Décarbonation d’un parc immobilier résidentiel : définir, modéliser et développer les stratégies pour des opérations de maîtrise d’ouvrage

Decarbonization of a residential building stock : defining, modeling, and developing strategies for project management operations

• Auteur / Autrice : Tianrui Ouyang
• Direction : Mohamed El Mankibi, Richard Cantin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Fraisse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Bovet, Talal Salem
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Youssef Diab

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation prédictive

Décarbonation

Immeubles -- Gestion

Mots clés libres

Décarbonation

Typologie

Méthode de calcul

Modélisation

Dynamique des Systèmes Complexes (DSC)

Parc immobilier résidentiel

Stratégies

Decarbonization

Typology

Calculation method

Modelling

Complex Systems Dynamics (CSD)

Residential building stock

Strategies

Résumé

De plus en plus d’organisations nationales ou internationales s’engagent dans la lutte contre le réchauffement climatique. Le bailleur social Seqens, qui gère presque 100 000 logements en Ile-de-France, fait écho à cette tendance et voudrait savoir comment décarboner son parc immobilier. Cette recherche a pour but d’assister Seqens dans l’élaboration de sa stratégie de décarbonation en proposant un outil d’aide à la décision.Il existe de nombreuses feuilles de route à l’échelle sectorielle ou nationale visant à la décarbonation. Cependant, tous ces documents ne s’articulent pas entre eux. En attendant que ces documents évoluent et que les réglementations se complètent, Seqens a besoin d’une vision sur la décarbonation de son parc immobilier pour ne pas s’égarer dans ce contexte instable. Cette étude cherche à éclairerSeqens en lui indiquant sa position actuelle, en fixant des objectifs de décarbonation à court et à long termes, et en proposant des plans d’action pour atteindre ces objectifs. L’étude réalisée consiste à créer un modèle capable de simuler l’état actuel du parc immobilier de Seqens et de simuler son état futur sous différents scénarios.En comparant et en étudiant les différentes approches de modélisation existantes, une nouvelle méthodologie a été conçue. La méthodologie repose sur trois piliers : la dynamique des systèmes complexes (DSC), l’approche de typologie et la méthode de calcul 3CL-DPE. A l’issue de cette méthodologie, deux modèles ont été proposés : un modèle principal à l’échelle du parc immobilier et un modèle secondaire à l’échelle du bâtiment.Cette conception permet d’obtenir une vision à grande échelle sur le long terme et également d’avoir une focalisation à petite échelle sur le court terme. Le modèle principal propose une structure améliorée et deux nouvelles méthodes de calcul afin de simuler l’évolution du parc immobilier de manière plus juste. Le modèle secondaire combine la méthode 3CL avec la DSC. Les utilisateurs peuvent interagir avec les deux modèles pour générer des scénarios de décarbonation. Ces deux modèles s’accordent avec les normes utilisées dans le secteur du bâtiment.Les résultats du modèle principal indiquent qu’il est envisageable pour Seqens d’atteindre le niveau Bâtiment Basse Consommation (BBC) sur la totalité de son parc immobilier à l’horizon 2050 s’il maintient son rythme actuel et respecte les politiques nationales et sectorielles. Cependant, il n’est pas possible d’atteindre la neutralité carbone sur le parc immobilier d’ici 2040 sans recours aux techniques de compensation comme le stockage de carbone dans la phase de construction et de réhabilitation.Le modèle secondaire peut être utilisé par Seqens comme une première approche pour générer des idées de rénovation de bâtiment. Il est une tentative adaptée pour un couplage de l’approche DSC avec la méthode de calcul 3CL.Le modèle secondaire possède un potentiel d’amélioration et la généralisation possible du modèle principal permet son application aux parcs immobiliers d’autres bailleurs sociaux.

More and more national and international organizations are getting involved in the fight against global warming. The social landlord Seqens, which manages almost 100,000 housing units in the Ile-de-France region, echoes this trend and would like to know how to decarbonize its housing stock. This research aims to assist Seqens in developing its decarbonization strategy by providing a decision support tool.There are many roadmaps at sector or national level aiming at decarbonization. However, not all of these documents are interconnected. While waiting for these documents to evolve and for the regulations to complement each other, Seqens needs a vision of the decarbonization of its real estate portfolio in order not to lose its way in this unstable context. This study seeks to enlighten Seqens by indicating its current position, setting short- and long-term decarbonization goals, and proposing action plans to achieve these goals. The study carried out consists of creating a model capable of simulating the current state of Seqens' building stock and simulating its future state under different scenarios.By comparing and studying the different existing modeling approaches, a new methodology was designed. The methodology is based on three pillars: the complex system dynamics (DSC), the typology approach and the 3CL-DPE calculation method. As a result of this methodology, two models have been proposed: a primary model at the building stock scale and a secondary model at the building scale.This design allows for a large-scale view on the long term and also a small-scale focus on the short term. The main model provides an improved structure and two new calculation methods to simulate the evolution of the building stock more accurately. The secondary model combines the 3CL method with the DSC. Users can interact with both models to generate decarbonization scenarios. Both models are consistent with the standards used in the building sector.The results of the main model indicate that it is feasible for Seqens to reach the Low Energy Building (BBC) level for its entire building stock by 2050 if it maintains its current pace and respects national and sectoral policies. However, it is not possible to achieve carbon neutrality in the building stock by 2040 without using offsetting techniques such as carbon storage in the construction and rehabilitation phase.The secondary model can be used by Seqens as a first approach to generate building renovation ideas. It is an attempt to couple the DSC approach with the 3CL calculation method.The secondary model has potential for improvement and the possible generalization of the main model allows its application to the building stock of other social landlords.