, développé avec une approche orientée objet, associe simulation dynamique de l'énergétique des bâtiments et ACV, avec des modules complémentaires pour les espaces ouverts et les réseaux. Un ensemble d'indicateurs environnementaux est évalué (épuisement des ressources, consommation d'énergie et d'eau, réchauffement climatique, production de déchets, toxicité). Plusieurs alternatives peuvent être comparées, ce qui aide au choix d'urbanisme. Depuis les années 90, l'outil a été amélioré de manière continue, en élargissant la portée du bâtiment au quartier. Un modèle dynamique a été récemment introduit afin de prendre en compte la variation temporelle de la consommation électrique des bâtiments et l'interaction avec le système électrique. Les résultats montrent l'importance que cette étude dynamique dans le cas les bâtiments à énergie positive. Cette approche pluridisciplinaire permet une évaluation globale des quartiers, ce qui en fait une aide à la décision dans les premières phases des projets urbains. Cet article illustre cette approche intégrée avec l'évaluation d'un projet du Grand Paris.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • dynamic analysis
    • urban design
  • Étude d’une stratégie d’effacement de la consommation électrique de pointe dans le bâtiment par l’application de la programmation dynamique

    par Bruno Peuportier, Bérenger Favre le
    En France, 70% des bâtiments neufs sont chauffés avec des équipements électriques, entrainant des pointes de consommation hivernales très importantes. Dans cette publication, nous étudions la possibilité de décaler une partie de la consommation du chauffage en utilisant la masse thermique du bâtiment. La méthode de programmation dynamique a été utilisée pour minimiser une fonction de coût, tenant compte d’une tarification différenciée (heures creuses, pleines et pointes), sous des contraintes associées au confort (température minimale, variation de température maîtrisée) et à la puissance maximale de l’équipement. La régulation proposée surchauffe le bâtiment les heures précédant la pointe, connaissant à l’avance les conditions climatiques, l’occupation et les gains internes pour les 24 prochaines heures. Une étude de cas a été menée sur une maison individuelle, en considérant deux configurations : maison neuve performante et maison ancienne non isolée.
  • Étude d’un processus de garantie de performance énergétique : application à des logements collectifs

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charles Garnier, Maxime Robillart, Simon Ligier le
    La garantie de performance énergétique (GPE) est un levier essentiel pour le financement des bâtiments performants. L’objectif de ce travail est d’élaborer un processus fiable pour la GPE en définissant un objectif de performance intégrant des sources d’incertitudes ainsi que des possibilités d’ajustement sur des grandeurs relatives à l’occupation et au climat. La méthodologie suivie se divise en quatre étapes. Avant les travaux, les paramètres du modèle considérés a priori comme incertains sont caractérisés par une plage d’incertitude. Dans l’objectif d’identifier les paramètres les plus influents sur la consommation énergétique, une analyse de sensibilité est ensuite effectuée. Une loi de probabilité a priori est alors définie pour ces paramètres influents et une propagation des incertitudes et variabilités est réalisée permettant de définir un modèle d’ajustement un seuil a priori de consommation dans une situation de référence. Après les travaux, la consommation réelle mesurée est ajustée pour tenir compte du climat et du comportement réel des occupants et peut être comparée à la valeur garantie.

    Thèmes

    • energy
    • performance
  • Identification de paramètres incertains influents en analyse de cycle de vie des bâtiments, Conférence IBPSA France, Marne-la-Vallée

    par Bruno Peuportier, Marie-Lise Pannier, Patrick Schalbart le
    Les outils d’analyse de cycle de vie (ACV) des bâtiments sont utilisés pour orienter la conception vers des ensembles bâtis plus durables. Ils doivent donc être des outils d’aide à la décision robustes. Or, les praticiens d’ACV sont confrontés à de nombreux choix (méthodes, scénarios, paramètres…) induisant des incertitudes dans les sorties du modèle et potentiellement une remise en question des résultats. Dans ce cadre, l’influence des paramètres incertains doit être mieux connue. Trois types d’analyses de sensibilité (le criblage de Morris et les analyses de sensibilité locale et globale), offrant différents compromis coût calculatoire - précision, ont permis d’identifier les paramètres les plus influents pour une maison individuelle performante. Ces travaux, menés avec l’outil d’ACV novaEQUER ont souligné l’influence de la durée de vie du bâtiment, du mix de production d’électricité et des contributeurs majeurs de l’efficacité énergétique de l’enveloppe. Une meilleure compréhension de l’effet des paramètres influents contribue à réduire l’incertitude et à fiabiliser les résultats d’ACV des bâtiments.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • bâtiment
    • éco-conception
  • Éco-conception de maisons à énergie positive assistée par optimisation multicritère, Conférence IBPSA France, Marne-la-Vallée

    par Bruno Peuportier, Maxime Robillart, Thomas Recht, Patrick Schalbart le
    Concevoir des bâtiments à énergie positive, à moindre impact environnemental et à moindre coût, constitue un problème d’optimisation complexe. Dans ce contexte, cette communication présente une démarche d’éco-conception de maisons à énergie positive assistée par optimisation multicritère. Illustrée sur un cas réel, cette démarche utilise un algorithme génétique pour approcher le plus efficacement possible le front de Pareto théorique, i.e. l’ensemble des solutions présentant les meilleurs compromis du problème formulé. La performance des solutions est évaluée par un modèle de simulation thermique dynamique (COMFIE), un modèle d’analyse de cycle de vie (novaEQUER) et des données de coûts de construction. Un modèle stochastique de comportement des occupants a permis de générer des scénarios moyens plus réalistes que les approches conventionnelles. La démarche proposée contribue ainsi à une aide à la décision, au-delà d’une simple évaluation par simulation. MOTS

    Thèmes

    • energy
    • bâtiment
    • éco-conception
  • Analyse de cycle de vie conséquentielle appliquée à l’étude d’une maison individuelle, Conférence IBPSA France, Marne-la-Vallée

    par Bruno Peuportier, Charlotte Roux, Patrick Schalbart le
    L’analyse du cycle de vie (ACV) est une méthode de plus en plus utilisée dans le secteur du bâtiment, en particulier pour l’aide à la conception Les études d’ACV sont classées en deux grandes familles : l’approche attributionnelle (ACV-A) et l’approche conséquentielle (ACV-C). Les études ACV-A allouent une responsabilité environnementale au cycle de vie du produit étudié (e.g. l’impact d’un bâtiment). L’ACV-C se focalise sur les conséquences environnementales d’une décision (e.g. décision de construire un nouveau bâtiment). Ceci influence la réalisation de l’étude, notamment au niveau des données utilisées et des techniques d’allocations employées (allocation ou extension du système). Cette communication propose une comparaison entre ACV-A et ACV-C sur un cas d’étude simple : une maison individuelle passive située près de Chambéry. Les différences entre les deux approches sont importantes et peuvent affecter le classement des variantes de conception. Les deux approches sont discutées en fonction de leur apport concernant un objectif d’éco-conception.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • bâtiment
    • éco-conception
  • Building life cycle assessment: investigation of influential parameters in a helpful decision tool, Sustainable Built Environment (SBE) regional conference, Hamburg

    par Bruno Peuportier, Marie-Lise Pannier, Patrick Schalbart le
    A building life cycle assessment tool was developed and linked with an energy simulation tool, allowing to take into account the strong interactions between the energy and the environmental performance of buildings. This life cycle assessement tool was then extended at the urban level to evaluate the environmental impacts of a district including many buildings, streets, public spaces and technical network. Building and neighbourhood design alternatives can thus be compared, providing assistance in the decision process. However, the reliability of LCA tool is essential to guide the decision maker towards sustainability. A methodology is presented here to investigate the most uncertain inputs. Parameters affecting the building energy performance and the choice of the electricity mix were identified as the most influencial factors which could alter the results’ robustness.

    Thèmes

    • energy
    • éco-conception
    • life cycle assesment
  • Éco-conception de maisons à énergie positive assistée par optimisation multicritère

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charles Garnier, Maxime Robillart, Thomas Recht le
    Concevoir des bâtiments à énergie positive, à moindre impact environnemental et à moindre coût, constitue un problème d’optimisation complexe. Dans ce contexte, cette communication présente une démarche d’éco-conception de maisons à énergie positive assistée par optimisation multicritère. Illustrée sur un cas réel, cette démarche utilise un algorithme génétique pour approcher le plus efficacement possible le front de Pareto théorique, c’est-à-dire l’ensemble des solutions présentant les meilleurs compromis du problème formulé. La performance des solutions est évaluée via un modèle de simulation thermique dynamique (COMFIE), un modèle d’analyse de cycle de vie (novaEQUER) et une base de données de coûts de construction. Pour étudier la robustesse des solutions, la diversité du comportement des occupants a été modélisée de manière stochastique. La démarche proposée contribue ainsi à une aide à la décision, au-delà d’une simple évaluation par simulation.

    Thème

    • positive energy house
  • Analyse de cycle de vie des bâtiments : étude des paramètres ayant le plus d'influence dans un outil d'aide à la décision

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Marie-Lise Pannier le
    Article récompensé par un "outstanding paper award" à la fin de la conférence SBE 2016 (Sustainable Built Environment) à Hambourg. Le jury a particulièrement apprécié la possibilité d’identifier les paramètres les plus influents du modèle et de les classer en fonction de leurs influences relatives, et ce pour chaque indicateur environnemental considéré. Un outil d'analyse de cycle de vie des bâtiments a été développé et associé à un outil de simulation énergétique, afin de prendre en compte les fortes interactions entre la performance énergétique et environnementale des bâtiments. Cet outil d'AVC a ensuite été étendu à l'échelle urbaine pour évaluer les impacts environnementaux d'un quartier comprenant de nombreux bâtiments, rues, espaces publiques et réseaux techniques. Les conceptions alternatives de bâtiments et de quartiers peuvent donc être comparées afin de prendre une décision. Cependant, un l'outil d'ACV fiable est essentiel dans le choix de la solution la plus durable. Cet article présente une méthodologie pour étudier les entrées les plus incertaines. Les paramètres qui agissent sur la performance énergétique des bâtiments et le choix du mix énergétique sont les facteurs ayant le plus d'influence sur la robustesse des résultats.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • simulation énergétique
  • Identification de paramètres incertains influents en analyse de cycle de vie des bâtiments

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Marie-Lise Pannier le
    Les outils d’analyse de cycle de vie (ACV) des bâtiments sont utilisés pour orienter la conception vers des ensembles bâtis plus durables. Ils doivent donc être des outils d’aide à la décision robustes. Or, les praticiens d’ACV sont confrontés à de nombreux choix (méthodes, scénarios, paramètres…) induisant des incertitudes dans les sorties du modèle et potentiellement une remise en question des résultats. Dans ce cadre, l’influence des paramètres incertains doit être mieux connue. Trois types d’analyses de sensibilité (le criblage de Morris et les analyses de sensibilité locale et globale), offrant différents compromis coût calculatoire - précision, ont permis d’identifier les paramètres les plus influents pour une maison individuelle performante. Ces travaux, menés avec l’outil d’ACV novaEQUER ont souligné l’influence de la durée de vie du bâtiment, du mix de production d’électricité et des contributeurs majeurs de l’efficacité énergétique de l’enveloppe. Une meilleure compréhension de l’effet des paramètres influents contribue à réduire l’incertitude et à fiabiliser les résultats d’ACV des bâtiments.

    Thème

    • analyse cycle de vie
  • Mesures compensatoires et projets d'infrastructures - Etude sur les modes de compensation sur les différents projets d'infrastructures et opportunités d'actions

    par Pauline Delforge le
    Ce rapport présente l’état des lieux théorique et pratique sur les mesures compensatoires réalisées par VINCI, afin de répondre à la problématique qui consiste à comprendre comment les mesures compensatoires peuvent être intégrées aux projets d’infrastructures et quels seraient les moyens d’améliorer leurs conception et réalisation. Vingt-six rencontres, dont quinze sur les chantiers de VINCI et onze autres avec des personnes extérieures à l’entreprise, ont permis la mise en lumière de difficultés et besoins dans le processus compensatoire, parmi lesquelles, la complexité dans le imensionnement des mesures, la difficulté dans les recherches de surfaces compensatoires, ou le manque d’indicateurs pour assurer le suivi. Des limites au processus de compensation sont aussi recensées dans la littérature, comme l’incertaine efficacité des compensations pour la biodiversité, la faible mesurabilité dans le calcul des pertes et des gains, le décalage temporel entre l’impact et la réponse de l’écosystème, et ou encore l’impact sur les milieux de la gestion. La nécessité d’une démarche de conception collective avec les acteurs du territoire est aussi également ressortie de l’ensemble des entretiens. De part leur quantité les mesures compensatoires représentent un levier d’action important pour l’évolution environnementale d’un territoire. Ces questionnements ont fait émerger le besoin d’une réflexion territoriale avec les parties prenantes afin de construire ensemble les mesures, par l’intermédiaire de processus de concertation.

    Thèmes

    • article
    • biodiversité
    • biodiversity
    • compensation
  • Performance environnementale des modes de transit urbain : une analyse de cycle de vie d'un bus à haut niveau de service

    par Fabien Leurent, Adelaïde Feraille, Anne de Bortoli le
    Les modes de transport motorisés (voiture, avion, bus, train) ont un rôle important dans les sociétés développées. Comme ils troquent de l'énergie contre un déplacement sur une certaine distance et à une certaine vitesse, leur part dans la consommation totale d'énergie et de matériaux est importante ; la réduction de cette part est un objectif important pour la durabilité. Une évaluation systématique de la performance environnementale et de l'éco-design des modes de transit est donc nécessaire. Cet article traite cet objectif double, en appliquant une méthodologie d'analyse de cycle de vie (ACV) à un mode de transit (comprenant à la fois les infrastructures et les flottes de véhicules). Cette méthodologie est appliqué à l'étude de cas d'un bus à haut niveau de service (BHNS) en Martinique. Les résultats montrent les contributions des sous-systèmes et des phases du cycle de vie du projet à ses impacts environnementaux selon 13 indicateurs. Les impacts sont normalisés par kilomètre-passager. En comparant avec d'autres modes, l'influence des taux d'occupation des véhicules et donc des estimations de la demande ex-ante l'évaluation est démontrée. Pour terminer, une analyse de sensibilité est menée afin de souligner les impacts respectifs des paramètres d'entrée sur les impacts environnementaux et sur l'évaluation du potentiel de l'éco-design des modes BHNS.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • transport
  • Prise en compte de la variation temporelle de la production et de la consommation d'électricité dans l'ACV d'une maison à haut rendement énergétique

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    Le développement de la production d'énergie sur site et la gestion de la demande dans les bâtiments nécessite une meilleur compréhension des interactions entre l'utilisation du bâtiment et le réseau électrique. La consommation électrique dans les bâtiments varie selon la saison, le jour de la semaine, l'heure.Lla production d'électricité sur site (par exemple, les systèmes photovoltaïques) varie également. La production centralisée d'électricité varie aussi selon la demande (en période de pointe). Cet article a pour objectif d'améliorer l'évaluation des impacts environnementaux potentiels d'une maison à haut rendement énergétique qui peuvent être imputés à la consommation et à la production d'électricité en prenant en compte leurs variations temporelles. La consommation et la production sur site d'électricité ont été évaluées sur une base horaire pour une maison à haut rendement énergétique. Un autre objectif était l'étude des sources d'erreur. Des ACV ont été faites afin d'évaluer les impacts environnementaux potentiels avec les données de 2013 pour la France. Les résultats obtenus avec le mix électrique moyen annuel et ceux avec les données horaires ont été comparés. Cette étude de cas démontre que l'utilisation du mix électrique moyen annuel peut conduire à une sous-estimation des impacts potentiels de 39% pour le Potentiel d'Epuisement Abiotique (ADP) et de 36% pour le Potentiel de Réchauffement Climatique (GWP). L'augmentation des GWP et ADP lors de l'utilisation des données horaires pour le mix électrique est principalement expliquée par la plus grande part de centrales à charbon et à gaz dans le mix électrique hivernal. Ce qui coïncide avec une plus forte consommation électrique à cette saison (chauffage, back-up électrique du chauffe-eau solaire, baisse de production sur site).

    Thème

    • simulation énergétique
  • Accounting for temporal variation of electricity production and consumption in the LCA of an energy-efficient house

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Charlotte Roux le
    The development of on-site renewable energy production and demand management in buildings calls for a deeper understanding of the interaction between building operation and the electricity grid. Electricity consumption in buildings varies in terms of seasons (heating and cooling), day of the week (professional activities) and hour of the day, which is also the case of on-site electricity production (e.g. photovoltaic systems). Centralised electricity production varies as well according to the demand (e.g. during peak hours). This research aims at improving the evaluation of potential environmental impacts of an energy efficient house attributable to electricity consumption and production by taking into account the temporal variation of the electricity production. Electricity end-uses and on-site electricity production were evaluated on an hourly basis in the case of an energy-efficient house. Another objective was to investigate the sources of errors in the assessment. Life cycle assessment was used to evaluate potential environmental impacts based on electricity production data for the year 2013 in France. Results were compared using an annual average electricity supply mix versus hourly data. This case study demonstrates that the use of an annual average mix instead of hourly mix data can lead to underestimation of potential impacts up to 39% for Abiotic Depletion Potential (ADP) and 36% for Global warming potential (GWP) when combining all end-uses. Increase of GWP and ADP when using hourly mix data is mainly explained by higher share of coal and gas power plant in the electricity mix in winter. This coincides with a higher electricity consumption of the studied house in this season due to space heating, electric back-up of the solar water heating system and a lower onsite production (photovoltaic system).

    Thèmes

    • energy
    • éco-conception
    • buildings
  • Intégration de l'éco-conception urbaine dans les formations d'ingénieur : l'exemple de l'Ecole des Ponts ParisTech

    par Fabien Leurent, Adelaïde Feraille, Anne de Bortoli, Natalia Kotelnikova-Weiler le
    A l'ère du changement climatique et de la transition énergétique, les acteurs industriels doivent adapter leurs activités. L'approche la plus fréquente pour améliorer la performance environnementale des produits et des services est l'éco-conception. Mais cette approche doit encore être développée pour s'adresser à des sujets complexes tels que le développement des quartiers et l'urbanisme. Cet article se concentre sur une spécialisation à temps complet d'un semestre qui a été lancée en 2014 à l'Ecole des Ponts pour ses étudiants en master. La formation cible "l'éco-conception des villes durables" et est en deux parties : premièrement, quatre spécialistes traitent de conception de l'espace, d'évaluation, de modélisation urbaine et de big data, deuxièmement, un projet de groupe intensif sur l'éco-conception d'un quartier durable. Cet article présente d'abord le contexte de la formation des ingénieurs en France et son orientation vers le développement durable des villes, puis les principes d'un programme de formation, suivi de détails sur l'intervention du spécialiste de l'évaluation (ACV). Les projets de groupe et leurs thèmes 2014-2015 et 2015-2016 sont ensuite présentés, suivis des perspectives et leçons tirées de cette expérience.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • urban design
  • Eco-design for Buildings and Neighbourhoods

    par Bruno Peuportier le
    A growing number of urban inhabitants are aware of pressing environmental concerns. This book aims to provide information about relevant environmental quality criteria in urban construction settings, before methods are proposed for assessing these criteria. These will be extremely helpful to eco-building designs, commencing from the very early stages of a project (site selection, program, architectural designs) to the detailed design, construction and management of buildings. The book covers eco-technologies in the field of energy and water conservation, renewable energy, waste management and environmentally-friendly materials, but does not lose sight of comfort and health aspects.

    Thèmes

    • energy
    • éco-conception
    • buildings
  • Etude de stratégies de gestion en temps réel pour des bâtiments énergétiquement performants, thèse de doctorat, Ecole des Mines de Paris

    par Maxime Robillart le
    Dans l'objectif de réduire les consommations énergétiques des bâtiments et de diminuer leur impact sur le réseau électrique, il est utile de disposer de stratégies de gestion énergétique en temps réel. Il s'agit en effet d'un verrou clé dans la perspective des réseaux intelligents (« smart grids ») et des programmes de gestion de la demande (« demand response »). Cette thèse propose ainsi le développement de stratégies de gestion en temps réel du chauffage électrique d'un bâtiment énergétiquement performant en période de pointe électrique. Tout d'abord, ces stratégies nécessitent l'utilisation et le développement de plusieurs modèles, à savoir un modèle de prévision météorologique, un modèle d'occupation et un modèle énergétique dynamique du bâtiment. Ensuite, dans l'objectif d'un suivi fiable des performances énergétiques et pour un pilotage optimal des installations, le calibrage du modèle de bâtiment à partir de relevés in situ est préférable. Une nouvelle méthodologie, basée sur un criblage des paramètres incertains et sur l'utilisation d'une méthode d'inférence bayésienne (calcul bayésien approché) a ainsi été développée. Enfin, deux méthodes d'optimisation ont été étudiées pour le développement de stratégies de régulation adaptées au temps réel. La première repose sur une méthode d'optimisation hors-ligne dont l'objectif est d'approximer les résultats d'une stratégie optimale calculée par une méthode d'optimisation exacte et ainsi identifier des lois de commandes simplifiées. La deuxième méthode repose quant à elle sur la commande prédictive et l'adaptation au temps réel de la commande optimale sous contraintes d'état et de commande utilisant la pénalisation intérieure. Une maison de la plateforme INCAS de l'Institut National de l'Énergie Solaire (INES) a été utilisée comme cas d'application pour étudier par simulation les différentes stratégies développées.

    Thèmes

    • bâtiment
    • régulation
    • commande prédictive
    • lois heuristiques
  • Application of LCA in urban projects, 7th International Conference on Life Cycle Management – Life Cycle Management for product sustainability value creation, Bordeaux

    par Bruno Peuportier, Charlotte Roux le
    Sustainability is now targeted in nearly all urban projects, but LCA is generally seen as too complex so that more qualitative approaches are generally preferred. Indeed the importance of environmental problems regarding e.g. climate change, human health, biodiversity and resource depletion should justify a more precise decision making process. This communication presents some tools being developed these last ten years and several applications showing that new computer techniques allow LCA to be applied on a larger scale than just one building. Numerous models have been developed since the 80's to evaluate environmental impacts of one building using LCA, but decisions made at the level of a settlement have important consequences on the energy and environmental performance of buildings. Bioclimatic architecture depends on the outline of the streets: for instance organizing terraced houses with a proper orientation decreases the heating load compared to standard detached houses. Also, collective equipment like district heating and public transport can be more efficient than individual systems. Settlement models are therefore useful to complement building models. A life cycle simulation tool has been developed to model urban projects including various buildings, streets, green and other public spaces, and networks (drinking water, waste water, district heating...). This tool, developed in an object oriented approach, associates dynamic thermal simulation and building LCA, complemented with modules for open spaces and networks. A set of environmental indicators is evaluated, e.g. resource depletion, energy and water consumption, global warming, waste generation, toxicity. Several alternatives can be compared, constituting an urban design aid. This communication presents a case study illustrating a possible application of this tool. Several urban morphologies are compared including residential and tertiary buildings, according to passive or Plus energy concepts. Each alternative is defined according to the same functional unit corresponding to a number of inhabitant and employees during 80 years, in the Greater Paris Area context and climatic conditions. The results are presented showing e.g. the contribution of buildings and transport in the overall environmental balance. Perspectives are proposed to refine the model and complement it, regarding e.g. dynamic and consequential LCA. • Maximal length: 2500 characters including spaces.

    Thèmes

    • urban design
    • éco-conception
    • life cycle assesment
  • Elaboration de lois heuristiques à partir de la programmation dynamique : application à l’effacement de la consommation électrique de pointe dans les bâtiments performants

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Maxime Robillart le
    En France, 40 % des bâtiments sont chauffés avec des équipements électriques, entraînant des pointes hivernales importantes. Dans cette optique, des stratégies optimales, prenant en compte différentes contraintes (de confort et de puissance maximale du chauffage) et visant à décaler une partie de la consommation du chauffage en utilisant la masse thermique du bâtiment, ont été élaborées grâce à la programmation dynamique. Cependant, cette méthode d’optimisation est coûteuse en temps de calcul et difficilement applicable à la régulation en temps réel. Pour ce faire, il existe des techniques statistiques permettant d’établir des lois heuristiques à partir des résultats de la programmation dynamique. Elles donnent lieu à l’identification de lois reliant le choix d’une action à des variables explicatives. Dans cette étude, la loi heuristique choisie est un modèle linéaire généralisé car il est capable de reproduire les caractéristiques générales des résultats de l’optimisation, avec un coût de calcul très faible.
  • Extraction des règles controlant le chauffage à partir d'une méthode de programmation dynamique afin de déplacer les charges dans un bâtiment à haut rendement énergétique

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Maxime Robillart le
    En France, 40% des bâtiments sont chauffés en électrique résultant en une charge de pointe élevée en hiver. Dans ce contexte, des stratégies optimales (sous les contraintes liées au confort et à la puissance maximale de chauffage) ont été développées selon une méthode de programmation dynamique afin de décaler la consommation électrique pour le chauffage en faisant usage de la masse thermique du bâtiment. Cependant, Cette méthode d'optimisation exacte nécessite un forte intensité de calcul et n'est donc pas adaptée aux contrôles en temps réel. Des techniques statistiques complémentaires existent et prennent en compte l'extraction de modèles de décision logistique à partir des résultats de simulation en contrôle optimal. Ces techniques d'extraction des règles modélisent l'interaction entre les variables explicatives et la variable de réponse. Dans cette étude, un modèle linéaire généralisé a été utilisé car il est capable d'imiter les caractéristiques générales des résultats de programmation dynamique avec une bonne précision et une charge informatique fortement réduite (150 fois plus rapide que la méthode de programmation dynamique).

    Thème

    • simulation énergétique
  • Extraction of heating control rules from the dynamic programming method for load shifting in energy-efficient building, 9th International Conference on System Simulation in Buildings, Liege

    par Bruno Peuportier, Maxime Robillart, Patrick Schalbart le
    In France, 40 % of buildings are heated with electrical devices causing high peak load in winter. In this context, optimal strategies (under constraints related to comfort and maximum heating power) have been developed using the dynamic programming method in order to shift electricity consumption used for heating, taking advantage of the building thermal mass. However, this exact optimisation method is computationally intensive and can hardly be applied to real-time control. Complementary statistical techniques exist that allow for the extraction of logistic decision models from the optimal control simulation results. These rule extraction techniques model the relationship between explanatory variables and a response variable. In this study, a generalised linear model was used because it is able to mimic the general characteristics of the dynamic programming results with good precision and greatly reduced computational effort (150 times faster than the dynamic programming method).

    Thèmes

    • dynamic analysis
    • energy
    • load shifting
  • Intégration d'un modèle stochastique compréhensif dans une simulation de bâtiment afin d'étudier l'influence des résidents sur la performance énergétique

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Eric Vorger le
    La simulation énergétique des bâtiments est utilisée pour concevoir des bâtiments confortables et à bon rendement énergétique, en comparant des alternatives architecturales. Néanmoins, les hypothèses usuelles sur l'occupation des bâtiments sont trop simplistes et ne correspondent pas à la réalité ; lors de suivis de performance, les consommations mesurées sont généralement plus élevées que celles prédites. Parmi les raisons de ces différences, le comportement des utilisateurs est particulièrement important. Dans les outils professionnels, l'occupation est modélisée avec des ratios et des profils conventionnels, ce qui manque de précision et ne laisse pas de place à la diversité. Au contraire, le modèle stochastique présenté ici prend en compte les variations des ménages et des utilisateurs selon des charactéristiques socio-démographiques, les emplois du temps, l'usage des appareils électriques et les comportements adaptatifs. Au lieu d'une unique simulation selon un scénario conventionnel donnant lieu à une seule valeur de consommation énergétique, une série de simulations est conduite et fournit une distribution statistique. Une étude d'un bâtiment résidentiel situé à Lyon illustre comment la distribution de probabilité de consommation énergétique obtenue après mille simulations peut être utilisée dans un processus de garantie de performance énergétique (GPE).
  • Integration of a Comprehensive Stochastic Model of Occupancy in Building Simulation to Study how Inhabitants Influence Energy Performance, 30th International PLEA Conference, Ahmedabad

    par Bruno Peuportier, Eric Vorger, Patrick Schalbart le
    Building energy simulation (BES) is currently used to design comfortable and energy efficient buildings, e.g. by comparing architectural alternatives. However, usual assumptions on occupancy are too simplistic and do not correspond to real situations. According to performance monitoring experiments, measured buildings consumptions are generally higher than predicted ones. Among the causes of these differences, the role of occupant's behaviour is identified as particularly important. In the tools used by professionals, occupancy is modelled by conventional ratios (e.g. number of persons per m²) and profiles. Besides being inaccurate this representation leaves no place for diversity. On the contrary, the stochastic model presented here takes into account households' and inhabitants' variability in terms of socio-demographic characteristics, schedules, use of electrical appliances, and adaptive behaviour. Instead of one simulation with conventional scenario leading to a unique energy consumption value, a series of simulations is conducted and yields a statistical distribution. For each simulation, virtual households are created through a probabilistic procedure according to dwellings' properties and each occupant is defined by a set of characteristics (age, sex, employment status, etc.). These characteristics condition households' electrical appliances ownership and occupants' activity scenarios, generated through a stochastic model calibrated on data from a French Time Use Survey (TUS). The activity scenarios are used as inputs to simulate the use of electrical appliances, and predict adaptive actions (depending on external and ambient conditions). A case study on a residential building located in Lyon (France) illustrates how the energy consumption probability distribution obtained after a thousand simulations can be used in a process of energy performance guarantee (EPG).

    Thèmes

    • simulation
    • energy
    • éco-conception
  • Étude de l’influence du comportement des occupants sur la performance énergétique des bâtiments, thèse de doctorat, Ecole des Mines de Paris

    par Eric Vorger le
    Le comportement humain est modélisé de manière sommaire dans les logiciels de simulation énergétique des bâtiments. Or son impact est considérable et il est à l'origine d'écarts importants entre résultats de simulation et mesures in situ. Les occupants influencent les consommations d'énergie des bâtiments par leur présence et leurs activités, les ouvertures/fermetures de fenêtres, la gestion des dispositifs d'occultation, l'utilisation de l'éclairage artificiel et des appareils électriques, la gestion des consignes de chauffage et les puisages d'eau chaude sanitaire. La thèse propose une modélisation de l'occupation incluant l'ensemble de ces aspects suivant une approche stochastique statistique, pour les bâtiments résidentiels et de bureaux. La construction des modèles fait appel à un grand nombre de données issues de campagnes de mesures, d'enquêtes sociologiques et de la littérature scientifique. Le modèle d'occupation proposé est couplé à l'outil de simulation thermique dynamique Pléiades+COMFIE. En propageant les incertitudes des facteurs du modèle d'occupation et du modèle thermique (enveloppe, climat, systèmes), un intervalle de confiance des résultats de simulation peut être estimé, ouvrant ainsi la voie à un processus de garantie de performance énergétique.

    Thèmes

    • simulation
    • comportements
    • modèles stochastiques
    • garantie de performanc
  • Prise en compte de la variation temporelle dans l'analyse de cycle de vie des bâtiments. Application à la production et consommation d'électricité.

    par Bruno Peuportier, Charlotte Roux le
    Les outils existants d'analyse des impacts environnementaux des bâtiments et des quartiers selon la procédure ACV sont basés sur une méthode statique qui considère la moyenne des processus et impacts annuels. Une méthode dynamique a été développée afin de modéliser la variation temporelle de la production d'électricité et d'allouer les impacts environnementaux aux différents usages. Cela permet d'évaluer de manière plus précise les bâtiments basse consommation et ceux à énergie positive. A partir des données du réseau électrique français, le modèle évalue le mix de production énergétique en fonction des températures et du climat français ainsi que de variations de fréquence périodiques identifiées par analyse de Fourier. Dans un second temps, les mixes spécifiques de production énergétiques sont déterminés pour différents usages : chauffage, climatisation,eau chaude sanitaire, appareils électroménagers et matériel de bureau. Ce modèle a été testé sur une maison passive individuelle, ce qui a permis d'évaluer selon une méthode dynamique les systèmes photovoltaïques et les chauffes-eau solaires.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • bâtiment passif
    • energy
  • Application of dynamic programming to study load shifting in buildings, Energy and Buildings 82 (2014) 57–64 Juan Oyarzo and Bruno Peuportier, Life cycle assessment model applied to housing in Chile, Journal of Cleaner Production, Volume 69, April 2014, Pages 109–116

    par Bruno Peuportier, Bérenger Favre le
    Being increasingly insulated, new buildings are more and more sensitive to variations of solar and internal gains. Due to an important use of electrical heating systems, especially in housing, France is facing a growing problem of peak load on its electricity grid. Controlling the heating system often constitutes an efficient solution to shift heating loads while maintaining indoor comfort. The proposed energy management is a predictive set of optimal commands issued from a dynamic programming optimization knowing in advance the weather, occupancy and internal gains for the next 7 days. This method is tested on a low energy house situated in France with an annual heating demand of 14 kWh/m2. In this paper, load shifting according to utility rate incentives and carbon emissions are studied. The importance of building models as well as envelope insulation and thermal mass on energy management results is shown.

    Thèmes

    • thermal simulation
    • dynamic analysis
    • load shifting
  • Considering temporal variation in the life cycle assessment of buildings, application to electricity consumption and production, Sustainable building conference, Barcelona

    par Bruno Peuportier, Charlotte Roux le
    Existing tool for environmental impact assessment of buildings and districts according to the LCA procedure are based upon a static method, considering yearly average processes and impacts. A dynamic method has been developed in order to model the temporal variation of electricity production and allocate environmental impacts to different uses. It allows to evaluate low-energy and plus energy buildings on a more precise basis. Based upon data from the French electricity grid manager, the model evaluates the production mix in terms of temperatures in French climates and several periodic functions corresponding to variation frequencies identified by a Fourier analysis. In a second step, specific production mixes are derived for different uses: heating, cooling, domestic hot water, domestic appliances and office appliances. The model has been tested on a single family passive house, allowing solar hot water and photovoltaic systems to be assessed using a dynamic method.

    Thèmes

    • buildings
    • consequencial LCA
    • life cycle assesment
  • Programmation dynamique appliquée à une étude de déplacement de charge dans les bâtiments

    par Bruno Peuportier, Bérenger Favre le
    Avec une isolation de plus en plus performante, la sensibilité des nouveaux bâtiments aux variations de gains solaire et internes s'accroit. La France fait face à un problème croissant de charge maximale sur le réseau électrique, en particulier à cause des systèmes de chauffage électrique. Le contrôle du système de chauffage est une solution efficace afin de déplacer les charges dues au chauffage tout en maintenant une température de confort. La gestion de l'énergie proposée est composée d'un ensemble prédictif de commandes optimales ; celles-ci sont obtenues par optimisation de programmation dynamique lorsque la météo, l'occupation du bâtiment et les gains internes sont connus sur les 7 prochains jours. Cette méthode est testée sur une maison à basse consommation en France ayant une demande annuelle en chauffage de 14 kWh/m². Dans cet article sont étudiés les déplacements de charge selon les tarifs incitatifs des fournisseurs d'énergie et les émissions carbone. L'importance des modèles des bâtiments, de l'isolation thermique et de la masse thermique sur la gestion de l'énergie est montrée.
  • Elaboration de lois heuristiques à partir de la programmation dynamique: application à l’effacement de la consommation électrique de pointe dans les bâtiments performants, Conférence IBPSA France, Arras

    par Bruno Peuportier, Maxime Robillart, Patrick Schalbart le
    En France, 40 % des bâtiments sont chauffés avec des équipements électriques, entraînant des pointes hivernales importantes. Dans cette optique, des stratégies optimales, prenant en compte différentes contraintes (de confort et de puissance maximale du chauffage) et visant à décaler une partie de la consommation du chauffage en utilisant la masse thermique du bâtiment, ont été élaborées grâce à la programmation dynamique. Cependant, cette méthode d’optimisation est coûteuse en temps de calcul et difficilement applicable à la régulation en temps réel. Pour ce faire, il existe des techniques statistiques permettant d’établir des lois heuristiques à partir des résultats de la programmation dynamique. Elles donnent lieu à l’identification de lois reliant le choix d’une action à des variables explicatives. Dans cette étude, la loi heuristique choisie est un modèle linéaire généralisé car il est capable de reproduire les caractéristiques générales des résultats de l’optimisation, avec un coût de calcul très faible.

    Thèmes

    • bâtiment
    • éco-conception
    • lois heuristiques
  • Etude de l’influence des occupants sur la performance énergétique des logements par le biais d’une modélisation stochastique globale », Conférence IBPSA France, Arras

    par Bruno Peuportier, Eric Vorger, Patrick Schalbart le
    Un modèle d'occupation des logements a été développé en intégrant des avancées récentes de la littérature en termes de modèles stochastiques de présence et de comportements adaptatifs, en les articulant et en les complétant grâce à des données statistiques issues du champs des sciences sociales ou de campagnes de mesures. Tandis que la consommation énergétique d'un logement est approchée par une valeur unique lorsque le comportement des occupants est modélisé par des profils et des règles déterministes conventionnels, l'approche présentée permet d'obtenir une distribution statistique de cette grandeur par la réalisation de séries de simulations. A chaque simulation, un ménage différent est généré de manière probabiliste en fonction de propriétés du logement (maison ou appartement, nombre de pièces, localisation) et chacun des membres du ménage est défini par un ensemble de caractéristiques sociodémographiques (âge, sexe, statut d'emploi, etc.). Celles-ci conditionnent l'équipement du logement en appareils électroménagers et permettent de générer des scénarios d'activités des habitants grâce à un modèle calibré sur les résultats d'une Enquête Emploi du Temps de l'INSEE. Ces scénarios sont ensuite utilisés pour localiser les occupants à l'intérieur du logement et simuler l'utilisation des appareils électroménagers et de l'éclairage grâce à un modèle bottom-up précis. Les ouvertures des fenêtres sont également modélisées en fonction de la présence, des conditions extérieures et ambiantes. La méthode est appliquée à un bâtiment d'habitation collectif situé dans l'agglomération lyonnaise ayant subi une rénovation. En supposant que la température de consigne de chauffage n'est pas modifiée, l'espérance des besoins de chauffage annuels est de 44 kWh/m² avec un écart-type de 4 kWh/m². Dans le cadre d'un processus de garantie de performance énergétique, une valeur de 52 kWh/m² peut être assurée avec un risque de 5 %.

    Thèmes

    • comportements
    • modèles stochastiques
    • garantie de performanc
  • Analyse de la fiabilité de COMFIE par comparaison à des mesures ; Application à un bâtiment passif, Conférence IBPSA France, Arras

    par Bruno Peuportier, Thomas Recht, Fabio Munaretto, Patrick Schalbart le
    La progression vers des bâtiments à haute performance énergétique soulève la question de la fiabilité des codes de calcul dans ce nouveau contexte. Cette communication présente une démarche de validation empirique de l’outil de simulation thermique dynamique COMFIE s’appuyant sur des mesures de température d’une maison expérimentale de la plateforme INCAS de l’Institut National de l’Energie Solaire. Les facteurs incertains du modèle les plus influents ont été identifiés par criblage de Morris pour permettre une propagation des incertitudes associées. Cette variabilité engendrée sur les résultats a été quantifiée et comparée aux incertitudes sur les mesures. En complément, une analyse de sensibilité globale via les indices de Sobol a été menée pour évaluer la contribution de chaque facteur sur l’incertitude globale.

    Thèmes

    • bâtiment passif
    • éco-conception
    • propagation
  • Analyse de la fiabilité de COMFIE par comparaison à des mesures. Application à un bâtiment passif.

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Fabio Munaretto, Thomas Recht le
    La progression vers des bâtiments à haute performance énergétique soulève la question de la fiabilité des codes de calcul dans ce nouveau contexte. Cette communication présente une démarche de validation empirique de l’outil de simulation thermique dynamique COMFIE s’appuyant sur des mesures de température d’une maison expérimentale de la plateforme INCAS de l’Institut National de l’Energie Solaire. Les facteurs incertains du modèle les plus influents ont été identifiés par criblage de Morris pour permettre une propagation des incertitudes associées. Cette variabilité engendrée sur les résultats a été quantifiée et comparée aux incertitudes sur les mesures. En complément, une analyse de sensibilité globale via les indices de Sobol a été menée pour évaluer la contribution de chaque facteur sur l’incertitude globale.
  • Etude de l'influence des occupants sur la performance énergétique des logements par le biais d'une modélisation stochastique globale

    par Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Eric Vorger le
    Un modèle d'occupation des logements a été développé en intégrant des avancées récentes de la littérature en termes de modèles stochastiques de présence et de comportements adaptatifs, en les articulant et en les complétant grâce à des données statistiques issues du champs des sciences sociales ou de campagnes de mesures. Tandis que la consommation énergétique d'un logement est approchée par une valeur unique lorsque le comportement des occupants est modélisé par des profils et des règles déterministes conventionnels, l'approche présentée permet d'obtenir une distribution statistique de cette grandeur par la réalisation de séries de simulations. A chaque simulation, un ménage différent est généré de manière probabiliste en fonction de propriétés du logement (maison ou appartement, nombre de pièces, localisation) et chacun des membres du ménage est défini par un ensemble de caractéristiques sociodémographiques (âge, sexe, statut d'emploi, etc.). Celles-ci conditionnent l'équipement du logement en appareils électroménagers et permettent de générer des scénarios d'activités des habitants grâce à un modèle calibré sur les résultats d'une Enquête Emploi du Temps de l'INSEE. Ces scénarios sont ensuite utilisés pour localiser les occupants à l'intérieur du logement et simuler l'utilisation des appareils électroménagers et de l'éclairage grâce à un modèle bottom-up précis. Les ouvertures des fenêtres sont également modélisées en fonction de la présence, des conditions extérieures et ambiantes. La méthode est appliquée à un bâtiment d'habitation collectif situé dans l'agglomération lyonnaise ayant subi une rénovation. En supposant que la température de consigne de chauffage n'est pas modifiée, l'espérance des besoins de chauffage annuels est de 44 kWh/m² avec un écart-type de 4 kWh/m². Dans le cadre d'un processus de garantie de performance énergétique, une valeur de 52 kWh/m² peut être assurée avec un risque de 5 %.

    Thèmes

    • comportements
    • energy
    • performance
  • Evaluation de la performance environnementale des bâtiments par simulation dynamique du cycle de vie

    par Bruno Peuportier, Charlotte Roux le
    Un outil de simulation du cycle de vie de bâtiments a été développé; il a également été mis en rapport avec la simulation thermique afin de permettre l'évaluation de la consommation d'énergie et des autres impacts environnementaux. Les outils d'ACV existants sont issus d'une méthode statique qui considère les processus et leurs impacts moyens sur une année. Une méthode dynamique a été développée ici afin de modéliser la variation temporelle de la production d'électricité et d'allouer les impacts environnementaux aux différents usages. Les résultats d'une étude de cas montrent une augmentation des impacts environnementaux de plus de 40% comparé à la méthode statique commune. L'ACV conséquentielle serait donc pertinente pour évaluer les conséquences environnementales de technologies telles que le chauffage électrique ou les pompes à chaleur.
  • Evaluation des impacts liés à l'électricité avec un modèle d'ACV dynamique

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier le
    Un modèle d'ACV dynamique a été développé afin de prendre en compte les variations saisonales, hebdomadaires et horaires du mix de production électrique. L'objectif est d'évaluer plus précisément l'impact environnemental sur les bâtiments de la consommation et production d'électricité . Ce modèle est appliqué à un case d'étude et montre la divergence entre un tel modèle dynamique et un modèle classique d'ACV ayant pour donnée le mix énergétique annuel.
  • Aperçu de l'agriculture urbaine en Europe et en Amérique du Nord

    par Anne-Cécile Daniel le
    Ce rapport est une présentation générale de l’agriculture urbaine sous ses différentes formes, rencontrées dans les pays du Nord, majoritairement en Amérique du Nord et en Europe. Pour écrire ce rapport, une première étude bibliographique a été menée afin de définir « l’agriculture urbaine », ses fonctions et ses formes. Cette première étude montre que le nombre de publications sur l’agriculture urbaine a fortement augmenté depuis les années 90, époque où l’on commence à parler d’agriculture urbaine en Amérique du Nord. Mais très peu de publications analysent les différentes formes actuelles d’agriculture urbaine, c’est pourquoi la deuxième étape de ce travail s’est concentrée sur le recensement de divers projets d’agriculture urbaine dans les pays industrialisés (réalisés ou non).

    Thèmes

    • ville durable
    • environnement
    • biodiversité
    • green roof
    • éco-quartier
  • Prise en compte de la masse thermique dans les outils de simulation thermique : comparaison de plusieurs postulats

    par Bruno Peuportier, Alain Guiavarch, Fabio Munaretto le
    Avec une isolation de plus en plus performante, la sensibilité des nouveaux bâtiments aux variations de gains solaire et internes s'accroit. Dans ce contexte, la masse thermique permet de stocker le surplus d'énergie, réduisant les variations de température et améliorant le confort. Ainsi, la modélisation de la conduction est fondamentale, mais pas suffisante : un modèle approprié du transfert de chaleur superficielle est aussi nécessaire. Plusieurs hypothèses simplificatrices communes ont été étudiées et adaptées au cas des bâtiments à haute performance. Ces modèles ont été re-testés avec les simulations numériques de bâtiments "BESTEST" et comparés au modèles de référence.
  • ACV dynamique appliquée aux bâtiments et zones urbaines

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier, Charlotte Roux le
    Les outils d'ACV existants utilisent une méthode statique qui prend en compte les moyennes annuelles des processus et impacts. Cet article présente une méthode dynamique qui a été développée afin d'évaluer les impacts liés à l'électricité dans les bâtiments. Une étude de cas montre une importante divergence entre les résultats des méthodes statiques ou dynamiques. Cette étude est la première étape vers l'introduction de paramètres d'ACV conséquentielle dans l'analyse de cycle de vie des bâtiments.

    Thème

    • analyse cycle de vie
  • Optimisation des stratégies de contrôle des bâtiments en utilisant la programmation dynamique

    par Bérenger Favre le
    Avec une isolation de plus en plus performante, la sensibilité des nouveaux bâtiments aux variations de gains solaire et internes s'accroit. Le contrôle de la ventilation mécanique ou naturelle permet de maintenir un niveau de confort pendant les périodes chaudes de manière efficace. La gestion de l'énergie proposée est composée d'un ensemble prédictif de commandes optimales ; celles-ci sont obtenues par optimisation de programmation dynamique lorsque la météo, l'occupation du bâtiment et les gains internes sont connus sur les 14 prochaines jours. Cette méthode est testée sur une maison bioclimatique à Chambéry (France) ayant une demande annuelle en chauffage de 26 kWh/m². Les résultats des tests avec ventilation mécanique ou naturelle sont comparés dans cet article.
  • Thèse "Aménagement des éco-quartiers et de la biodiversité"

    par Alexandre Henry le
    Face aux changements globaux, au déclin de la biodiversité et à l’augmentation de la population urbaine, la demande des professionnels de la construction pour intégrer la biodiversité dans leurs pratiques est de plus en plus forte. Ma thèse a eu pour objectif de (1) faire un état des lieux de la prise en compte de la biodiversité dans les aménagements urbains et (2) développer de nouveaux outils afin d’aider les aménageurs à améliorer leurs pratiques.

    Thèmes

    • outils aide décision
    • biodiversité
    • éco-quartier
    • thèse
  • Vers de meilleures études d’impact - Etat de l’art et propositions

    par Géraldine Thomas-Vallejo, Samuel Maurice le
    Un guide opérationnel pour approfondir ses connaissances dans le domaine des études d’impact et proposer des pistes d’amélioration pour leur réalisation. Il s’appuie sur l'étude de Marie Aurenche réalisée dans le cadre de la Chaire : « Les évaluations environnementales des infrastructures de transport, État de l’art des méthodes d’évaluation des impacts environnementaux ».

    Thèmes

    • article
    • environnement
    • biodiversité
  • Développement d'outils pour l'éco-conception des bâtiments passifs

    par Bruno Peuportier, Eric Vorger le
    Le concept de bâtiment passif a été élaboré dans l’objectif d’assurer le confort des habitants tout en préservant l'environnement, mais sa définition est basée uniquement sur des seuils de besoins et de consommation d'énergie. Il est alors utile d’étudier la performance de ce concept en ce qui concerne d’autres aspects environnementaux, et de voir comment il peut s’inscrire dans une démarche plus globale d’éco-conception.
  • The green roof dilemma

    par Alexandre Henry, Nathalie Frascaria-Lacoste le
    Urban ecosystems are the most complex mosaics of vegetative land cover that can be found. In a recent paper, Francis and Lorimer (2011) evaluated the reconciliation potential of living roofs and walls. For these authors, these two techniques for habitat improvement have strong potential for urban reconciliation ecology. However they have some ecological and societal limitations such as the physical extreme environmental characteristics, the monetary investment and the cultural perceptions of urban nature. We are interested in their results and support their conclusions. However, for a considerable time, green roofs have been designed to provide urban greenery for buildings and the green roof market has only focused on extensive roof at a restricted scale within cities. Thus, we have strong doubts about the relevance of their use as possible integrated elements of the network. Furthermore, without dynamic progress in research and the implementation of well-thought-out policies, what will be the real capital gain from green roofs with respect to land-use complementation in cities? If we agree with Francis and Lorimer (2011) considering that urban reconciliation ecology between nature and citizens is a current major challenge, then “adaptive collaborative management” is a fundamental requirement.

    Thème

    • green roof
  • Eco-conception et réhabilitation des bâtiments : retour sur la conférence de la Chaire du 12 juin 2012

    le
    La conférence du 12 juin a été l'occasion de présenter des retours d'expérience et des travaux de recherche sur le thème de l'éco-conception dans la rénovation du bâti. Introduite par Jean-Luc Bonabeau, Directeur Général de l’Office Public de l’Habitat de Seine et Marne, elle s'est poursuivie par des présentations en tandem entre les opérationnels de VINCI et les chercheurs de la Chaire.

    Thèmes

    • environnement
    • bâtiment passif
    • thermal simulation
    • residential building
    • positive energy house
    • outils aide décision
    • decision making
    • habitat énergie positive
    • impacts environnement
  • L’analyse de cycle de vie dans la construction

    par Bruno Peuportier le
    Le secteur du bâtiment contribue de manière importante aux impacts environnementaux, en termes de consommation d’énergie et de matériaux, mais aussi d’émissions polluantes et de déchets. L’analyse de cycle de vie (ACV) permet de mutualiser un grand nombre de données sur les produits et les procédés impliqués dans la construction, afin de mieux cerner les relations de cause à effet entre les décisions, par exemple les choix de conception, et les impacts. Cette communication présente un état de l’art dans ce domaine, décrit la méthodologie, illustrée ensuite sur un cas d’étude, puis discute les limites des connaissances actuelles pour proposer quelques perspectives d’amélioration comme l’ACV conséquentielle et l’extension à l’échelle du micro-urbaine.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • environnement
    • construction
    • impacts
  • «Bâtiments, transports, biodiversité : les apports de la Chaire d’Éco-conception ParisTech – VINCI à la ville durable»

    par Grégory Herfray, Christophe Gobin, Mathieu Rivallain, Alexandre Henry, Houda Boujnah, Maxime Trocmé, Fernanda Gomes le
    Cet article présente les objectifs et les principaux progrès de la Chaire depuis 2008, notamment les travaux de cinq doctorants ou post-doctorants de ce partenariat entre ParisTech et VINCI.

    Thèmes

    • ville durable
    • analyse cycle de vie
    • environnement
    • quartier
    • life cycle assessment
    • stationnement
    • outils aide décision
    • decision making
    • impacts environnement
    • biodiversité
  • " Smart grids, réseaux intelligents" : Retour sur la Conférence de la Chaire du 8 mars

    le
    La dixième Soirée de la Chaire a été consacrée aux «réseaux intelligents» ou «smart grids», aux opportunités de marché qu’ils représentent, et aux apports de la Chaire sur ce thème. Les présentations d'Olivier Monié, Directeur de la marque Citéos, de Philippe Commaret, Directeur marketing d’EDF, et de Bérenger Favre, Doctorant de la Chaire Éco-conception, ont nourri la réflexion sur les réseaux intelligents dans l'éclairage public, l'électricité et le chauffage.

    Thèmes

    • simulation
    • thermal simulation
    • residential building
    • heating loads
    • outils aide décision
    • dynamic analysis
  • Application de l'ACV à l'aménagement urbain

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier, Eric Vorger le
    Un outil d'ACV a été développé permettant de modéliser les agglomérations urbaines (divers bâtiments, rues, espaces publics, espaces verts et réseaux). Cet outil, développé avec une approche orientée objet, associe simulation thermique dynamique et ACV de bâtiment, avec des modules complémentaires pour les espaces ouverts et les réseaux. Un ensemble d'indicateurs environnementaux est évalué (épuisement des ressources, consommation d'eau et d'énergie, réchauffement climatique, production de déchets, toxicité). Les alternatives peuvent être comparées à l'aide de graphique, ce qui aide lors des choix d'aménagement. Une étude de cas illustre les possibilités d'application de cet outil. Différents morphologies urbaines sont comparées : bâtiments résidentiels, maisons individuelles, maisons à énergie positive (comme la "cité solaire" à Fribourg). Chaque alternative est définie selon la même unité fonctionnelle : être le logement d'une personne pour 80 ans, dans le contexte du Grand Paris et ses conditions climatiques. Les résultats et des perspectives afin de raffiner le modèle sont proposés.

    Thème

    • analyse cycle de vie
  • Analyse de cycle de vie à l’échelle du quartier : un outil d’aide à la décision? Le cas de la ZAC Claude Bernard à Paris (France)

    par Grégory Herfray, Christophe Gobin, Bruno Peuportier, Charlotte Tardieu et Maxime Trocmé, Thibaut Jarrin, Youssef Diab, Cédissia de Chastenet, Morgane Colombert le
    Les collectivités territoriales s’engagent dans de nombreuses actions pour limiter leurs impacts environnementaux. La ville de Paris cherche à se doter de nouveaux outils permettant de mesurer l’incidence de choix urbains ou architecturaux sur l’environnement dès la phase de conception. Les outils d’analyse du cycle de vie (ACV) permettent aujourd’hui d’évaluer les performances tout au long de la vie d’un ouvrage : construction, exploitation, fin de vie. La recherche présentée dans cet article a permis d’effectuer l’ACV de la ZAC Claude Bernard à Paris et d’observer le potentiel d’aide à la décision pour la maitrise d’ouvrage d’un tel outil.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • quartier
  • Optimisation génétique multi-critères pour la rénovation holistique de bâtiments existants

    par Mathieu Rivallain, Bruno Peuportier, Olivier Baverel le
    La conception de bâtiments prend en compte de nombreux critères. Compte tenu des charges environnementales croissantes liées au développement de la société moderne, les impacts liés aux bâtiments doivent être considérés dès les premières étapes de conception. La consommation énergétique liée aux usages des bâtiments existants est la cause de nombre d'impacts environnementaux. De plus, le taux de remplacement du patrimoine bâti existant est inférieur à 1% dans les pays développés. En conséquence, la rénovation est un levier majeur afin d'atteindre les objectifs d'atténuation du réchauffement climatique et de la consommation d'énergies non renouvelables. Cependant, l'identification de programmes de rénovation durable optimaux est une tâche difficile pour les professionnels. Cet article est une contribution à l'aide à la décision, à travers l'identification de programmes de rénovation énergétique optimaux. Un algorithme génétique multi-critère (NSGA-II) est utilisé afin d'optimiser les programmes de rénovation, à la fois sur leur contenu et leur planning. Les mesures de rénovation sont axées sur les enveloppes de bâtiments et le remplacement d'équipement. Plusieurs options sont étudiées à chaque fois. Les fonction ciblent les impacts environnementaux, les indicateurs financiers et le bien-être des utilisateurs. La performance des solutions est évaluée par des modèles d'analyse et de coût de cycle de vie, en se servant de simulation thermique dynamique pour évaluer la charge de chauffage et le confort thermique.

    Thème

    • analyse cycle de vie
  • Eco-design of buildings using thermal simulation and life cycle assessment

    par Bruno Peuportier, Alain Guiavarch, Stéphane Thiers le
    Energy efficient building are designed to minimize heating, cooling and lighting energy loads, so that attention is now paid on the energy consumption related to inhabitants (e.g. use of appliances) and life cycle issues: fabrication of materials, construction, maintenance, dismantling and waste treatment. In order to study these aspects, both in new construction and renovation projects, thermal simulation has been linked to life cycle assessment. Such a global environmental balance of a building allows for comparison of alternatives, constituting an eco-design tool. This methodology is presented, as well as validation elements from model inter-comparison. Application of this method is illustrated by a case study: two attached passive houses built in France. The results show the contribution of different life cycle stages in the environmental impact indicators (e.g. energy demand, global warming potential, water consumption, waste production...) as well as the influence of occupants on the performance.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • thermal simulation
    • residential building
    • life cycle assessment
    • outils aide décision
    • dynamic analysis
    • impacts environnement
  • Life cycle assessment applied to urban settlements and urban morphology studies

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier, Eric Vorger le
    Life Cycle Assessment (LCA) is increasingly used to improve the environmental performance of products, and its application in the building sector seems promising. Several tools have been developed and compared in the frame of the European Thematic Network PRESCO (Practical recommendations for sustainable construction). An LCA model has been developed for Settlements, in order to help the decision making process during their design or renovation. The system considered includes buildings, public spaces (streets, parks...) and networks (drinking water, sewage, district heating). All phases of the life cycle are modelled: fabrication of products, transport, construction, operation, renovation, dismantling and waste treatment with possible recycling. This model allows an evaluation of different impact indicators (e.g. resource depletion, energy and water consumption, global warming, waste generation, toxicity...), and the comparison between different design alternatives to be performed. The aim is to assess the influence of buildings and urban morphology on the environmental impacts of a settlement project. The operation phase is long lasting, so that processes like heating/cooling play an important role in the global environmental balance. Decisions made at the level of the settlement (orientation of streets, compactness and urban density) have a large impact on heating/cooling loads. Therefore the LCA tool is linked to thermal simulation. Some development is on-going regarding dynamic‐LCA aspects, particularly accounting for the temporal evolution of the electricity production mix. This communication presents an application of the model on case studies inspired by Quartier Vauban in Freiburg. The aim is to define a best practice reference to which other projects can be compared.

    Thèmes

    • ville durable
    • analyse cycle de vie
    • environnement
    • quartier
    • thermal simulation
    • life cycle assessment
    • outils aide décision
    • impacts environnement
    • urban morphology
  • Evaluation énergétique et environnementale de deux bâtiments résidentiels à haute performance énergétique

    par Bruno Peuportier, Stéphane Thiers le
    Le concept de "bâtiment à énergie positive" combine les économies d'énergie et la production d'électricité renouvelable, avec pour objectif une balance positive de l'énergie primaire chaque année. Comparé à d'autres concepts de bâtiments à haute performance énergétique, celui-ci est extrêmement ambitieux du point de vue énergétique mais des quantités plus importantes de matériaux et de composants sont utilisés. Donc, la pertinence environnementale de ce concept doit être évaluée. Afin de répondre à cette question, une analyse de cycle de vie (ACV), comprenant la fabrication des composants, la construction, l'opération, la maintenance, le démantèlement et le traitement des déchets, a été utilisée afin d'évaluer les impacts environnementaux de deux bâtiments à haute performance énergétique. Quatre scénarios de chauffage ont été étudiés : une pompe à chaleur électrique, une chaudière à condensation utilisant des granulés, une unité de cogénération à granulés, et du chauffage urbain. Le modèle et les simulations ont été faites avec l'outil de simulation thermique COMFIE pour évaluer la charge de chauffage et le niveau de confort thermique et avec l'outil d'ACV EQUER pour évaluer les douze indicateurs d'impact.

    Thèmes

    • residential building
    • performance
  • Thèse "Contribution à l'évaluation des impacts environnementaux des quartiers"

    par Grégory Herfray le
    L’Analyse de Cycle de Vie est un outil permettant de calculer les impacts environnementaux d’un quartier, sur sa durée de vie entière, et en tenant compte du fait qu’un bon nombre de pollutions liées au fonctionnement d’un quartier n’y sont pas nécessairement localisés (citons notamment la production de l’énergie consommée).

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • life cycle assessment
    • decision making
    • impacts environnement
    • éco-quartier
    • thèse
  • Indicateurs d'éco-conception pour les quartiers durables

    par Olivier Lepinoy, Rebecca Pinheiro, Maxime Trocmé le
    Cette publication est la restitution intégrale de la conférence du 10 mars 2011 sur les indicateurs d'éco-conception pour les quartiers durables.

    Thèmes

    • ville durable
    • analyse cycle de vie
    • quartier
    • outils aide décision
  • Impact environnemental du transport routier

    par Fabien Leurent, Thaï Phu Nguyen, Aurélien Duret le
    Cet article présente une restitution intégrale de la conférence du 17 janvier 2011 sur l'Impact environnement sur transport routier. Il aborde les thèmes de l’application de l’éco-conception aux domaines des transports, de la modélisation de la congestion autoroutière et les stratégies de gestion des flux et des impacts environnementaux du trafic routier

    Thèmes

    • article
    • congestion
    • impacts environnement
    • transport
  • Quels indicateurs pour évaluer la biodiversité en ville?

    par Alexandre Henry le
    Dans ce document sont présentés les principaux types d'indicateurs de biodiversité et la pertinence de leur application en milieu urbain. Il n'existe pas un indicateur unique permettant de faire état de toutes les facettes de la biodiversité. C'est pourquoi la combinaison d'indicateurs de diversités taxonomique, phylogénétique et fonctionnelle est nécessaire pour estimer au mieux cette biodiversité.

    Thèmes

    • article
    • ville durable
    • biodiversité
  • Etat de l'art des méthodes d'évaluation des impacts environnementaux

    par Marie Aurenche le
    Cette étude analyse les méthodologies recensées dans une trentaine de dossiers d’évaluations environnementales. Elle propose à tous porteurs de projets plusieurs pistes d'amélioration qui s'inscrivent dans le droit fil des réformes et les perspectives apportées par la loi ENE.

    Thèmes

    • essai
    • environnement
    • biodiversité
  • Analyse de cycle de vie appliquée à des études d'agglomérations et de morphologies urbaines

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier, Eric Vorger le
    L'analyse de cycle de vie (ACV) est de plus en plus utilisée afin d'améliorer la performance environnementale de produits. Son application au secteur de la construction est prometteur. Divers outils ont été développés et comparés dans le cadre du Réseau Thématique Européen PRESCO (Practical recommendations for sustainable construction). Un modèle d'ACV a été développé pour les agglomérations, permettant d'orienter les choix lors de leur conception ou rénovation. Le système étudié comprend les bâtiments, les espaces publics (rues, parcs) et les réseaux (eau potable, égouts, chauffage urbain). Toutes les étapes du cycle de vie sont modélisées : fabrication des produits, transport, construction, opération, rénovation, démantèlement et traitement des déchets avec recyclage possible. Ce modèle permet une évaluation des différents indicateurs d'impact et la comparaison de concepts alternatifs, afin d'étudier l'influence des bâtiments et de la morphologie urbaine sur un projet d'agglomération. Cet article présente l'application du modèle au Quartier Vauban à Fribourg, avec pour objectif de définir un référentiel de bonnes pratiques et d'y comparer d'autres projets.
  • Etude sur les données en vue de bilans environnementaux

    par Tiffany Desbois, Adelaïde Feraille, Fernanda Gomes le
    Nous proposons de comparer les inventaires de cycle de vie (ICV) du clinker, couramment utilisé dans le génie civil, fournis d’une part par l’ATILH et d’autre part par la base de données Ecoinvent.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • impacts environnement
  • Ville durable : le progrès passe par la mesure

    par Christophe Gobin, Géraldine Thomas-Vallejo le
    Un an après le lancement de la Chaire, nous faisons ici état des premiers résultats du travail collaboratif entre chercheurs et opérationnels, qui gagneront en crédibilité si s’instaure, dans la communauté des professionnels, le nécessaire débat autour de la question essentielle de la mesure.

    Thèmes

    • ville durable
    • analyse cycle de vie
    • outils aide décision
  • Life Cycle Assessment applied to urban settlements

    par Grégory Herfray, Bruno Peuportier le
    The application of Life Cycle Assessment on a large system like an urban islet allows many aspects to be studied like global planning, mutual shading and shared equipment.

    Thèmes

    • ville durable
    • analyse cycle de vie
    • quartier
    • bâtiment passif
    • life cycle assessment
    • positive energy house
  • L'analyse de cycle de vie appliquée aux agglomérations urbaines

    par Bruno Peuportier, Gregory Herfray le
    L'analyse de cycle de vie a été appliquée aux bâtiments afin d'évaluer et de réduire les impacts environnementaux de ce secteur, et de nombreux outils d'aide à la conception ont été développés. Mais l'application de cette méthode à un système plus grand comme un îlot urbain permet d'étudier un plus grand nombre de facettes telles que la planification globale, l'ombrage réciproque et les équipements partagés (chauffage urbain, compostage...). Les travaux présentés ici sont appliqués à l'échelle de l'agglomération urbaine, et visent une meilleure compréhension des relations décisions-impacts. L'objectif est de développer un outil d'aide à la conception d'une agglomération par l'évaluation des impacts. Ce qui permettra la comparaison entre des projets alternatifs et l'étude de l'intégration de nouveau concepts au projet (comme des bâtiments à énergie positive).
  • Studying influence of airtightness on heating loads by coupling simplified simulation and multizone airflow model

    par Bruno Peuportier, Maxime Trocmé le
    A multizone model has been developed to compute building airflows in order to evaluate them with a higher degree of precision in the frame of a simplified simulation tool that can be used in early design phases. This model is based on the well-mixed zones assumption and mass conservation principles.

    Thèmes

    • thermal simulation
    • airflow simulation
    • multizone
    • air tightness
    • heating loads
  • Life cycle assessment of a positive energy house in France

    par Bruno Peuportier, Stéphane Thiers le
    A Life Cycle Assessment has been used to evaluate the environmental impacts of the « positive energy house » concept, applied to the case of a positive energy building.

    Thèmes

    • life cycle assessment
    • positive energy house
    • habitat énergie positive
  • Studying innovative concepts by coupling simplified simulation and multizone airflow model

    par Bruno Peuportier, Maxime Trocmé le
    A multizone model has been developed to compute building airflows in order to evaluate them with a higher degree of precision in the frame of a simplified simulation tool that can be used in early phases of a project. This model has been implemented in the thermal building simulation tool COMFIE.

    Thèmes

    • airflow simulation
    • multizone
  • Analyse de cycle de vie à l’échelle du quartier

    par Bruno Peuportier, Maxime Trocmé le
    Un outil d’évaluation des impacts environnementaux est proposé pour aider les concepteurs à améliorer la qualité environnementale d’un quartier neuf ou existant. Permettant de comparer plusieurs variantes, cet outil constitue une aide à la conception.

    Thèmes

    • analyse cycle de vie
    • environnement
    • quartier
  • Vers un habitat à énergie positive

    par Franck Aggeri, Bruno Peuportier, Stéphane Thiers le
    La généralisation de l'habitat à énergie positive nécessite des comportements plus sobres, mais aussi de l'innovation technique et managériale.

    Thèmes

    • positive energy house
    • facteur 4
    • habitat énergie positive
  • Les maisons passives sont-elles confortables ? écologiques ?

    par Bruno Peuportier, Stéphane Thiers le
    « L'investissement environnemental » supplémentaire des maisons passives est-il récupéré sur la durée de vie du bâtiment, grâce aux économies d’énergie ?

    Thèmes

    • bâtiment passif
    • thermal simulation
    • residential building
  • e-co-housing : European commission, directorate general trend

    par Christophe Gobin, Bruno Peuportier le
    The e-co-housing project aims to develop and test tools supporting a participatory process from the design brief to the real operation of a housing project.

    Thèmes

    • outils aide décision
    • decision making
    • habitat énergie positive
  • Les éco-technologies en construction

    par Bruno Peuportier le
    Des outils ont été développés pour évaluer les impacts environnementaux des bâtiments en intégrant la fabrication des matériaux de construction, le chantier, les procédés liés à l’utilisation comme le chauffage et la consommation d’eau, jusqu’à la démolition, le traitement des déchets et le recyclage éventuel.

    Thèmes

    • outils aide décision
    • impacts environnement