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.

Avant-Propos de l'auteur : Ce document decrit nos activites scientifiques menees au sein du Centre de Thermique de L'INSA de Lyon (CETHIL, URA CNRS 1372) depuis 1982 et egalement nos activites liees a notre fonction de Maitre de Conferences au Departement de Genie Civil de L'IUT A de l'Universite Claude Bernard. Nous avons garde une structure classique pour ce type de document, a savoir une presentation de mes activites de recherche, d'enseignement, d'administration et autres responsabilites collectives. Nous developpons largement la premiere partie concernant la recherche et plus particulierement au paragraphe"Reduction Mathematique", mes travaux les plus recents concernant la reduction des grands systemes d'equations d'etat generees par l'etude du comportement thermo-aeraulique du batiment ou de composants de ce batiment. Les problemes concernant le couplage de modeles reduits des composants pour representer le batiment dans son ensemble sont egalement decrits en detail. Nous concluons en faisant un bilan de notre experience dans le domaine de la reduction de modeles appliquee a la thermique du batiment et en presentant quelques voies de developpement pour l'avenir.

Les bâtiments existants reposent sur un équilibre stable qui assure leur durabilité. Toute exécution de travaux de réhabilitation qui déplace cet équilibre peut être à l'origine de désordres. En ce sens, les travaux peuvent être qualifiés de pathogènes. Dans le cadre de rénovations énergétiques, la problématique de l'humidité dans les bâtiments existants nécessite donc une attention particulière. Il convient donc de fournir aux acteurs de la construction des modèles de simulation du comportement hygrothemique global des bâtiments et d'évaluer les risques de pathologies liées à l'humidité. L'élaboration de ces modèles passent par la résolution de problèmes non-linéaires, de grande échelles spatiales et temporelles, et parfois paramétrique. Ils sont donc complexes à résoudre et les méthodes de réduction de modèle permettent de répondre à cette problématique. Deux techniques de réduction de modèles ont été explorées: la Décomposition Orthogonale Propre (POD) et la Décomposition Générale Propre (PGD). Elles ont été appliquées sur des problèmes de diffusion non-linéaire, couplée chaleur et humidité, dans les matériaux poreux. Ces deux méthodes ont été évaluées et comparées sur les critères de réduction du coût numérique de résolution du problème et sur la précision de calcul de la solution. Sur la base de ces analyses, la PGD a été retenue pour la suite des travaux. Grâce à ses caractéristiques, la méthode PGD présente plusieurs avantages d'ordre structurel, recensés dans la littérature. Au chapitre 3, nous avons utilisé ces prérogatives pour répondre aux problématiques de complexité des modèles de simulation des bâtiments. Notre intérêt s'est concentré sur la réduction de la complexité numérique de problèmes multi-dimensionnels, sur la globalisation de problèmes locaux et sur la création de méta-modèle ou solution PGD paramétrique. Plusieurs cas académiques ont été considérés pour illustrer ces propos. Nous avons traité des problèmes de transferts non-linéaires dans les matériaux poreux et des problèmes de transferts multizone dans un bâtiment. Enfin, la dernière partie des travaux est axée sur la construction d'un modèle global articulant des modèles réduits PGD. Deux modèles sont construits. Le premier couple un modèle réduit enveloppe PGD avec un modèle complet multizone. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire LST de l'université PUCPR de Curitiba, Brésil. Ce partenariat a permis de bénéficier du modèle reconnu et validé Domus pour la simulation des transferts multizones. Les nombreuses possibilités du logiciel ont pu être exploitées. Deux cas d'études sont abordés. Le premier concerne la résolution d'un problème paramétrique pour l'étude de scénarios de réhabilitation en fonction de la perméabilité à la vapeur de l'isolant. Le second porte sur la modélisation globale d'un bâtiment bi-zone intégrant une simulation bi-dimensionnelle d'un pont thermique. Il est possible d'élaborer un modèle global présentant une plus grande réduction de la complexité du problème que celui réalisé avec Domus. Le deuxième modèle couple donc un modèle réduit PGD pour le problème enveloppe et une solution PGD paramétrique pour le problème multizone. Les performances de ce modèle ont été discutées en terme de précision de calcul de la solution et d'économie numérique de résolution du problème. La pertinence des méthodes de réduction de modèle pour la simulation du comportement des bâtiments a été montrée. En particulier, la méthode PGD permet d'apporter une nouvelle approche de résolution ces problèmes.

A growing number of urban inhabitants are aware of pressing environmental concerns. This book aims to provide information about relevant environmental quality criteria in urban construction settings, before methods are proposed for assessing these criteria. These will be extremely helpful to eco-building designs, commencing from the very early stag

PROPOSITION ET ANALYSE DES MODELES MATHEMATIQUES SIMPLES ETABLIS EN REGIME VARIE, ACCESSIBLES AUX MICROORDINATEURS ET RENDANT COMPTE AVEC UNE PRECISION SUFFISANTE DU COMPORTEMENT THERMIQUE DES BATIMENTS. LES PAROIS OPAQUES SONT, DANS UN PREMIER TEMPS, MODELISES PAR DIFFERENTS SCHEMAS ELECTRIQUES DONT LA VALIDITE ET LES LIMITES SONT DETERMINEES. PROPOSITION DE DEUX MODELES DE BATIMENT: LE PREMIER BASE SUR UNE DESCRIPTION GLOBALE DES ECHANGES THERMIQUES, LE SECOND ISSU D'UNE ANALYSE DES PHENOMENES PLUS FINE ET D'UN DECOUPAGE DE L'HABITAT EN DEUX ZONES. LARGE EVENTAIL DE LEURS POSSIBILITES, COHERENCE DES BILANS THERMIQUES OBTENUS A PARTIR DE SIMULATIONS ANNUELLES SONT MONTRES. EN PARALLELE, ETUDE DE LA MODELISATION DE LA VENTILATION D'UN LOGEMENT

DEVELOPPEMENT DE MODELES NUMERIQUES DE COMPORTEMENT THERMIQUE DYNAMIQUE DES PAROIS A LAME D'AIR VERTICALE UTILISEES COMME RECUPERATEURS D'APPORTS GRATUITS SOLAIRES OU INTERNES (MURS A EFFET DE SERRE, MUR TROMBE, MUR PARIETODYNAMIQUE ET HELIODYNAMIQUE). ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DETAILLEE SUR LE COMPORTEMENT CONVECTIF DES CAVITES DE GRAND RAPPORT D'ASPECT. DEFINITION DES HYPOTHESES ET DESCRIPTION DES MODELES PROPOSES POUR CHAQUE PAROI (CODES PALADAIN) PUIS LEUR COUPLAGE AU CODE TONY DE SIMULATION DU COMPORTEMENT THERMIQUE DES BATIMENTS. ETUDES DE SENSIBILITE REALISEES SOIT SUR DES PARAMETRES PHYSIQUES, SOIT SUR DES PARAMETRES CONSTRUCTIFS DES SYSTEMES. CES EXPLOITATIONS UTILISENT UN CRITERE D'EVALUATION ENERGETIQUE ORIGINAL (LA FRACTION DE GAINS SOLAIRES) ET PERMETTENT DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES COUPLAGES THERMIQUES ET AERAULIQUES DE LA PAROI CONCERNEE. MODELES SIMPLIFIES