SUITE A LA MISE EN EVIDENCE DU CARACTERE COMPLEXE DU PROCESSUS DE CONCEPTION, L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL CONSISTE EN LA CONSTRUCTION D'UN SYSTEME INFORMATIQUE ASSISTANT L'UTILISATEUR DANS SON ACTIVITE DE CONCEPTION THERMIQUE DU BATIMENT, EN LUI PERMETTANT D'EVALUER AU PLUS TOT L'INFLUENCE SUR L'ENVELOPPE DE L'OUVRAGE ET SUR L'INSTALLATION DE TRAITEMENT D'AIR, DES CHOIX EFFECTUES EN MATIERE D'ARCHITECTURE ET DE STRUCTURE. LA MODELISATION DE L'ACTIVITE ETUDIEE AU TRAVERS DE LA SYSTEMIQUE, AINSI QUE DES CONNAISSANCES MISES EN JEU, A FACONNE L'ARCHITECTURE DU SYSTEME BAPTISE SETIS, EN DEUX PARTIES PRINCIPALES. PREMIEREMENT, LE SYSTEME OPERANT REGROUPE UNE BASE DE DONNEES, ENSEMBLE DES FICHIERS SUPPORTS D'UNE DESCRIPTION THERMIQUE DU BATIMENT, DES BASES DE CONNAISSANCES QUI SELECTIONNENT DES PRINCIPES D'INSTALLATION, ET DES OUTILS DE CALCUL POUVANT SIMULER LE COMPORTEMENT THERMIQUE EN REGIME VARIABLE. DEUXIEMEMENT, CHARGE D'ORGANISER LES MODULES DU SYSTEME OPERANT ET D'APPORTER UNE AIDE AU CONCEPTEUR, LE SYSTEME INFORMATIONNEL ET DECISIONNEL COMPREND LE JOURNAL, MEMOIRE DU PROJET QUI ENREGISTRE TOUTES OPERATIONS EFFECTUEES LORS D'UNE SESSION DE TRAVAIL, ET L'AGENDA QUI PROPOSE A L'UTILISATEUR LA LISTE DE TOUS LES CALCULS ET RAISONNEMENTS QU'IL DEVIENT NECESSAIRE DE REFAIRE SUITE A LA MODIFICATION DE CHAQUE VARIABLE DE CONCEPTION. DE PLUS, DANS LA PERSPECTIVE DE VOIR SETIS ETABLIR DES PROPOSITIONS DE VALEURS REPONDANT AU SEUL ENONCE D'OBJECTIFS DE CONCEPTION, A ETE CONSTRUIT UN OUTIL DE RECHERCHE CAPABLE D'ETUDIER LA SENSIBILITE D'UN PARAMETRE DONNE SUR UNE VARIABLE DE PERFORMANCE CHOISIE

CE TRAVAIL DE THESE ENTRE DANS LE CADRE PLUS GENERAL DE L'INFORMATISATION DES PROFESSIONS DU BATIMENT. IL VISE A FACILITER L'ACCES DES PROFESSIONNELS AUX LOGICIELS DE CALCULS SCIENTIFIQUES UTILISES JUSQU'ALORS, PRINCIPALEMENT, DANS LES LABORATOIRES DE RECHERCHE. FACILITER L'ACCES DES PROFESSIONNELS AUX LOGICIELS DE CALCULS SCIENTIFIQUES SUPPOSE METTRE A LEUR DISPOSITION CES OUTILS DANS UN ENVIRONNEMENT OU LA PLUPART DES TACHES DE SPECIFICATION SONT AUTOMATISEES, OU LE DIALOGUE HOMME/MACHINE EST SIMPLIFIE ET OU L'ACCES AUX DONNEES ET LA REUTILISATION DE CELLES-CI DEVIENT AISE. CE TRAVAIL A ETE MENE EN PARALLELE AVEC UNE ETUDE AMONT DE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE ABSTRAIT D'ENVIRONNEMENT DE SIMULATION INTELLIGENT. DANS CE CONTEXTE, LE BUT DU TRAVAIL DE RECHERCHE ETAIT DE CONTRIBUER A LA DEFINITION DES SPECIFICATIONS D'UN ENVIRONNEMENT DE SIMULATION INTELLIGENT GENERIQUE, DE REALISER UNE APPLICATION CONCRETE POUR EVALUER LA PERTINENCE DES CONCEPTS DEVELOPPES ET DE DEFINIR LES POSSIBILITES D'UTILISATION DE SYSTEMES A BASES DE CONNAISSANCES POUR AMELIORER ENCORE LA PRODUCTIVITE DES UTILISATEURS FINAUX. L'APPLICATION CONCRETE A ETE REALISEE AUTOUR DE TRNSYS, LOGICIEL DE CALCULS DES PERFORMANCES THERMIQUES DES SYSTEMES BATIMENTS/EQUIPEMENTS. ELLE A PERMIS DE DEGAGER DE NOUVELLES FONCTIONNALITES A DEVELOPPER POUR LES UTILISATEURS PROFESSIONNELS, EN PARTICULIER LES NOTIONS DE CONNEXIONS AUTOMATIQUES DE VARIABLES, ET D'ASSEMBLAGE AUTOMATISE DE COMPOSANTS ELEMENTAIRES SONT APPARUES COMME ESSENTIELLES. DES SOLUTIONS POUR REPONDRE A CES PREOCCUPATIONS ONT ETE PROPOSEES ET EVALUEES; ELLES FONT NOTAMMENT APPEL A LA TECHNIQUE DES SYSTEMES EXPERTS

L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE MONTRER L'INTERET ET L'APPORT DES SYSTEMES EXPERTS EN C.A.O. BATIMENT. LA CONCEPTION EST UN EXERCICE DE NATURE COMPLEXE. AUSSI, POUR Y REPONDRE, IL A FALLU ORGANISER LE PROCESSUS DE CONCEPTION, COMPTE TENU DU FAIT QUE L'ON NE PEUT ELABORER DE SOLUTION OPTIMALE MAIS SEULEMENT UN SATISFECUM. DANS LE CADRE DE CETTE PROBLEMATIQUE, LES SYSTEMES INFORMATIQUES D'AIDE A LA CONCEPTION SE REVELENT TRES INTERESSANT. MAIS, LES SYSTEMES ACTUELS DE C.A.O. RESTENT LIMITES A DES FONCTIONS DE REPRESENTATION ET DE VALIDATION DU PROJET. CECI PERMETTRAIT D'AMELIORER LA QUALITE FINALE DES PROJETS. L'INTRODUCTION DES S.E. PERMETTRAIT D'APPORTER UN CERTAIN DEGRE D'INTELLIGENCE AUX SYSTEMES DE C.A.O. EN PARTICULIER, ON POURRAIT AMELIORER L'INTERFACE HOMME-MACHINE EN LUI APPORTANT AINSI UN CARACTERE DEDUCTIF. CETTE IDEE FUT A L'ORIGINE DE LA CREATION DU SYSTEME X2A SE OBJET DE NOTRE ETUDE. CELUI-CI INTEGRE DES SYSTEMES EXPERTS DE DEUX TYPES: 1) INTERFACES INTELLIGENTES OU DEDUCTIVES; 2) DES OUTILS D'EVALUATION DITS INTELLIGENTS POUVANT REALISER DES CALCULS SUIVANT DES METHODES EMPIRIQUES. ILS S'INTEGRENT A UN ENVIRONNEMENT DE C.A.O. CLASSIQUE. MAIS PEUVENT AUSSI ETRE UTILISES DE MANIERE AUTONOME. NOUS NOUS SOMMES SURTOUT ATTACHES A DEVELOPPER L'ASPECT THERMIQUE DE CES OUTILS

Dans les bâtiments résidentiels à haute performance, le comportement des ménages est maintenant l'un des principaux facteurs affectant le confort et la consommation d'énergie. Malgré les progrès technologiques importants en matière d'efficacité énergétique, il demeure un écart considérable entre les prédictions réalisées au moment de la conception et la consommation réelle du bâtiment. À ce jour, il existe peu d'outils d'optimisation du bâtiment prenant en compte la diversité du comportement des occupants. Les outils actuels utilisent généralement des horaires d'occupation fixes, ce qui perpétue l'écart entre les estimations et la performance réelle du bâtiment. De plus, les simulations énergétiques tenant compte du comportement des occupants demandent un grand temps de calcul et sont complexes à implanter en entreprise. Ainsi, il devient essentiel de développer des outils adaptés pour les concepteurs afin d'améliorer l'exactitude des prédictions énergétiques. L'objectif de ce projet est de proposer des outils pour l'optimisation du bâtiment résidentiel, tout en considérant la variabilité du comportement, au moyen de simulations énergétiques. D'une part, une analyse paramétrique sur l'influence de la taille des fenêtres a été menée avec 1000 profils d'occupant différents. Cette étude a permis de conclure que l'importance de chacun des facteurs du comportement changeait selon la taille des fenêtres. Par exemple, lorsque les fenêtres étaient agrandies, l'ouverture des fenêtres influençait moins la demande en chauffage, mais le choix de la température de consigne devenait plus important. D'autre part, une méthode pratique et simplifiée pour considérer le large spectre du comportement, mais en ne générant qu'un nombre réduit de simulations choisies stratégiquement, a été développé. Les simulations énergétiques confirment qu'il est possible de représenter la consommation d'énergie et le confort thermique avec un nombre limité de trois profils d'occupations. En somme, la méthode permet de comparer différentes solutions de design en considérant la diversité du comportement des occupants.

LA THERMIQUE DU BATIMENT PREND UNE PLACE DE PLUS EN PLUS IMPORTANTE DANS LE PROCESSUS GENERAL DE CONCEPTION DES BATIMENTS AFIN DE SATISFAIRE L'OBJECTIF D'UNE APPROCHE ENERGETIQUE OPTIMALE. LA CONCEPTION DES BATIMENTS EST LE RESULTAT D'ACTIONS PLURIDISCIPLINAIRES (ARCHITECTURE, STRUCTURE, ECONOMIE, ACOUSTIQUE, THERMIQUE, ...), CE QUI IMPLIQUE UNE PRISE EN COMPTE EFFICACE DE TOUS LES POINTS DE VUE. CETTE ETUDE, QUI PORTE SUR LA COMPOSANTE ENERGETIQUE DU SYSTEME, A POUR BUT LA MISE A DISPOSITION DES CONCEPTEURS D'OUTILS QUI LEURS PERMETTENT DE CONCEVOIR LES SYSTEMES DE CONDITIONNEMENT CLIMATIQUE ET L'ENVELOPPE DES BATIMENTS SUR LE PLAN THERMIQUE. LE RESULTAT SE TRADUIT PAR UN MODULE SPECIALISE INTEGRE AU SYSTEME CONCEPTOR, PROTOTYPE DE SYSTEME DE C.A.O. MULTITECHNIQUE. IL PERMET AU CONCEPTEUR DE BATIMENT L'ELABORATION DU PROJET, DEPUIS L'ESQUISSE ARCHITECTURALE JUSQU'A L'AVANT-PROJET DETAILLE. NOUS AVONS DEFINI TROIS NIVEAUX DE CONCEPTION POUR LA COMPOSANTE ENERGETIQUE: CHOIX DES PARTIS TECHNIQUES, CONCEPTION PRIMAIRE ET CONCEPTION DETAILLEE DES EQUIPEMENTS ET EVALUATION DES PERFORMANCES. CES NIVEAUX CARACTERISENT L'ASPECT EVOLUTIF DE L'ELABORATION DU PROJET TOUT EN RESTANT COMPATIBLES AVEC CEUX DES AUTRES DISCIPLINES. AFIN D'EVALUER LES OBJECTIFS THERMIQUES ASSIGNES A CHAQUE NIVEAU DE CONCEPTION, NOUS AVONS ELABORE UN SCHEMA CONCEPTUEL THERMIQUE BASE SUR LA REPRESENTATION ORIENTEE OBJET ET UNE PANOPLIE D'OUTILS INTEGRES QUI SONT DES EVALUATEURS QUE NOUS AVONS DEVELOPPES EN LISP. CES OUTILS SONT CARACTERISES PAR UNE MODELISATION ADAPTEE AUX BESOINS DU CONCEPTEUR COMPTE TENU DU NIVEAU DE L'ETUDE ET DES DONNEES DISPONIBLES. OUTRE LA MISE EN UVRE D'OUTILS CLASSIQUES DE L'INGENIERIE THERMIQUE, NOUS AVONS AUSSI CONSTRUIT DES MODELES THERMIQUES SIMPLIFIES UTILISABLES DANS LES PREMIERS STADES DE LA CONCEPTION POUR L'ETUDE DU COMPORTEMENT THERMIQUE DYNAMIQUE DES BATIMENTS. LE SCHEMA CONCEPTUEL REPREND LES DONNEES DECLARATIVES COMMUNES AVEC UN POINT DE VUE THERMIQUE, CE QUI PRESENTE L'INTERET DE SUBSTITUER AUX MODELES THERMIQUES TRADITIONNELS DES GRAINS DE CONNAISSANCES AFFECTES AUX OBJETS THERMIQUES

LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE PORTENT SUR LA CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR DANS LE DOMAINE DU BATIMENT. L'APPROCHE MULTIDISCIPLINAIRE EST PRISE COMME POINT DE DEPART AFIN DE PERMETTRE LA MAITRISE GLOBALE DU PROJET DES LES PREMIERES PHASES DE CONCEPTION. X2A, SUPPORT DE BASE DE LA PRESENTE ETUDE, EST UN SYSTEME DE CAO-BATIMENT EN PHASE AVANT PROJET SOMAIRE. IL OFFRE LA POSSIBILITE D'INCLURE A TOUT MOMENT UNE APPLICATION TECHNIQUE. NOTRE COLLABORATION PORTE SUR DEUX NIVEAUX DIFFERENTS: 1) LE PREMIER CONCERNE L'ENRICHISSEMENT DE X2A PAR L'INTEGRATION DE MODULES THERMIQUES. DEUX TYPES D'OUTILS SONT INTERFACES: LE PREMIER EST RELATIF AU CALCUL EN REGIME PERMANENT POUR UN LOGEMENT DES DEPERDITIONS THERMIQUES ET DES BESOINS EN CHAUFFAGE. LE DEUXIEME PLUS SPECIALISE, PERMET DE SIMULER POUR UNE PERIODE DONNEE, LE COMPORTEMENT THERMIQUE DU BATIMENT, AINSI QUE LES SYSTEMES DE CHAUFFAGE ASSOCIES; 2) LE DEUXIEME NIVEAU SE RAPPORTE A L'AMELIORATION DE LA COMPOSANTE ASSISTANCE A L'UTILISATEUR. L'AIDE A L'ELABORATION DE PROPOSITION INITIALE, LA GESTION ET LA DEFINITION DE STRATEGIES D'EVALUATION, LA GESTION DES CONSEQUENCES D'UNE DECISION DE MODIFICATION SONT LES TROIS PRINCIPAUX DOMAINES D'INTERVENTION. DANS CETTE THESE, NOUS DEVELOPPONS PLUS LE TROISIEME POINT ET SPECIFIONS L'OUTIL DE RESOLUTION CORRESPONDANT

La thermique du batiment prend une place de plus en plus importante dans le processus general de conception des batiments afin de satisfaire l'objectif d'une approche energetique optimale. La conception des batiments est le resultat d'actions pluridisciplinaires (architecture, structure, economie, acoustique, thermique, ...), ce qui implique une prise en compte efficace de tous les points de vue. Cette etude, qui porte sur la composante energetique du systeme, a pour but la mise a disposition des concepteurs d'outils qui leurs permettent de concevoir les systemes de conditionnement climatique et l'enveloppe des batiments sur le plan thermique. Le resultat se traduit par un module specialise integre au systeme conceptor, prototype de systeme de c.a.o. Multitechnique. Il permet au concepteur de batiment l'elaboration du projet, depuis l'esquisse architecturale jusqu'a l'avant-projet detaille. Nous avons defini trois niveaux de conception pour la composante energetique: choix des partis techniques, conception primaire et conception detaillee des equipements et evaluation des performances. Ces niveaux caracterisent l'aspect evolutif de l'elaboration du projet tout en restant compatibles avec ceux des autres disciplines. Afin d'evaluer les objectifs thermiques assignes a chaque niveau de conception, nous avons elabore un schema conceptuel thermique base sur la representation orientee objet et une panoplie d'outils integres qui sont des evaluateurs que nous avons developpes en lisp. Ces outils sont caracterises par une modelisation adaptee aux besoins du concepteur compte tenu du niveau de l'etude et des donnees disponibles. Outre la mise en uvre d'outils classiques de l'ingenierie thermique, nous avons aussi construit des modeles thermiques simplifies utilisables dans les premiers stades de la conception pour l'etude du comportement thermique dynamique des batiments. Le schema conceptuel reprend les donnees declaratives communes avec un point de vue thermique, ce qui presente l'interet de substituer aux modeles thermiques traditionnels des grains de connaissances affectes aux objets thermiques