Dissertations / Theses: 'Modèles thermiques de bâtiments'

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Royer, Sullivan. "Modélisation de bâtiments et de leurs zones thermiques : vers une procédure générique." Perpignan, 2014. http://www.theses.fr/2014PERP1253.

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Vogt, Wu Tingting. "Formalisme des impédances thermiques généralisées : application à la caractérisation thermique de parois de bâtiments." Thesis, Artois, 2011. http://www.theses.fr/2011ARTO0207/document.

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Abstract:

Le travail de recherche concerne l'aide au diagnostic énergétique de bâtiments par le développement d'outils et de procédures d'auscultation basés sur les transferts thermiques. L'objectif de ce travail est d'étudier le comportement thermique de parois constituant l'enveloppe de bâtiments, c'est à dire d'identifier les principales caractéristiques thermiques (conductivité thermique, chaleur volumique...) ainsi que les phénomènes de déphasage de sollicitations, en conditions de laboratoire et in situ. L'instrumentation est basée sur l'utilisation de capteurs fluxmétriques qui est spécifique et innovante, elle est associée à des procédures de traitement des données, dans le domaine fréquentiel (impédance thermique), basées à la fois sur des modèles de comportement et des études de sensibilités aux différents paramètres induits par procédure expérimentale. Au-delà des objectifs réglementaires, il est nécessaire de pouvoir estimer l'influence de la mise en œuvre des composants des parois mais également l'évolution de leurs caractéristiques thermiques en fonction des sollicitations micro-climatiques (évolution de leur teneur en eau). La caractérisation est basée sur des mesures de laboratoire, dites "classiques", sur des échantillons de matériaux de petites dimensions (quelques dm²), mais également sur des parois reconstituées de dimensions moyennes (quelques m²). Enfin les résultats sont comparés à des mesures réalisées in situ sur des bâtiments existants pendant une année complète en fonction des saisons
The research is relative to the diagnosis of building energy by developing tools and non destructive testing procedures based on heat transfer. The objective of this work is to study the thermal behavior of walls constituting the building envelope, namely to identify the main thermal characteristics (thermal conductivity, volumetric heat...) and the phenomena of phase stresses in laboratory and in situ conditions. The instrumentation is based on the use of heat flux sensor thaht is specific and innovative, it is associated with procedures for data processing in the frequency domain (thermal impedance), based both on models and studies sensitivities to different parameters induced by experimental procedure. Beyond the regulatory objectives, it is necessary to estimate the influence of the implementation of the components of the walls but also the evolution of their thermal characteristics depending on the micro-climate disturbance (changes in water content). The characterization is based on laboratory measurements, "classic" on samples of materials of small dimensions (few dm²), but also on walls reconstituted medium size (several square meters). Finally the results are compared with measurements made in situ on existing buildings for a full year with the seasons

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Dautin, Sophie. "Réduction de modèles thermiques de bâtiments : amélioration des techniques par modélisation des sollicitations météorologiques." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2326.

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Abstract:

Cette etude traite du probleme de la reduction de modeles thermiques de batiments lineaires et invariants. Son but est de montrer les resultats des techniques existantes et d'effectuer des modifications afin d'ameliorer la prise en compte des sollicitations typiques des batiments : la temperature exterieure et le flux solaire. La methodologie comporte plusieurs etapes : ? mise au point des modeles de connaissance detailles, couplee a une validation experimentale sur deux types de cellules de tests. Mise en evidence de la necessite de modeliser la tache solaire. ? application de quelques techniques de reduction de modeles : methodes modales de marshall et michailesco et technique de moore dans la base equilibree qui s'est montree plus performante. ? caracterisation des donnees meteorologiques : flux solaire et temperature exterieure. Mise en evidence des frequences caracteristiques et identification du bruit residuel, en vue d'exprimer analytiquement ces entrees. ? utilisation de ces expressions analytiques pour ameliorer les techniques de reduction modales, par calcul de la matrice de covariance des etats.

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Lucas, Franck. "Développement et validation de modèles thermo-hydriques dans les bâtiments : influence de la condensation et des systèmes de traitement d'air couplés aux bâtiments." La Réunion, 2001. http://elgebar.univ-reunion.fr/login?url=http://thesesenligne.univ.run/01_24_Lucas.pdf.

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Abstract:

Les usagers d'un bâtiment ont des exigences grandissantes en matière de performance et de confort. Pour répondre à leurs attentes, les concepteurs disposent d'outils précieux : les modèles de simulation de comportement de bâtiments. Leur objectif est de permettre d'améliorer les performances d'un bâtiment confronté à des sollicitations diverses. Développer de nouveaux modèles permet d'améliorer la précision des codes de simulation et d'étendre leur champ d'application. Nous proposons d'ínvestir le champs des transferts thermo-hydriques dans le bâtiment afin d'évaluer l'adéquation et la pertinence des outils disponibles. Nous serons amenés à proposer des améliorations des codes existants. Après une étude des modèles purement thermiques, nous proposerons des modèles spécifiques permettant d'évaluer plus précisément les transferts hydriques dans un local. Une étude particulière des phénomènes de condensation en climat tropical humide permettra d'incorporer des modèles de comportement de matériaux. L'objectif est de prendre en compte les quantités d'eau stockées dans les parois et dans les matériaux afin d'évaluer strictement les risques de détérioration par moisissure ou condensation. Les systèmes de traitement d'air ont un rôle non négligeable dans les échanges hydriques d'un local. Ils y contribuent globalement par une déshumidification. Réciproquement, les charges latentes internes modifient fortement les performances d'un système. Dans le cadre de l'étude du couplage entre le bâtiment et le système de traitement d'air nous proposerons dans un premier temps une méthode afin de prendre en compte le fonctionnement dynamique d'un système pour des modèles à pas de temps réduits et des modèles horaires. Nous introduirons ensuite un nouveau modèle permettant d'évaluer la puissance latente d'un système et de déterminer ainsi les conditions hydriques résultantes. Nous présenterons enfin, les dispositifs expérimentaux spécifiques en site naturel et en ambiance contrôlée, utilisés dans le cadre du développement et de la validation des modèles proposés.

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Bontemps, Stéphanie. "Validation expérimentale de modèles : application aux bâtiments basse consommation." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0337/document.

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Abstract:

Avec la généralisation de la construction des bâtiments basse consommation, passifs et à énergie positive, mais aussi la rénovation du parc existant, il est indispensable d’avoir recours à la simulation pour évaluer, entre autres, les performances énergétique et environnementale atteintes par ces nouveaux bâtiments. Les attentes en termes de garantie de performance énergétique étant de plus en plus importantes, il est primordial de s’assurer de la fiabilité des outils de simulation utilisés. En effet, les codes de simulation doivent être capables de représenter le comportement de ces nouveaux types de bâtiments de la façon la plus juste et fidèle possible. De plus, les incertitudes liées aussi bien aux paramètres de conception qu’aux différentes sollicitations ainsi qu’aux usages des bâtiments doivent être prises en compte pour pouvoir garantir la performance du bâtiment sur sa durée de vie.Cette thèse s’est intéressée à la validation expérimentale de modèles appliquée à un bâtiment de type cellule test. Cette méthodologie de validation se déroule en plusieurs étapes au cours desquelles on évalue la qualité du modèle en termes de justesse et de fidélité. Plusieurs cas d’études ont été menés sur lesquels nous avons pu identifier les paramètres les plus influents sur la sortie du modèle, examiner l’influence du pas de temps sur le processus de validation expérimentale, analyser l’influence de l’initialisation et confirmer l’aptitude de la méthodologie à tester le modèle
Construction of low, passive and positive energy buildings is generalizing and existing buildings are being renovated. For this reason, it is essential to use simulation in order to estimate, among other things, energy and environmental performances reached by these new buildings. Expectations regarding guarantee of energy performance being more and more important, it is crucial to ensure the reliability of simulation tools being used. Indeed, simulation codes should reflect the behavior of these new kinds of buildings in the most consistent and accurate manner. Moreover, the uncertainty related to design parameters, as well as solicitations and building uses have to be taken into account in order to guarantee building energy performance during its lifetime.This thesis investigates the empirical validation of models applied to a test cell building. This validation process is divided into several steps, during which the quality of the model is evaluated as far as consistency and accuracy are concerned. Several study cases were carried out, from which we were able to identify the most influential parameters on model output, inspect the influence of time step on the empirical validation process, analyze the influence of initialization and confirm methodology’s ability to test the model

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Mejri, Olfa. "Développement de méthodes de diagnostic énergetique des bâtiments." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14248/document.

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Abstract:

Cette étude porte sur l‘identification de modèles dynamiques pour l‘évaluation des performances et le diagnostic énergétique de bâtiments existants. Le travail de thèse se place donc dans un contexte d‘économie d‘énergie et d‘efficacité énergétique accrue qui sont d‘intérêt primordial aujourd‘hui. Nous nous adressons à des bâtiments de bureaux occupés mais relativement bien instrumentés. Nous disposons des mesures horaires de température extérieure, de rayonnement solaire, de puissance de chauffage, de puissance électrique et de température de l‘air intérieur. L‘objectif étant de proposer une démarche méthodologique permettant de quantifier les performances énergétiques de l‘enveloppe du bâtiment à partir des données disponibles, d‘une part, et de préconiser des voies pour leur amélioration, d‘autre part. Les étapes majeurs de la démarche d‘évaluation/diagnostic proposée s‘ajuste pour l‘essentiel sur celles d‘une procédure classique d‘identification : a) analyse préliminaire des données disponible ; b) choix des structures mathématiques susceptibles de reproduire convenablement le comportement dynamique du bâtiment ; c) estimation du modèle et validation ; et exploitation du modèle pour des fins d‘évaluation et de diagnostic. Grâce aux résultats obtenus par une première approche « boîte noire » nous effectuons une tentative de diagnostic énergétique approfondi en s‘appuyant sur une modélisation physique du bâtiment (« boîte blanche »)
This study concerns the identification of dynamic models for performance evaluation and energy diagnosis of existing buildings. The work of this PhD takes place in a context of energy conservation and energy efficiency which are of essential interest today. We are dealing with occupied office buildings but relatively well instrumented. We have hourly measurements of outdoor temperature, solar radiation, heating power, electrical power and indoor air temperature. The aim is to propose a methodological approach to quantify the energy performance of building envelope from the available data, on the one hand, and to recommend ways to improve them, on the other. Major steps of the process evaluation / diagnosis given for the most fits with those of a standard procedure of identification: a) preliminary analysis of available data, b) choice of mathematical structures for well describing the building behavior c) model estimation and validation, and operation of the model for evaluation and diagnosis. With the results obtained by a first approach "black box" we make a tentative of detailed diagnosis based on physical building model ("white box")

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Oulefki, Abdelhakim. "Réduction de modèles thermiques par amalgame modal." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523620.

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Abstract:

On présente la méthode d'amalgame modal. Il s'agit d'une approche pour réduire un modèle d'état modal quelconque. La méthode est ici appliquée dans le cadre de la thermique. Le principe repose sur une partition judicieuse de l'espace d'état modal en quelques sous espaces disjoints. La dynamique de chaque sous espace est ensuite approchée au mieux par un pseudo-élément propre. L'optimalité de la démarche est prouvée au sens d'un critère d'écart quadratique de qualité. Le modèle obtenu conserve des liens formels avec le modèle d'origine. Du point de vue algorithmique, la méthode est automatique : on peut chercher le meilleur modèle réduit respectant une contrainte de précision et/ou de taille. La méthode est performante en temps de calcul. La réduction par amalgame modal est comparée à celles d'autres méthodes. Des exemples de réduction de modèles modaux 1D, 2D et 3D sont donnés.

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Schreck, Cédric. "Modélisation statistique des transferts thermo-aérauliques dans les bâtiments." Electronic Thesis or Diss., Chambéry, 2024. http://www.theses.fr/2024CHAMA019.

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Abstract:

Le bâtiment doit s’adapter pour faire face aux conditions climatiques futures, notamment des périodes caniculaires plus fréquentes, plus longues et plus intenses. Afin de garantir le confort thermique des occupants, le rafraichissement naturel par ouverture de fenêtre constitue une solution bioclimatique, gratuite en carbone et en énergie. Or, son potentiel de réduction du besoin de rafraîchissement par climatisation dépend de la valeur du taux de renouvellement en air extérieur. Une estimation fiable de ce taux de renouvellement d’air pourrait promouvoir la prise en compte du bénéfice apporté par le rafraîchissement naturel, lors de la conception neuve, de la rénovation, ou pour le pilotage intelligent d’ouvrants.L’objectif de ces travaux de thèse est de développer une méthode de diagnostic in situ du taux de renouvellement d’air par ouverture de fenêtre, en bâtiments occupés, et sur la base d’une instrumentation non intrusive. Pour cela, nous implémentons la méthode des gaz traceurs, basée sur la production de CO2 métabolique par l’occupant. Une approche de résolution statistique, impliquant un filtre de Kalman, a été récemment introduite dans la littérature.Nous étudions le potentiel et les limites d’une telle méthode, à travers la réalisation d’une campagne expérimentale dans un bâtiment résidentiel test. Nous développons, en parallèle, un modèle de simulation thermique dynamique du cas d’étude, fournissant un banc de test numérique pour le développement de modèles statistiques. Une nouvelle formulation de modèle statistique est proposée et testée. Enfin, une fois le diagnostic pour différentes configurations d’ouvrants réalisé, nous calibrons un modèle prédictif du taux de renouvellement d’air, en proposant une approche originale de l’impact de la direction du vent
The building must adapt to face future climatic conditions, particularly more frequent, longer, and more intense heatwaves. To ensure the thermal comfort of occupants, natural cooling through window opening constitutes a bioclimatic solution that is carbon-free and energy-free. However, its potential to reduce the need for air conditioning depends on the value of the outdoor air change rate. A reliable estimation of this air change rate could promote the consideration of the benefits provided by natural cooling for new construction, for renovation, or for smart control of openings.The objective of this doctoral research is to develop an in-situ diagnostic method for the air change rate through window opening, in occupied buildings, based on non-intrusive instrumentation. To this end, we implement the tracer gas method, based on the metabolic CO2 production by the occupant. A statistical resolution approach, involving a Kalman filter, has been recently introduced in the literature.We investigate the potential and limitations of such a method through the execution of an experimental campaign in a test residential building. In parallel, we develop a building energy simulation model of the case study, providing a digital test bench for the development of statistical models. A new statistical model formulation is proposed and tested. Finally, once the diagnostics for different window configurations are completed, we calibrate a predictive model of the air change rate, proposing an original approach to account for the impact of wind direction

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Ménézo, Christophe. "Contribution à la modélisation du comportement thermique des bâtiments par couplage de modèles réduits." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0017.

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Abstract:

Dans le domaine de la thermique du bâtiment, la modélisation fait face à un accroissement de la complexité des systèmes. En effet, l'évolution des capacités de résolution des machines accompagne celle des logiciels mis à la disposition des ingénieurs. Les logiciels d'aide à la conception destinés aux bureaux d'études en thermique du bâtiment, couplés à des interfaces de type CAO, vont bientôt permettre le traitement fin d'études importantes. La géométrie complexe des bâtiments fait que, dans un tel contexte de modélisation, l'ensemble des phénomènes de conduction, de rayonnement et de transferts de chaleur liés aux transferts de masse, en régime dynamique, entraîne la résolution de systèmes de très grandes tailles. Ce constat nous a conduit à la proposition de l11. . . Mise en œuvre de techniques de réduction de modèle de connaissance afin de parvenir à un compromis entre la précision des modèles et les capacités des moyens informatiques dont les concepteurs disposent. La caractérisation des mécanismes de couplage des systèmes thermiques est indispensable pour réduire les volumes de calculs. Cette analyse conduit à la décomposition du système bâtiment en composants thermiques élémentaires et rend possible la réduction de modèles locaux. Fondée sur une approche modale, les techniques de réduction, issues du domaine de l'automatique, sont bien adaptées au traitement des modèles de connaissance linéaires associés aux phénomènes de conduction. Ce travail porte donc plus particulièrement sur la réduction des modèles associés à l'enveloppe des bâtiments. Deux stratégies de couplage aux autres modes de transferts de chaleur sont ensuite analysées en fonction du niveau de modélisation envisagé. La stratégie permettant d'intégrer les non linéarités des conditions aux limites des modèles locaux est validée sur la modélisation du comportement énergétique d'une cellule expérimentale à l'échelle 1. Ce travail s'ouvre, en termes de perspectives à l'intégration de modèles simplifiés d'aéraulique (modèles zonaux) dans les codes de calculs généraux du comportement thermo-aéraulique des bâtiments
In the field of building• physics, modeling needs to face more and more complex systems. Indeed, improvement in machine resolution capacities follows software improvement. Assisted computation software dedicated to study offices in buildings thermal will soon allow precise processing of important studies. In relation to the diversity of building geometry and their huge space, the ensemble of conduction and radiation phenomenon, combined with heat transfers linked to mass transfers in dynamic behavior, lead to resolution of systems of major complexity. This led us to set up reduction tools of state models in order to get a compromise between precision and availability in computation capacities. Characterization of thermal coupling mechanisms is indispensable for reducing computation time. This approach drives to a decomposition of the building system in thermal elementary components and allows local models reduction. Based on a modal analysis, the reducing techniques, originating from automation field, fit well with linear models associated with conduction phenomenon. This work mainly deals with reduction models associated with buildings' envelop. Two strategies of coupling with the other heat transfer modes are then studied as a function of modeling level. The strategy allowing the integration of non-linear limit conditions of local models is validated with the energetic behavior of an experimental cell to scale. This work opens perspectives for the integration of simplified models of mass transfers (zonal models), in the general calculation codes dedicated to the global comportment of buildings

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Boyer, Harry. "Conception thermo-aéraulique de bâtiments multizones. Proposition d'un outil à choix multiple des modèles." Phd thesis, INSA de Lyon, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00757022.

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Abstract:

Situant le niveau d'approche des praticiens de l'habitat, le premier chapitre applique l'analyse systémique à la conception thermique. La décomposition résultante du bâtiment fait alors apparaître le sous-système zone thermique et jette les bases de la description de l'objet à étudier. L'état de l'art (et de l'offre logicielle) est ensuite abordé, révélant certaines demandes non satisfaites. Nous avons alors été amenés à définir le cahier des charges de notre travail, à savoir celui d'un outil multi-modèles de simulation détaillée et d'aide à la conception thermique de bâtiments multizones, intégrant en particulier les aspects aérauliques. Les chapitres II et III, traitant des modèles hygro-thermique et aéraulique, rappellent les hypothèses physiques, simplifications et modèles des phénomènes et explicitent nos choix d'intégration. En plus des modèles simplifiés classiques, certains modèles détaillés sont passés en revue, leur intégration à un code de calcul étant maintenant envisageable en raison de l'accroissement de la puissance disponible sur les machines de bureau. Vis à vis du compromis entre temps de calcul et précision, un modèle conductif original, anamorphose, est présenté et intégré. Désireux d'élargir le notre champ d'application au-delà du seul climat tempéré, une attention particulière est alors accordée aux échanges radiatifs entre l'enveloppe du bâtiment et l'extérieur. Par ailleurs, en raison d'un couplage aéraulique avec l'extérieur particulièrement important en climat tropical, une présentation détaillée des approches de modélisation des transferts d'air est effectuée. Avec l'intégration des grandes ouvertures et notre choix d'un modèle en pression, l'accent est mis sur les problèmes numériques alors rencontrés. Fruit de l'analyse conceptuelle et physique de l'objet bâtiment, l'architecture de l'outil logiciel, baptisé CODYRUN, fait l'objet du chapitre IV. L'environnement choisi et l'interface développée l'ont été en vue de faciliter sa diffusion ultérieure auprès de professionnels. L'organisation informatique est alors explicitée. La structure des données liées au bâtiment est explicitée et s'avère être complexe en raison de la diversité des situations pouvant être décrites (nombre de zones, constitution de l'enveloppe, intégration de systèmes, ...). Par ailleurs, en raison de la prise en compte simultanée des transferts thermiques, aérauliques et d'humidité, et du caractère novateur multi-modèle, il est nécessaire de détailler indépendamment l'algorithmique de chacune des parties et celle des procédures de couplage choisies. Des illustrations du logiciel et de notre approche de sa validation constituent le dernier chapitre. La démarche adoptée pour la validation est progressive et confirme l'importance des tests en régime permanent, pour chacun des aspects hygro-thermique et aéraulique. Avec successivement des comparaisons avec un autre code de calcul, la confrontation avec des mesures et des vérifications analytiques, une certaine fiabilité de la modélisation effectuée est manifeste. D'autres illustrations sont proposées, à savoir une étude de sensibilité à la répartition spatiale des sollicitations de courte longueur d'onde et l'illustration de l'intérêt numérique de l'application sélective des modèles, dans le de la convection intérieure.

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Miranville, Frédéric. "Contribution à l'étude des parois complexes en physique du bâtiment : modélisation, expérimentation et validation expérimentale de complexes de toitures incluant des produits minces réfléchissants en climat tropical humide." La Réunion, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463069/fr/.

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Abstract:

Ces travaux traitent d'un type particulier de parois complexes, incluant des produits minces réfléchissants (PMR). Ils sont utilisés en isolation thermique des bâtiments en raison de leurs faces réfléchissantes. Cependant, compte tenu de leur constitution, ils ne sont pas tous définis comme des isolants thermiques (norme NF-P-75-101), ce qui les exclut des procédures de certification. Leur mise en oeuvre nécessite des lames d'air, ce qui génére des transferts énergétiques couplés. La problématique des PMR est ainsi double, réglementaire et scientifique. Pour y répondre, une méthodologie en deux volets est proposée. Le premier consiste en la détermination expérimentale des caractéristiques thermiques de toitures complexes ; le second traite de la modélisation d'une toiture complexe au départ d'un code de calcul dédié. Les deux volets sont conciliés dans une démarche de validation expérimentale, menant à l'évaluation de la fiabilité des prédictions du code de calcul.

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Garde, François. "Validation et développement d'un modèle thermo-aéraulique de bâtiments en climatisation passive et active : intégration multimodèle de systèmes." La Réunion, 1997. http://elgebar.univ-reunion.fr/login?url=http://thesesenligne.univ.run/97_03_Garde.pdf.

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Abstract:

Cette étude apporte une contribution à la validation et au développement d'un modèle de simulation thermo-aéraulique de bâtiment multizone en climatisation passive et active. L'ensemble des supports utilisés pour mener à bien ce travail de validation est décrit dans le premier chapitre. Après une brève description du code de calcul, nous présentons les deux supports expérimentaux qui ont servi pour nos campagnes de mesure, ainsi que l'ensemble de la chaîne d'acquisition. Le premier support est une maison en site réel, le deuxième est une cellule expérimentale équipée d'un climatiseur individuel et localisée à l'Université de la Réunion. Les expérimentations se sont toutes déroulées en environnement naturel et en climat tropical humide. Nous abordons ensuite dans un deuxième chapitre la méthodologie de validation que nous avons mise en place et qui s'inscrit dans une démarche d'uniformisation au niveau des équipes de recherche internationales. La méthode reposant sur l'utilisation d'outils d'analyse de signaux pour mettre en évidence une erreur de modélisation, est appliquée pour la validation des deux modèles d'enveloppe préalablement cités en environnement naturel. Le troisième chapitre s'attache à l'étude du couplage système/enveloppe, au développement et à l'intégration de modèles adaptés au code de calcul existant Codyrun. Plusieurs modèles de systèmes de traitement d'air sont proposés à différents niveaux de finesse, et pour des pas de temps différents. Une comparaison des modèles avec l'expérience apporte les premiers éléments de réponse quant à l'utilisation et à la précision de modèles horaires pour la modélisation des systèmes. La finalité d'un outil de conception et de recherche tel que le nôtre est d'aider le concepteur à réaliser un bâtiment le plus performant possible. Le chapitre quatre présente l'application du logiciel sur l'amélioration des performances thermiques des logements dans les départements d'outremer dans le cadre d'un label thermique Ecodom. Des simulations portant sur des logements types ont ainsi permis de mettre en place un certain nombre de prescriptions portant à la fois sur les composants architecturaux (toiture, parois opaques, baies vitrées) et sur la ventilation naturelle.

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Miranville, Frédéric. "Contribution à l'Etude des Parois Complexes en Physique du Bâtiment : Modélisation, Expérimentation et Validation Expérimentale de Complexes de Toitures incluant des Produits Minces Réfléchissants en climat tropical humide." Phd thesis, Université de la Réunion, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463069.

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Abstract:

La conception bioclimatique des enveloppes des bâtiments s'intègre dans une démarche de maîtrise de l'énergie et constitue de ce fait un enjeu primordial. Elle nécessite la connaissance des performances énergétiques des composants d'enveloppe et des systèmes associés et doit permettre d'éviter le recours à des dispositifs de chauffage ou de refroidissement, forts consommateurs d'énergie. Dans ce cadre, les technologies passives sont tout à fait indiquées, dans la mesure où elles permettent de réguler les conditions d'ambiance en utilisant des moyens naturels, sans apport énergétique supplémentaire. Les parois complexes en sont un exemple, et se présentent sous la forme d'une juxtaposition de matériaux,séparés par une ou des lames d'air. Nous nous intéressons dans ces travaux à un type particulier de paroi complexe,incluant un produit mince réfléchissant (PMR). Ces derniers sont utilisés en solation thermique des bâtiments et se présentent sous la forme de minces membranes dont les faces sont recouvertes d'aluminium. Compte-tenu de leurs propriétés thermophysiques et de leur épaisseur, ces produits n'entrent pas tous dans la définition des isolants thermiques, selon la norme NF-P-75-101. Le principale conséquence qui en découle est que leurs performances thermiques ne sont pas certifiées par les organismes de référence. En outre, leur mise en oeuvre dans une paroi nécessite la présence d'une ou plusieurs lames d'air, contiguës aux faces réfléchissantes. La paroi ainsi constituée est une paroi complexe, siège de transferts énergétiques couplés. Afin de cerner le comportement thermique d'une telle paroi, il est nécessaire de proposer une modélisation adaptée. Les remarques précédentes illustrent la double problématique des PMR, l'une à caractère réglementaire, l'autre à caractère scientifique. Afin d'apporter des éléments de réponse, une méthodologie en deux volets est proposée. Le premier est expérimental et consiste en la détermination des caractéristiques thermiques de toitures complexes intégrant des PMR, au départ d'une plate-forme expérimentale en environnement naturel ; le second traite de la modélisation d'une toiture complexe au départ d'un prototype de code de calcul dédié, s'apparentant à un code de simulation du comportement énergétique des bâtiments. Les deux volets sont conciliés dans une démarche de validation expérimentale, menant à l'évaluation des prédictions du code de calcul relativement à des données issues d'expérimentations.

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Ouhsaine, Lahoucine. "Modélisation et simulation de l’intégration des systèmes combinés PV-thermiques aux bâtiments basée sur une approche d’ordre réduit en représentation d’état." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0259.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le développement d’une approche pratique de modélisation/simulation des systèmes solaires combinés Photovoltaïques/Thermiques PV/T. Il s’agit d’une approche basée sur un modèle d’ordre réduit en représentation d’état (ORRE). En effet, les systèmes solaires thermiques, électriques et combinés intégrés aux bâtiments possèdent des spécificités permettant de s’affranchir des méthodes numériques classiques (mécanique des fluides numérique et thermique numérique). Ces méthodes sont réputées dans le domaine de l’aérodynamique, de l’aéraulique…etc. Par contre, dans le domaine du mix-énergétique tels que celui considéré dans ce mémoire, l’application directe de ce modèle peut conduire à des dépassements des capacités mémoire ou des temps de calcul exorbitants. Une alternative est de développer des méthodes adaptées au problème physique considéré, en traitant l’aspect multi-physique toute en restant dans une taille de données raisonnable et du temps de calcul réduit. La méthodologie de modélisation consiste à réduire les dimensions des équations qui régissent le problème. En se basant sur la symétrie du système, puis en découpant le système en zones de contrôle basées sur une valeur moyenne gouvernée par les nombres adimensionnels de Biot (Bi) et de Fourier (Fo). Les résultats obtenus en fonctionnement dynamique pourront nous fournir des paramètres de sorties, plus particulièrement, les rendements électrique, thermique et la puissance de circulation du fluide caloporteur. L’avantage de l’approche proposée réside dans la simplification du modèle résultant, qui est représenté par un seul système d’équations algébriques en représentation d’état regroupant tous les éléments physiques du système en fonctionnement dynamique (conditions aux limites variables dans le temps). Ce modèle regroupe la variable fondamentale qui est la température, et les deux types de contrôle et de conception. De plus, le modèle d’ORRE est intégrable dans le fonctionnement en temps réel des systèmes PV/T intégrés aux bâtiments (PV/T-Bât) afin d’accompagner leurs régulation et gestion des flux mise en jeu. Le modèle ainsi proposé a fait l’objet d’une validation où les résultats numériques ont été comparés aux résultats expérimentaux. En effet, quatre configurations ont été étudiées et évoquées dans une approche linéaire. Les résultats obtenus montrent une cohérence tolérable entre les résultats expérimentaux, et numériques. Cette cohérence a été évaluée en termes d’incertitude entre les résultats du modèle et le cas étudié expérimentalement. Le cas d’un système non-linéaire a été également abordé. En effet, rares sont les travaux qui ont été publiés mettant en valeur les phénomènes non-linéaires dans les systèmes complexes PV/T-Bât, Ainsi, on a développé avec la même stratégie, des modèles bilinéaires qui modélise le mieux possible le comportement thermique dans les systèmes PV/T-Bât. Une étude d’optimisation du système multi-physique en introduisant une étude paramétrique est menée en terme afin d’étudier la sensibilité des paramètres sur le rendement énergétique. Cependant, les études d’optimisation paramétriques restent limitées et insuffisantes à cause de la résolution mono-objectif du problème d’optimisation, alors que notre système manifeste un comportement combiné et multi-physique de nature contradictoire. Pour ce faire, une optimisation multi-objectifs est introduite avec trois fonctions objectif en employant l’algorithme génétique NSGA-II. L’originalité de notre méthode est d’employer l’algorithme en régime dynamique afin de choisir la conception du système la plus optimale. Les résultats trouvés peuvent contribuer à améliorer la conception des systèmes PV/T-Bât et l’optimisation de leur fonctionnement
This thesis consists to develop a simplified model approach for Photovoltaic / Thermal (PV / T) combined solar system based on state-space reduced order model. The building integrated solar systems are getting high attention in these last decencies, as well as the performance increasing which require high numerical methods to improve the design and reducing the costs. In one hand, the CFD methods are useful tool to predict the energy (mechanical and thermal) of combined PV/T systems, but it requires an expensive computing capacities and exorbitant calculation times, On the other hand, the PV/T systems can generate both the electrical and thermal flows, and requires an easily and performant optimization model. An alternative is to develop methods that are adapted to the physical problem under consideration, treating the multi-physics aspect while remaining in a reasonable data size and reduced computing time. The first part of the current thesis consists to develop a mathematical model which consists of reducing the dimensions of the governed equations. Based on the symmetry of the geometry, the system is subdivided into control areas which governed by the dimensionless Biot (Bi) and Fourier (Fo) numbers. The obtained results in dynamic mode can provide output key parameters, more particularly the electrical and thermal efficiencies and the dissipated hydrodynamic power. The advantage of this approach lies in the simplification of the resulting model, which is represented by a single state-space representation that groups all the physical elements of the system into dynamic mode, i.e. in continuous variation of the boundary condition. This model groups the fundamental variable, which is the temperature, and two type parameters, which are the control parameters and the design parameters. In addition, the reduced order model can be integrated into real-time operation of building-integrated PV / T (BIPV/T) systems in order to support their regulation and management of intervening flows. In order to validate the use of our model, it is necessary to test it for several cases of Building Integrated PV/T systems (BIPV/T). For this, four major configurations were studied and discussed in a linear approach; the found results show a good agreement with experimental works. A second level has been developed as part of our thesis work, which is the non-linearity in combined PV / T and BIPV/T systems; in particular, bilinear models have been developed with the same strategy which best models the thermal behavior in BIPV/T systems. The second issue, related to Multi-physics aspect. Furthermore, in order to evaluate the sensitivity of the parameters, a parametric optimization has been made with dimensionless numbers. However, parametric optimization studies remain limited and insufficient because of the single-objective resolution of the optimization problem, whereas our system manifests a mixed and multi-physics behavior with contradictory nature. To do this, a multi-objective optimization is introduced with three objective functions using the NSGA-II genetic algorithm. The originality of our method is to use the algorithm in dynamic mode in order to choose the design of the optimal system. The found results can contribute to the design of BIPV/T systems and optimize their operation

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Ouhsaine, Lahoucine. "Modélisation et simulation de l’intégration des systèmes combinés PV-thermiques aux bâtiments basée sur une approche d’ordre réduit en représentation d’état." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0259.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le développement d’une approche pratique de modélisation/simulation des systèmes solaires combinés Photovoltaïques/Thermiques PV/T. Il s’agit d’une approche basée sur un modèle d’ordre réduit en représentation d’état (ORRE). En effet, les systèmes solaires thermiques, électriques et combinés intégrés aux bâtiments possèdent des spécificités permettant de s’affranchir des méthodes numériques classiques (mécanique des fluides numérique et thermique numérique). Ces méthodes sont réputées dans le domaine de l’aérodynamique, de l’aéraulique…etc. Par contre, dans le domaine du mix-énergétique tels que celui considéré dans ce mémoire, l’application directe de ce modèle peut conduire à des dépassements des capacités mémoire ou des temps de calcul exorbitants. Une alternative est de développer des méthodes adaptées au problème physique considéré, en traitant l’aspect multi-physique toute en restant dans une taille de données raisonnable et du temps de calcul réduit. La méthodologie de modélisation consiste à réduire les dimensions des équations qui régissent le problème. En se basant sur la symétrie du système, puis en découpant le système en zones de contrôle basées sur une valeur moyenne gouvernée par les nombres adimensionnels de Biot (Bi) et de Fourier (Fo). Les résultats obtenus en fonctionnement dynamique pourront nous fournir des paramètres de sorties, plus particulièrement, les rendements électrique, thermique et la puissance de circulation du fluide caloporteur. L’avantage de l’approche proposée réside dans la simplification du modèle résultant, qui est représenté par un seul système d’équations algébriques en représentation d’état regroupant tous les éléments physiques du système en fonctionnement dynamique (conditions aux limites variables dans le temps). Ce modèle regroupe la variable fondamentale qui est la température, et les deux types de contrôle et de conception. De plus, le modèle d’ORRE est intégrable dans le fonctionnement en temps réel des systèmes PV/T intégrés aux bâtiments (PV/T-Bât) afin d’accompagner leurs régulation et gestion des flux mise en jeu. Le modèle ainsi proposé a fait l’objet d’une validation où les résultats numériques ont été comparés aux résultats expérimentaux. En effet, quatre configurations ont été étudiées et évoquées dans une approche linéaire. Les résultats obtenus montrent une cohérence tolérable entre les résultats expérimentaux, et numériques. Cette cohérence a été évaluée en termes d’incertitude entre les résultats du modèle et le cas étudié expérimentalement. Le cas d’un système non-linéaire a été également abordé. En effet, rares sont les travaux qui ont été publiés mettant en valeur les phénomènes non-linéaires dans les systèmes complexes PV/T-Bât, Ainsi, on a développé avec la même stratégie, des modèles bilinéaires qui modélise le mieux possible le comportement thermique dans les systèmes PV/T-Bât. Une étude d’optimisation du système multi-physique en introduisant une étude paramétrique est menée en terme afin d’étudier la sensibilité des paramètres sur le rendement énergétique. Cependant, les études d’optimisation paramétriques restent limitées et insuffisantes à cause de la résolution mono-objectif du problème d’optimisation, alors que notre système manifeste un comportement combiné et multi-physique de nature contradictoire. Pour ce faire, une optimisation multi-objectifs est introduite avec trois fonctions objectif en employant l’algorithme génétique NSGA-II. L’originalité de notre méthode est d’employer l’algorithme en régime dynamique afin de choisir la conception du système la plus optimale. Les résultats trouvés peuvent contribuer à améliorer la conception des systèmes PV/T-Bât et l’optimisation de leur fonctionnement
This thesis consists to develop a simplified model approach for Photovoltaic / Thermal (PV / T) combined solar system based on state-space reduced order model. The building integrated solar systems are getting high attention in these last decencies, as well as the performance increasing which require high numerical methods to improve the design and reducing the costs. In one hand, the CFD methods are useful tool to predict the energy (mechanical and thermal) of combined PV/T systems, but it requires an expensive computing capacities and exorbitant calculation times, On the other hand, the PV/T systems can generate both the electrical and thermal flows, and requires an easily and performant optimization model. An alternative is to develop methods that are adapted to the physical problem under consideration, treating the multi-physics aspect while remaining in a reasonable data size and reduced computing time. The first part of the current thesis consists to develop a mathematical model which consists of reducing the dimensions of the governed equations. Based on the symmetry of the geometry, the system is subdivided into control areas which governed by the dimensionless Biot (Bi) and Fourier (Fo) numbers. The obtained results in dynamic mode can provide output key parameters, more particularly the electrical and thermal efficiencies and the dissipated hydrodynamic power. The advantage of this approach lies in the simplification of the resulting model, which is represented by a single state-space representation that groups all the physical elements of the system into dynamic mode, i.e. in continuous variation of the boundary condition. This model groups the fundamental variable, which is the temperature, and two type parameters, which are the control parameters and the design parameters. In addition, the reduced order model can be integrated into real-time operation of building-integrated PV / T (BIPV/T) systems in order to support their regulation and management of intervening flows. In order to validate the use of our model, it is necessary to test it for several cases of Building Integrated PV/T systems (BIPV/T). For this, four major configurations were studied and discussed in a linear approach; the found results show a good agreement with experimental works. A second level has been developed as part of our thesis work, which is the non-linearity in combined PV / T and BIPV/T systems; in particular, bilinear models have been developed with the same strategy which best models the thermal behavior in BIPV/T systems. The second issue, related to Multi-physics aspect. Furthermore, in order to evaluate the sensitivity of the parameters, a parametric optimization has been made with dimensionless numbers. However, parametric optimization studies remain limited and insufficient because of the single-objective resolution of the optimization problem, whereas our system manifests a mixed and multi-physics behavior with contradictory nature. To do this, a multi-objective optimization is introduced with three objective functions using the NSGA-II genetic algorithm. The originality of our method is to use the algorithm in dynamic mode in order to choose the design of the optimal system. The found results can contribute to the design of BIPV/T systems and optimize their operation

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Rabouille, Mickael. "Recherche de la performance en simulation thermique dynamique : application à la réhabilitation des bâtiments." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENA024/document.

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Abstract:

Le secteur du bâtiment est en évolution et se doit de répondre aux problématiques environnementales actuelles aussi bien dans la construction neuve que dans la réhabilitation. La simulation thermique offre le moyen de répondre à cette problématique, mais se limite à une estimation des performances spécifiques aux paramètres qui ont été définis. Ce travail de thèse propose une méthodologie basée sur les puissances de calcul actuelles pour évaluer le comportement du bâtiment sur différentes plages de variation des entrées. Ces variations permettront, en fonction des propriétés qui leur sont attribuées, de rechercher des solutions de réhabilitation ou d'évaluer l'incertitude sur les sorties du modèle thermique. Afin de réaliser cela, des méthodes d'analyse de sensibilité performantes sont utilisées à travers un outil d'analyse spécifiquement développé pour le logiciel de simulation EnergyPlus. Cet outil permet une évaluation quasi automatique du modèle énergétique de bâtiment via : des techniques d'échantillonnage éprouvées LHS et LP-Tau, des techniques d'analyse performante pour un nombre de simulations réduit RBD-FAST et RBD-SOBOL, une gestion avancée des entrées et sorties permettant une évaluation détaillée du bâtiment, quelle que soit sa géométrie. Les techniques d'analyse de sensibilité sont employées pour proposer une vision précise des principales relations présentes au sein du modèle. Pour répondre à la contrainte du coût de calcul, la recherche de solution est réalisée à travers un méta-modèle issu d'une décomposition en polynôme de chaos. Une interface graphique utilise cette approximation du modèle complexe du bâtiment pour proposer de façon instantanée une vision claire du comportement de chaque entrée sur les sorties, ainsi que leurs tendances et les plages de variation idéales afin de choisir des solutions. Il est possible de coupler la recherche de solution à l'analyse d'incertitude afin de proposer des solutions robustes et identifier les principales raisons d'un écart entre simulation et réalité. La méthodologie des travaux de thèse encourage à l'optimisation de la compréhension du modèle plus qu'à la recherche d'une solution particulière.L'objectif de la démarche est de fournir des outils d'analyse afin d'aider l'expert dans la recherche de solution et ainsi de mettre en place des représentations graphiques qui facilitent la compréhension du système bâtiment, pour un gain en transparence et l'intégration de nombreuses contraintes de projet
The building sector is evolving and has to meet the current environmental issues in both new construction and rehabilitation. The thermal simulation provides the mean to address this problem, but the estimated performance is limited to a specific set of parameters that have been defined. This thesis proposes a methodology based on the increased computing power to assess the building behaviour on different ranges of the inputs variation. Depending on the properties allocated to them, the changes of the variations will allow to seek solutions to restore or to assess the uncertainty in the outputs of the thermal model. To achieve this, effective sensitivity analysis methods are used across an analysis tool specifically developed for the simulation software EnergyPlus. This tool allows an almost automatic evaluation of the energy model building thanks to the proven sampling techniques such as LHS and LP-Tau; the efficient analysis techniques like RBD-FAST and RBD-SOBOL in order to reduce the number of simulations; an advanced management of the inputs and the outputs for a detailed assessment of the building regardless of its geometry. The sensitivity analysis techniques are used to provide an accurate picture of these key relationships within the model. To meet the constraints of the computational cost, the search for a solution is achieved through a metamodel from a Polynomial Chaos Expansion PCE. A GUI uses the approximation of the complex model of the building to provide instantly a clear vision of the behaviour of each entry on the outputs, their trends and their ideal ranges of variation to choose solutions. It is possible to couple the search for a solution to the uncertainty analysis to provide robust solutions and identify the main reason for the gap between simulation and reality. The methodology of the PhD work promotes the optimization of the model understanding more than looking for a specific solution. The purpose of the approach is to provide analytical tools to assist the expert in the search for a solution and so, develop graphical representations that facilitate the understanding of the building system for a gain in transparency and integration of many design constraints

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Denguir, Afef. "Modèle de performance agrégée et raisonnement approché pour l’optimisation de la consommation énergétique et du confort dans les bâtiments." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20026/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet FUI RIDER (Research for IT Driven Energy efficiency) qui vise à développer un système de gestion de l'énergie faiblement dépendant du bâtiment à contrôler et propose une nouvelle approche pour réduire les coûts énergétiques. Cette approche exploite la notion de confort thermique afin de calculer de nouvelles consignes à fournir au système de contrôle du conditionnement du bâtiment. L'approche s'appuie sur l'idée que le confort thermique est une notion multidimensionnelle subjective. La littérature propose des modèles statistiques pour appréhender le confort thermique. Malheureusement, ces modèles sont fortement non linéaires et non interprétables ce qui rend difficile leur utilisation pour la conduite ou l'optimisation. Nous proposons un nouveau modèle de confort basé sur la théorie de l'utilité multi attributs et les intégrales de Choquet. L'intérêt d'un tel modèle est qu'il est interprétable en termes de préférences pour la conduite, linéaire par simplexe ce qui facilite la résolution des problèmes d'optimisation, et plus concis qu'un système de contrôle à base de règles. Dans la seconde partie de ce travail, le THermal Process Enhancement (THPE) s'intéresse à l'obtention efficiente des consignes calculées avec le modèle du confort thermique. Le THPE se base sur un raisonnement approché établi à partir d'un modèle qualitatif enrichi EQM (Extended Qualitative Model). L'EQM est le résultat de l'étude mathématique et qualitative des équations différentielles régissant les processus thermiques. Il est enrichi en continu par un système de gestion de l'expérience basé sur un apprentissage avec pénalités qui fournit les informations quantitatives nécessaires pour inférer des recommandations de conduite quantifiées à partir des tendances modélisées dans l'EQM. L'EQM et les raisonnements associés requièrent peu de paramètres et sont opérationnels même si la base d'apprentissage est initialement vide au lancement de RIDER. Le système de gestion de l'expérience permet simplement de quantifier les recommandations et de converger plus vite vers une commande optimale. Le raisonnement à base de modèles qui supporte notre approche est faiblement dépendant du processus thermique, pertinent dès le lancement de RIDER et se prête facilement au changement d'échelle de l'analyse thermique d'un bâtiment. Les performances de notre THPE, sa stabilité et son adaptation par rapport aux variations de l'environnement sont illustrées sur différents problèmes de contrôle et d'optimisation. Les commandes optimales sont généralement obtenues en quelques itérations et permettent d'avoir un contrôle adaptatif et individuel des pièces d'un bâtiment
The present work is part of the FUI RIDER project (Research for IT Driven Energy efficiency). It aims to develop an energy management system that has to be weakly dependent on building's specificities in order to be easily deployed in different kinds of buildings. This work proposes a new approach based on the thermal comfort concept in order to reduce energy costs. This approach takes advantage of the thermal comfort concept in order to compute new optimized setpoints for the building energy control system. It relies on the idea that thermal comfort is a subjective multidimensional concept that can be used to reduce energy consumption. The literature provides statistical thermal comfort models but their complexity and non-linearity make them not useful for the control and optimization purposes. Our new thermal comfort model is based on the multi attributes utility theory and Choquet integrals. The advantages of our model are: its interpretability in term of preference relationships, its linearity in simplex regions which simplifies optimization problems' solving, and its compact form which is more tractable than a rule based control formalism. In the second part of this work, the THermal Process Enhancement (THPE) proposes a control system approach to efficiently reach the optimized setpoints provided by the comfort model. The THPE proposes an efficient and simple thermal control approach based on imprecise knowledge of buildings' special features. Its weak data-dependency ensures the scalability and simplicity of our approach. For this, an extended thermal qualitative model (EQM) is proposed. It is based on a qualitative description of influences that actions' parameters may have on buildings' thermal performances. This description results from the mathematical and qualitative analysis of dynamical thermal behaviors. Our thermal qualitative model is then enriched by online collecting and assessing previous thermal control performances. The online learning provides the necessary quantitative information to infer quantified control recommendations from the qualitative tendencies displayed by the EQM. Thus, an approximate reasoning based on the EQM and an online learning coupled with a penalty function provides smart thermal control functionalities. The EQM based approximate reasoning guarantees our control system weak dependency with regard to the building special features as well as its multi-scale applicability and its relevancy even for RIDER's first start when the learning database lacks of information. The performances of our THPE are assessed on various types of control and optimization issues. An optimal control is generally achieved in a few iterations which allows providing an adaptive and individual control of building's rooms

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Viot, Hugo. "Modélisation et instrumentation d'un bâtiment et de ses systèmes pour optimiser sa gestion énergétique." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0349/document.

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Abstract:

Dans un contexte de raréfaction des énergies à bas coût et de lutte contre le changement climatique, le secteur du bâtiment est contraint à des objectifs de diminution de ses consommations d'énergie. Un contrôle adapté des systèmes énergétiques du bâtiment peut constituer un levier important pour tendre vers cet objectif. Le but premier de ces travaux est la construction de modèles de faibles dimensions afin de pouvoir les embarquer dans un contrôleur pour améliorer la gestion énergétique. Ces modèles doivent être capables de s’enrichir des mesures disponibles sur site. Un bâtiment démonstrateur situé à l'Institut Universitaire de Technologie Génie Civil Construction Durable de Bordeaux sert de support au projet. Ce travail se décline en quatre volets. Le premier concerne la modélisation puisque des modèles légers basés sur l'analogie électrique et la représentation d'état sont proposés afin de décrire la dynamique du bâtiment sur un horizon de contrôle de quelques jours. Le deuxième volet concerne l'instrumentation du bâtiment puisque des campagnes de mesures courtes sont réalisées afin d'identifier les valeurs des paramètres du modèle de façon à minimiser l'écart modèle-mesure. Certains capteurs servent par la suite pour la gestion énergétique du bâtiment ; ces travaux posent donc également la question du jeu minimal de capteurs. Le troisième volet concerne la caractérisation des systèmes servant à piloter l'ambiance puisque dans une logique de contrôle optimal il faut être capable de relier l'effet de la commande sur la grandeur d'intérêt (température de confort). Le bâtiment démonstrateur comprend deux systèmes de chauffage : un plancher chauffant et des ventilo-convecteurs ainsi qu'une centrale de traitement d'air double flux pour le renouvellement d'air. Le dernier volet concerne la gestion énergétique avec l'utilisation d'un contrôleur prédictif embarquant l'un des modèles identifiés. Ainsi l’objectif est de chercher à anticiper le pilotage d'un système capacitif à long temps de réponse, tel que le plancher chauffant, grâce à la connaissance des perturbations futures (occupation, météo) sur un horizon de prédiction de quelques heures. Un contrôle réactif est assuré par les ventilo-convecteurs en appoint. La gestion prédictive est comparée à des stratégies de gestion plus classiques en simulation et in situ avec le bâtiment démonstrateur. L'originalité de ces travaux est de proposer une démarche pour la mise en place d'une boucle de contrôle complète (contrôleur/capteur /actionneurs) et de montrer s'il existe un intérêt à la gestion prédictive de systèmes à long temps de réponse dans le domaine du bâtiment
The building sector is forced to reduce its energy consumption in a context of high energy prices and global warming. Proper control of building energy systems can be an important lever to move towards this goal. The main goal of this work is to obtain small size buildings models in order to use it in a controller to improve energy management. The inputs of these models are fed in real-time with available measurements on site. A demonstration building at the IUT Civil Engineering and Sustainable Construction of Bordeaux serves as experimental support for the project. This work consists of four parts. The first one is to make lightweight models based on the electrical analogy and state-space representation to describe the dynamics of the building on upcoming days. The second part concerns the instrumentation of the building because short measurement campaigns are carried out to identify the model parameter values to minimize the gap between model output and measurement. Some sensors are then used for energy management of the building; thus this work also raise the question of the minimum set of sensors. The third address the characterization of the systems used to control air temperature. For an optimal control logic we must be able to link the effect of the command on the interest variable (air temperature). The demonstration building includes two heating systems : floor heating system (FHS) and fan coil units (FC). A dual flow air handling unit (AHU) is used for air renewal. The last part concerns energy management with the use of a predictive controller boarding one of the identified models. This project intends to anticipate the control of long time response capacitive systems as floor heating through knowledge of future disturbances on a prediction horizon of a few hours (occupation, weather). A reactive control is ensured by the fan coil units. Predictive management is compared to more conventional management strategies in simulation and on-site with the demonstrator building. The originality of this work is to propose a method for the establishment of a full control loop (controller/sensor/actuator) and demonstrate an interest in the predictive management of long response time systems in the building sector

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Munaretto, Fabio. "Étude de l'influence de l'inertie thermique sur les performances énergétiques des bâtiments." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01068784.

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Abstract:

Étant de plus en plus isolés, les bâtiments très performants sont très sensibles aux apports solaires transmis par les vitrages ainsi qu'aux apports internes. Dans ce contexte, l'inertie thermique peut être utile en stockant l'énergie excédentaire et en réduisant les variations de température, améliorant ainsi le confort thermique.Évaluer la performance énergétique, environnementale et le confort thermique des bâtiments nécessite des outils de simulation thermique dynamique (STD) fiables. Historiquement, les modélisateurs ont essayé de trouver un compromis approprié entre précision et efficacité. Des hypothèses simplificatrices ont alors été intégrées dans les outils STD et ont un lien étroit avec l'inertie thermique. La validité de telles hypothèses, notamment la globalisation des échanges convectifs et radiatifs GLO intérieurs, ou la distribution forfaitaire des apports solaires transmis par les vitrages nécessitent particulièrement d'être remises en questions dans le contexte des bâtiments très isolés.Ainsi, un modèle découplant les échanges convectifs et radiatifs GLO ainsi qu'un modèle de suivi de la tache solaire (modèles détaillés) ont été implémentés dans une plateforme de simulation mettant en œuvre l'analyse modale et une discrétisation par volumes finis.Une première comparaison entre les modèles détaillés et simplifiés a été réalisée sur des cas d'études du "BESTEST", intégrant aussi des résultats d'outils STD de référence au niveau international (EnergyPlus, ESP-r, TRNSYS). Un travail similaire a été réalisé sur le cas d'une maison passive instrumentée (plateforme INCAS à Chambéry) en utilisant des techniques d'analyses d'incertitudes et de sensibilité.Les résultats montrent qu'une tendance à la baisse concernant les besoins de chauffage et de refroidissement existe en ce qui concerne les modèles détaillés considérés ici. D'autre part, il semble que ces modèles détaillés ne contribuent pas à diminuer significativement les écarts entre les simulations et les mesures.

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Park, Herie. "Modélisation dynamique des apports thermiques dus aux appareils électriques en vue d'une meilleure gestion de l'énergie au sein de bâtiments à basse consommation." Thesis, Cergy-Pontoise, 2013. http://www.theses.fr/2013CERG0683/document.

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Abstract:

Ce travail propose un modèle thermique dynamique des appareils électriques dans les bâtiments basse consommation. L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence des gains thermiques de ces appareils sur le bâtiment. Cette étude insiste sur la nécessité d'établir un modèle thermique dynamique des appareils électriques pour une meilleure gestion de l'énergie du bâtiment et le confort thermique de ses habitants.Comme il existe des interactions thermiques entre le bâtiment et les appareils électriques, sources de chaleur internes au bâtiment, il est nécessaire de modéliser le bâtiment. Le bâtiment basse consommation est modélisé dans un premier temps par un modèle simple reposantl'étude d'une pièce quasi-adiabatique. Ensuite, dans le but d'établir le modèle des appareils électriques, ceux-ci sont classés en quatre catégories selon leurs propriétés thermiques et électriques. A partir de cette classification et du premier principe de la thermodynamique, un modèle physique générique est établi. Le protocole expérimental et la procédure d'identification des paramètres thermiques des appareils sont ensuite présentés. Afin d'analyser la pertinence du modèle générique appliqué à des cas pratiques, plusieurs appareils électriques utilisés fréquemment dans les résidences – un écran, un ordinateur, un réfrigérateur, un radiateur électrique à convection et un micro-onde – sont choisis pour étudier et valider ce modèle ainsi que les protocoles d'expérimentation et d'identification. Enfin, le modèle proposé est intégré dans le modèle d'un bâtiment résidentiel développé et validé par le CSTB. Ce modèle couplé des appareils et du bâtiment est implémenté dans SIMBAD, un outil de simulation du bâtiment. A travers cette simulation, le comportement thermique du bâtiment et la quantité d'énergie nécessaire à son chauffage sur une période hivernale, ainsi que l'inconfort thermique dû aux appareils électriques durant l'été, sont observés.Ce travail fournit des résultats quantitatifs de l'effet thermique de différents appareils électriques caractérisés dans un bâtiment basse consommation et permet d'observer leur dynamique thermique et leurs interactions. Finalement, cette étude apporte une contribution aux études de gestion de l'énergie des bâtiments à basse consommation énergétique et du confort thermique des habitants
This work proposes a dynamic thermal model of electrical appliances within low energy buildings. It aims to evaluate the influence of thermal gains of these appliances on the buildings and persuades the necessity of dynamic thermal modeling of electrical appliances for the energy management of low energy buildings and the thermal comfort of inhabitants.Since electrical appliances are one of the free internal heat sources of a building, the building which thermally interact with the appliances has to be modeled. Accordingly, a test room which represents a small scale laboratory set-up of a low energy building is first modeled based on the first thermodynamics principle and the thermal-electrical analogy. Then, in order to establish the thermal modeling of electrical appliances, the appliances are classified into four categories from thermal and electrical points of view. After that, a generic physically driven thermal model of the appliances is derived. It is established based also on the first thermodynamics principle. Along with this modeling, the used experimental protocol and the used identification procedure are presented to estimate the thermal parameters of the appliances. In order to analyze the relevance of the proposed generic model applied to practical cases, several electrical appliances which are widely used in residential buildings, namely a monitor, a computer, a refrigerator, a portable electric convection heater, and microwave are chosen to study and validate the proposed generic model and the measurement and identification protocols. Finally, the proposed dynamic thermal model of electrical appliances is integrated into a residential building model which was developed and validated by the French Technical Research Center for Building (CSTB) on a real building. This coupled model of the appliances and the building is implemented in a building energy simulation tool SIMBAD, which is a specific toolbox of Matlab/Simulink®. Through the simulation, thermal behavior and heating energy use of the building are observed during a winter period. In addition, thermal discomfort owing to usages of electrical appliances during a summer period is also studied and quantified.This work therefore provides the quantitative results of thermal effect of differently characterized electrical appliances within a low energy building and leads to observe their thermal dynamics and interactions. Consequently, it permits the energy management of low energy buildings and the thermal comfort of inhabitants in accordance with the usages of electrical appliances

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Darakdjian, Quentin. "Prédiction des performances énergétiques des bâtiments avec prise en compte du comportement des usagers." Thesis, La Rochelle, 2017. http://www.theses.fr/2017LAROS015/document.

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Abstract:

L’amélioration continue de la performance énergétique des bâtiments a été accompagnée par un développement d’outils numériques de plus en plus performants et précis. Alors que la prise en compte des phénomènes liés aux bâtiments, aux systèmes et à la météorologie est bien maîtrisée, le comportement des occupants est modélisé de manière très simplifiée par des scénarii répétitifs et des lois déterministes. L’impact des occupants sur les consommations énergétiques dans les bâtiments performants est pourtant majeur, comme en témoigne les écarts récurrents entre les résultats prédits et mesurés. Le travail de thèse propose, par l’intermédiaire d’une plateforme multi-agents et de modèles stochastiques, une mise à jour de la prise en compte de la présence des occupants et de leurs comportements sur la gestion des ouvrants, des dispositifs d’occultation, de l’éclairage et de la température de consigne de chauffage. Le champ d’application de la plateforme concerne les bâtiments de bureaux et de logements, pour des opérations neuves et de rénovation. Les modèles de comportement des occupants sont idéalement issus de campagnes de mesures in situ, d’études de laboratoire ou d’enquêtes sociologiques. La plateforme proposée est alors co-simulée avec le logiciel EnergyPlus, afin d’étudier l’influence des modèles sur les performances énergétiques. Dans la perspective de garantie de performance énergétique, ce travail contribue à la mise à jour et à la fiabilisation des outils de prédiction
Continuous improvement of the building energy performance is associated with the development of increasingly efficient and accurate numerical tools. While the consideration of phenomena related to buildings, systems and weather is well mastered, occupants’ behaviours are modelled in a very simplified way by repetitive scenarios and deterministic laws. The impact of occupants on energy consumption in high-performance buildings is dominant, as evidenced by the recurring gaps between predicted and measured results. The thesis demonstrates, via a multi-agent platform and stochastic models, an update on the ability to model occupants’ presence, their behaviours on windows, occultation devices, artificial lighting and heating setpoint temperatures. The application of the platform applies to office and residential buildings, for new builds and refurbishments. Occupants’ behaviour models are ideally obtained from in situ surveys, laboratory studies or sociological works. The suggested platform is then co-simulated with the EnergyPlus software, to study the influence of the models on a buildings energy performance. In the perspective of energy performance guarantees, this work contributes to the updating and reliability of prediction tools

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Kaboré, Madi. "Enjeux de la simulation pour l'étude des performances énergétiques des bâtiments en Afrique sub-saharienne." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAA001/document.

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Abstract:

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

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Endravadan, Mala. "Régulation des systèmes de chauffage et de climatisation basée sur la sensation thermique humaine : impact sur la consommation d'énergie dans les bâtiments." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30003.

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Abstract:

Le confort thermique d'un individu dépend des conditions thermiques environnementales, contrôlables et mesurables, mais également de son activité et de sa tenue vestimentaire, qui sont des paramètres difficiles à évaluer dans la réalité quotidienne. Les comportements que les sujets adoptent pour faire face à un éventuel inconfort peuvent être variés et ils ont des conséquences diverses, parfois bénéfiques mais souvent désastreuses sur les installations ou sur la facture énergétique. Nous nous sommes intéressé à l'influence réciproque entre le comportement humain et la thermique du bâtiment. La création de modèles numériques de régulation comportementale prenant en compte l'adaptabilité de l'être humain permet de mettre en évidence ce couplage, en d'évaluant les effets de cette régulation sur le confort de l'individu et la consommation d'énergie. La simulation de l'ensemble ; bâtiment, être humain et modèles de régulation comportementale est réalisée avec le logiciel TRNSYS
The thermal comfort of an individual depends on indoor conditions that can be controlled. However, changes in activity or clothing adjustments are difficult to control and measure in the field experiments. Behavioural actions undertaken by the occupant to overcome the discomfort could be varying and may have diverse consequences. Sometimes these actions are beneficial to the occupant, although often they lead to disastrous amounts of energy consumption. Hence, it becomes crucial to consider the human behaviour and the thermal inertia of the building. The creation of numerical models is useful to study the coupling between these two components and to evaluate the effects of behaviour on comfort and energy consumption. The simulations of the whole system were conducted using TRNSYS software

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Ramdani, Nacim. "Validation expérimentale et analyse de signaux : développement d'une méthodologie de comparaison modèle/mesures en thermique du bâtiment." Paris 12, 1994. http://www.theses.fr/1994PA120016.

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Abstract:

Cette etude traite du probleme de la verification et de la fiabilite des resultats fournis par les modeles d'analyse energetique. Son but est de montrer comment les outils d'analyse de signaux peuvent contribuer au developpement d'une methodologie de comparaison modele/mesures. Apres avoir analyse divers travaux de reflexion sur la validation, l'etude effectue un rappel theorique des methodes d'analyse spectrale et d'identification de modele lineaire (sous forme parametrique, non parametrique, temporelle et spectrale). L'etude se consacre ensuite a la caracterisation de cellules-tests (batiment experimental grandeur reelle). Apres une analyse spectrale des donnees experimentales, un diagnostic thermique de ces cellules est effectue. Lors de l'identification des fonctions de transfert, l'accent est mis sur l'analyse de l'influence de la forme des excitations des resultats et sur la validation de ces resultats. Enfin, une methodologie de validation experimentale est definie puis appliquee a l'analyse du modele de connaissance des cellules-tests, developpe sur le logiciel clim2000. Cette methodologie est capable de mettre en evidence des erreurs de modelisation, de cibler les excitations responsables de la majeure partie de ces erreurs, d'analyser la validite de la modelisation de la dynamique de l'enveloppe et d'orienter les modifications a apporter au modele. L'etude est conclue par la necessite de developper les outils qui permettent de proceder a une analyse de sensibilite du modele et d'analyser le modele de connaissance sans effectuer de simulation

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Ah-Nieme, Arthur. "Étude du vitrage thermochrome soumis au rayonnement solaire en physique du bâtiment." Thesis, La Réunion, 2020. http://www.theses.fr/2020LARE0034.

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Abstract:

Cette thèse présente l’étude du vitrage thermochrome (VTC) soumis au rayonnement solaire en physique du bâtiment. Ce travail de recherche s’inscrit dans la thématique de l’efficacité énergétique de l’enveloppe du bâtiment. En effet, le VTC, qui est une technologie innovante et dynamique, a la capacité de moduler sa transmission d’énergie en fonction de sa propre température. Pour les milieux tropicaux où le gisement solaire est important, ce type de vitrage peut de façon autonome, réduire significativement la transmission de chaleur à l’intérieur des bâtiments tout en maintenant une quantité de lumière naturelle suffisante pour le confort des occupants. Le but est donc de modéliser le comportement du VTC. Tout d’abord, une expérimentation unique en milieu tropical a été mise en place sur une cellule expérimentale à échelle 1 équipée d’un VTC. Il a été possible de tirer plusieurs conclusions suites aux observations : le champ de température du VTC est sensible à l’absorption du rayonnement solaire et il présente une répartition hétérogène quand des masques proches sont présents (comme dans notre cas). À partir de ces observations expérimentales, un modèle original a été proposé. Il s’agit d’une part de la formulation de la fonction qui régit la variation des propriétés thermo-optiques en fonction de la température ; et d’autre part, un modèle à discrétisation spatiale en deux dimensions sur la surface du VTC en prenant en compte les sollicitations du rayonnement solaire et des masques proches. Le modèle 2D a ensuite été implémenté dans un système global de bâtiment avec le modèle thermique 1D et le modèle d’éclairement naturel. Tous les modèles ont été intégrés dans PITAYA : plateforme pour l’analyse intégrée de la thermique et de l’éclairement naturel. Finalement, les modèles de PITAYA ont été confrontés aux mesures issues de l’expérimentation pour une validation. Les résultats de validation sur la thermique montrent que le modèle est fiable et précis. Néanmoins, les résultats en photométrie, qui sont encourageants, nécessitent d’apporter des améliorations supplémentaires au modèle
This thesis deals with the study of thermochromic glazing (TCG) exposed to solar radiation in building physics. This research work is part of the building envelope energy efficiency thematic. Indeed, the TCG, which is an innovative and dynamic technology, has the capacity to modulate its energy transmission according to its own temperature. For tropical areas where there is a large amount of solar energy, this type of glazing can, on its own, significantly reduce the transmission of heat inside buildings while maintaining a sufficient amount of natural light for the comfort of the occupants. The goal is therefore to model the behaviour of the TCG. First of all, a unique experiment in a tropical environment has been set up on a scale 1 experimental cell equipped with a TCG. It was possible to draw several conclusions from the observations: the temperature field of the TCG is sensitive to the absorption of solar radiation and presents a heterogeneous distribution when close masks are present (as in our case). From these experimental observations, an original model was proposed. It is, on one hand, the formulation of the function that governs the variation of the thermo-optical properties as a function of temperature; and on the other hand, a two-dimensional spatial discretisation model on the surface of the TCG taking into account the solicitations of solar radiation and close masks. The 2D model was then implemented in a global building system with the 1D thermal model and the daylighting model. All models have been integrated into PITAYA: Platform for the integrated thermal and daylighting analysis. Finally, the PITAYA models were compared with the measurements from the experiment for validation. The results of the thermal validation show that the model is reliable and accurate. Nevertheless, the results in photometry, which are encouraging, require further improvements to the model

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Merheb, Rania. "Fiabilité des outils de prévision du comportement des systèmes thermiques complexes." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00969036.

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Abstract:

La conception des bâtiments à faible consommation d'énergie est devenue un enjeu très important dans le but de réduire au maximum la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre associées. Pour y arriver, il est indispensable de connaître les sources potentielles de biais et d'incertitude dans le domaine de la modélisation thermique des bâtiments d'un part, et de les caractériser et les évaluer d'autre part.Pour répondre aux exigences courantes en termes de fiabilité des prévisions du comportement thermique des bâtiments, nous avons essayé dans le cadre de cette thèse de quantifier les incertitudes liés à des paramètres influents, de proposer une technique de diagnostic de l'enveloppe, propager les incertitudes via une méthode ensembliste sur un modèle simplifié et puis proposer une démarche permettant d'identifier les paramètres de modélisation les plus influents et d'évaluer leur effet sur les performances énergétiques avec le moindre coût en termes de simulations.

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Nabil, Tahar. "Identification de modèle thermique de bâtiment dans un environnement d'objets connectés." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2018. http://www.theses.fr/2018ENST0001.

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Abstract:

Cette thèse s’intéresse au problème de l’identification de modèle thermique d’un bâtiment intelligent, dont les objets connectés pallient la non-mesure des grandeurs physiques d’intérêt. Un premier algorithme traite de l’estimation boucle ouverte du système de bâtiment exploité en boucle fermée. Cet algorithme est ensuite modifié pour intégrer l’incertitude de mesure des données. Nous suggérons ainsi une méthode en boucle fermée, non-intrusive car s’affranchissant de la nécessité de mesurer la température intérieure. Puis, nous revenons à des approches en boucle ouverte. Les différents algorithmes permettent respectivement de réduire le biais contenu dans la mesure de température extérieure par une sonde connectée, de remplacer le coûteux capteur de flux solaire par un capteur de température extérieure, et enfin d’utiliser la courbe de charge totale, et non désagrégée, en tirant profit de signaux On/Off des objets connectés
This thesis is devoted to the problem of the identification of a thermal model of a smart building, whose connected objects alleviate the lack of measurements of the physical quantities of interest. The first algorithm deals with the estimation of the open-loop building system, despite its actual exploitation in closed loop. This algorithm is then modified to account for the uncertainty of the data. We suggest a closedloop estimation of the building system as soon as the indoor temperature is not measured. Then, we return to open-loop approaches. The different algorithms enable respectively to reduce the possible bias contained in a connected outdoor air temperature sensor, to replace the costly solar flux sensor by another connected temperature sensor, and finally to directly use the total load curve, without disaggregation, by making the most of the On/Off signals of the connected objects

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Battaglia, Jean-Luc. "Recherche de modèles simplifiés pour le comportement thermique et hygrométrique d'un bâtiment viticole." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10569.

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Abstract:

La vitesse de maturation et la qualite finale du vin dependent des conditions hygrothermiques a l'interieur du chai a barriques. Nous avons obtenu un modele simplifie du comportement thermique dynamique du batiment en developpant une methode d'identification des parametres d'un modele de transfert reduit. Nous comparons les resultats obtenus par cette approche avec ceux issus de l'application des methodes classiques de troncature. La modelisation simplifiee des transferts couples de chaleur et d'humidite dans le batiment s'obtient par l'evaluation de la contribution de chacun des composants du chai sur les bilans de masse de vapeur et d'enthalpie sensible et latente. Les resultats des simulations sont compares avec des mesures realisees dans le chai

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Rahni, Nadia. "Validation de modèles et variabilité des paramètres : analyses de sensibilité et d'incertitude-procédures d'optimisation : application à des modèles de thermique du bâtiment." Paris 12, 1998. http://www.theses.fr/1998PA120017.

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Abstract:

Ce travail porte sur la validation de modeles dedies a l'energetique des batiments. Il est base sur l'etude du comportement d'un modele face a la variabilite de ses parametres : les parametres etant generalement issus de mesures ou de la litterature, ils sont souvent entaches d'erreurs. L'etude s'articule autour de trois grands poles : un pole analyse de sensibilite, qui consiste a estimer, sur un resultat du modele, le poids des differents parametres lorsque ceux-ci sont sujets a des variations ; un pole analyse d'incertitude, qui permet de prendre en compte les erreurs des parametres declares influents lors de l'analyse de sensibilite, et d'assortir ainsi tout calcul d'un intervalle d'incertitude pour rendre la comparaison a l'experience plus realiste ; enfin, un pole optimisation, lequel s'attache a minimiser l'ecart observe entre une prediction et une reference, moyennant une modification optimale des parametres dans des proportions donnees. En rapport avec ces trois poles, et apres un tour d'horizon des differentes methodes rencontrees, une presentation theorique des outils selectionnes pour ce travail est fournie. Ces outils sont ensuite appliques a trois modeles d'enveloppe du batiment, pour : (1) cibler les parametres generateurs d'erreur en sortie des modeles, donc a connaitre avec le maximum de precision ; (2) quantifier la precision a attendre sur les predictions des modeles, compte tenu d'un niveau de connaissance donne des parametres ; (3) proposer une amelioration des modeles, en identifiant les valeurs des parametres qui reduisent au mieux les defauts de modelisation.

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Lelièvre, Dylan. "Simulation numérique des transferts de chaleur et d’humidité dans une paroi multicouche de bâtiment en matériaux biosourcés." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS359/document.

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Abstract:

Dans un contexte de performance énergétique et de durabilité dans le secteur du bâtiment, la maîtrise du comportement hygrothermique des matériaux d'enveloppe, notamment hygroscopiques, est essentielle. Les travaux réalisés concernent la compréhension et la modélisation des transferts de chaleur et d'humidité au sein d'une paroi multicouche de bâtiment composée de matériaux biosourcés.Une attention particulière est portée sur les phénomènes d'hystérésis observés sur les isothermes de sorption. Un modèle numérique 1D développé sur COMSOL Multiphysics est exploité pour simuler en régime transitoire les champs de température et de pression de vapeur dans trois situations. La première concerne l'étude du comportement hygrothermique de matériaux fortement hygroscopique (béton de chanvre) et faiblement hygroscopiques (enduits à base de chaux) soumis à diverses variations cycliques d'humidité relative. Un bon accord est constaté entre les simulations et des mesures d'humidité relative, de température et de teneur en eau. Néanmoins, les résultats présentent une forte sensibilité aux propriétés hydriques. Dans un second temps, une étude est menée sur une paroi de béton de chanvre instrumentée placée dans une enceinte bi-climatique et exposée à des variations de température et d'humidité relative. La confrontation des évolutions mesurées et calculées montre la nécessité de bien définir le champ de teneur en eau initiale. La dernière étude concerne une paroi multicouche (béton de chanvre et enduits). Il apparaît que les enduits jouent un rôle important sur le comportement de la paroi et il est nécessaire de prendre en compte l'influence de la température sur les courbes de sorption
In a context of energy efficiency and durability in the field of building, the understanding of hygrothermal behaviour of building materials, especially hygroscopic ones, is essential. This study aim to understand and model heat and moisture transfers in a multi-layer building wall made of biosourced materials. We focus in particular on hysteretic phenomena observed on sorption isotherms. A one-dimensional numerical model developed with the COMSOL Multiphysics software is used to simulate transient temperature and vapour pressure in three situations. The first one is about the hygrothermal behaviour of materials, highly hygroscopic (hemp concrete) and lowly hygroscopic (lime-based plasters), exposed to several cyclical variations of relative humidity. A good agreement is observed between simulated and measured values of relative humidity, temperature and moisture content. However, results are highly sensitive to hydric properties. Then, a study is performed on an instrumented hemp-concrete wall built in a bi-climatic chamber and exposed to simultaneous temperature and relative humidity variations. The confrontation between measured and simulated values shows the importance of initial moisture content

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Lamrani, Moulay Abdellah. "Transferts thermiques et aérauliques à l'intérieur des bâtiments." Nice, 1987. http://www.theses.fr/1987NICE4087.

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Ajib, Balsam. "Data-driven building thermal modeling using system identification for hybrid systems." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. http://www.theses.fr/2018MTLD0006/document.

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Abstract:

Le secteur du bâtiment est un consommateur énergétique majeur, par conséquent, un cadre d’actions a été décidé au niveau international dans le but de limiter son impact. Afin de mettre en œuvre ces mesures, il est nécessaire d’avoir à disposition des modèles offrants une description fiable du comportement thermique des bâtiments. A cet effet, cette thèse propose l’application d’une nouvelle technique guidée par les données pour la modélisation thermique des bâtiments en se basant sur l’approche des systèmes hybrides, caractérisés par des dynamiques continues et événementielles. Ce choix est motivé par le fait qu’un bâtiment est un système complexe caractérisé par des phénomènes non-linéaires et l’apparition de différents événements. On utilise les modèles affines par morceaux ou PWARX pour l’identification de systèmes hybrides. C’est une collection de sous-modèles affines représentant chacun une configuration caractérisée par une dynamique particulière. Le manuscrit commence par un état de l’art sur les principales techniques de modélisation thermique des bâtiments. Ensuite, le choix d’une approche hybride est motivé par une interprétation mathématique basée sur les équations d’un circuit thermique. Ceci est suivi par une brève présentation des modèles hybrides et une description détaillée de la méthodologie utilisée. On montre ensuite comment utiliser la technique SVM pour classifier les nouvelles données. Enfin, l’intégration des modèles PWARX dans une boucle de contrôle hybride afin d’estimer le gain en performance énergétique d’un bâtiment après rénovation est présentée. La méthodologie est validée en utilisant des données issues de cas d’études variés
The building sector is a major energy consumer, therefore, a framework of actions has been decided on by countries worldwide to limit its impact. For implementing such actions, the availability of models providing an accurate description of the thermal behavior of buildings is essential. For this purpose, this thesis proposes the application of a new data-driven technique for modeling the thermal behavior of buildings based on a hybrid system approach. Hybrid systems exhibit both continuous and discrete dynamics. This choice is motivated by the fact that a building is a complex system characterized by nonlinear phenomena and the occurrence of different events. We use a PieceWise AutoRegressive eXogeneous inputs (PWARX) model for the identification of hybrid systems. It is a collection of sub-models where each sub-model is an ARX equation representing a certain configuration in the building characterized by its own dynamics. This thesis starts with a state-of-the-art on building thermal modeling. Then, the choice of a hybrid system approach is motivated by a mathematical interpretation based on the equations derived from an RC thermal circuit of a building zone. This is followed by a brief background about hybrid system identification and a detailed description of the PWARX methodology. For the prediction phase, it is shown how to use the Support Vector Machine (SVM) technique to classify new data to the right sub-model. Then, it is shown how to integrate these models in a hybrid control loop to estimate the gain in the energy performance for a building after insulation work. The performance of the proposed technique is validated using data collected from various test cases

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Chami, Nada. "Evaluation de l'impact des isolants minces réfléchissants dans le bâtiment." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005757.

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Abstract:

Ce travail met la lumière sur les performances d'une technique d'isolation de l'enveloppe du bâtiment par produits minces réfléchissants (PMR). Cette technique regroupe la performance isolante d'un matériau ainsi que celle d'une lame d'air fermée à la réduction des transferts radiatifs en utilisant une barrière à faible émissivité thermique. Le marché de ces produits s'est développé rapidement alors qu'ils ne sont pas certifiés et qu'il existe une controverse sur les performances effectives qu'ils peuvent atteindre une fois intégrés dans le bâtiment. L'objectif principal a donc été de réaliser une caractérisation complète de ces produits intégrés dans les parois verticales du bâtiment et les combles, par modélisation et par étude expérimentale, pour obtenir une meilleure connaissance des phénomènes physiques induits par ce type de produits d'isolation. Un modèle thermique de paroi complexe intégrant un PMR a été réalisé. Une étude numérique préliminaire a permis de caractériser l'échange convectif à l'intérieur des lames d'air non ventilées. Les résultats de performances thermiques ont été validés par une étude expérimentale basée sur le principe de la boîte chaude. Un modèle de rampant de toiture intégrant un PMR a été également réalisé. Pour la période estivale, la lame d'air ventilée conçue entre les tuiles et le produit réfléchissant a été étudiée par une modélisation numérique et des mesures par PIV. Le facteur de transmission solaire du complexe de rampant a été déterminé en variant plusieurs paramètres. Pour la période hivernale, les performances thermiques ont été calculées en prenant en compte l'effet du vent et la perméabilité des tuiles sur la lame d'air ventilée. Les résultats ont montré que ces produits, utilisés comme isolation unique, ne répondent pas aux exigences règlementaires. Installés en complément, ils ont l'avantage d'augmenter le confort d'été au niveau des combles aménagés en période ensoleillée.

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Datcu, Stefan. "Quantification des déperditions thermiques des bâtiments par thermographie infrarouge." Paris 12, 2002. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002118820204611&vid=upec.

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Abstract:

Ce travail est orienté sur trois axes principaux de recherche: la modélisation de transferts de chaleur couplés sur la paroi d'un bâtiment, la caractérisation de la caméra infrarouge et la recherche et le développement des outils informatiques adaptés au traitement d'image. Le travail sur des images thermographiques a nécessité l'étude d'outils de traitement d'image. Nous avons étudié des opérateurs de segmentation, afin d'isoler les différentes régions présentes dans une image IR. Les régions obtenues par segmentation correspondent à (les défauts thermiques ou à des surface de paramètres radiatifs différents. Grâce aux outils de segmentation, nous avons pu fixer les valeurs réelles des paramètres radiatifs et sélectionner les régions correspondant aux défauts. La caméra munie d'un objectif 45ʿx34ʿ présente des aberrations qui rendent son comportement non linéaire. Afin (le réaliser une analyse convolutionnelle, le FOV a été discrétisé dans des sous-régions où le comportement de la caméra est considéré comme linéaire, ce qui a permis d'estimer une fonction de transfert par zone. Pour restaurer les images IR bruitées, des techniques de régularisation ont été employées. L'étude expérimentale a été réalisée sur une maquette d'une paroi présentant un défaut d'isolation. Afin de mieux comprendre le régime d'écoulement à la proximité de la paroi, une modélisation de la maquette et de l'écoulement de l'air autour de sa surface a été réalisée sous Fluent. Les résultats des modélisations et les mesures de flux et de température. Ont permis de développer un modèle d'échanges radiatifs pour quantifier le rayonnement émis par l'environnement et réfléchi par la maquette. Ainsi que le développer un modèle de convection naturelle, à régime d'écoulement laminaire dans la couche limite, basé sur la méthode intégrale de von Karman-Pohlhausen. Les valeurs de flux total calculées à partir des mesures par thermographie concordent avec les résultats calculés par Fluent
This work is directed towards three principal axes of research: The modelling of coupled heat transfert on building walls, the characterization of the infra-red camera and the research and development of image tools adapted to the infra-red images. The work with thermographic images required the study of image processing tools. We studied various segmentation operators, in order to isolate the different areas present in an IR image. These areas correspond to thermal defects or surfaces with different radiative parameters. By image segmentation, we could fix the real values of the radiative parameters and select the areas corresponding to thermal defects. The camera, used with a 45ʿx34ʿ lens, presents aberrations which imply non-linear hehavior. In order to perform a convolutional analysis, the FOV was sampled on sub-areas where the behavior of the camera is regarded as linear that made possible the estimation ot a transfer function per area. To restore the noisy IR images, regularization techniques were employed. The experimental study was carried ont on a model wall presenting an insulation defect. In order to better include and understand the air flow near the walls surfaces, numerical simulation were performed using Fluent in order to model the air flow around the surface of the wall. The simulation results and measurements of flow and temperature made-it possible to develop a model of radiative exchanges to quantify the radiation emitted by the environment and reflected hy the wall surface, and to develop a nu merical model of natural convection based on the integral method of von Karman Pohlhausen. The values of the total heat lux calculated from IR measurements agree with the results calculated by Fluent

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Vorger, Éric. "Étude de l'influence du comportement des habitants sur la performance énergétique du bâtiment." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0066/document.

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Abstract:

Le comportement humain est modélisé de manière sommaire dans les logiciels de simulation énergétique des bâtiments. Or son impact est considérable et il est à l'origine d'écarts importants entre résultats de simulation et mesures in situ. Les occupants influencent les consommations d'énergie des bâtiments par leur présence et leurs activités, les ouvertures/fermetures de fenêtres, la gestion des dispositifs d'occultation, l'utilisation de l'éclairage artificiel et des appareils électriques, la gestion des consignes de chauffage et les puisages d'eau chaude sanitaire. La thèse propose une modélisation de l'occupation incluant l'ensemble de ces aspects suivant une approche stochastique statistique, pour les bâtiments résidentiels et de bureaux. La construction des modèles fait appel à un grand nombre de données issues de campagnes de mesures, d'enquêtes sociologiques et de la littérature scientifique. Le modèle d'occupation proposé est couplé à l'outil de simulation thermique dynamique Pléiades+COMFIE. En propageant les incertitudes des facteurs du modèle d'occupation et du modèle thermique (enveloppe, climat, systèmes), un intervalle de confiance des résultats de simulation peut être estimé, ouvrant ainsi la voie à un processus de garantie de performance énergétique
Human behaviour is modelled in a simplistic manner in building energy simulation programs. However, it has a considerable impact and is identified as a major explanatory factor of the discrepancy between simulation results and in situ measurements. Occupants influence buildings energy consumption through their presence and activities, the opening/closing of windows, the actions on blinds, the use of artificial lighting and electrical appliances, the choices of temperature setpoints, and the water consumptions. The thesis proposes a model of occupants' behaviour including all these aspects, according to a stochastic approach, for residential and office buildings. Models' development is based on numerous data from measurements campaigns, sociological surveys and from the scientific literature. The proposed model for occupants' behaviour is coupled to the simulation tool Pléiades+COMFIE. By propagating the uncertainties of factors from the occupants' behaviour model and the thermal model (envelope, climate, systems), the simulation results confidence interval can be estimated, opening the way to an energy performance guarantee process

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Sambou, Vincent. "Transferts thermiques instationnaires : vers une optimisation de parois de bâtiments." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/252/.

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Abstract:

L'objectif de notre travail est d'optimiser une paroi multicouche ou un élément de paroi alvéolaire par rapport à l'isolation thermique et l'inertie thermique. Nous avons montré que la capacité thermique déduite de la représentation quadripolaire d'une paroi est un paramètre caractérisant l'inertie de la paroi. L'optimisation d'une paroi multicouche, en plus de donner la disposition optimale des couches, a aussi déterminé l'épaisseur optimale de la couche massive. La production d'entropie irréversible journalière d'une paroi multicouche a confirmé la meilleure disposition des couches. Un élément de paroi alvéolaire représenté par une cavité partitionnée a été étudié théoriquement et expérimentalement en régime permanent et en régime variable. Cette étude a montré la prépondérance du transfert radiatif sur le transfert convectif dans les alvéoles. Un nombre optimal de cloisons donnant une résistance maximale a été trouvé. L'influence de paramètres pertinents de la cavité partitionnée sur le transfert thermique et sur la résistance thermique a été mise en évidence. L'étude de l'influence de la période de la température excitatrice sur les transferts convectif et radiatif a décelé l'existence d'une fréquence de résonnance dans l'alvéole la plus proche de la condition aux limites variable. Un modèle simplifié 1D des transferts thermiques dans une cavité partitionnée validé numériquement et expérimentalement nous a permis d'appliquer la méthode des quadripôles aux cavités partitionnées. Une cavité partitionnée a pu ainsi être optimisée par rapport à l'isolation thermique et à l'inertie thermique
The objective of this work is to optimize a multilayered wall or an element of alveolar wall in relation to insulation and thermal inertia. We showed that the thermal capacity deducted of the quadruple representation of a wall is a parameter characterizing thermal inertia of the wall. The optimization of a multilayered wall gives the optimal disposition of the wall layers and determines the optimal thickness of the massive layer. The daily entropy production of a multilayered wall confirms the best disposition of the layers. Heat transfer in an element of alveolar wall represented by a partitioned cavity has been theoretically and experimentally studied. Our results show the preponderance of the radiation heat transfer on the convection one. An optimal number of partitions giving a maximal resistance is found. The influence of pertinent parameters on heat transfer and thermal resistance is emphasized. Influence study of the exciting temperature period on the convection and radiation heat transfer shows the existence of a resonance frequency in the alveolus nearest to the variable boundary. A simplified 1D model of heat transfer in a partitioned cavity that has been validated both numerically and experimentally allows to apply quadruple method to partitioned cavity. Thus, a partitioned cavity can be optimized as regards insulation and thermal inertia

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Le, Xiaohua. "Implémentation d'un modèle d'acteur, application au traitement de données partielles en audit thermique de bâtiment." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529467.

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Abstract:

L'audit thermique des bâtiments existants, par la nature de l'opération, pose un certain nombre de problèmes liés à la réalisation d'outils informatiques. Un des aspects importants, concernant les informations partielles (incertaines, imprécises et lacunaires) et leur traitement dans un programme informatique, n'est jusqu'alors pas pris en compte par des outils ''classiques". On propose donc, dans cette thèse, d'établir les bases d'une nouvelle génération d'outils d'aide au diagnostic, en utilisant les techniques de programmation avancée. Après une analyse détaillée de la problématique, nous avons construit une couche d'un modèle d'acteur à partir de Scheme, et réalisé une maquette informatique. Certains concepts importants, notamment celui de la "continuation" permettant la mise en oeuvre de structures de contrôle souples, puissantes et élégantes, ont été largement exploités. La réalisation de la maquette permet de montrer les intérêts d'une telle approche.

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Zayane, Chadia. "Identification d'un modèle de comportement thermique de bâtiment à partir de sa courbe de charge." Phd thesis, Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne), 2011. https://pastel.hal.science/pastel-00590810.

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Abstract:

Dans un contexte de préoccupation accrue d'économie d'énergie, l'intérêt que présente le développement de stratégies visant à minimiser la consommation d'un bâtiment n'est plus à démontrer. Que ces stratégies consistent à recommander l'isolation des parois, à améliorer la gestion du chauffage ou à préconiser certains comportements de l'usager, une démarche préalable d'identification du comportement thermique de bâtiment s'avère inévitable. Contrairement aux études existantes, la démarche menée ici ne nécessite pas d'instrumentation du bâtiment. De même, nous considérons des bâtiments en occupation normale, en présence de régulateur de chauffage : inconnue supplémentaire du problème. Ainsi, nous identifions un système global du bâtiment muni de son régulateur à partir de : données de la station Météo France la plus proche ; la température de consigne reconstruite par connaissance sectorielle ; la consommation de chauffage obtenue par système de Gestion Technique du Bâtiment ou par compteur intelligent ; autres apports calorifiques (éclairage, présence de personnes. . . ) estimés par connaissance sectorielle et thermique. L'identification est d'abord faite par estimation des paramètres (7) définissant le modèle global, en minimisant l'erreur de prédiction à un pas. Ensuite nous avons adopté une démarche d'inversion bayésienne, dont le résultat est une simulation des distributions a posteriori des paramètres et de la température intérieure du bâtiment. L'analyse des simulations stochastiques obtenues vise à étudier l'apport de connaissances supplémentaires du problème (valeurs typiques des paramètres) et à démontrer les limites des hypothèses de modélisation dans certains cas
In a context of permanent concern of energy saving, the importance of developing strategies to minimize the energy consumption of a building is not to be any more demonstrated. Whether these strategies consist in recommending building insulation, suggesting the modification of the management of heating/air conditioning systems or advising the change of certain occupants' habits, a preliminary step of characterizing the thermal behavior of the building turns out inevitable. Contrary to the previous studies, the approach developed here does not require instrumentation of the building. Also, we consider buildings in normal occupation, that is in the presence of heating regulator, which is an additional unknown of the problem. So, we identify a global system of the building together with its heating system from: meteorological data of the closest Meteo France station; reference indoor temperature reconstructed by sector-based knowledge; heating consumption collected either from Building Management Systems or from smart meters; other heat supply (like lighting or presence of persons) estimated by sector-based and thermal knowledge. The identification is made at first by estimation of the parameters (7) defining the global model, by minimizing one step prediction error. Then we adopted an approach of bayesian inversion which provides a simulation of the posterior distributions of parameters and building indoor temperature. The analysis of the stochastic simulations aims at studying the contribution of additional knowledge of the problem (typical values of the parameters) and at showing the limits of the modeling hypotheses in the case of certain real data sets

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Zayane, Chadia. "Identification d'un modèle de comportement thermique de bâtiment à partir de sa courbe de charge." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00590810.

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Abstract:

Dans un contexte de préoccupation accrue d'économie d'énergie, l'intérêt que présente le développement de stratégies visant à minimiser la consommation d'un bâtiment n'est plus à démontrer. Que ces stratégies consistent à recommander l'isolation des parois, à améliorer la gestion du chauffage ou à préconiser certains comportements de l'usager, une démarche préalable d'identification du comportement thermique de bâtiment s'avère inévitable.
Contrairement aux études existantes, la démarche menée ici ne nécessite pas d'instrumentation du bâtiment. De même, nous considérons des bâtiments en occupation normale, en présence de régulateur de chauffage : inconnue supplémentaire du problème. Ainsi, nous identifions un système global du bâtiment muni de son régulateur à partir de :
données de la station Météo France la plus proche ; la température de consigne reconstruite par connaissance sectorielle ; la consommation de chauffage obtenue par système de Gestion Technique du Bâtiment ou par compteur intelligent ; autres apports calorifiques (éclairage, présence de personnes...) estimés par connaissance sectorielle et thermique. L'identification est d'abord faite par estimation des paramètres (7) définissant le modèle global, en minimisant l'erreur de prédiction à un pas. Ensuite nous avons adopté une démarche d'inversion bayésienne, dont le résultat est une simulation des distributions a posteriori des paramètres et de la température intérieure du bâtiment.
L'analyse des simulations stochastiques obtenues vise à étudier l'apport de connaissances supplémentaires du problème (valeurs typiques des paramètres) et à démontrer les limites des hypothèses de modélisation dans certains cas.

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Cabezas-Rivière, Enzo. "Identifier, comprendre et résoudre les freins à une meilleure maîtrise des consommations de chauffage et du confort en France." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0258.

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Abstract:

Dans le contexte environnemental et économique actuel, il est primordial que chaque individu ait les clefs pour maitriser ses consommations de chauffage tout en maintenant un niveau de confort satisfaisant. Cependant, des freins peuvent limiter cette maitrise de l’énergie et du confort. Par exemple, dans les immeubles en chauffage collectif en France, la répartition des charges entre les logements se fait traditionnellement au prorata de la surface, ce qui peut décourager l’adoption et le maintien de comportements sobres en énergie. Pour y remédier, la loi Élan vise à individualiser les frais de chauffage pour inciter les foyers à économiser de l’énergie. Cependant, des études menées sur certains logements et bâtiments ont montré que la répartition des frais de chauffage n’est pas le seul frein à davantage de sobriété énergétique. Ainsi, cette thèse s’est d'abord attachée à identifier et à comprendre les freins à une meilleure maîtrise des consommations de chauffage et du confort dans les logements français équipés de chauffage collectif, représentant environ six millions de foyers. Pour y parvenir, une enquête a été réalisée. Les résultats ont montré que les factures de chauffage sont souvent difficiles à consulter et à comprendre, tout comme la répartition des frais de chauffage. De plus, les répondants ont exprimé le besoin d’informations supplémentaires, telles que des conseils personnalisés ou des données sur l’impact environnemental de leur consommation. Les résultats ont également révélé que l’absence de systèmes de programmation et de pilotage à distance des radiateurs dissuade les occupants d’adopter et de maintenir des comportements économes. Ensuite, les travaux de cette thèse se sont concentrés sur la résolution de ces freins. Pour cela, une méthodologie a été élaborée afin d’améliorer à la fois l’environnement technique et informatif des usagers. Traditionnellement, pour inciter les individus à économiser de l’énergie, une ou plusieurs interventions sont mises en place. Cependant, peu d’études proposent une approche permettant de cibler les interventions pertinentes en fonction des caractéristiques des individus. Pour déterminer les interventions à employer, un modèle de changement de comportement a été utilisé en raison de son adaptation à la gestion de l’énergie. L’évaluation des facteurs psychosociaux constituant ce modèle a permis d’identifier les interventions les plus appropriées pour chaque individu. De plus, les informations fournies dans le cadre de ces interventions ont été personnalisées en fonction des habitudes et des centres d’intérêt des occupants, afin de les encourager à les consulter. Pour améliorer la commodité d’usage de l’environnement technique, des robinets thermostatiques connectés ont été installés, permettant un pilotage et une programmation à distance des radiateurs à faible coût. Ces dispositifs transmettent des données sur la température ambiante et la consigne appliquée par les usagers, permettant ainsi de fournir des conseils personnalisés sur l’utilisation du chauffage. Ces conseils incluaient également une estimation des économies réalisables en suivant les recommandations. Pour calculer de manière fiable ces économies potentielles ainsi que celles déjà réalisées, des modèles de simulation thermique dynamique ont été développés. Enfin, la méthodologie a été expérimentée sur deux familles durant la période de chauffe 2023-2024. L’évaluation de cette expérimentation a pris en compte l’évolution des facteurs psychosociaux, les changements de comportement, les économies d’énergie réalisées, ainsi que l’évolution du confort des usagers
In the current environmental and economic context, it is crucial that each individual has the tools to manage their heating consumption while maintaining a satisfactory level of comfort. However, obstacles can limit this control over energy and comfort. For example, in buildings with collective heating in France, the distribution of charges between apartments is traditionally based on the proportional surface area, which may discourage the adoption and maintenance of energy-efficient behaviours. To address this, the Élan law aims to individualize heating costs to encourage households to save energy. However, studies conducted on certain dwellings and buildings have shown that the distribution of heating costs is not the only obstacle to greater energy efficiency.Thus, this thesis first aimed to identify and understand the barriers to better control of heating consumption and comfort in French dwellings equipped with collective heating, representing around six million households. To achieve this, a survey was conducted. The results showed that heating bills are often difficult to access and understand, as is the distribution of heating costs. Additionally, respondents expressed the need for additional information, such as personalized advice or data on the environmental impact of their consumption. The results also revealed that the absence of remote programming and control systems for radiators discourages occupants from adopting and maintaining energy-efficient behaviours.Next, the work of this thesis focused on overcoming these barriers. To this end, a methodology was developed to improve both the technical and informational environment for users. Traditionally, to encourage individuals to save energy, one or more interventions are implemented. However, few studies propose an approach that targets relevant interventions based on individual characteristics. To determine the interventions to be used, a behavior change model was employed due to its suitability for energy management. The evaluation of the psychosocial factors constituting this model helped identify the most appropriate interventions for each individual. Moreover, the information provided as part of these interventions was personalized according to the occupants' habits and interests, encouraging them to engage with it. To improve the ease of use of the technical environment, connected thermostatic valves were installed, allowing remote control and programming of radiators at a low cost. These devices transmit data on the ambient temperature and the setpoint applied by users, enabling personalized advice on heating usage. This advice also included an estimate of the savings achievable by following the recommendations. To reliably calculate these potential savings, as well as those already achieved, dynamic thermal simulation models were developed.Finally, the methodology was tested on two families during the 2023-2024 heating period. The evaluation of this experiment considered changes in psychosocial factors, behaviour, comfort and energy savings achieved

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Escudero, Alain. "Etude du comportement thermique des bâtiments." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0011.

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Abstract:

L'étude que nous présentons est axées sur la modélisation de systèmes thermiques par découpage de ces systèmes selon deux échelles de temps. Le 1er chapitre est consacré à l'étude du choix de la discrétisation temporelle lors d'une approche fine du comportement thermique d'une structure d'habitation. L'analyse est conduit en tenant compte des variation est conduite en tenant compte des variations temporelles des excitations thermiques et des temps de réponse des bâtiments ainsi que des systèmes de chauffage introduits au sein des locaux de ces bâtiments. Le 2ème chapitre concerne l'étude de simulations numériques de structures d'habitation que l'on cherche à « découper » physiquement en deux sous-structures caractérisant des dynamiques spécifiques du système complet : un dynamique « rapide » ((« peux » des parois et ambiances intérieures des locaux), et une dynamique « lente » (masse des parois). Les modèles à dynamique rapide sont simulés temporellement selon une valeur faible du pas de temps, tandis que les modèles à dynamique lente le sont selon le temps, généralement à l'heure. Tous les résultats sont analysés au 3ème chapitre, la méthodologie proposée permet par imbrication des deux pas de temps de simulation. Ce type de modélisation devait permettre de prendre en compte des modèles d'ambiance non isothermes ainsi que les couplages avec les systèmes de chauffage en diminuant les temps de calcul.

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Ennafii, Oussama. "Qualification géométrique de modèles 3D de bâtiments." Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC2001.

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Abstract:

La génération automatique de modèles de construction 3D à partir de données géospatiales est maintenant une procédure standard. Une littérature abondante couvre les deux dernières décennies et plusieurs solutions logicielles sont maintenant disponibles. Cependant, les zones urbaines sont des environnements très complexes. Inévitablement, les producteurs de données doivent encore évaluer visuellement, à l'échelle de villes, l'exactitude de ces modèles et détecter les erreurs fréquentes de reconstruction. Un tel processus fait appel à des experts et prend beaucoup de temps, soit environ deux heures/km² par expert. Cette thèse propose une approche d'évaluation automatique de la qualité des modèles de bâtiments 3D. Les erreurs potentielles sont compilées dans une nouvelle taxonomie hiérarchique et modulaire. Cela permet, pour la première fois, de séparer erreurs de fidélité et de modélisation, quelque soit le niveau de détail des bâtiments modélisés. La qualité des modèles est estimée à l'aide des propriétés géométriques des bâtiments et, lorsqu'elles sont disponibles, d'images géospatiales à très haute résolution et des modèles numériques de surface. Une base de référence de caractéristiques ad hoc génériques est utilisée en entrée d'un classificateur par Random Forest ou par Séparateurs à Vaste Marge. Des attributs plus riches, s'appuyant sur des noyaux de graphes ainsi que sur des réseaux de type Scattering ont été proposées pour mieux prendre en compte la structure dans la donnée 3D. Les cas multi-classes et multi-étiquettes sont étudiés séparément: de par l'interdépendance entre les classes d'erreurs, il est possible de détecter toutes les erreurs en même temps tout en prédisant au niveau sémantique le plus simple des bâtiments corrects et erronés. Le cadre proposé dans cette thèse a été testé sur trois zones urbaines distinctes en France avec plus de 3 000 bâtiments étiquetés manuellement. Des valeurs de F-score élevées sont atteintes pour les erreurs les plus fréquentes (80%-99%). Pour une problématique de passage à l’échelle, l'impact de la composition de la zone urbaine sur la prédiction des erreurs a également été étudié, en termes de (i) transférabilité, de (ii) généralisation et de (iii) représentativité des classificateurs. Cette étude montre la nécessité de disposer de données de télédétection multimodale et de mélanger des échantillons d'entraînement provenant de différentes villes pour assurer une stabilité des taux de détection, même avec des tailles d'ensembles d'entraînement très limitées
The automatic generation of 3D building models from geospatial data is now a standard procedure. An abundant literature covers the last two decades and several softwares are now available. However, urban areas are very complex environments. Inevitably, practitioners still have to visually assess, at city-scale, the correctness of these models and detect frequent reconstruction errors. Such a process relies on experts, and is highly time-consuming with approximately two hours/km² per expert. This work proposes an approach for automatically evaluating the quality of 3D building models. Potential errors are compiled in a novel hierarchical and modular taxonomy. This allows, for the first time, to disentangle fidelity and modeling errors, whatever the level of details of the modeled buildings. The quality of models is predicted using the geometric properties of buildings and, when available, Very High Resolution images and Digital Surface Models. A baseline of handcrafted, yet generic, features is fed into a Random Forest or Support Vector Machine classifiers. Richer features, relying on graph kernels as well as Scattering Networks, were proposed to better take into consideration structure. Both multi-class and multi-label cases are studied: due to the interdependence between classes of errors, it is possible to retrieve all errors at the same time while simply predicting correct and erroneous buildings. The proposed framework was tested on three distinct urban areas in France with more than 3,000 buildings. 80%-99% F-score values are attained for the most frequent errors. For scalability purposes, the impact of the urban area composition on the error prediction was also studied, in terms of transferability, generalization, and representativeness of the classifiers. It shows the necessity of multi-modal remote sensing data and mixing training samples from various cities to ensure a stability of the detection ratios, even with very limited training set sizes

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Perez, Sanchez Maria Milagrosa. "Typologie et uniformisation syntaxique des modèles de transfert de chaleur dans le contexte de la thermique du bâtiment." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0005.

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Abstract:

Nous présentons dans ce travail la méthodologie permettant l'intégration dans un algorithme général des différents modèles de transfert de chaleur intervenant au sein d'un bâtiment. Pour cela nous proposons un formalisme d'écriture des différents modes de transfert faisant apparaître systématiquement les températures de surfaces internes. Après une présentation des modèles de transferts conductifs et des échanges superficiels au sein de l'enveloppe du bâtiment, nous étudions les relations existant entre ces modèles, nous faisons apparaître les similitudes et exposons les passages possibles d'un type de modèle à un autre. Nous développons également une uniformisation syntaxique de ces modèles afin de les intégrer dans l'algorithme général permettant la simulation du comportement thermique dynamique du bâtiment. Enfin, nous consacrons la dernière partie de cette étude aux applications et exploitations de la méthodologie proposée. Pour cela nous décrivons tout d'abord le code de calcul que nous avons mis au point, puis quelques applications que nous avons traitées. Nous terminons en montrant l'efficacité du code de calcul sur quelques exemples numériques.

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Raillon, Loic. "Experimental identification of physical thermal models for demand response and performance evaluation." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI039.

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Abstract:

La stratégie de l’Union Européenne pour atteindre les objectifs climatiques, est d’augmenter progressivement la part d’énergies renouvelables dans le mix énergétique et d’utiliser l’énergie plus efficacement de la production à la consommation finale. Cela implique de mesurer les performances énergétiques du bâtiment et des systèmes associés, indépendamment des conditions climatiques et de l’usage, pour fournir des solutions efficaces et adaptées de rénovation. Cela implique également de connaître la demande énergétique pour anticiper la production et le stockage d’énergie (mécanismes de demande et réponse). L’estimation des besoins énergétiques et des performances énergétiques des bâtiments ont un verrou scientifique commun : l’identification expérimentale d’un modèle physique du comportement intrinsèque du bâtiment. Les modèles boîte grise, déterminés d’après des lois physiques et les modèles boîte noire, déterminés heuristiquement, peuvent représenter un même système physique. Des relations entre les paramètres physiques et heuristiques existent si la structure de la boîte noire est choisie de sorte qu’elle corresponde à la structure physique. Pour trouver la meilleure représentation, nous proposons d’utiliser, des simulations de Monte Carlo pour analyser la propagation des erreurs dans les différentes transformations de modèle et, une méthode de priorisation pour classer l’influence des paramètres. Les résultats obtenus indiquent qu’il est préférable d’identifier les paramètres physiques. Néanmoins, les informations physiques, déterminées depuis l’estimation des paramètres, sont fiables si la structure est inversible et si la quantité d’information dans les données est suffisante. Nous montrons comment une structure de modèle identifiable peut être choisie, notamment grâce au profil de vraisemblance. L’identification expérimentale comporte trois phases : la sélection, la calibration et la validation du modèle. Ces trois phases sont détaillées dans le cas d’une expérimentation d’une maison réelle en utilisant une approche fréquentiste et Bayésienne. Plus précisément, nous proposons une méthode efficace de calibration Bayésienne pour estimer la distribution postérieure des paramètres et ainsi réaliser des simulations en tenant compte de toute les incertitudes, ce qui représente un atout pour le contrôle prédictif. Nous avons également étudié les capacités des méthodes séquentielles de Monte Carlo pour estimer simultanément les états et les paramètres d’un système. Une adaptation de la méthode de prédiction d’erreur récursive, dans une stratégie séquentielle de Monte Carlo, est proposée et comparée à une méthode de la littérature. Les méthodes séquentielles peuvent être utilisées pour identifier un premier modèle et fournir des informations sur la structure du modèle sélectionnée pendant que les données sont collectées. Par la suite, le modèle peut être amélioré si besoin, en utilisant le jeu de données et une méthode itérative
The European Union strategy for achieving the climate targets, is to progressively increase the share of renewable energy in the energy mix and to use the energy more efficiently from production to final consumption. It requires to measure the energy performance of buildings and associated systems, independently of weather conditions and user behavior, to provide efficient and adapted retrofitting solutions. It also requires to known the energy demand to anticipate the energy production and storage (demand response). The estimation of building energy demand and the estimation of energy performance of buildings have a common scientific: the experimental identification of the physical model of the building’s intrinsic behavior. Grey box models, determined from first principles, and black box models, determined heuristically, can describe the same physical process. Relations between the physical and mathematical parameters exist if the black box structure is chosen such that it matches the physical ones. To find the best model representation, we propose to use, Monte Carlo simulations for analyzing the propagation of errors in the different model transformations, and factor prioritization, for ranking the parameters according to their influence. The obtained results show that identifying the parameters on the state-space representation is a better choice. Nonetheless, physical information determined from the estimated parameters, are reliable if the model structure is invertible and the data are informative enough. We show how an identifiable model structure can be chosen, especially thanks to profile likelihood. Experimental identification consists of three phases: model selection, identification and validation. These three phases are detailed on a real house experiment by using a frequentist and Bayesian framework. More specifically, we proposed an efficient Bayesian calibration to estimate the parameter posterior distributions, which allows to simulate by taking all the uncertainties into account, which is suitable for model predictive control. We have also studied the capabilities of sequential Monte Carlo methods for estimating simultaneously the states and parameters. An adaptation of the recursive prediction error method into a sequential Monte Carlo framework, is proposed and compared to a method from the literature. Sequential methods can be used to provide a first model fit and insights on the selected model structure while the data are collected. Afterwards, the first model fit can be refined if necessary, by using iterative methods with the batch of data

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Poitras, Gérard J. "Etude de l'écoulement autour de modèles de bâtiments." Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2298.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude de la formation et du développement des tourbillons créés autour de modèles de bâtiments 2D et 3D possédant différentes formes de toits. L'analyse des phénomènes physiques et dynamiques est entreprise à partir de résultats numériques (méthode tourbillonnaire) et expérimentaux (visualisations, mesures de vitesse et de pression). L'intégralité des résultats montre la très forte influence de la forme du toit sur la structure de l'écoulement : En amont des géométries 3D, l'écoulement est caractérisé par un tourbillon en fer à cheval due à la concentration de vorticité de la couche limite amont en raison du blocage de l'écoulement incident par la présence de la géométrie. Sur les côtés et au-dessus des maquettes à toit plat, on observe des tubes de vorticité qui provoquent le recollement de l'écoulement. En aval, un tourbillon en arche engendre la fermeture du sillage. L'étude des pressions sur la surface des géométries dans le plan médian montre que les coefficients de pression sont directement influencés par le tourbillon en fer à cheval sur la face amont, la forme du toit au-dessus des géométries et la taille de la zone de re-circulation en aval
The objective of this work is to study the formation and development of vortices created around 2D and 3D building models having different roof shapes. A physical and dynamical analysis of these structures was performed from numerical (vortex methods) and experimental (Visualisations, Velocity and pressure measurements) results. The results underlined the importance of the roof shape on the flow structure : Upstream of the three dimensional geometries, the flow is characterized by a horseshoe vortex attributed to the concentration of vorticity of the upstream boundary layer caused by the blockage of the flow by the geometry itself. Vortex tubes are created on the side on top of the 3D geometries with flat roof thus making the flow reattachment. Downstream, a vortex is created at the bottom corner of the geometry. Furthermore, an arch vortex generates the closure of the wake downstream. The study of the surface pressures in the center plan of the geometries showed the pressure coefficients are directly influenced by the horseshoe vortex on the upstream face, by the shape of the roof on top of the geometries and by the size of the re-circulation zone downstream

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Trocmé, Maxime. "Aide aux choix de conception de bâtiments économes en énergie." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005892.

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Abstract:

Dans un contexte de raréfaction des ressources énergétiques et d'objectifs de diminution par 4 des émissions de gaz à effet de serre, le problème posé aux acteurs de l'industrie du bâtiment est d'élaborer des concepts de bâtiments à forte efficacité énergétique et de disposer des outils d'ingénierie capables de les évaluer. De nombreuses études et retours d'expériences sur des bâtiments atteignant des besoins annuels de chauffage inférieurs à 50 kWh.m-2. (incluant chauffage, climatisation, eau chaude sanitaire, éclairage et ventilation) montrent que la diminution des consommations énergétiques passe par une conception architecturale prenant en compte la compacité du bâtiment et la gestion des apports d'énergie passifs, une sur-isolation de l'enveloppe, la mise en place de free-cooling et d'une ventilation double-flux avec récupération de chaleur. Les performances de cette dernière technologie sont directement affectées par le renouvellement d'air naturel à travers les défautsd'étanchéité de l'enveloppe. Il paraît donc primordial de procéder à une évaluation plus fine de ces phénomènes. Un modèle de simulation aéraulique multizone est développé. Il permet d'évaluer les débits d'air dans le bâtiment et s'insère dans un outil d'aide à la conception thermique, COMFIE. Ce modèle est basé sur les hypothèses du mélange parfait et de la conservation de la masse pour chaque zone du bâtiment. Les débits d'air entre deux zones s'expriment en fonction de la différence de pression (causée par le vent et le tirage thermique) entre ces zones. Plusieurs sortes de connexions aérauliques sont implémentées dont les fissures, les entrées d'air et les grandes ouvertures. Le modèle aéraulique utilise les températures du modèle thermique pour qui les débits d'air sont aussi une donnée d'entrée. Les deux modèles sont donc couplés, via une méthode synchrone, jusqu'à ce qu'un critère de convergence soit atteint. Deux études de cas permettent de présenter les fonctionnalités du modèles : une opération de logement et un "concept building" de bâtiment urbain performant.

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Roldan, Antoine. "Etude thermique et aéraulique des enveloppes de bâtiment : influence des couplages intérieurs et du multizonage." Lyon, INSA, 1985. http://www.theses.fr/1985ISAL0046.

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Abstract:

Nous développons dans ce travail un logiciel détaillé de simulation thermique des bâtiments essentiellement axé vers des applications de recherche. Après une étude critique sur les méthodes de calcul des densités de flux conductif à travers les parois basées sur la notion de fonction de transfert, nous présentons le cheminement algorithmique conduisant à la modélisation thermique des enveloppes de bâtiment. Nous insistons plus particulièrement sur le fait que le logiciel admet une description multi zone de l'habitat. Les transferts aérauliques constituent un des couplages thermiques importants entre les différentes zones d'un même bâtiment ainsi qu'entre un bâtiment et son environnement. Nous développons également un modèle aéraulique qui permet de modéliser ces transferts d'air. Les modèles thermique et aéraulique sont validés par rapport à des résultats expérimentaux quand il s sont disponibles ou bien par rapport à d'autres codes de calcul. Enfin, la dernière partie est consacrée à une étude de sensibilité de paramètres qui nous permet de quantifier l'importance d'une modélisation correcte des couplages thermiques entre surfaces intérieures et l'influence d'une description plus ou moins complexe de l'habitat
Ln the present work, we develop a detailed software of thermal simulation of buildings essentially turned towards research applications. After a critical study of conduct ion transfer function met hods used to calculate heat flux trough walls , we explain the algorithmic mechanism driving to the building thermal model. We especialy insist on the fact that the software admits a multi zone description of dwellings. Aeraulic transfers are among the major thermal connect ions between the different zones of a building as well as between the buildings ans its surroundings. We also develop an "air f low" model. Both thermal and ventilation models are checked by experimental results when available or by others calculation codes. Finally the last part is devoted to a study of parameters sensibi1ity allowing to evaluate importance of a correct model of thermal relations between inner surfaces and also of the more or less complex description of dwellings

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Boulkroune, Khalef. "Thermique du bâtiment : mesures sur site et modélisation avec Accès à des Logiciels en Langage Naturel - ALLAN. -." Paris 12, 1992. http://www.theses.fr/1992PA120042.

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Abstract:

Ce travail est une contribution a la constitution et la validation d'une modelotheque de base en thermique du batiment. L'etude conjugue une modelisation/simulation a partir du couple allan. /neptunix et une experimentation en grandeur reelle. Apres une description detaillee du fonctionnement du logiciel allan. Les modeles elementaires relatifs a un logement et decoulant de la demarche de modelisation adoptee sont presentes. La seconde partie de l'etude est consacree a la validation experimentale des modeles crees, grace a une campagne de mesures realisee sur un logement de type f2 de l'immeuble experimental de gaz de france. Les resultats obtenus par simulations compares a ceux de la campagne de mesures sont globalement satisfaisants. Les ecarts mesure-modele sont souvent inferieurs a la precision des capteurs utilises

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Berthou, Yannick. "Étude de parois de bâtiments passifs associant un Matériau à Changement de Phase (MCP) et une super isolation transparents." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0109.

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Abstract:

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

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Wurtz, Etienne. "Modélisation tridimensionnelle des transferts thermiques et aérauliques dans le bâtiment en environnement orienté objet." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523621.

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Abstract:

L'étude consiste à décrire les phénomènes thermiques et aérauliques dans le bâtiment à l'aide d'un outil simplifié : la méthode zonale. Il s'agit d'une méthode tridimensionnelle basée sur le partitionnement en un petit nombre de sous-volumes, intermédiaire entre les modèles à un noeud et les maillages fins. On écrit des bilans de masse et d'énergie dans chaque sous-volume tandis que les échanges dans les interfaces sont déterminés par des lois reliant les débits aux différences de pression. L'aspect modulaire de la méthode facilite son implémentation dans un environnement orienté objet et le logiciel SPARK, adapté à la résolution de gros systèmes d'équations non-linéaires est utilisé à cet effet. Les résultats sont validés par rapport à différentes références expérimentales et numériques. Une étude paramétrique détermine les coefficients empiriques judicieux ainsi que les caractéristiques d'un maillage optimal. Un autre atout d'un environnement objet réside dans les possibilités de couplage. On traitera successivement l'exemple d'un modèle de description du confort, celui des transferts par conduction en tenant compte des effets tridimensionnels ainsi qu'un modèle de transferts de masse. La simulation des effets d'une source de chaleur donne des résultats conformes aux constatations expérimentales dans l'ensemble du volume. Enfin, le cas de la convection mixte est traité en prenant en compte la conservation de l'énergie cinétique dans l'écoulement ; les résultats correspondent à ceux obtenus avec un modèle de champ.

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Dissertations / Theses on the topic 'Modèles thermiques de bâtiments'

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