Considerations and methodological contributions to LCA of new buildings : energy module

Depuis 1974, date de l'apparition des exigences thermiques sur les bâtiments en France, les réglementations thermiques n’ont cessé d'évoluer pour rendre les bâtiments de plus en plus performants énergétiquement. Aujourd'hui, il apparaît nécessaire d'introduire d'autres indicateurs que la seule consommation d'énergie comme critère de performance d'un bâtiment.L'évaluation environnementale des bâtiments se base sur l'analyse de cycle de vie (ACV). A l'heure actuelle, il existe différents logiciels dédiés à l'ACV bâtiment avec leurs données, leurs méthodologies et leurs indicateurs propres.Par ailleurs, le développement des bâtiments producteurs d'énergie et des systèmes de gestion de la demande électrique soulève de nouvelles problématiques. En effet, l'approche actuelle en ACV tend à utiliser des résultats de simulations thermiques agrégés à l'année alors que pour évaluer les avantages et inconvénients de tels systèmes une granulométrie temporelle plus fine est plus adaptée.Les travaux de cette thèse portent plus particulièrement sur le calcul des impacts environnementaux de la consommation d'énergie en phase d'utilisation et visent à répondre aux problématiques suivantes :Comment, à partir d'un bilan énergétique exhaustif, peut-on récupérer l'information nécessaire à l'évaluation de l'énergie utilisée tout au long du cycle de vie d'un bâtiment ?Par la suite, quelles données environnementales pertinentes peut-on lui affecter ?Comment exprimer et afficher les résultats des impacts liés à cette utilisation d'énergie ?Ainsi, pour les bâtiments producteurs d'énergie, l'échelle de temps à laquelle doit être effectué le bilan énergétique (calcul import/export/autoconsommation) pour évaluer de manière correcte les impacts environnementaux liés à l'usage d'énergie est identifiée. De plus, un bâtiment peut utiliser des énergies renouvelables en profitant de la synergie que peut créer un ensemble de bâtiments, (mutualisation des productions en utilisant les meilleurs emplacements, foisonnement des consommations qui permet une éventuelle meilleure autoconsommation de la production). La manière dont le bilan import/export doit être effectué dans ce cas est déterminée.Les variabilités temporelles et spatiales des mix énergétiques utilisés dans le bâtiment à court et moyen terme sont caractérisées pour mettre en évidence leur influence sur les impacts environnementaux. Puis, l'utilisation de facteurs de caractérisation dynamique sur des cas d'études permet de mieux cerner les potentialités de l'ACV dynamique dans le bâtiment.Enfin, les différences dues aux méthodologies de prise en compte de l'énergie produite localement sur l'expression des résultats d’ACV sont présentées. Par ailleurs, la sensibilité des résultats d'ACV et des valeurs de référence à la variabilité de la donnée environnementale du mix électrique est exposée.In France, since 1974 when the first thermal regulation on buildings appeared, thermal regulations have never stopped evolving in order to make more and more energy efficient buildings. Today, it is necessary to add new indicators, and not only energy, to describe building performance.Life Cycle Assessment (LCA) is the basis for buildings environmental assessment. Several building LCA software currently exist; they have their own methodologies and indicators.Besides, the development of buildings producing energy and of electrical load management systems raises new questions. Indeed, the current LCA practice use results from dynamic energy simulation at yearly level whereas assessing benefits and drawbacks of such systems has to be done with a smaller time step.This thesis is particularly focused on the calculation of the environmental impacts from energy consumption during the building use phase and aims to answer the following questions:From a complete energy balance, how can we extract information necessary to the assessment of energy consumption during the building life cycle?Then, which environmental data are relevant and should be assigned?How can you express and display impacts linked to energy use?Thus, for buildings producing energy, the time step that should be used for the energy balance (i.e. differentiation between energy consumed on site, exported and imported) in order to assess properly environmental impacts of energy consumption is identified. Moreover, a building can benefit from renewable energy sharing and thus, the way to realize the energy balance for building block is determined.Temporal (short and long term) and spatial variations of energy mixes used in a building are characterized in order to show their influence on the environmental impacts. Then, the use of dynamic characterisation factors on case studies allows to better understand the potentials of dynamic LCA for buildings.Last but not least, the differences between methodologies to handle onsite energy production on the results are presented. Besides, the sensibility of the LCA results and reference values to the variation of the electricity mix environmental data is displayed