Laboratoire : Laboratoire Génie Civil et Géo
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Laboratoire : Laboratoire Génie Civil et Géo
Titre : Analyse du comportement thermique et énergétique de bâtiments par modélisation statistique – Application au suivi de parcs de bâtiments ou de logements Financement prévu : Région Cofinancement éventuel : Université d’Artois (Co)-Directeur de thèse :Didier DEFER E-mail : [email protected] Co-directeur de thèse : E-mail : Laboratoire : Laboratoire Génie Civil et Géo-Environnement (EA 4515) Equipe : Axe Réseaux Urbains - Habitat Descriptif : • Le sujet de recherche choisi et son contexte scientifique Notre société fait actuellement face à des défis environnementaux, sociaux et économiques au centre desquels se trouve la problématique de l’énergie. La limitation de la consommation énergétique et de l’émission des gaz à effet de serre constitue actuellement un enjeu majeur qui impose de faire évoluer notre façon de vivre dans la ville et dans ses bâtiments. L’efficacité énergétique, la production d’énergie renouvelable, son stockage sont des domaines qui doivent mobiliser les efforts de recherche et d’innovation. Le concept de Smartcity qui interconnecte des systèmes monitorés semble être un modèle d’évolution de la ville qui fera le lien entre toutes les initiatives. La Région Nord - Pas de Calais a voulu impulser une dynamique de projets dans cette direction en lançant la démarche de la Troisième Révolution Industrielle. Le projet Sunrise retenu dans le cadre de la définition du nouveau Contrat de Plan Etat Région vise à développer ce concept de ville intelligente. Le bâtiment est un des éléments essentiels de ce réseau. Les habitants des villes y passent plus de 90% de leur temps. C’est également l’endroit où plus de 40% de l’énergie est consommée et qui est à l’origine de 25% de l’émission des gaz à effet de serre. La volonté de réduction de la consommation énergétique et des émissions s’est traduite dans les bâtiments neufs et rénovés par l’amélioration de la qualité de l’enveloppe, le contrôle du renouvellement d’air, l’utilisation de systèmes plus performants. Ces investissements pour être efficaces doivent s’accompagner d’une sensibilisation des usagers et d’une optimisation du pilotage des systèmes. Ces deux points qui déterminent le fonctionnement réel du bâtiment sont les plus difficiles à prévoir et à contrôler. Pour connaître ce fonctionnement ou se donner les moyens de l’influencer, certains usagers et plus généralement les gestionnaires de parcs de logements ou de bâtiments collectent certaines informations par relevés, enquêtes et par instrumentation. Actuellement, la mise en place de systèmes de mesure se développe fortement à l’échelle d’un logement individuel, d’un bâtiment ou de tout un parc. Les consommations d’eau, de gaz, d’électricité sont ou vont être de plus en plus souvent relevées à distances ou enregistrées. L’essor de capteurs à bas coûts, communicants, sans fil,… permet de suivre les grandeurs de l’ambiance intérieure des bâtiments comme la température, l’hygrométrie, le taux de CO2, de CO et autres COV. Ces capteurs permettent de suivre le fonctionnement des équipements tels que les systèmes de chauffages, de ventilation, d’assurer le comptage de l’énergie. Des contacteurs permettent de connaître l’état d’une ouverture. Il s’avère pourtant que le déploiement, quelque fois à grande échelle, de tous ces moyens de mesure ne permette pas toujours de répondre aux attentes. Les détenteurs de ces relevés se trouvent confrontés à une abondance de données issues de différentes grandeurs, de différents logements ou bâtiments et qu’il est difficile d’analyser séparément. Elles rendent compte de phénomènes qui sont souvent déphasés, plus ou moins corrélés, et elles sont difficilement exploitables en temps réel. Elles comportent des composantes lentement variables auxquelles se superposent des composantes rapides d’apparence aléatoire. Les approches par simulations physiques de type thermique dynamique ou même les modèles simplifiés ne sont pas envisageables pour cet objectif. Il est indispensable de pouvoir définir des procédures d’analyse suivant les informations disponibles et les objectifs. Le sujet de recherche proposé vise à développer une méthodologie d’analyse basée sur l’élaboration d’indicateurs statistiques. L’analyse en composante principale et ses formes dérivées est une des pistes qu’il sera intéressant d’explorer pour les définir. Au préalable, les signaux pourront être conditionnés ou prétraités pour, par exemple, prendre en compte les déphasages entre les grandeurs. Ces indicateurs pourront fournir des informations sur la performance énergétique réelle des bâtiments, sur l’impact du comportement des occupants. Un des apports de l’étude sera la définition des principaux capteurs à prévoir pour un suivi de bâtiment et l’élimination de ceux dont les informations sont trop redondantes. L’optimisation du nombre de capteurs facilitera l’élargissement de l’échantillon d’étude. Leurs études comparées pour des bâtiments de même nature ou typologie pourront mettre en évidence des dysfonctionnements. Dans cette optique, le suivi de certains indicateurs pourra permettre de détecter des évolutions de comportement ou de performance des systèmes. La mise en évidence automatisée d’anomalies de fonctionnement, d’évolutions pourra déclencher des alertes. Cette approche devrait permettre des actions de réduction de la consommation énergétique efficaces sur des points ciblés par les indicateurs. Ce travail sera réalisé en partenariat avec le Conseil Départemental 62, Pas de Calais Habitat, Lille Métropole Habitat.