Evaluation des impacts environnementaux des bâtiments en Chine

Evaluation of environmental impacts of buildings in China

• Auteur / Autrice : Long Pei
• Direction : Bruno Peuportier, Patrick Schalbart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Soutenance le 29/09/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Efficacité Énergétique des Systèmes. Paris
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Assaad Zoughaib
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Lu Xing, Youcef Bouzidi, Christophe Gobin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Monica Siroux, Vincent Lemort

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement

Électricité -- Production

Microclimatologie

Échangeurs de chaleur

Pompes géothermiques

Analyse du cycle de vie

Constructions -- Économies d'énergie

Mots clés libres

Bâtiment

Impacts environnementaux

Echangeur de chaleur géothermique vertical

Microclimat

Analyse de cycle de vie

Mix de production d'électricité

Pompe à chaleur géothermique

Building

Environmental impacts

Vertical ground heat exchanger

Microclimate

Life cycle assessment

Electricity production mix

Ground coupled heat pump

Résumé

Le processus d'urbanisation en Chine exerce une forte pression sur l’environnement. Le plus fort potentiel de réduction de ces impacts correspond aux décisions prises lors de la conception du bâtiment, qui peuvent s’appuyer sur des outils de simulation numérique. Cette thèse est consacrée à l’étude de trois conditions aux limites liées à l'évaluation de la performance énergétique et environnementale des bâtiments en Chine : - Le sol : un modèle de pompe à chaleur couplée au sol est proposé, et couplé à un modèle d'échangeur de chaleur géothermique permettant le calcul rapide de la réponse d’un champ de sondes verticales de grande taille. Ce modèle peut être utilisé pour améliorer les performances énergétiques du système en phase de conception ou de gestion. - Le microclimat : une méthode de génération de fichier climatique spécifique au site qui fournit la température horaire locale de l'air est proposée, prenant en compte l'effet d'îlot de chaleur urbain. Les effets du microclimat sur la performance énergétique du bâtiment sont étudiés quantitativement. - Le système d’arrière-plan pour l’analyse de cycle de vie : les effets de la variation spatiale et temporelle du mix de production d'électricité en Chine sur les impacts environnementaux sont étudiés. La base de données environnementales est adaptée au contexte national et local chinois. Les résultats montrent que les impacts environnementaux des bâtiments peuvent être évalués plus raisonnablement en considérant ces trois conditions aux limites.

The urbanisation process in China brings a high pressure on the environment. The highest potential to reduce these impacts corresponds to decisions made during the building’s design phase, which can be supported by numerical simulation. This thesis is dedicated to the study of three boundary conditions related to the energy and environmental performance evaluation of buildings in China: - The ground: a ground coupled heat pump model is proposed integrating a fast calculation ground heat exchanger model for a large-scale boreholes field. This model can be used to improve the energy performance of the system in the design and operation phases. - The microclimate: a site-specific weather file generation method which can provide local hourly air temperature is proposed, accounting for the urban heat island effect. The effects of the microclimate on the building’s energy performance are quantitatively investigated. - The background system for life cycle assessment: the effects of the spatial and temporal variation of the electricity production mix in China on the environmental impacts are investigated. The environmental database is adapted to the Chinese national and local context. The results show that the environmental impacts of buildings could be more reasonably evaluated by considering these three boundary conditions.