Bâtiments et villes face au changement climatique

Le changement climatique est une composante majeure de notre actualité et plus encore de notre avenir. Il impacte d’ores et déjà directement notre quotidien, que ce soit à l’échelle des territoires, de l’urbain ou du bâtiment. Agir en faveur de son atténuation est une obligation impérieuse. Celle-ci doit conduire le secteur de la construction et les différents acteurs à adapter leurs pratiques, leurs usages, et plus globalement, le parc bâti afin de respecter les engagements nationaux et internationaux (limitation du niveau de réchauffement planétaire à 1,5°C).


Nos défis

Une question à Alexandra Lebert

Alexandra, que nous parlions d’atténuation ou d’adaptation au changement climatique, il peut y avoir des effets rebond. 
Comment s’en prémunir  ?

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La devise « Think global, act local » pourrait être la nôtre : atténuation et adaptation sont intrinsèquement liées. Le secteur du bâtiment est fondamentalement connecté aux autres secteurs (énergie, transport, etc.) et un bâtiment spécifique ne peut pas être considéré sans ses occupants ou sans le territoire dans lequel il est inscrit. Ainsi, chaque bonne idée, chaque solution doit être analysée de manière holistique. En assemblant différentes compétences et connaissances, le CSTB veut penser le global et donner des éclairages, des méthodes et des outils aux acteurs pour leur permettre d’agir sur leurs projets.

Alexandra LEBERT
Directrice de Domaine d'Action Stratégique Recherche « Bâtiments et villes face au changement climatique »

Les raisons et la vitesse d’installation du changement climatique en cours sont inédites. Les manifestations de ces changements interrogent d’ores et déjà nos capacités de résilience. La vulnérabilité des milieux et des populations sont très hétérogènes. Adapter les territoires, l’environnement urbain et le cadre bâti est nécessaire pour assurer la sécurité des personnes et des biens, la santé et la qualité de vie des générations actuelles et futures. 

La chaine de valeur du bâtiment concourt de manière conséquente au changement climatique. Le secteur du bâtiment est donc un levier essentiel pour répondre à l’objectif d’atténuation du changement climatique.

Quels que soient nos efforts, du fait des émissions de gaz à effet de serre (GES) passées et futures, nous sommes dans un processus d'augmentation de la fréquence et de l’intensité des phénomènes climatiques. Réduire nos émissions de GES est une condition indispensable, mais non suffisante, pour limiter les risques. Le changement climatique étant une composante majeure de notre avenir, le rôle du CSTB est d’aider les différents acteurs à s’y préparer afin de permettre au cadre bâti de conserver son rôle d’abri pour les activités humaines, et de préserver la santé et le lien social. Cette adaptation doit se faire tout en intensifiant la démarche d’atténuation du changement climatique. La réhabilitation massive de notre patrimoine immobilier et la réalisation de bâtiments adaptés au climat de demain, aux usages et aux usagers, sont indispensables pour atteindre ce double objectif d’atténuation et d’adaptation.

Les démarches de conception et de réhabilitation doivent avoir le comme boussoles le carbone, mais également la prise en compte de la raréfaction des ressources, l’optimisation de la qualité de la construction et des conditions de production, ainsi que la protection de la biodiversité.


Nos engagements

Face au changement climatique, ce domaine d’action stratégique est structuré autour de deux axes : l’atténuation et l’adaptation.

Les démarches d’atténuation dans le secteur du bâtiment visent à mettre en œuvre des solutions de réduction pérenne des sources d’émission de GES sur le périmètre de responsabilité des acteurs ainsi qu’à protéger, multiplier et améliorer les puits de GES.

L’adaptation, quant à elle, désigne l’ensemble des démarches d’ajustement au climat actuel ou attendu, ainsi qu’à ses conséquences, en atténuant les effets préjudiciables tout en exploitant les effets bénéfiques. Ces deux axes mobilisent toutes les composantes scientifiques afférentes aux problématiques du bâtiment dans son intégration urbaine, au niveau socio-économique comme technique, et ce quels que soient les usages. Des résultats sont attendus, nécessairement visibles à court terme sur le bâtiment, la qualité de vie et le confort et, à long terme, sur le climat. Ce domaine d’action stratégique s’intègre dans une démarche plus globale du CSTB pour agir en faveur de l’atténuation du changement climatique et de l’adaptation du secteur de la construction. Par son rôle de conseil auprès des acteurs publics et privés, d’évaluateur, de courroie de transmission de la connaissance et de référent, il dispose de différents leviers pour participer à cette transformation globale.

Nos grands axes

L’axe atténuation comprend deux composantes : l’évaluation carbone et énergie, et la stratégie carbone.

L’axe adaptation recouvre trois champs indispensables : la caractérisation des aléas pour le bâtiment, ses usagers et son environnement ; l’évaluation de la vulnérabilité du cadre bâti et de son appropriation par les occupants ; et les solutions pour l’adaptation.

Atténuation du changement climatique

Évaluation carbone et énergie

Permettre à chaque acteur de connaitre l’impact carbone de son activité et de ses décisions avec des outils d’évaluation carbone (et énergie) standardisés, du composant jusqu’au territoire.

Stratégie carbone

  • participer à la déclinaison de trajectoires carbone sur des segments du secteur de la construction et à des projets d’accompagnement des acteurs dans l’identification de leurs propres objectifs et de leur stratégie carbone ;
  • contribuer à la construction d’un écosystème global qui favorise la prise de décision en faveur de l’atténuation du changement climatique et l’adaptation à celui-ci.

Adaptation au changement climatique

Le champ d’action de l’adaptation couvre la prévention, la préparation aux événements extrêmes, la protection des personnes et des biens pendant les crises et l’anticipation du relèvement post-crise.

L’objectif est que chaque acteur ait connaissance de la vulnérabilité de son bien face aux futurs aléas climatiques et dispose des informations nécessaires pour concevoir, rénover et agir au quotidien dans un contexte de changement climatique.

Caractérisation des aléas pour le cadre bâti

  • identifier les scénarios et les nouvelles données sur lesquels doivent reposer la conception des futurs bâtiments, la rénovation de l’existant et, plus largement, l’aménagement et la rénovation urbaine ;
  • saisir les effets indirects du changement climatique qui vont affecter nos manières de vivre et de construire ;
  • fournir aux acteurs les outils et méthodes permettant d’évaluer les conséquences du changement climatique sur les ouvrages en matière de sécurité, de durabilité et d’impact sur les ambiances intérieures.

Évaluation de la vulnérabilité à toutes les échelles et de son appropriation par les occupants

Caractériser la réponse du cadre bâti et des usagers aux nouvelles contraintes climatiques et réaliser des analyses en vue de hiérarchiser les risques. Les risques dont il est question ici sont ceux issus des modifications climatiques et ceux engendrés par les transitions découlant des démarches d’atténuation et d’adaptation.

Solutions pour l’adaptation au changement climatique

Explorer les différents leviers de l’adaptation au changement climatique du cadre bâti, identifier les plus efficaces, co-construire avec les acteurs des solutions opérationnelles et diffuser les connaissances acquises. Anticiper les coûts de la non-adaptation, de la mal-adaptation et de l’adaptation permettra aux acteurs de prendre des décisions éclairées.

Nos priorités

Le CSTB entend donner un grand coup d’accélérateur technique et économique (calcul des coûts de l’adaptation et de la non-adaptation), en s’appuyant sur une approche basée sur les sciences humaines et sociales, sur le sujet de l’adaptation au changement climatique associant, notamment, une partie du sujet biodiversité.

Il maintiendra l’effort déjà engagé depuis plusieurs années sur le volet de l’atténuation du changement climatique, tout en réorientant les priorités. Il s’agit de renforcer la dimension stratégie carbone pour atteindre l’objectif de neutralité, notamment en accompagnant la réhabilitation du parc existant à travers le prisme du carbone, sans pour autant qu’il soit exclusif.

Les sujets prioritaires sont les suivants :

  • accompagner les acteurs afin qu’ils puissent s’inscrire dans une trajectoire de neutralité carbone à l’horizon 2050 ;
  • fournir aux acteurs des outils pour comprendre le phénomène des îlots de chaleur urbains (ICU) et leur impact sur le confort thermique d’été, et évaluer des solutions de remédiation de cet effet (qualification et accès aux données, modélisation des ICU et du microclimat urbain, maquette numérique, etc.) ;
  • achever la convergence des méthodes et outils pour disposer d’un seul modèle d’évaluation de la performance énergétique et carbone, valable pour les bâtiments neufs et existants.

Notre programmation

Stratégie et orientations des programmes de recherche pour les prochaines années, et les moyens à leur allouer pour en assurer la mise en œuvre opérationnelle

2024
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Stratégie carbone pour tous
Définir, piloter et suivre la stratégie décarbonation d'un parc

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2024
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Stratégie carbone pour tous
Optimisation des investissements en rénovation énergétique

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2024
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Stratégie carbone pour tous
Nouvelle version de Menfis

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2024
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Évaluation carbone et énergie
Cahier des charges partagé

Construction avec les acteurs du projet CIBLE

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2024
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Évaluation carbone et énergie
Plateforme de simulation énergétique

A l’échelle urbaine PowerDIS

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2024
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Évaluation carbone et énergie
UrbanPrint V3

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2024
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Vulnérabilité et solutions pour l'adaptation
Les bâtiments pour le climat de demain

Concevoir et rénover

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2024
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Vulnérabilité et solutions pour l'adaptation
Dimensionner les ouvrages pour les vents cycloniques de demain

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2024
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Adaptation aux fortes chaleurs et îlots de chaleur urbains
Microclimat urbain

Chaine de modélisation et de visualisation

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2024
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Adaptation aux fortes chaleurs et îlots de chaleur urbains
Vulnérabilité des ouvrages au changement climatique

Évaluation

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2027
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Évaluation carbone et énergie
Performances énergétiques et environnementales

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2027
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Vulnérabilité et solutions pour l'adaptation
Trajectoires couplées atténuation et adaptation

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2027
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Adaptation aux fortes chaleurs et îlots de chaleur urbains
Vulnérabilité et gain potentiel de la rénovation

Les ouvrages face au changement climatique

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Définir, piloter et suivre la stratégie décarbonation d'un parc

  • développer un ensemble d'outils pour accompagner de manière opérationnelle et dynamique les objectifs de décarbonation des bailleurs ou des collectivités territoriales ;
  • assurer la remontée homogène des émissions de gaz à effet de serre d'un parc, sur les trois scopes, pour disposer d'une carte d'identité carbone du parc à l'échelle bâtiment :
    • alliant données spécifiques et données issues de la Base de données nationale des bâtiments (BDNB) ;
    • pour imaginer, tester et valider les orientations stratégiques en simulant différents scénarios de décarbonation d'un parc ;
    • pour aider à la décision en ciblant les gestes de rénovation les plus efficaces selon les caractéristiques du bâtiment et les ordonnancer dans le temps ;
    • alimenter et vérifier la solidité d'un Plan Stratégique de Patrimoine ou d'un PCAET.

Partenaires :
  • Action Logement
  • Efficacity
  • Ville de Lille
  • Armines - Persee
  • Chaire Économie du Climat

Optimisation des investissements en rénovation énergétique

Mise en place d'un modèle technico-économique permettant de déterminer la trajectoire de rénovation "coût-efficace" (parc français résidentiel et tertiaire) pour atteindre un objectif national donné de réduction des émissions de gaz à effet de serre à moindre coût.

Partenaire :
  • DGEC

Nouvelle version de Menfis

Mise en production d'une nouvelle version du modèle technico-économique bottom-up de prévision des investissements en rénovation énergétique et d’évaluation des impacts des politiques publiques. Ce modèle Menfis permet de :
  • simuler l’évolution - au pas de temps annuel - du marché de la rénovation énergétique sur le parc des résidences principales en France, en fonction de différents scénarios d’évolution des prix de l’énergie et des politiques publiques ;
  • estimer le nombre et la nature des gestes de rénovation mis en œuvre, les enveloppes budgétaires associées pour chaque dispositif public et les économies d’énergie et de réduction d’émissions de CO2 qui en résultent.

Partenaires :
  • ADEME
  • DGEC

Cahier des charges partagé

CIBLE pour : Cahier des prescriptions pour l’Innovation et la co-construction de l’outil de calcul de demain de l’impact du Bâtiment, Largement partagé et adapté à l’évaluation holistique de la performance Environnementale
En 2025, sera diffusé le cahier des charges collaboratif construit avec les acteurs concernés par la performance énergétique et carbone des bâtiments.
Ce projet permet :
  • la construction d'un écosystème du futur moteur national de simulation pour l’éco-conception du bâtiment en remplacement des moteurs et méthodes actuelles ;
  • l'étude des besoins en outils de modélisation des acteurs du bâtiment en termes de thématiques couvertes, de fonctionnalités attendues et d'utilisations espérées.

Partenaires :
  • ADEME
  • Alliance HQE
  • Effinergie

Plateforme de simulation énergétique

Reposant sur le cœur de calcul DIMOSIM du CSTB, PowerDis est un outil :
  • pour penser la stratégie énergétique à mettre en œuvre sur un projet d’aménagement ou un quartier ;
  • pour dimensionner des réseaux de chaleur urbain et estimer leur contribution à la décarbonation ;
  • de référence à l'échelle nationale, commercialisé depuis 2022 ;
  • adapté aux bureaux d'étude et utilisable par les équipes de R&D.
Partenaire :
  • Efficacity

UrbanPrint V3

UrbanPrint est l'outil de référence pour l'évaluation des performances environnementales pour les projets d'aménagement, intégrant tous les bâtiments tertiaires, les enjeux d'économie circulaire et de biodiversité, de coût global (diffusé via une licence) :
  • évaluation en analyse de cycle de vie des impacts environnementaux d'un projet d'aménagement urbain
  • aide à la conception de projets d'aménagement ou de rénovation urbaine ;
  • utilisable dans les phases amont de conception pour améliorer le projet ;
  • utilisable lorsque les principaux choix sont faits pour positionner son projet en termes de score carbone et énergie ;
  • pour accompagner le dialogue entre les acteurs de la conception, mais également avec les futurs habitants ;
  • utilisé et reconnu par les majors, les labels à l'échelle quartier (label BBCA quartier).

Partenaires :
  • Efficacity
  • Alliance HQE
  • ADEME
  • ANR
  • CERTIVEA
  • BBCA
  • Elioth
  • ANR
  • Engie
  • Cerema
  • Ecole des Ponts
  • Ingérop
  • Véolia
  • EDF
  • Arcadis

Les bâtiments pour le climat de demain

Il s'agit de mettre à disposition des acteurs des données climatiques représentatives de climats futurs, soient :
  • des données utilisables pour des applications bâti (années type, années sévères, etc.) et disponibles sous différents formats ;
  • des données pour différents horizons temporels, exploitant différents modèles physiques (Eurocordex) et données de référence (ERA5) et basés sur les différents scénarios du GIEC ;
  • des données testées par le CSTB pour ses différents projets de recherche et travaux pré-règlementaires ;
  • une mise à disposition de 25 variables clefs pour les simulations.

Dimensionner les ouvrages pour les vents cycloniques de demain

Une expertise incluant :
  • une base de connaissance des vents pour identifier différents scénarios et évaluer le risque sur le bâti ;
  • des compétences croisées entre climatologie, expertise structure et économie ;
  • des méthodes pour analyser les événements passés et comprendre leur caractère banal ou hors-norme ;
  • un socle de connaissance pour accompagner les acteurs publics dans l'étude de l'activité cyclonique dans un contexte de changement climatique et la révision des cadres de conception ;
  • des analyses technico-économiques pour estimer l'impact de la mise à jour des vitesses de vent sur le coût de la construction ;
  • des cartographies issues de la simulation physique pour comprendre et communiquer sur les risques.

Microclimat urbain

Le CSTB construit une chaine d'outils développée par des scientifiques pour mieux identifier, comprendre et traiter les ICU (îlots de chaleur urbains) :
  • modélisation zonale du microclimat urbain local à l'échelle d'une rue ou d'un îlot ;
  • prise en compte complète des phénomènes pour une analyse des solutions techniques ;
  • caractérisation des températures d'air (espaces extérieurs et intérieurs) et des surfaces ;
  • modélisation qui prend en compte les caractéristiques des bâtiments et l'aménagement du quartier, les données météorologiques, le comportement des occupants des bâtiments ;
  • modélisation reposant sur des méthodes partagées avec la communauté scientifique.

Partenaires :
  • Université de la Rochelle
  • LASIE

Vulnérabilité des ouvrages au changement climatique

Le CSTB construit un jeu d'indicateurs qui sera rendu disponible sur la BDNB :
  • une caractérisation du confort thermique en été à l’intérieur des bâtiments intégrant une dimension prospective (scénarios climatiques) ;
  • une méthode d'analyse de la vulnérabilité reposant sur les données présentes dans la BDNB et faisant appel à des outils de simulation ;
  • la BDNB enrichie d'indicateurs ou d'informations permettant de caractériser la vulnérabilité des bâtiments aux aléas climatiques futurs.

Performances énergétiques et environnementales

COLIBRI - outil de simulation national de référence, disponible en open-source, pour évaluer les bâtiments neufs et existants. L'enjeu est de mettre à disposition :
  • un cœur de calcul unique pour un usage réglementaire et hors cadre réglementaire ;
  • des méthodes et un outil unique pour des simulations sur les bâtiments neufs ou existants ;
  • un moteur unique, avec une même description du bâtiment, pour calculer plusieurs indicateurs de performance (évaluation énergétique, carbone et ACV, confort d'été, etc.) ;
  • un cœur de calcul transparent, accessible à l'ensemble des utilisateurs ;
  • un cœur de calcul, reconnu par une communauté d'acteurs impliqués dans son amélioration et sa diffusion, intégré dans les outils opérationnels.

Partenaires :
  • ADEME
  • Alliance HQE
  • Effinergie

Trajectoires couplées atténuation et adaptation

Pour un parc de logement social, il s'agit :
  • d'accompagner la mise en place de plans stratégiques d'adaptation d'un parc de logements aux vagues de chaleurs futures ;
  • de définir et planifier des mesures d’atténuation et d’adaptation des logements de manière intégrée ;
  • d'évaluer les bénéfices afférents à ces stratégies intégrées, faciliter et éclairer leur déploiement ;
  • de déterminer des trajectoires de rénovation du parc permettant d'atteindre des objectifs de décarbonation et de confort d'été ;
  • de déterminer les bouquets de travaux permettant de combiner de manière efficace décarbonation et confort estival, les impacts en termes de réduction des émissions (scope 1 à 3), de confort d’été et de coût global ;
  • de modéliser des logements types pour identifier les combinaisons de gestes « coûts-efficaces » permettant d’atteindre des niveaux de réduction des émissions tout en atteignant le seuil de confort d’été à moindre coût.

Partenaires :
  • Action Logement
  • I4CE
  • ADEME

Vulnérabilité et gain potentiel de la rénovation

Jeu d'indicateurs disponibles sur la BDNB : possibilité d'estimer le bénéfice de travaux de rénovation sur le confort d'été au sein des bâtiments.
  • 2024
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  • 2027
  • 2027
  • 2027
2024
2027
  • Atténuation du changement climatique
  • Adaptation au changement climatique

Notre ambition

L’histoire de l’humanité a toujours été fortement liée à celle du climat. Les êtres humains ont perpétuellement dû mettre en œuvre des stratégies d’adaptation. Le climat a eu, et continuera d’avoir, des effets sur les systèmes économiques et politiques. 

Pour la première fois, l’homme n’est pas seulement tributaire du changement climatique, il en est aussi le principal instigateur. Cette prise de conscience collective implique d’agir pour modifier notre impact. 

Le secteur de la construction a une responsabilité à prendre dans le processus d’atténuation du changement climatique. C’est pourquoi le CSTB se veut facilitateur, fédérateur et accélérateur de cette transformation. Si l’atténuation du changement climatique constitue l’objectif majeur, l’adaptation à ce changement est tout autant primordiale. 

Au travers de cette thématique de recherche, qui intègre in fine toutes les transitions, le CSTB ambitionne de favoriser l’émergence et la propagation rapide de solutions socio-éco-techniques permettant aux professionnels de l’aménagement et de la construction, ainsi qu’aux citoyens, de se préparer au monde de demain.

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