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.

ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT THERMIQUE D'UNE CELLULE D'HABITATION EN AMBIANCE CLIMATIQUE SIMULEE. DESCRIPTION DE L'ENSEMBLE DU SUPPORT EXPERIMENTAL, DU SIMULATEUR DE CLIMAT, DE LA CHAINE DE MESURE ET DES OUTILS DE TRAITEMENT DES MESURES. ETUDE EN REGIME PERMANENT DES TEMPERATURES PERMETTANT DE DEFINIR: LA SENSIBILITE DE LA CELLULE A DIFFERENTS PARAMETRES, L'INCIDENCE DE L'HETEROGENEITE SPATIALE DES TEMPERATURES, LA CORRECTION DES PONTS THERMIQUES A REALISER POUR POUVOIR UTILISER DES MODELES DE CALCUL UNIDIMENSIONNELS (UTILISATION DE THERMOGRAPHIES INFRAROUGES). MISE AU POINT ET COMPARAISON DE TROIS OUTILS DE MODELISATION EN REGIME VARIABLE (DIFFERENCES FINIES, FACTEURS DE PONDERATION, MODELE SIMPLIFIE)

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

PROPOSITION DE TROIS DEMARCHES: SIMPLIFICATION DES ALGORITHMES DE CALCUL DES DIFFERENTS MODES DE TRANSFERT DE CHALEUR ET DE MASSE; OPTIMISATION DES PROCEDURES DE CALCUL (PRE-CALCULS, MODULES...); IDENTIFICATION POUR CHAQUE TYPE DE PROBLEME DES VARIABLES SIGNIFICATIVESM AVEC L'EXEMPLE DE L'INTERMITTENCE DU CHAUFFAGE

CETTE THESE TRAITE DES DIFFICULTES LIEES A LA PRISE EN COMPTE DES REGULATIONS DANS LA MODELISATION ET LA SIMULATION DES SYSTEMES THERMIQUES DU BATIMENT. DES TECHNIQUES DE PARAMETRAGE AUTOMATIQUE HORS-LIGNE DES REGULATEURS SONT ETUDIEES. UN MODELE DE REGULATEUR NUMERIQUE AUTO-AJUSTABLE EST PROPOSE. LA FACILITE D'USAGE ET LA ROBUSTESSE DE CE REGULATEUR FACE A DES SYSTEMES DE CARACTERISTIQUES VARIABLES ET SOUMIS A DES PERTURBATIONS IMPORTANTES, SONT ASSUREES: 1) PAR UNE INITIALISATION PRE-DEFINIE DES PARAMETRES SERVANT A LA SYNTHESE DU REGULATEUR; 2) ET PAR UN MODULE DE SUPERVISION CONSTITUE DE REGLES DE CONDUITE S'APPLIQUANT A SON ADAPTATION. LA DESCRIPTION DU MODE OPERATOIRE GLOBAL D'UNE INSTALLATION THERMIQUE COMPLEXE, EST AUSSI ABORDEE. AINSI, UNE BASE METHODOLOGIQUE ET UN MODELE CONCEPTUEL SONT PROPOSES, EN VUE D'ELABORER UN OUTIL D'AIDE A LA DESCRIPTION DES LOGIQUES DE FONCTIONNEMENT. UNE STRUCTURE TYPE DE SCHEMA LOGIQUE EST DEFINIE, AVEC UN NOYAU DE BASE DE REGLES PERMETTANT LA STRUCTURATION DES INFORMATIONS DU CONCEPTEUR, D'EN VERIFIER LA COHERENCE, LA COMPLETUDE AINSI QUE LA FIDELITE AU SYSTEME REEL

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.