Eco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures

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1 Chaire ParisTech "Éco-Conception des ensembles bâtis et des infrastructures" En partenariat avec Eco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures Fabien LEURENT, Bruno PEUPORTIER, Jean ROGER-ESTRADE et collègues

2 Circonstances du partenariat Un partenariat sur 5 années : Porteurs : 3 grandes écoles parisiennes d ingénieurs, membres du groupe ParisTech MINES ParisTech : énergétique, bâtiment AgroParisTech : biologie, éco-système Ecole des Ponts ParisTech : physiologie territoriale Notre mécène : le groupe Vinci, très grande entreprise au plan international dans divers métiers Construction : bâtiments et infrastructures Concession : autoroutes, parkings Orientation vers le service : promotion immobilière, Vinci énergie, Vinci facilities 2

3 Objectif de la Chaire Objet scientifique : ensembles bâtis et infrastructures Depuis le bâtiment vers son «environnement» Un ensemble bâti est le siège de phénomènes et d interactions Flux matériels et énergétiques Occupation humaine : présences et activités, déplacements Impacts environnementaux en termes de ressources écologiques et d effets sur des cibles (population) Orientation : l aide à la décision Discerner les phénomènes et les impacts Simuler des scénarios d équipement Avec des modèles sensibles Conception : dans l élaboration d un scénario Évaluer chaque scénario par des indicateurs Mission de la Chaire : identifier et développer des indicateurs «marqueurs ou inducteurs» des impacts écologiques 3

4 Activités de la Chaire Projets de recherche Ensembles de bâtiments Infrastructure Réseau de transport Fragment urbain Formation Doctorale Cycle d ingénieur Cycle mastérien Semaine européenne ATHENS En partenariat étroit avec l entreprise Comité de pilotage (3-4/an) + journées d échange (2/an) Par thème, un ou plusieurs «référents» du groupe Vinci Applications concrètes dans les projets de recherche Journée anniversaire publique Soirées thématiques (4/an) Stages en entreprise sous tutorat d un chercheur de la Chaire 4

5 Principes des recherches Pour un objet Bâtiment / Infrastructure Impacts écologiques Consommation de ressources : sol, eau, énergie, matériaux Rejets : effet de serre, couche d ozone, smog, acidification, eutrophisation, déchets Des composants et des procédés Inventaire par objet Selon les phases du cycle de vie Évaluation de scénarios par ACV Importance de la phase d usage Modèle d usage de bâtiment Fragment de territoire Impacts écologiques Bio-diversité Exposition des populations Diversité des composants Modèle d usage du fragment Affectation fonctionnelle des sites (bâtiments etc) Modèle d occupation Circulation des personnes et des biens «Externalités» ex. composition du trafic sur un tronçon de route Ex. congestion 5

6 Ensemble de bâtiments De l objet aux impacts 6

7 Projets «Ensemble bâti» Evaluation de la performance environnementale des quartiers par analyse de cycle de vie Prototype de modèle intégrant Bâtiments, Voiries, Espaces verts, Réseaux Mise en œuvre de l éco-conception en réhabilitation Métrologie du diagnostic énergétique, et calibrage de modèle sur données diverses Techniques d optimisation en réhabilitation Optimiser des séquences d actions de réhabilitation Stratégies de gestion énergétique des bâtiments Spécifier un modèle réduit de bâtiment afin d appliquer la programmation dynamique aux séquences d investissement 7

8 Projets «Infrastructures» Méthodes de réalisation des études d impact (terminé) Revue méthodologique au plan international bilan des méthodes Impact d'une infrastructure autoroutière sur le fonctionnement des écosystèmes Modélisation des processus de fonctionnement hydrologique Application à deux sites Inventaire de cycle de vie des matériaux de construction Recensement de sites en France qui produisent des matériaux : ciment, béton, granulats, acier, bois, verre Collecte de données 8

9 Projets «Système de transport» Portée et limitation des transports collectifs Modélisation du trafic sensible aux contraintes de capacité Conception technico-économique de services Eco-circulation du trafic routier Simuler des politiques de gestion d un réseau, dans leurs effets sur le trafic (fluidité) et ses émissions Indicateur de congestion : le Temps de Parcours Usager Eco-conception du stationnement en milieu urbain Modélisation offre-demandeusage Effets des instruments de gestion sur l usage des modes de stationnement et sur la circulation routière 9

10 Sujets «Fragment urbain» Eco-conception architecturale Étude du processus, implications organisationnelles Aménagement des quartiers et biodiversité Indicateurs de biodiversité, contribution des «toits verts» Fonctionnalités et flux d un quartier dans un système urbain Le «Commerce» de ressources et d impacts, entre un fragment et l extérieur Modélisation du marché du logement Contraintes de capacité pour le logement selon le coût de transport jusqu au lieu d emploi Type d urbanisation Réseaux de transports Populations Emplois 10

11 Une étude de cas commune Vers Paris centre Rer A A4 Le cœur du Cluster Descartes à Marne la Vallée Développement urbain : m2 tertiaires ( emplois) et logements Réseaux de transport : connexions externes / desserte interne Partenariat avec EPA Marne et les Ateliers Yves Lion 11

12 Diffusion des connaissances PUBLIC SPECIALISE Milieu de la recherche Publications en revue scientifique ou technique Communications en conférences internationales Mémoires des thèses et des post-docs Formations Cours dans les Ecoles Semaine ATHENS (Novembre) PUBLIC ELARGI Journées anniversaires Nov 2011 à AgroParisTech, thème «Les usages du sol» Nov 2012 à l Ecole des Ponts : «Éco-conception de territoire» «Soirées Vinci» : 20 Dédiées à un thème Site web de la Chaire OUVRAGE Collectif A paraître à l automne 2013 aux Presses des Mines 3 parties : (1) Principes, (2) Thèmes d application, (3) Etudes de cas 12

13 Résultats de recherches Complémentarité avec les recherches du LVMT Diversité des aspects et des impacts : techniques, économiques, environnementaux, impacts sociaux Modélisation des transports Modèle dynamique de circulation routière : développement de modèles d émissions de polluants et de consommation d énergie Modélisation du stationnement Lancement de la modélisation des transports collectifs Soutien à la modélisation intégrée de l immobilier et du transport Méthode d évaluation des plans et projets L Analyse de Cycle de Vie, comme fil conducteur Ccirculation des flux de valeur dans la production économique Matrice input-output en économie, analogue aux matrices ACV d impacts environnementaux Cas d application : Voiture électrique contre thermique Laboratoire Navier Inventaire de cycle de vie des matériaux : béton, acier, bois. Constitution de données pour le cas français 13

14 Articulation aux formations de l Enpc Renouvellement de cours de base à l Enpc Département GCC : cours d Energétique des bâtiments, assuré par B Peuportier Département VET : Cours de base (ACOST, MASYT) : accent sur analyse systémique, insistant sur les sous-systèmes et leurs interactions Les consommations d énergie sont devenues un thème notable Notion de «domaine de pertinence» pour les modes de transport, pour les modes d occupation du sol Sujets de projets d étudiants : applications à la Cité Descartes Master Transport et développement durable : cours Conception des Services de Mobilité et Innovation Actions spéciales Soutien au «voyage de promotion VET» à Stockholm en 2012 sur le thème des Eco-quartiers 14

15 Renouvellement de la chaire : projet Volets 1. Echelle du quartier 2. Infrastructure et réseaux 3. Stratégies intersectorielles Biodiversité et agriculture Biodiversité en ville Agriculture urbaine Réseaux écosystémiques (trames vertes / bleues) Compensation des impacts Energétique et ACV Energétique et ACV des quartiers, garantie de performance Réseaux d énergie, «smart cities» ACV conséquentielle Transports et usage du sol Mobilité, Affectation fonctionnelle des bâtiments Réseaux de transport ACV des routes (infrastructures + trafic) Bilans économiques Commerce équitable des impacts Planification de la ville 15