• Type d’étude : Thèse

• Dates de l’étude : octobre 2009 à septembre 2012

• Laboratoire : UR Navier, Ecole des Ponts ParisTech

• Responsable : Olivier Baverel (baverel@lami.enpc.fr)
• Co-encadrement : Bruno Peuportier (bruno.peuportier@mines-paristech.fr)

• Chargé de l’étude : Mathieu Rivallain (mathieu.rivallain@enpc.fr)

Description du sujet
Contexte : La construction neuve ne représentant qu’un renouvellement du parc inférieur à 1% par an, il est essentiel de travailler sur le stock, soit la réhabilitation des bâtiments existants pour atteindre des objectifs environnementaux comme la division par 4 des émissions de gaz à effet de serre entre 1990 et 2050.
La réhabilitation se distingue de la construction neuve par un degré de liberté évidemment plus contraint en ce qui concerne les mesures et solutions permettant d’améliorer et d’optimiser la performance énergétique et le bilan environnemental global du bâtiment.
Ces solutions et mesures doivent être envisagées de manière systémique.

Objectifs : La thèse se donne pour objectif de développer des connaissances pour identifier et étudier des mesures d’amélioration, leurs conséquences et interactions afin de guider les acteurs en leur proposant des programmes cohérents de solutions, y compris à l’échelle d’un par cet intégrant le phasage dans le temps des travaux.
La thèse s’intéresse notamment au cas des immeubles collectifs (logements et tertiaire).

Approche : Le travail peut s’articuler en 3 étapes.

1. Elaboration d’un programme de réhabilitation systémique à l’échelle d’un bâtiment.
Différentes mesures de réhabilitation seront étudiées, en particulier l’isolation thermique de l’enveloppe, la ventilation et l’étanchéité, l’optimisation des gains solaires (exposition et surfaces de vitrage, inertie thermique), le remplacement du système de chauffage, la couverture par le solaire thermique d’une part de la production d’eau chaude sanitaire, etc.
L’intégration de ces mesures est considérer sous la double contrainte du confort (thermique, éclairage naturel, acoustique, hygrométrique, etc.) et des interactions des mesures entre elles, soit par l’optimisation multicritère globale à l’échelle du bâtiment. Des méthodes comme les plans d’expérience et les algorithmes génétiques seront utilisées.
2. Phasage des travaux en fonction d’un plan de financement.
Sous la contrainte d’un plan de financement pluriannuel (éventuellement un financement en plusieurs tranches) et de la garantie du confort, il s’agit d’optimiser le bilan environnemental, au sens de l’analyse de cycle de vie, d’un programme séquentiel de travaux de réhabilitation.
3. Puis, extension au cas d’un parc immobilier.
Pour faire face à des objectifs comme le Facteur 4, les besoins d’aide à la décision dépassent évidemment l’échelle d’un bâtiment, il s’agit d’optimiser un programme séquentiel au niveau d’un parc, en fonction de l’état actuel et des potentiels d’amélioration environnementale des différents bâtiments.
La priorité donnée à certaines mesures d’amélioration énergétique et à certains bâtiments dépend de l’état des différents éléments du bâti, de la typologie et de la localisation des constructions. Les consommations évaluées aux étapes successives peuvent être cumulées sur une certaine durée (par exemple jusqu’en 2050) et constituer l’entrée d’une analyse économique. Les impacts environnementaux peuvent être évalués par analyse de cycle de vie, dans la durée selon les scénarios de réhabilitation et le phasage des travaux. L’optimisation peut être menée par exemple par la méthode de programmation dynamique.
Une arborescence de configurations peut alors être proposée afin de conseiller un scénario présentant des performances technico-économiques intéressantes en fonction du parc étudié.