Prise en compte de la qualité de l'air intérieur et des surchauffes dans l'analyse de cycle de vie des bâtiments // Accounting for indoor air quality and overheating into the life cycle assessment of buildings

Contexte et enjeux*
Nous passons plus de 80 % de notre temps en intérieur et de nombreux polluants affectant la santé sont émis dans l'air intérieur. De plus, l'évolution du climat va engendrer une augmentation de la fréquence, de la durée et de l'intensité des vagues de chaleur, avec potentiellement des conséquences importantes pour la santé des occupants des bâtiments. Les outils d'écoconception des bâtiments basés sur l'analyse du cycle de vie existent depuis de nombreuses années et constituent une aide à la décision en phase amont de conception afin de réduire les impacts environnementaux (Peuportier 2001; Peuportier, Thiers, and Guiavarch 2013). Cependant, ils ne tiennent pas compte aujourd'hui des impacts sur la santé de la qualité de l'air intérieur et des situations de surchauffe.
Objectifs scientifiques
Les effets sur la santé de la qualité de l'air intérieur et des surchauffes peuvent en partie être contrôlés par la conception du bâtiment : type de matériaux, espace traversant, ventilation, isolation, etc. Pour tenir compte de potentiels compromis en phase de conception (e.g. augmentation des besoins de chauffage lié à la ventilation mais meilleure qualité de l'air), il est nécessaire d'avoir une approche globale, par exemple basée sur l'analyse de cycle de vie. La thèse vise à proposer des méthodes d'intégration de la qualité de l'air intérieure et des surchauffes dans l'analyse de cycle de vie des bâtiments. Il s'agit de pouvoir calculer des années de vie perdue en bonne santé, métrique utilisée en ACV, pour des scénarios de références d'usage du bâtiment, concernant la qualité de l'air et les surchauffe. La question de l'interaction entre qualité de l'air et surchauffe (e.g. chimie de l'air) pourra être abordée.
Approche - Méthodes
Sur la base des travaux existants, notamment des méthodes développées sur la qualité de l'air intérieur par Rachna Bhoonah et al. (Bhoonah, Maury-Micolier, and Jolliet 2023a; 2023b; Micolier et al. 2019) et sur les surchauffes par Robin Monnier et al (Monnier et al. 2024), des solutions d'intégration des effets sur la santé dans les outils d'écoconception seront proposées. Il est attendu un protocole permettant d'évaluer des années de vie perdues en bonne santé pour pouvoir comparer les effets de la qualité de l'air et des surchauffes à d'autres aspects comme les impacts liés à la consommation d'énergie ou à la production des matériaux.
Résultats attendus
Des modules de calculs adaptés à la conception amont des bâtiments seront développés. La méthodologie, les hypothèses et les résultats des études de cas seront documentés avec précision. Si la démarche semble pertinente, ces développements seront intégrés dans un outil professionnel d'ACV du bâtiment diffusé auprès des professionnels.
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Context and Issues
We spend over 80 % of our time indoors, and many pollutants that affect health are emitted into indoor air. Similarly, climate change is expected to increase the frequency, duration, and intensity of heatwaves, potentially having major consequences for the health of building occupants. Building eco-design tools based on life cycle assessment (LCA) have existed for many years and serve as decision-making aids in the early design phases to reduce environmental impacts (Peuportier 2001; Peuportier, Thiers, and Guiavarch 2013). However, these tools currently do not account for health impacts related to indoor air quality and overheating.

Scientific Objectives
Health effects related to indoor air quality and overheating can be partially controlled through building design: factors such as material selection, cross-ventilation, insulation, and ventilation will influence both aspects. To account for potential trade-offs in the design phase (e.g., increased heating needs due to ventilation but improved air quality), a comprehensive approach is needed—one that could be based, for example, on life cycle assessment.
The aim of the thesis is to propose methods for integrating indoor air quality and overheating into the life cycle assessment of buildings. The goal is to be able to calculate healthy life years lost—a metric used in LCA—for reference usage scenarios of the building, with respect to air quality and overheating. The interaction between air quality and overheating (e.g., air chemistry) could also be addressed.

Approach – Methods
Building on existing work, particularly the methods developed on indoor air quality by Micolier et al. and Bhoonah et al. (Bhoonah, Maury-Micolier, and Jolliet 2023a; 2023b; Micolier et al. 2019) and on overheating by Robin Monnier et al. (Monnier et al. 2024), solutions for integrating health effects into eco-design tools will be proposed. A protocol is expected that allows the assessment of healthy life years lost, enabling the comparison of indoor air quality and overheating effects with other aspects such as energy consumption or material production impacts.

Expected Outcomes
Calculation modules suited to the early design phases of buildings will be developed. The methodology, assumptions, and case study results will be thoroughly documented. If the approach proves relevant, these developments will be integrated into a professional LCA tool for buildings, distributed to practitioners.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://www.lab-recherche-environnement.org/fr/

Partenariat d'entreprises ou d'associations

Mines Paris-PSL

621 ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Compétences en énergétique du bâtiment, et si possible en ACV.
Engineer or Masters degree. Good level of general scientific culture. Proficiency in building energy modelling, and if possible in LCA.