Letteratura scientifica selezionata sul tema "Immeubles d'habitation – Chauffage et ventilation"

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

L'histoire du chauffage des bâtiments d'habitation est ici étudiée dès les foyers des origines, comme les inventions Romaines ainsi que les dispositifs de l'Europe archaïque. La cheminée centrale, puis adossée, leurs évolutions formelles sont présentées, comme l'émergence des poêles alémaniques et leurs transformations. On s'est attaché à étudier comment les traités d'architecture abordent les problèmes de chauffage (XVIe-XVIIIe siècles), puis les premiers traités de chauffage (XVIIe-XVIIIe siècles). On a détaillé les premières expériences de chauffage centralisé qui apparaissent au XVIIIe siècle et se développent au XIXe siècle tant sur les plans pratiques que théoriques. L'histoire de l'apparition du chauffage urbain, aux USA, en Europe et en France fait l'objet d'un traitement privilégié avec un développement du cas du réseau de Villeurbanne (l'un des deux premiers avec Paris). L'histoire du chauffage durant le XXe siècle, moins radicalement novatrice, est présentée plus sommairement, mais articulée avec la création architecturale de l'époque

Pour atteindre les objectifs de réduction de consommation et augmenter la flexibilité de la demande des bâtiments, il est nécessaire de disposer de modèles de prévision de charge de climatisation facilement diffusables sur site et performants qui permettent la mise en place de stratégies d’optimisation énergétique et d’effacement. Cette thèse compare plusieurs architectures de modèles inverses (« boite noire », « boite grise »). Un modèle semi-physique d’ordre 2 (R6C2) a été retenu pour prévoir la puissance de climatisation et la température intérieure moyenne en chauffage et en refroidissement. Il permet aussi d’interpréter des situations inédites (effacement), absentes de la phase d’apprentissage. Trois stratégies d’optimisation énergétique et d’effacement adaptées aux contraintes d’exploitation sont étudiées. La première permet d’optimiser la relance en chauffage afin de réduire la consommation et d’atteindre effectivement la température de confort le matin. La seconde stratégie optimise les températures de consigne sur une journée dans un contexte de prix variable de l’énergie, ceci afin de réduire la facture énergétique. Enfin, la troisième stratégie permet au bâtiment de s’effacer en limitant la charge tout en respectant des critères de confort spécifiés. Le modèle R6C2 et les stratégies ont été confrontés à un bâtiment réel (une école élémentaire). L’étude montre qu’il est possible de prévoir la puissance électrique et la température moyenne d’un bâtiment complexe avec un modèle mono-zone ; elle permet d’évaluer les stratégies développées et d’identifier les limites du modèle
To reach the objectives of reducing the energy consumption and increasing the flexibility of buildings energy demand, it is necessary to have load forecast models easy to adapt on site and efficient for the implementation of energy optimization and load shedding strategies. This thesis compares several inverse model architectures ("black box", "grey box"). A 2nd order semi-physical model (R6C2) has been selected to forecast load curves and the average indoor temperature for heating and cooling. It is also able to simulate unknown situations (load shedding), absent from the learning phase. Three energy optimization and load shedding strategies adapted to operational constraints are studied. The first one optimizes the night set-back to reduce consumption and to reach the comfort temperature in the morning. The second strategy optimizes the set-point temperatures during a day in the context of variable energy prices, thus reducing the energy bill. The third strategy allows load curtailment in buildings by limiting load while meeting specified comfort criteria. The R6C2 model and strategies have been faced with a real building (elementary school). The study shows that it is possible to forecast the electrical power and the average temperature of a complex building with a single-zone model; the developed strategies are assessed and the limitations of the model are identified

Un niveau important d’isolation des parois de bâtiments peut diminuer le refroidissement du bâtiment en été, quand les conditions extérieures sont favorables. Dans cette thèse, le concept d’isolations commutable, est développé : pendant les périodes de refroidissement, l’isolation commutable peut être désactivée pour refroidir la masse du bâtiment pendant la nuit. Pendant les périodes de chauffage, ce concept peut être utilisé pour utiliser les gains solaires. Dans cette thèse, le potentiel des isolations commutables est étudié pour des bureaux dans un climat continental européen. En outre, deux nouveaux concepts d'isolations commutables sont introduits et développés et caractérisés expérimentalement. Un modèle nodal détaillé a été mis en place, validé et utilisé pour conduire une étude paramétrique. Le potentiel des isolations commutables a été étudié à l’aide de simulations énergétiques dynamiques du bâtiment qui ont montré que des réductions importantes des besoins de chauffage et de refroidissement ainsi que des heures d'inconfort en été peuvent être atteintes. Plusieurs stratégies de contrôle ont été mises au point, introduites et comparées. L'influence de la masse thermique a également été étudiée, ainsi que l'influence de l'orientation ou du cadre des éléments
Important thermal insulation levels can prevent the building to cool down during the cooling period, when the external conditions are favorable. In this thesis, the concept of switchable insulation is developed: during the cooling period, the insulation can be deactivated during the night to let the heat flow out. During the heating period, the switchable insulation can be deactivated whenever solar gains can be used. In this thesis the potential of switchable insulation for an European continental climate and for office buildings is investigated. Also, two new concepts of switchable insulation are introduced, developed and characterized experimentally. A detailed thermal model has been introduced, validated and used for a parametric analysis. The potential of switchable insulation is investigated on a building level, showing that important reductions of the heating and cooling load as well as summer discomfort hours can be achieved. Several control strategies have been developed, introduced and compared. The influence of thermal mass was also investigated, as well as the influence of the orientation or the elements’ frame