Travail de fin d'études / Projet de fin d'études : Optimisation multiobjective de solutions de rénovation de maison unifamiliale belge en fonction des coûts et de la consommation d'énergie

Abstract

Cette étude, menée en Belgique, combine une optimisation multiobjective avec une simulation dynamique et l'algorithme NSGA-II pour comparer différentes variantes d'enveloppes, de systèmes et de panneaux photovoltaïques en termes de valeur actualisée et de consommation d'énergie primaire. Elle vise à déterminer les solutions les plus efficaces et durables pour le contexte belge.

Le changement climatique, amplifié par les émissions de carbone, met en danger les écosystèmes et les sociétés. Le secteur résidentiel, responsable de 36% des émissions de carbone, est crucial dans la lutte contre cette crise, notamment en Europe et en Belgique, où la rénovation énergétique des bâtiments est une priorité. En réponse à la Directive 2010/31/UE, il est impératif de trouver des solutions de rénovation qui réduisent la consommation d'énergie et les émissions de carbone tout en restant économiquement viables.

Cette étude se concentre sur l'optimisation énergétique d’une typologie de bâtiments belges d'après-guerre, évaluant l'efficacité de différentes stratégies de rénovation telles que l'amélioration de l'enveloppe et des systèmes et l'installation de panneaux solaires. Elle fournit des recommandations pratiques pour la rénovation énergétique.

Les questions clés abordées incluent l'équilibre entre la consommation d'énergie primaire et le coût des rénovations. Elles prennent également en compte la priorisation des aspects à améliorer pour maximiser l'efficacité énergétique tout en minimisant les coûts. L'étude identifie les lacunes dans l'utilisation des moteurs de calcul dynamique dans les processus d'optimisation en Belgique et propose des solutions conformes aux exigences de l'EPBD.

En générant trois fronts de Pareto pour chaque phase et en sélectionnant les trois optima de chaque phase pour l'optimisation suivante, l'étude a identifié trois solutions optimales qui réduisent en moyenne de 90% la consommation d'énergie primaire et de 66% la valeur actualisée. Elle montre que pour maximiser les économies d'énergie, il est crucial de prioriser l'isolation des murs, des combles et des fenêtres, ainsi que d'améliorer le système de chauffage avec une chaudière à condensation.