Academic literature on the topic 'Bâtiments passifs'

La densification urbaine et l’apport solaire sont deux enjeux majeurs impactant le développement des morphologies urbaines durables. Cet article propose une approche de conception générative de morphologie de bâtiments qui se veut résiliente et équitable par l’intégration des ressources du contexte immédiat. Nous proposons l’enveloppe solaire par échange d’ombrage comme enveloppe dérivée de l’enveloppe solaire de Knowles. Nous proposons une méthode garantissant à la fois l’accès solaire et la densification par l’échange d’ombrage entre bâtiments voisins. Le modèle propose différentes solutions de densité en faisant varier le taux d’échange d’ombrage. Nous présentons le modèle et discutons les résultats de son expérimentation sur trois parcelles voisines. Les résultats sont encourageants pour renouveler les règles morphologiques urbaines et proposer une stratégie passive de densification adaptée aux changements climatiques. La conception générative offre de nouveaux horizons pour l’établissement d’un instrument de décision basé sur la combinaison de l’accès solaire et de la densification urbaine. Il s’agit de répondre à une problématique d’actualité cherchant à optimiser la densité urbaine et d’apport solaire passif par une meilleure exploitation de la morphologie solaire et des ressources du contexte immédiat.

L'article met en évidence l'impact bénéfique que l'inauguration de la bibliothèque Ion I. C. Brătianu - spécialisée dans l'histoire de l'Europe du Sud-Est - a eu sur la société roumaine dans le contexte de la crise économique de l'entre-deux-guerres. L'institution a été créée pour honorer la mémoire du grand homme politique libéral Ion I. C. Brătianu, premier ministre de la Grande Union des Roumains en 1918, réalisant ainsi son souhait à titre posthume. À l'initiative de son épouse Eliza Brătianu, l'acte de fondation de la bibliothèque publique a été signé le 5 juin 1929, par lequel elle a fait don du terrain, des maisons de la place Amzei à Bucarest, des livres de famille, y compris la collection initiale de Florica, avec le consentement des frères et sœurs de Ion I. C. Brătianu. Le contenu de la bibliothèque a suivi l'intérêt du père de Ion C. Brătianu pour l’acquisition des connaissances et la passion pour l'histoire de fils Ion I. C. Brătianu. Ion C. Brătianu a été membre fondateur du Parti national libéral (1875), Premier ministre pendant la guerre pour l'indépendance de la Roumanie (1877-1878). Au fil du temps, l'inventaire de la bibliothèque s'est enrichi d'autres acquisitions de livres parus en Roumanie ou à l’étranger. L'architecte Petre Antonescu a transformé le bâtiment en bibliothèque, avec des salles de lecture, des salles de stockage et des salles d'exposition. Le premier directeur a été George Fotino, qui a coordonné les collections, y compris les notices bibliographiques, les catalogues, les relations avec la presse et les activités d'information. L'ouverture au public s'est faite par étapes : I. G. Duca, le 7 janvier 1931, a inauguré la série de conférences ; l'ouverture aux chercheurs, le 8 janvier 1932, et le 27 novembre 1935, l'ouverture au public de la bibliothèque Ion I. C. Brătianu. Aujourd'hui, une grande partie de la collection Brătianu se trouve dans les fonds de la Bibliothèque nationale de Roumanie.

Les épisodes carcéraux rythment le roman. Manon Lescaut est prisonnière à la Salpêtrière à deux reprises ; Des Grieux à son tour fut enfermé quatre fois. Les espaces d’enfermement émaillent l’espace textuel. Ils se déclinent sur plusieurs formes architecturales ; on distingue le « chariot », la « chambre haute », ainsi que de véritables prisons incluant l’Hôpital, Saint-Lazare, le Petit-Chatelet et l’étroite prison à la Nouvelle Orléans. La matérialité des lieux d’enfermement, ses composantes (« bâtiment haut à trois étages et impénétrable », « les galeries bouchées par des portes épaisses », « la barrière », la « grande porte de la rue ») forment le cadre architectural dont Manon et Des Grieux dépendent. L’architecture est dotée de fonctions dramatiques, qui conditionnent le quotidien des personnages et les péripéties des évasions facilitées par les ruses de Des Grieux. L’architecture de l’espace carcéral met en relief la ferveur de la passion et la prouesse de l’amant, et devient symbolique de l’amour-passion.

Este artigo analisa a percepção de operários da construção de edificações sobre o contexto de vulnerabilidade social, marcado pela precarização crescente dos contratos de trabalho. Foram entrevistados vinte trabalhadores da cidade de São Carlos (Brasil), recuperando suas trajetórias de trabalho. Por meio da análise qualitativa das entrevistas, foi possível verificar a vulnerabilidade e as formas variadas de contratos de trabalho e de remuneração. Apesar da precariedade das relações de trabalho, metade dos trabalhadores afirma estar realizada profissionalmente na ocupação desempenhada, enquanto a outra metade se percebe diminuída perante a sociedade pela falta de estudo, ou se identifica com as outras profissões exercidas anteriormente, vendo a construção como uma etapa passageira ou como a ultima opção que lhes restou. PALAVRAS-CHAVE: Trabalho flexível, vulnerabilidade, contratos de trabalho, percepção operária, construção de edificações. VERBAL CONTRACTS: the institutionalization of insecurity in construction Fernanda Flávia Cockell Daniel Perticarrari This paper examines the perception of construction workers in a context of social vulnerability, marked by the increasing precariousness of employment contracts. Twenty workers from São Carlos (Brazil) were interviewed, recovering their trajectories of work. Through qualitative analysis of the interviews, it was possible to verify the vulnerability and varied forms of employment contracts and remuneration. Despite the precariousness of labor relations, half of the workers claim to be professionally fulfilled in their occupation, while the other half perceive themselves to be diminished in society by the lack of schooling, or identify themselves with former occupations, seeing construction as a passing step or as the last option left to them. KEYWORDS: flexible labor, vulnerability, employment contracts, workers’ perception, building construction. CONTRAT ORAL: l’institutionnalisation de la précarité dans la construction civile Fernanda Flávia Cockell Daniel Perticarrari Cet article analyse la perception des travailleurs du bâtiment quant au contexte de la vulnérabilité sociale, marqué par la précarité croissante des contrats de travail. Nous avons interviewé vingt travailleurs de la ville de São Carlos (Brésil), et avons repris leurs trajectoires de travail. Grâce à une analyse qualitative de ces interviews, il a été possible de vérifier la vulnérabilité et les divers types de contrats de travail et de rémunération. Malgré la précarité existante dans les relations de travail, la moitié des travailleurs affirme être satisfaite professionnellement dans la fonction occupée, tandis que l’autre moitié se voit amoindrie dans la société par le manque d’études ou s’identifie avec d’autres professions exercées avant, considérant la construction comme une étape passagère ou comme la seule option qui leur restait. MOTS-CLÉS: flexibilité du travail, vulnérabilité, contrats de travail, perception ouvrière, construction d’immeubles. Publicação Online do Caderno CRH: http://www.cadernocrh.ufba.br Publicação Online do Caderno CRH no Scielo: http://www.scielo.br/ccrh

L'efficacité de la ventilation est un paramètre qui est fortement lié à l'aspect climatique du site où le bâtiment est situé, à ses caractéristiques de construction et à la stratégie d'application des systèmes utilisés. Notre étude a porté sur l'application de la ventilation nocturne dans des bâtiments existants, afin d'examiner l’efficacité de cette technique dans les conditions réelles. En effectuant des analyses expérimentales et théoriques, nous avons essayé de déterminer 1' influence de la technique sur le comportement thermique des différents types de bâtiments afin d'évaluer, d'une certaine manière, ses limites d'application. Outre cela, 1' efficacité de la ventilation nocturne a été examinée avec différentes conditions climatiques et structures des bâtiments pour déterminer l'impact d'une variété des paramètres sur l'application de la technique. Un autre objectif de ce travail a été d'analyser le microclimat urbain et étudier dans quelle mesure et de quelle façon l'environnement urbain affecte la performance de la ventilation nocturne. A la fin de cette étude, nous avons évalué la précision d'une méthode simplifiée, utilisée pour déterminer l'efficacité de la technique, en modélisant les bâtiments expérimentaux, pour étudier 1' applicabilité de ces méthodes. Les résultats obtenus contribuent à la détermination des utilisations et/ou les limitations de 1' application de la ventilation nocturne au traitement des bâtiments
The efficiency of ventilation techniques is strongly related to the local climatic conditions, the building’s structural characteristics and the adopted strategy in each application of the technique. To investigate these applications and to examine thoroughly the degree of efficiency of night ventilation under real conditions, this study analyses and evaluates the results of a series of experiments that have been performed in full scale buildings. Experimental and theoretical studies have been performed to determine the impact of night ventilation on thermal behavior of various types of buildings and to evaluate, in a way, the application limits of this technique. Furthermore, night ventilation efficiency has been examined under different climatic circumstances and architectural structures in order to determine the influence of different parameters on the technique. Another objective that was met in this work was to analyze the urban micro-climate and to study how urban environment affects the performance of night ventilation. At the end of this work, a simplified method, which is used to determine the overall efficiency of night ventilation, has been validated, by simulating the experimental buildings, in order to examine the accuracy of this category of methods. The obtained results contribute to the overall understanding of the uses and/or limitations of night ventilation techniques, when applied in buildings

Dans le contexte du réchauffement climatique, les événements climatiques extrêmes tels que les canicules seront plus longs, plus fréquents et plus intenses. Ces canicules sont amplifiées en ville par le phénomène d'îlot de chaleur urbain et risquent d’impacter une majorité de la population mondiale puisque plus de la moitié des humains sur Terre vivent dans des zones urbaines, avec une augmentation au cours des dernières décennies. Par ailleurs, en Europe les bâtiments résidentiels sont actuellement très peu équipés de systèmes de climatisation et les avantages sociaux d'une augmentation du taux de pénétration des systèmes de climatisation sont discutables. Une majorité d’humain risque donc d’être vulnérable face aux canicules à venir. Ce constat révèle la nécessité de répondre à la problématique suivante : comment évaluer les performances des bâtiments résidentiels urbains passifs pendant les canicules attendues durant les décennies à venir ? Cette thèse a consisté à définir les différents éléments d’un protocole d’évaluation permettant de répondre à cette problématique. Tout d’abord des outils de simulations pertinents ont été définis. Ces outils ont été confrontés avec des mesures in-situ réalisées à Lyon pendant l’été 2020. La confrontation révèle que les outils modélisent avec précision les ambiances thermiques intérieures des bâtiments résidentiels urbains passifs. Ensuite une méthodologie a été développée pour constituer des jeux de données météorologiques de canicules, qui soient représentatifs de la diversité des canicules que pourraient subir les bâtiments durant les décennies à venir. Des travaux de recensement bibliographiques ont été menés afin d’identifier des indicateurs pertinents pour évaluer la sensation de chaleur dans les ambiances intérieures des bâtiments. Pour finir, le protocole d’évaluation a été testé pour 4 cas d’étude situés dans la ville de Lyon. Les résultats montrent que les performances des bâtiments sont variées vis-à-vis de la diversité des canicules à venir. Certaines canicules sont problématiques puisqu’elles entraînent des sensations thermiques extrêmes à l’intérieur des bâtiments. Pour d’autres canicules, les bâtiments testés sont toujours capables d’offrir des ambiances intérieures saines
In the context of global warming, extreme weather events such as heatwaves will be longer, more frequent and more intense. These heatwaves are amplified in cities by the urban heat island phenomenon and are likely to affect a majority of the world's population since more than half of the world's people live in urban areas, with an increase in recent decades. Furthermore, residential buildings in Europe are currently very poorly equipped with air conditioning systems and the social benefits of increasing the penetration rate of air conditioning systems are questionable. A majority of people are therefore likely to be vulnerable to future heat waves. This observation reveals the need to address the following problem: how to assess the performance of passive urban residential buildings during the heatwaves expected in the coming decades? This thesis consisted in defining the different elements of an evaluation protocol to answer this problem. First of all, relevant simulation tools were defined. These tools were compared with in-situ measurements carried out in Lyon during the summer of 2020. The comparison reveals that the tools accurately model the indoor thermal environments of passive urban residential buildings. A methodology was then developed to create heatwave meteorological data sets that are representative of the diversity of heatwaves that buildings could experience in the coming decades. Bibliographic research was carried out to identify relevant indicators for assessing the sensation of heat in the indoor environment of buildings. Finally, the evaluation protocol was tested for 4 case studies located in the city of Lyon. The results show that building performances are varied with respect to the diversity of future heatwaves. Some heatwaves are problematic as they lead to extreme thermal sensations inside the buildings. For other heatwaves, the buildings tested are still able to provide healthy indoor environments

Afin de réduire l'impact environnemental des bâtiments, il est prioritaire de développer des stratégies nouvelles en termes d'isolation et d'exploittion des énergies renouvelables. De ce contexte s'est dégagée l'idée de concevoir, mettre en oeuvre et étudier un mur capteur de chaleur nouvelle génération semi-transparent associant une couche super-isolante (aérogel de silice) et une couche pour l'absoption, le stockage et la restitution de chaleur (Matériau à Changement de Phase). Ce mur a été caractérisé expérimentalement en ambiance contrôlée et in situ sur un bâtiment grandeur nature. Ses qualités en therme d'isolation thermique et de contribution aux apports énergétiques et lumineux ont été mises en évidence. Une limite d'utilisation du mur MCP-aérogel a été observée en été et sur une partie des intersaisons. Le MCP reste liquide d'une journée à l'autre, ce qui est causé par une restitution insuffisante de chaleur la uit engendrant à termes une surchauffe du bâtiment. Un modèle numérique du mur MCP-aérogel a été développé et validé. Ce modèle, couplé au logiciel de simulation dynamique des systme thermiques TRNSYS, a permis d'étudier le coportement du mur pour quatre climats et deux types de bâtiment (un bâtiment d'habitation : une maison "incas" de l'INES à Chabéry, et un bâtiment en évolution libre : la cellule test expérimentale du CEP à Sophia Antipolis). Ces études ont confirmé l'intérêt du mur MCP-aérogel pour l'amélioration des performances énergétiques du bâtiment
To reduce the environmental impact of buildings, it is a priority to develop new strategies concerning the insulation and the exploitation of the renewable energies. Xithin this context appeared the odea to design, to implement an to study a new generation of semi-transparent solar wall associating a super-insulating layer (silica aerogel) and a layer of a material ermitting the absorption, the storage and the restituion of heat (Phase Change Material). This wall was experimentally characterized in controlled atmosphere and in situ on a full-size building. Its qualities in terms of heat insulation and contribution to the energy balance and daylight were revealed. A limit of use pCM-aerogel wall was noticed in summer and on a part of the inter seasons. The PCM aerogel wallwas developed and validated. This model, coupled withTRNSYS, a software for the dynamic simulation of thermal systems, allowed to study the behavior of the wall for four cliamtesand two types of building (a residential building : an "Incas" house of the ines at Chambéry, and a building in free evolution : the experimental test cell of the CEP at Sophia Antipolis. These studies confirmed the interest of he MCP-aerogel wall for the improvement of the energy performances of the building

Le bâtiment est un des secteurs les plus énergivores au niveau mondial. Pour répondre à la demande des bâtiments résidentiels de manière décarbonée, l’énergie photovoltaïque est couramment utilisée. Cependant, le déphasage temporel entre la production photovoltaïque et la demande des habitations entraîne des périodes de surproduction. Le travail présenté ici cherche à estimer le potentiel des systèmes hydrogène-énergie pour rentabiliser ce surplus d’énergie.Pour cela, un modèle pouvant modéliser des profils de charge électrique, thermique et de production photovoltaïque cohérents, continus et variés est implémenté, paramétré et amélioré. À partir de ce modèle, des charges sont générées pour des habitations actuelles et à faible impact carbone (passives). Ce programme est couplé avec une modélisation de système multi-énergies pouvant simuler le comportement énergétique et dynamique de ces composants pour plusieurs échelles, architectures et usages de l’hydrogène. Enfin, des critères énergétiques, économiques et environnementales (à travers les émissions sur le cycle de vie) issus de la modélisation sont utilisés dans une optimisation pour étudier les performances de chaque cas d’études et les tendances de dimensionnement du système multi-énergies.Dans le cadre de notre étude, les résultats montrent que les performances sont variables selon les critères observés, l’architecture étudiée et le mix énergétique du réseau auquel il est raccordé. Sur l’utilisation de l’hydrogène produit pour fournir de l’électricité et de la chaleur (power-to-power), le système se démarque par l’énergie renouvelable qu’il apporte, mais n’est pas compétitif en termes de coût et d’émission avec le réseau électrique français. Cependant, du côté des émissions sur le cycle de vie, le système est viable pour la majorité des mix énergétiques européens. Pour la production d’hydrogène pour de la vente (power-to-gas), l’hydrogène produit n’est pas compétitif économiquement, sans aide financière, alors qu’en terme d’émission sur le cycle de vie, la production peut concurrencer différents usages (transport, industrie, etc.). Enfin, quand utilisé en tant que source d’énergie pour le chauffage, l’hydrogène doit avoir été produit de façon fortement décarbonée pour concurrencer les pompes à chaleur
Buildings are one of the world's most energy-intensive sectors. Photovoltaic energy is widely used to generate low-carbon power for residential buildings. However, the time lag between photovoltaic production and housing demand leads to periods of overproduction. The present work seeks to estimate the potential of hydrogen systems to capture this surplus energy.To this end, a model capable of modeling consistent, continuous and varied electrical, thermal and photovoltaic load profiles is implemented, parameterized and improved. Based on this model, loads are generated for current and low-carbon (passive) housing. This program is coupled with a multi-energy system model capable of simulating the energetic and dynamic behavior of these components for several scales, architects and uses of hydrogen. The energy, economic and environmental (through life-cycle emissions) performances resulting from the modeling are used in an optimization to study the performance of each case study and the sizing trends of the multi-energies system.In our study, the results show that performance varies according to the criteria observed, the architecture studied and the energy mix of the network to which it is connected. When it comes to using the hydrogen produced to supply electricity and heat (power-to-power), the system stands out for the renewable energy it provides, but is not competitive in terms of cost and emissions with the French electricity grid. However, in terms of life-cycle emissions, the system is viable for most European energy mixes. For the production of hydrogen for sale (power-to-gas), the hydrogen produced is not economically competitive without financial support. However, in terms of life-cycle emissions, production can compete with various uses (transport, industry, etc.). Finally, when used as an energy source for heating, hydrogen needs to be highly decarbonized to compete with heat pumps

L’exploitation des énergies renouvelables est une voie nécessaire afin de lutter contre le réchauffement climatique, et afin d’anticiper la raréfaction des matières premières. Le mur capteur/stockeur solaire appliqué aux bâtiments à très basses consommations d’énergie s’inscrit dans cette volonté d’une transition vers les énergies renouvelables. Dans le cadre de ces travaux de thèse, l’énergie solaire est stockée dans des matériaux à changement de phase qui permettent un stockage de chaleur latente plus dense que le stockage sensible des matériaux de construction traditionnels. Cette énergie est restituée à l’ambiance intérieure par la circulation d’air neuf à travers l’élément de stockage. Un mur capteur/stockeur solaire a été développé en s’appuyant sur une revue bibliographique préalable des différents travaux scientifiques menés pour des problématiques similaires. Le dispositif a été expérimenté en environnement réel dans un premier temps, intégré à l’enveloppe d’un petit bâtiment en bois fortement isolé. La quantité de chaleur captée par le mur peut atteindre 2 kWh.m-2.jour-1, pour une quantité de chaleur restituée à l’air de 1,5 kWh.jour-1. Le dispositif a été testé en conditions maîtrisées de laboratoire. Une attention particulière a été portée à la mesure de température au sein même du MCP, afin d’analyser le comportement thermique de ce dernier. Deux phénomènes ont été observés : le recouvrement de la phase liquide sur la phase solide et l’homogénéisation des températures en phase liquide. Le comportement thermique du MCP dépend des interactions entre trois flux : le flux de charge (apport solaire), le flux de décharge (énergie restituée à l’air) et un flux vertical induit par le recouvrement de la phase liquide sur la phase solide. Par ailleurs, un modèle numérique dynamique du mur capteur a été développé en volumes finis. Ce modèle permet de simuler l’effet de serre du mur capteur, le stockage de chaleur et les phases de solidification et de fusion du MCP, et la restitution de chaleur à l’air entrant dans le bâtiment. Les résultats numériques alors obtenus ont été confrontés aux données expérimentales. Le modèle a été validé pour la température d’air soufflée (en sortie du mur capteur). L’écart entre valeurs expérimentales, sur des périodes journalières, est en moyenne de 0,6°C pour la température d’air soufflé et est inférieur à 10 % pour l’énergie fournie à l’air préchauffé. Ces différences sont inférieures aux incertitudes de mesures et à l’incertitude du calcul énergétique. Le modèle ainsi validé peut être couplé au code de simulation thermique dynamique du bâtiment TRNSYS
Use of renewable energy is a necessary way to fight global warming and to anticipate scarcity of raw materials. The solar/storage wall used in buildings with lower energy consumption meets this evolution to renewable energy sources. In this thesis, solar energy is stored in a phase charge material (PCM), which provides latent storage. The latent storage is higher than sensible storage in usual building materials. This energy is restored to indoor air, by circulation and heating of inlet air through the wall storage element. In this thesis work, the solar storage wall was developed, based on previous published works dealing with similar systems. An experiment has been carried out with the solar storage integrated in a small wood building with a high insulation. The solar energy recovered by the wall reaches 2 kWh.m-2.day-1 and 1,5 kWh.day-1 was restored to air. In a second experiment, a prototype was developed to be used in controlled laboratory conditions. Special attention was given to PCM temperature measures to analyze the PCM thermal behavior. Two phenomena were observed: (i) liquid phase recovering solid phase, (ii) temperature homogenization in liquid phase. The PCM thermal behavior depends on interactions between three energetic flows: the charge flow (solar energy recovered), the restored flow (energy restored to the inlet air) and a vertical flow created by the liquid phase recovering. Furthermore, a numerical dynamic model for the solar storage wall was developed. It is based on a finite volume approach. This model simulates: (i) the ground effect in a solar wall, (ii) the thermal energy storage and phase changes, and (iii) heat recovery energy to air inlet. Numerical results were compared to experimental values. The model was validated for air temperature for daily cycle defined with a charge period (during sunning) and a continue air heating. The difference between numerical values and experimental values are lower than 0.6°C in mean temperature, and 10% in energy. This difference is lower than measurement uncertainties and energy calculation error margins. So the model is valeted and can be coupled with the dynamic thermal simulation code: TRNSYS

Les bâtiments commerciaux et industriels présentent une part non négligeable de la demande énergétique. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier par des simulations numériques, le comportement thermoaéraulique des bâtiments de grand volume à usage commercial ou industriel et d’améliorer leurs performances afin de réduire leurs consommations énergétiques tout en assurant le confort thermique des occupants. La première partie de l’étude consiste à définir et à évaluer les paramètres d’enveloppe et de ventilation qui affectent la consommation d’énergie et le confort thermique de ce type de bâtiment. À travers des modèles développés (multizone et zonal) sur un bâtiment « générique », nous présentons l’impact des paramètres les plus importants (orientation du bâtiment, isolation thermique de l’enveloppe, propriétés radiatives de la toiture, sol, inertie thermique interne, diffusion de l’air…) sur la consommation énergétique et le confort. Ces paramètres sont déterminants surtout dans la conception de la toiture et du plancher de par leur influence sur les performances énergétiques du bâtiment étudié. Cette modélisation thermoaéraulique est ensuite appliquée à un bureau-entrepôt commercial existant. L’exploitation du modèle, dont les résultats sont confrontés aux mesures, et des études paramétriques permettent de démontrer l’efficacité de stratégies de ventilation naturelle nocturne. Dans la deuxième partie, nous évaluons certaines solutions de rafraîchissement passif (isolation thermique, ventilation naturelle nocturne, revêtement de toiture « cool roof ») permettant de maintenir le confort thermique en hiver aussi bien qu’en été tout en minimisant la consommation énergétique. Enfin, une étude d’optimisation nous permet de déterminer les paramètres optimums en fonction des conditions climatiques et des deux objectifs de confort et de performance énergétique. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives sur la méthodologie de conception des enveloppes et l’adaptation du fonctionnement des installations de ventilation pour le rafraîchissement passif des bâtiments
Commercial and industrial buildings represent a significant part of total energy demand. The objective of this thesis is to study the thermal behavior and airflows of commercial or industrial buildings (low-rise and large volume) by numerical simulations, to improve their thermal performance in order to reduce their energy consumption while maintaining thermal comfort of the occupants. The first part of this study consists in identifying and evaluating the keys factors that affect the energy demand and thermal comfort of these buildings. Using the developed models (multizone and zonal), we present the impact of the most important parameters (building orientation, thermal insulation, radiative properties of the roof, soil, internal thermal inertia, air diffusion…) on energy consumption and thermal comfort. We have identified here that the main influencing parameters can be found in the design of the roof and the ground floor considering the energy performance of the studied building. The developed model is then applied to a real commercial building. Results showed that the predictions are in good agreement with the measurements and that night-time natural ventilation can be an efficient passive cooling technique to avoid overheating in summer. In the second part, we evaluate the efficiency of different passive cooling techniques (thermal insulation, night-time natural ventilation, cool roof…) applied to ensure the thermal comfort in winter as well as in summer while minimizing the energy consumption. Finally, an optimization study is proposed to determine the optimal set of parameters for both objective functions considering the passive cooling techniques and the energy demand according to different climatic zones

Dans les pays de l’Afrique sub-saharienne, la situation énergétique, le fort taux d’accroissement des aires urbaines, l’inadaptation des techniques de construction et le climat offrent un grand potentiel pour la démarche bioclimatique et la construction durable notamment sur le plan énergétique. Cependant ce potentiel est faiblement exploré. Pour ce faire, cela passe par une bonne connaissance du comportement des bâtiments et par leur adaptation au contexte climatique. Dans le cadre de notre contribution à cette problématique, une étude sur le comportement thermique des bâtiments est initiée grâce à la simulation. En effet la simulation des performances énergétiques du bâtiment devient de plus en plus incontournable dans les processus de conception et d’analyse des bâtiments à travers le monde. Dans ce travail les outils de simulation des performances énergétiques ainsi que les outils d’optimisation sont utilisés pour mener des investigations sur un bâtiment type construit en matériaux conventionnels au Burkina Faso suivant deux principales approches. Dans la première approche le modèle numérique du bâtiment est confronté aux mesures issues de l’expérimentation sur le bâtiment réel. Une méthodologie de calibration basée sur l’analyse de sensibilité et l’optimisation des paramètres a été appliquée pour la comparaison des résultats. Cela a permis de caler le modèle et des études diagnostiques sont réalisées. Dans la seconde approche, des investigations sur des solutions d’amélioration des performances du bâtiment sont réalisées à travers l’application de la simulation dynamique comme outils d’aide à la conception. Les techniques d’interopérabilité et d’optimisation sont utilisées pour implémenter les solutions de refroidissement passif dont les impacts sur le bâtiment étudié sont évalués. Enfin dans ce travail, des techniques d’analyse du bâtiment et des critères de performance sont utilisées pour caractériser et formuler des recommandations sur la conception des bâtiments dans notre contexte climatique
In sub-Saharan African countries, the energy context, the high urban growth, inadequate construction techniques and climate offer great potential for bio-climatic approach and sustainable construction particularly on the energy level. However, this potential and the use of passive cooling techniques are weakly explored. To do so, it requires a good knowledge of building’s behaviour and their adaptation to the climatic context. As part of our contribution to this issue, a study on the thermal behaviour of buildings is initiated by numerical simulation. Indeed the building’s energy performance simulation tools are becoming more essential in the building’s design processes and analysis. Investigations are conducted on a building built with typical materials in Burkina Faso by following two main approaches. In the first approach a model of the building is faced with measurements from field experiments on the building. A calibration methodology based on the sensitivity analysis and optimization has been applied for the comparison of results. This helped to calibrate the model and diagnostic studies are performed.In the second approach, investigations on methods which can help to improve the building performance are realized through the application building performance simulation as a design aid tool. Interoperability and optimization techniques are used to deal with passive cooling techniques and their impacts on the building thermal behaviour are assessed. Finally in this work analysis techniques and performance criteria are used to characterize and make recommendations on building designs for the tropical climate context

L'utilisation croissante de systèmes de rafraîchissement mécaniques a entraîné l'augmentation de la consommation électrique des bâtiments, des effets psychologiques sur les habitants et une accoutumance chez les occupants qui ne tolèrent plus les variations de température intérieure. On assiste actuellement à l'émergence d'une tendance qui pousse vers une réforme des nommes pour reconnaître la notion historique qu'est l'adaptation. C'est le début du développement d'une architecture respectueuse qui pourra mieux gérer l'intégration du bâti dans son environnement naturelle. Cependant, il reste un travail conséquent à réaliser afin de consolider les connaissances et surtout la maîtrise de la ventilation naturelle. De notre point de vue, ceci passera par le développement d'outils de simulation de deux types : Des outils d'aide à la conception pour aider à réaliser des choix préliminaires et ce dès la phase de conception; Des outils précis pour réaliser des simulations fines du comportement aéraulique du bâtiment afin de valider les choix de base et les raffiner. Ces outils doivent être performants et capables de s'adapter à tout type de réalisation et au changement des conditions aux limites tout en gardant un temps de simulation raisonnable. Cette thèse s'est construite autour de ces deux idées où l'on a réalisé une démarche de conception basée sur l'inversion de modèles simplifies dans le but de dimensionner les ouvertures. Puis, on a développé un modèle intermédiaire basé sur la résolution des équations de Navier-Stokes sur un maillage adaptatif en utilisant la méthode des caractéristiques et de décomposition des opérateurs couplée à une parallélisation des calculs
The spread of mechanical cooling systems resulted in increased power consumption, psychological effects on people and a kind of addiction among occupants Who do not tolerate indoor temperature variations. We are currently witnessing the emergence of a trend pushing towards new standards that recognize the historical adaptive concept. This is actually, in our opinion, the first step towards a sustainable architecture that will manage, in a more respectful way, the integration of buildings in their natural environment. However, there is still a consistent work that needs to be done to enhance our knowledge on natural ventilation in order to achieve optimized control strategies. From our point of view, this will require the development of two types of simulation tools : tools to be used by architects to help make preliminary choices during the design phase where the most important and sometimes irreversible decisions are taken; tools to achieve detailed simulations of air flow patterns in order to validate and refine the basic choice. These tools must be efficient and capable to adapt to any type of construction and change in boundary conditions while preserving a reasonable simulation time. This thesis is built around these two ideas : we proposed a design approach based on the inversion of simplified numerical models in order to size natural ventilation openings. Then, we developed an intermediate more detailed model based on solving Navier-Stokes equations on an adaptive mesh using the method of characteristics and operator's splitting coupled to parallel computing

La conception des bâtiments à consommation énergétique nette zéro (BCENN) a été introduite pour limiter la consommation d'énergie et les émissions polluantes dans les bâtiments. Le défi dans la conception de BCENN est de trouver la meilleure combinaison de stratégies de conception qui feront face aux problèmes de performance énergétique d'un bâtiment particulier. Cette thèse présente une méthodologie pour l'optimisation multicritères basée sur la simulation des BCENN. La méthodologie proposée est un outil utile pour améliorer la conception des BCENN et faciliter la prise de décision dans les premières phases de la conception des bâtiments. L’amélioration des bâtiments en matière d'efficacité énergétique nécessite une optimisation des paramètres passifs. Une étude complète sur la conception passive optimale pour les bâtiments résidentiels est présentée. Le confort thermique adaptatif des occupants est également amélioré en mettant en œuvre les stratégies de refroidissement passif appropriées telles que les dispositifs d’occultation et la ventilation naturelle. Les caractéristiques des systèmes de conditionnement de l’air et de production d’énergie mis en œuvre dans les BCENN doivent être sélectionnées avec soin pour garantir l'objectif de performance prévu. Dans cette thèse, six ensembles de systèmes énergétiques sont comparés et optimisés, pour la conception de BCENN dans des climats représentatifs choisis, à savoir Indore (besoin de froid dominant), Tromso (besoin de chaud dominant) et Beijing (climat mixte)
The conception of net zero energy buildings (NZEB) has been introduced to limit energy consumption, global warming potentials, and pollution emissions in buildings. The challenge in NZEB design is to find the best combination of design strategies that will enhance the energy performance of a particular building. The aim of this thesis is to develop an understanding of NZEBs design concepts. Besides, it aims to assist NZEB designers to select the suitable design options of passive and RE systems based on a systemic evaluation in different climates. This thesis presents a methodology for the simulation-based multi-criteria optimization of NZEBs. The methodology is applied to investigate the cost-effectiveness potential for optimizing the design of NZEBs in different case studies taken as diverse climatic zones. The proposed methodology is a useful tool to enhance NZEBs design and to facilitate decision making in early phases of building design. A comprehensive study on optimal passive design for residential buildings is presented. The occupants’ adaptive thermal comfort is also improved by implementing the appropriate passive cooling strategies such as blinds and natural ventilation. The configurations and capacities of the implemented RE systems in NZEBs must be appropriately selected to ensure the intended performance objective. In the thesis, investigation, optimization and comparison of six RE solution sets for designing NZEBs is carried out in three typical climates: Indore (cooling dominant), Tromso (heating dominant) and Beijing (mixed climate)

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux techniques de rétention d’eau en toiture-terrasse pour le rafraîchissement passif de bâtiments commerciaux/industriels, et plus particulièrement le système de bassin de toit ouvert. Celui-ci agit comme un puits de chaleur, les apports d’énergie provenant du rayonnement solaire et du bâtiment sont convertis en chaleur latente, et les pics de chaleur sont atténués par l’inertie de la masse d’eau. Un modèle numérique a été développé afin d’étudier le comportement théorique du bassin de toit ouvert. Une étude paramétrique a permis d’analyser les différents échanges de chaleur et de masse entre la toiture et l’environnement extérieur, et son effet sur l’ambiance intérieure. Cela a permis de déterminer le potentiel de rafraîchissement de cette technologie en fonction des paramètres de conception (niveau d’eau et propriétés radiatives), de la localisation, et des effets du changement climatique. Cette étude numérique a été confrontée à une étude expérimentale réalisée sur un dispositif à échelle réduite en extérieur, pour le climat océanique de La Rochelle (France). Cette expérimentation a également permis de tester d’autres techniques de rétention d’eau en toiture comme la présence d’une couche de gravillons ou d’un matériau poreux, et de les comparer aux solutions à fort albédo dites « cool roofs ». Le potentiel de rafraîchissement de ces systèmes de toiture a été évalué expérimentalement et numériquement par différents indicateurs de performance définis par rapport à une toiture de référence en bitume. Enfin, le modèle développé de rétention d’eau en toiture a été couplé à un modèle de bâtiment commercial, de grande surface de toiture. L’étude de ce bâtiment type a été menée pour différents climats, actuels et futurs, en particulier sur des périodes caniculaires, et en intégrant l’utilisation de la ressource en eaux pluviales. Les résultats ont montré que la solution de bassin de toit est pertinente pour réduire l’inconfort d’été quel que soit la localisation ou le climat, et que le potentiel maximum de cette technique est obtenu lorsqu’elle est combinée à la solution « cool roof »
In this thesis, we have studied water retention techniques on flat roofs for passive cooling of commercial/industrial buildings, and more especially the open roof pond system. This roof pond acts as a heat sink, solar irradiance and building internal heat are converted into latent heat, while water thermal inertia mitigates heat flux peaks. A numerical model has been developed to study the theoretical behavior of an open roof pond. A parametric study has allowed to analyze the different heat and mass transfers between the roof and the external environment, and indoor environment impacts. This has allowed to determine the cooling potential of this technology according to design parameters (water level and radiative properties), location and climate change effects. This numerical study was confronted with an experimental study carried out on a scaled down device, under oceanic climate in La Rochelle (France). This experiment also allows to test other water retention techniques on roof such as the adding of a gravel or a porous material layer, and to compare them to high albedo solutions called "cool roofs". The cooling potential and the performance of these passive solutions have been evaluated experimentally and numerically by various indicators defined compared to a bitumen reference roof. Finally, the roof water retention model was coupled with a typical commercial building, large-scale. A study for different current and future climates, especially during heatwave periods and integrating the use of the rainwater resource has been carried out. The results have shown that the roof pond solution is relevant to reduce summer discomfort whatever the location or the climate and that the maximum potential of this technique is obtained when it is combined with the “cool roof” solution