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2010 MEMOIRE

Consortium


Centre Scientifique et Technique du Bâtiment


CETE de l'Ouest


Institut Français des Siences et Technologies des Transports de l'Aménagement et des Réseaux


Laboratoire d'Étude des Phénomènes de Transfert et de l'Instantanéité : Agro-industrie et Bâtiment


Solutions d’Amélioration Environnementale

Contacts

Mesure Enrichie par la MOdélisation pour une conception Intelligente en Rénovation Energétique

Fiche d'identité du projet

Résumé du projet  

Ce projet a pour objectif de développer une méthode d’audit basée sur l’association de la mesure et de la modélisation afin de permettre des choix pertinents de solutions de rénovation et d’aboutir à des performances énergétiques effectives après rénovation. Par rapport aux méthodes existantes, l’originalité de cette méthode est que d’une part elle s’attache à déterminer avec exactitude la performance intrinsèque du bâtiment et d’autre part elle vise à apprécier l’usage et le fonctionnement du bâtiment. L’identification des caractéristiques thermiques intrinsèques du bâtiment est réalisée en deux phases : une première phase de mesures in situ et une deuxième phase par l’inversion de modèles thermiques et aérauliques. L'appréciation de l’usage et du fonctionnement du bâtiment est basée sur la combinaison de quelques points de mesures en lien avec la méthode d’identification, sur d’éventuels points de mesures directs et spécifiques, et sur les de résultats d’enquête qui se distingue par son caractère ‘opérationnel’ pour une utilisation et une application effectives et adaptées aux circonstances de l’audit pour tout type d’usager ou de gestionnaire du bâtiment.

La méthode globale d’audit intègre un modèle de comportement thermique du bâtiment dont les données d’entrées sont issues des développements réalisés dans ce projet. Au-delà du développement scientifique de la méthode et de sa validation selon les procédures usuelles, il est proposé dans le cadre de projet d’étudier sa faisabilité économique et son acceptabilité par les différents acteurs et d’étudier son applicabilité sur le terrain à travers trois projets pilotes.  

Le projet s’inscrit dans la professionnalisation des métiers de l’audit et de la rénovation pour garantir la pertinence économique des travaux proposés, leur réelle efficacité énergétique et leur acceptation par les usagers des bâtiments à travers les impacts positifs sur la maitrise des charges et le confort.

 Objectifs globaux, verrous scientifiques/techniques
  

Le projet a pour ambition de poser les bases d’une méthode d’identification conjointe des caractéristiques de l’enveloppe et des conditions d’usage déterminantes vis-à-vis des performances énergétiques d’un bâtiment. En combinant mesures et modélisation, la méthode permet de représenter une évolution décisive dans la maîtrise des données d’entrée des outils d’aide à la conception en rénovation. Aussi, elle participera largement à la fiabilisation de la modélisation des bâtiments existants, l’approche générique envisagée devant contribuer in fine à résorber significativement les écarts entre les performances prévisionnelles et les performances réelles. Cette nouvelle méthode pour la réhabilitation avec analyse énergétique intégrée permettra d’améliorer les habitudes de la réhabilitation des bâtiments en s’articulant selon différents modules :

·        M1- Méthode d’identification des caractéristiques intrinsèques du bâtiment : basée sur des mesures in situ et sur l’utilisation inverse d’un modèle de calcul couplant la thermique et l’aéraulique. Le caractère novateur du projet repose sur l’utilisation de la méthode inverse (mesures directes impossibles techniquement ou trop coûteuses dans le cadre d’un audit).

·        M2-Méthode d’appréciation de l’usage et du fonctionnement du bâtiment : combinaison de quelques points de mesures en lien avec la méthode d’identification décrite ci-dessus, d’éventuellement un ou deux points de mesures directs et spécifiques, et de résultats d’enquête auprès des usagers et du gestionnaire du bâtiment. L’appréciation de l’usage est un verrou important dans le résultat des calculs prédictifs. L’apport de la mesure permettra de compléter l’approche qui peut être faite par enquête. L’enquête quant à elle diffère des enquêtes habituellement réalisées, elle se distingue par son caractère ‘opérationnel’ pour une utilisation et une application, effective et adaptée aux circonstances de l’audit pour tout type d’usager.

·        M3- Analyse de la faisabilité économique et sociologique de telles méthodes.

·        M4- Analyse de l’application in situ de la méthode sur quelques bâtiments pilotes. Avec de tels moyens (mesures peu coûteuses, simples à mettre en œuvre et s’étalant d’une journée à une semaine), les professionnels de l’audit pourront grâce à une méthode d’évaluation de la performance de bâtiments existants en fonctionnement, juger de l’impact de plusieurs solutions pour la réhabilitation.

 

La méthode ainsi développée pourrait être utilisée dans d’autres contextes que celui de la rénovation énergétique, tels que la mise en place de contrats de performance énergétique par exemple. Plus généralement, elle pourrait être appliquée à tout problème qui nécessiterait une appréciation précise de la performance énergétique d’un bâtiment en occupation.

L’avancée scientifique résidera dans la mise au point d’une méthode pour la réhabilitation des bâtiments existants permettant de connaître l’espace de décision exploitable. Les principaux verrous scientifiques à lever sont :

·        la définition et développement d’un modèle direct global (thermo-aéraulique à contraintes physiques et technologiques) lié aux méthodes numériques d’observation d’état permettant par la suite d’utiliser des méthodes inverses.

·        la définition et le développement d’une méthode de détermination des conditions de fonctionnement du bâtiment basé sur le calcul des caractéristiques de l’enveloppe à partir des mesures indirectes (liées aux flux impactés par l’environnement d’une part et l’occupation d’autre part).

  ·        l’appréciation de l’usage du bâtiment (verrou important dans le résultat des calculs prédictifs).


Retombées scientifiques, techniques, économiques...
 

L’utilisation de la méthode inverse permettra une avancée scientifique importante en rendant accessible par la mesure des caractéristiques thermiques du bâtiment jusqu’ici difficilement appréhensibles. Le développement d’une méthode d’appréciation de l’usage recalée par la mesure permettra de maîtriser un des points faibles le plus important dans le calcul prédictif. Ainsi l’outil proposé combinant mesure et calcul permettra une évolution décisive dans la maîtrise des données d’entrées des outils d’aide à la conception de réhabilitation thermique. Le projet participera ainsi au niveau scientifique à la fiabilisation de la modélisation des bâtiments existants et au niveau économique à la pertinence des travaux proposés et à leur réelle efficacité énergétique. Par une approche socio-économique spécifique, l’outil sera au plus proche des besoins du métier de l’audit et de la rénovation, ce qui garantira sa diffusion effective.

Les partenaires du projet, acteurs de la réglementation, de la formation des professionnels, des maître d’ouvrages et bureau d’études, seront à même à diffuser les avancées scientifiques et la méthode. Une diffusion spécifique de l’outil est par ailleurs envisagée par les partenaires soit sous forme de méthodes encapsulées dans un outil de mesure ou sous formes de logiciel.