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To reduce the energy consumption of buildings, a solution known for decades, consists of designing its envelope in order to exploit the energy resources existing in the environment. This is the very principle of so-called bioclimatic architecture. This is also true for hot and humid climates. But up to now, the lack of criteria to iden-tify the energy resources available in the environment and the level of performance of the technical solution has been a major obstacle. To solve this problem, this thesis has a double ambition. On one hand, we have developed new analysis criteria which make it possible to quantify the energy potentials of a site and on the other hand the bioclimatic performance of constructive solutions regarding these potentials. This new approach, adapted to a fully air-conditioned building in a hot and humid climate, gives an overview of the exploitable environmental resources and the capacity of the building to exploit these resources. A case study in the climate of Djibouti is then chosen to implement all the bioclimatic indicators and the results are analyzed over the whole year, but also in a dynamic way. This work shows not only the capacity of the indicators to reflect the bioclimatic performance of buildings, but also their capacity to give an overview of the building's heat exchanges. These indicators therefore make it possible to set, from the first stages of the design, benchmarks on the state of resources and especially the use made of them by the technical solutions most suited to the local climate. Finally, the new analysis criteria are used in a building design ap-proach, to assess the bioclimatic performance of different con-structive solutions. Our contribution will ultimately provide the basis for future thermal regulations of buildings in countries with hot and humid climates, in general, and in Djibouti, in particular, Pour réduire la consommation d’énergie des bâtiments, une solution connue depuis des décennies, consiste à concevoir son enveloppe afin d’exploiter les ressources énergétiques existant dans l’environnement. C’est le principe même de l’architecture dite bio-climatique. Cela est d’autant plus vrai pour les climats chauds et humides. Mais jusqu'à présent, l'absence de critères permettant d'identifier les ressources énergétiques disponibles dans l’environnement et le niveau de performance de la solution tech-nique a représenté un obstacle majeur. Pour résoudre ce problème, ce projet de thèse a une double ambition. D’une part, nous élaborons des nouveaux critères d’analyse qui permette de quantifier les potentiels énergétiques d’un site et d'autre part les performances bioclimatiques de solutions constructives au regard de ces potentiels. Cette nouvelle approche adaptée au bâtiment entièrement climatisé dans un climat chaud et humide donne une vue d'ensemble des ressources environnementales exploitables et de la capacité du bâtiment à exploiter ces ressources. Un cas d’étude sous le climat de Djibouti est alors choisi pour mettre en œuvre l’ensemble des indicateurs bioclimatiques et les résultats sont analysés sur toute l’année, mais aussi de manière dynamique. Ce travail de thèse montre non seulement la capacité des indicateurs à refléter les performances bioclimatiques des bâtiments, mais aussi leur capacité à donner une vue d'ensemble des échanges thermiques du bâtiment. Ces indicateurs permettent donc de fixer dès les premières étapes de la conception, des points de repère sur l’état des ressources et surtout l’exploitation qui en est faite par les solutions techniques les plus adaptées au climat local. Finalement, les nouveaux critères d’analyse sont utilisés dans une approche de conception des bâtiments, pour évaluer la performance bioclimatique de différentes solutions constructives. Notre contribution permet à terme de servir de socle aux futures réglementations thermiques des bâtiments dans les pays à climat chaud et humide, en général, et à Djibouti, en particulier

International audience; Adresse de l'entité, *abdou.idris-omar@etu.univ-lyon1.fr ou eleyeh.abdou@gmail.com RESUME. Dans les pays chauds, le défi à relever est celui de la climatisation. L'augmentation de la consommation d'énergie par la climatisation découle du besoin de vivre dans des pièces plus confortables, ce qui est compréhensible. Mais à Djibouti, ce besoin est exacerbé par une architecture voulant imiter celle des pays développés mais inadaptée aux conditions climatiques. Cet article tente de proposer une nouvelle définition de potentiels d'utilisation de ressources bioclimatiques permettant le rafraichissement des bâtiments situés sous ce type de climat. Pour ce faire, cela passe par une bonne connaissance des ressources énergétiques disponibles dans l'environnement, et plus particulièrement de leur utilité au regard des besoins de rafraîchissement du bâtiment. Dans le cadre de notre contribution à cette problématique, une première étape d'identification a été effectuée pour déterminer les ressources énergétiques à exploiter. Ensuite, des indicateurs ont été définis afin de quantifier la capacité des sources précédentes à couvrir la consommation d'énergie pour la climatisation et la possibilité pour le bâtiment de les exploiter. Dans ce travail, les indicateurs précédents ont été appliqués sur un cas de bâtiment type à Djibouti avec un climat type chaud et humide. MOTS-CLÉS : Ressources énergétiques, Performance bioclimatique, Enveloppe du bâtiment. ABSTRACT. In hot countries, the challenge is air conditioning. The increase in energy consumption by air conditioning stems from the need to live in more comfortable rooms, which is understandable. But in countries like Djibouti, this need is exacerbated by an unsuitable architectural design of the buildings for local climatic conditions. This paper proposes a new methodology for the quantification of the potential benefits of bioclimatic resources to reduce building's energy consumption, under hot and humid climate. To do so, it requires a good knowledge of the environmental resources, and especially their usefulness for building's cooling demand. As part of our contribution to this issue, first identification step has been carried out to determine which sources should be exploited. Then, indicators have been defined to quantify the ability of the previous sources to cover the need for air conditioning and the possibility for the building to exploit them. In this study, the previous indicators were applied to a reference building in Djibouti with a hot and humid conditions

Within the context of more stringent buildings codes, mastering airtightness is of importance to achieve energy efficient buildings. Unintended air leakage through the building envelope, which is due to bad design and poor workmanship, not only increases energy consumption, but also leads to moisture disorders, affecting building durability and occupants health. This moisture risk is present in particular for lightweight structures such as timber frame buildings, which are sensitive to air leakage. It is therefore necessary to better understand and to assess the impact of unintended air transfers on the hygrothermal field and the heat flux in the vicinity of an airtightness defect. To this end, two numerical models are developed, dealing with Heat-Air (HA) and Heat-Air-Moisture (HAM) transfer respectively. The HAM model is firstly validated in 1D using numerical benchmarks from literature. Then, temperature measurements in a cellulose insulation layer subjected to moist air flow are compared with the models outputs, and good agreement is obtained. The HAM model provides a better prediction of the temperature field compared to the HA model. Following this 2D experimental validation of the HAM model, it is applied to a complex defect geometry, including porous insulation materials and thin air gaps. This defect is meant to be realistic, as it is drawn from a measurement campaign aiming to identify typical envelope leakage points encountered in timber frame buildings. Long term simulations are performed under transient temperature and humidity conditions, in case of air exfiltration and air infiltration. This study helps identifying tendencies towards moisture risk: infiltrating air flow dries the assembly whereas exfiltrating air flow humidifies it. A methodology to assess heat fluxes through the defect is presented. Finally, a simplified approach is derived from the detailed HAM-model, to take into account the contribution of airtightness defects on the total heat loss on the building scale. It is shown that the additional heat loss induced by an airtightness defect may be described by a specific heat loss coefficient. In addition, the coupling between air flow and envelope has a significant impact on total heat flux calculations. The influence of moisture transfers on observed tendencies is also discussed., Dans un contexte de durcissement des règlementations thermiques, la maîtrise de l'étanchéité à l'air des bâtiments est essentielle pour atteindre les objectifs de consommation énergétique. Les fuites d'air parasites à travers l'enveloppe, dues aux défauts de conception ou à une mauvaise mise en oeuvre, mènent à une surconsommation énergétique, mais aussi à des pathologies liées à l'humidité, mettant en péril la durabilité du bâti et la santé des occupants. Le risque lié à l'humidité est particulièrement présent dans les cas des enveloppes légères à ossature bois, sensibles aux transferts d'air. Il est donc nécessaire de mieux comprendre et de quantifier l'impact de ces transferts d'air sur le champ hygrothermique et sur le flux de chaleur au niveau d'un défaut d'étanchéité. Dans ce but, deux modèles numériques traitant les transferts couplés 'air-chaleur' et couplés 'air-chaleur-humidité' sont développés. Le second modèle est d'abord validé en 1D à l'aide de benchmarks numériques. Ensuite, des mesures de température dans un isolant en ouate de cellulose traversé par un flux d'air humide sont comparées avec les sorties des modèles. Une bonne concordance mesures-modèles est obtenue. Le modèle 'air-chaleur-humidité' s'avère plus précis pour prédire le champ de température que le modèle 'air-chaleur'. Suite à cette validation 2D du modèle couplé 'air-chaleur-humidité', celui-ci est appliqué à une géométrie de défaut complexe, mettant en jeu des isolants poreux perméables à l'air en contact avec des fines lames d'air. Ce défaut se veut réaliste, puisqu'il est issu de campagnes de mesures nationales qui ont permis d'identifier les points sensibles des enveloppes à ossature bois vis à vis des fuites d'air parasites. Des simulations sont réalisées avec des conditions aux limites variables en température et humidité sur des temps longs (quatre ans), en exfiltration et en infiltration d'air. Ces études permettent de dégager certaines tendances vis-à-vis des risques liés à l'humidité. Ainsi, l'exfiltration provoque une humidification significative de l'assemblage tandis que l'infiltration mène à un séchage. Une méthodologie pour évaluer les flux thermiques à l'échelle du défaut est également proposée. Dans une dernière partie, une approche simplifiée est proposée pour prendre en compte l'impact des défauts d'étanchéité à l'air sur la déperdition thermique à l'échelle bâtiment. La perte thermique supplémentaire générée par un défaut d'étanchéité peut être caractérisée par un coefficient de perte thermique propre au défaut, et le couplage du flux d'air avec l'enveloppe a une influence significative sur l'évaluation du flux déperditif total. Enfin, l'influence des transferts d'humidité sur les tendances observées est discutée.

Within the context of more stringent buildings codes, mastering airtightness is of importance to achieve energy efficient buildings. Unintended air leakage through the building envelope, which is due to bad design and poor workmanship, not only increases energy consumption, but also leads to moisture disorders, affecting building durability and occupants health. This moisture risk is present in particular for lightweight structures such as timber frame buildings, which are sensitive to air leakage. It is therefore necessary to better understand and to assess the impact of unintended air transfers on the hygrothermal field and the heat flux in the vicinity of an airtightness defect. To this end, two numerical models are developed, dealing with Heat-Air (HA) and Heat-Air-Moisture (HAM) transfer respectively. The HAM model is firstly validated in 1D using numerical benchmarks from literature. Then, temperature measurements in a cellulose insulation layer subjected to moist air flow are compared with the models outputs, and good agreement is obtained. The HAM model provides a better prediction of the temperature field compared to the HA model. Following this 2D experimental validation of the HAM model, it is applied to a complex defect geometry, including porous insulation materials and thin air gaps. This defect is meant to be realistic, as it is drawn from a measurement campaign aiming to identify typical envelope leakage points encountered in timber frame buildings. Long term simulations are performed under transient temperature and humidity conditions, in case of air exfiltration and air infiltration. This study helps identifying tendencies towards moisture risk: infiltrating air flow dries the assembly whereas exfiltrating air flow humidifies it. A methodology to assess heat fluxes through the defect is presented. Finally, a simplified approach is derived from the detailed HAM-model, to take into account the contribution of airtightness defects on the total heat loss on the building scale. It is shown that the additional heat loss induced by an airtightness defect may be described by a specific heat loss coefficient. In addition, the coupling between air flow and envelope has a significant impact on total heat flux calculations. The influence of moisture transfers on observed tendencies is also discussed.; Dans un contexte de durcissement des règlementations thermiques, la maîtrise de l'étanchéité à l'air des bâtiments est essentielle pour atteindre les objectifs de consommation énergétique. Les fuites d'air parasites à travers l'enveloppe, dues aux défauts de conception ou à une mauvaise mise en oeuvre, mènent à une surconsommation énergétique, mais aussi à des pathologies liées à l'humidité, mettant en péril la durabilité du bâti et la santé des occupants. Le risque lié à l'humidité est particulièrement présent dans les cas des enveloppes légères à ossature bois, sensibles aux transferts d'air. Il est donc nécessaire de mieux comprendre et de quantifier l'impact de ces transferts d'air sur le champ hygrothermique et sur le flux de chaleur au niveau d'un défaut d'étanchéité. Dans ce but, deux modèles numériques traitant les transferts couplés 'air-chaleur' et couplés 'air-chaleur-humidité' sont développés. Le second modèle est d'abord validé en 1D à l'aide de benchmarks numériques. Ensuite, des mesures de température dans un isolant en ouate de cellulose traversé par un flux d'air humide sont comparées avec les sorties des modèles. Une bonne concordance mesures-modèles est obtenue. Le modèle 'air-chaleur-humidité' s'avère plus précis pour prédire le champ de température que le modèle 'air-chaleur'. Suite à cette validation 2D du modèle couplé 'air-chaleur-humidité', celui-ci est appliqué à une géométrie de défaut complexe, mettant en jeu des isolants poreux perméables à l'air en contact avec des fines lames d'air. Ce défaut se veut réaliste, puisqu'il est issu de campagnes de mesures nationales qui ont permis d'identifier les points sensibles des enveloppes à ossature bois vis à vis des fuites d'air parasites. Des simulations sont réalisées avec des conditions aux limites variables en température et humidité sur des temps longs (quatre ans), en exfiltration et en infiltration d'air. Ces études permettent de dégager certaines tendances vis-à-vis des risques liés à l'humidité. Ainsi, l'exfiltration provoque une humidification significative de l'assemblage tandis que l'infiltration mène à un séchage. Une méthodologie pour évaluer les flux thermiques à l'échelle du défaut est également proposée. Dans une dernière partie, une approche simplifiée est proposée pour prendre en compte l'impact des défauts d'étanchéité à l'air sur la déperdition thermique à l'échelle bâtiment. La perte thermique supplémentaire générée par un défaut d'étanchéité peut être caractérisée par un coefficient de perte thermique propre au défaut, et le couplage du flux d'air avec l'enveloppe a une influence significative sur l'évaluation du flux déperditif total. Enfin, l'influence des transferts d'humidité sur les tendances observées est discutée.

This thesis aims to enhance the use of bio-based materials such as concretes composed with hemp, flax or straw rapes, whose cultures are quite well developed at regional and national level. Due to their composition, these materials, plant-based aggregates associated with an inorganic matrix, have a high moisture sensitivity while retaining advantageous thermal performance. Their properties are indeed strongly associated with a high porosity, which gives them a great capacity to adsorb and release the water vapor contained in the surrounding atmosphere; this specificity comes interconnect with heat exchange of a wall or building. It is therefore essential to analyze the phenomena of coupled thermal and hygric transfers not only to determine the need for heating or for air exchanges, but also to apprehend occupant comfort and durability of construction.Built on many experimental trials, the main characteristics of the used materials are first specified. Then is specifically analyzed the behavior of a scaled wall, placed under stationary or variable conditions of humidity and / or temperature. Moreover, the properties of the materials provide, after implementation in a simulation model (SPARK) and experimental validation, a predictive approach of the hygrothermal behavior of a wall or a building envelope. Through a simplified model for a single zone room, is highlighted the influence of the hygric inertia of the materials on the relative humidity of the indoor atmosphere., Cette thèse a pour objectif de valoriser par une caractérisation multi-échelle, les bétons à base de chanvre, de lin et de colza, dont les cultures sont plutôt bien développées aux niveaux régional et national. De par leur composition, ces matériaux, à base de granulats végétaux associés à une matrice minérale, possèdent une forte sensibilité à l’humidité tout en conservant des performances thermiques intéressantes.Leurs propriétés sont en effet fortement liées à une porosité importante, qui leur confère une grande capacité à adsorber et restituer la vapeur d’eau contenue dans l’ambiance environnante ; cette spécificité vient s’interconnecter avec les échanges de chaleur d’une paroi ou d’un bâtiment. Il est donc indispensable de faire une analyse couplée des phénomènes de transferts thermiques et hygriques, non seulement pour déterminer les besoins en chauffage ou renouvellement d’air d’un local, mais aussi pour appréhender le confort des occupants et la durabilité de la construction. En s’appuyant sur de nombreux essais expérimentaux, les principales caractéristiques des matériaux mis en oeuvre sont tout d’abord précisées. Est ensuite analysé plus particulièrement le comportement d’une paroi à l’échelle réelle, placée dans des conditions stationnaires ou variables d’humidité et/ou de température. Les propriétés des matériaux implémentées dans un modèle de simulation numérique (SPARK) permettent par ailleurs, et après validation expérimentale, une approche prédictive du comportement hygrothermique d’une paroi ou de l’enveloppe d’un bâtiment. A travers un modèle simplifié pour un local monozone, l’influence de l’inertie hygrique des matériaux sur le taux d’humidité relative de l’ambiance intérieure est mise en évidence.

In the context of the current energy crisis, energy consumption and the carbon trace have become a mayor influence in the architectonic conception, the first link in the construction process. Recent constrains associated with international agreements such as the Rio Summit (1992), the Kyoto Protocole and, specifically in France, Grenelle delʼEnvironnement Round Table (2007), have diversified the number of stakeholders in the architectural conception, traditionally reserved to architects. The race to reduce by hal fenergy consumption in buildings (RT 2012) as well as the goal to cut by four greenhouse gas emissions by 2050 (Grenelle de lʼEnvironnement), puts the architectural creative process in jeopardy. Such demanding requirements favor trivial technical solutions and encourage standardization and off shoring of architectural elements.This researchʼs purpose is to place the architectural approach at the center of the sustainable conception. This allows the validation of the performance of a houseʼs shape as an effective response to environmental constrains. For this, we have placed our interest in the vernacular house, usually characterized by simple forms and adapted to their sociocultural and geo-climatic context. This habitat, which has resulted from a long term optimization, is inevitably sustainable. The vernacular habitat is analyzed herein in the search of the motivations that have shaped it. In consequence, geographical and climate circumstances that could have determined the shape of houses have been considered. We claim that from the analysis of visible architectural features it is possible to obtain information on the geo-climatic environment as well as the influence relationships that connect them.These influence relationships are modeled following a qualitative approach supported by a qualitative representation of knowledge. The representation, based upon qualitative functions, enables automatic reasoning, starting from gathered awareness of geo-climatic environment, for establishing corresponding architectural features. Finally, the modeled result both allows the evaluation of the form of new houses and assist the conception of houses adapted to their local context., Dans le contexte actuel de crise énergétique mondial, la consommation d'énergie et l'empreinte carbone, prennent une influence inévitable dés la conception architectonique,premier maillon du processus de construction. Les nouvelles contraintes associées aux accords internationaux tels que, le Sommet de Rio (1992), le protocole de Kyoto (1997) et,spécifiquement en France, le Grenelle Environnement (2007), diversifient le nombre des intervenants dans la conception architecturale, réservée traditionnellement aux architectes.La course pour diviser par deux la consommation énergétique des bâtiments (RT 2012),ainsi que lʼobjectif de diviser par quatre les émissions de gaz à effet serre à l'horizon 2050,mettent en péril la liberté du processus créatif architecturale. Des exigences si fortes dérivent vers des solutions techniques banalisantes et amènent à la standardisation et à la délocalisation des éléments architecturaux. L'objectif de cette recherche est de placer la démarche architectonique de nouveau au centre de la conception durable. Ceci devient possible en validant la performance de la forme de la maison en tant que réponse efficace face à des contraintes environnementales. Pour cela nous nous intéressons à la maison vernaculaire, toujours caractérisée par des formes simples et adaptées à leur contextes socioculturel et géo-climatique. Cet habitat, qui est le résultat d'une optimisation sur du long terme, est forcément durable. L'habitat vernaculaire est analysé ici à la recherche des motivations qui l'ont façonné. Pour cela sont considérés des circonstances géographiques et climatiques qui peuvent déterminer la forme de ces maisons. Nous estimons qu'il est possible d'obtenir de l'information sur l'environnement géoclimatique à partir de l'analyse de déterminants architectoniques visibles, et d'identifier des relations d'influence qui les lient. Ces relations d'influence sont modélisées suivant une approche qui s'appuie sur une représentation qualitative de la connaissance. L'établissement d'un modèle construit à partir de fonctions qualitatives, permet d'effectuer un raisonnement automatique, à partir de la connaissance recueillie sur l'environnement géo-climatique, pour établir les déterminants architectoniques visibles correspondants. Finalement l'outil proposé a une double vocation : permettre d'évaluer la performance de la forme des nouvelles constructions et structurer une démarche de conception d'habitations adaptées à un contexte local.

Our works focus on the setting of reliable tools able to analyze the interaction between the building envelope and HVAC systems. The developed approach is based on Bond Graphs methodology, a graphical modeling language which is particularly suitable for energy exchanges. A numerical model gathering, under the same simulation environment, sub-models representing the building envelope, the solar gains, the floor heating, the chilled ceiling and the ventilation system, is developed in order to predict the energy interactions between these sub-systems. The multi-zone building model is developed in order to simulate and analyze the overall building thermal behavior. Then, the solar gains model is also included to predict the solar radiation exchanges in a way close to reality. The model of the heating and cooling system, combining the floor heating and the chilled ceiling, is developed in order to improve the thermal comfort of the building. Afterwards, the ventilation system is modeled in order to represent the air exchange inside the building. The experimental validation is carried out on the tri-generation unit integrated with a thermal solar system (platform ENERBAT). Furthermore, the parametrical study was realized in order to gain a better understanding according to the impact of some factors in the energy performance of the single-family building located in Meurthe-et-Moselle region (France). Optimization of several measures, such as insulation of the building envelope, type of glazing, building orientation and ventilation system, is performed to respond to the requirements of the French thermal standard (RT2012); L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire concerne le développement d'un modèle global représentant le couplage de l'enveloppe du bâtiment avec les équipements énergétiques. Une approche systémique appelée les Bond Graphs, peu employée jusqu'ici dans la modélisation des systèmes thermiques, est utilisée. Le modèle global du bâtiment, regroupant sous le même environnement de simulation, les modèles de l'enveloppe du bâtiment, les apports solaires, les émetteurs de chauffage et de rafraîchissement et le système de ventilation, est développé pour reconstituer l'ensemble des articulations énergétiques entre l'enveloppe et les environnements intérieur et extérieur. A travers la modélisation d'un bâtiment multizone, le couplage systémique des modèles de l'enveloppe et des apports solaires est présenté. Par ailleurs, un système combinant un plancher chauffant et un plafond rafraîchissant est étudié à l'aide des modèles des émetteurs de chauffage et de rafraîchissement. Le renouvèlement d'air dans le bâtiment est également concerné par la modélisation Bond Graph. Enfin, des éléments de validation expérimentale sont présentés. Pour cela, la plateforme de tri-génération d'énergie ENERBAT est exploitée. L'objectif est d'étudier le couplage optimal enveloppe du bâtiment - équipements énergétiques pour lequel les modèles BG sont développés. Une étude paramétrique tenant compte des interactions entre les paramètres étudiés est menée sur un projet réel de rénovation. Finalement, une combinaison appropriée des paramètres étudiés a été retenue afin de réduire la consommation énergétique selon la réglementation thermique française (RT2012)

2012; Our works focus on the setting of reliable tools able to analyze the interaction between the building envelope and HVAC systems. The developed approach is based on Bond Graphs methodology, a graphical modeling language which is particularly suitable for energy exchanges. A numerical model gathering, under the same simulation environment, sub-models representing the building envelope, the solar gains, the floor heating, the chilled ceiling and the ventilation system, is developed in order to predict the energy interactions between these sub-systems. The multi-zone building model is developed in order to simulate and analyze the overall building thermal behavior. Then, the solar gains model is also included to predict the solar radiation exchanges in a way close to reality. The model of the heating and cooling system, combining the floor heating and the chilled ceiling, is developed in order to improve the thermal comfort of the building. Afterwards, the ventilation system is modeled in order to represent the air exchange inside the building. The experimental validation is carried out on the tri-generation unit integrated with a thermal solar system (platform ENERBAT). Furthermore, the parametrical study was realized in order to gain a better understanding according to the impact of some factors in the energy performance of the single-family building located in Meurthe-et-Moselle region (France). Optimization of several measures, such as insulation of the building envelope, type of glazing, building orientation and ventilation system, is performed to respond to the requirements of the French thermal standard (RT2012).; L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire concerne le développement d'un modèle global représentant le couplage de l'enveloppe du bâtiment avec les équipements énergétiques. Une approche systémique appelée les Bond Graphs, peu employée jusqu'ici dans la modélisation des systèmes thermiques, est utilisée. Le modèle global du bâtiment, regroupant sous le même environnement de simulation, les modèles de l'enveloppe du bâtiment, les apports solaires, les émetteurs de chauffage et de rafraîchissement et le système de ventilation, est développé pour reconstituer l'ensemble des articulations énergétiques entre l'enveloppe et les environnements intérieur et extérieur. A travers la modélisation d'un bâtiment multizone, le couplage systémique des modèles de l'enveloppe et des apports solaires est présenté. Par ailleurs, un système combinant un plancher chauffant et un plafond rafraîchissant est étudié à l'aide des modèles des émetteurs de chauffage et de rafraîchissement. Le renouvèlement d'air dans le bâtiment est également concerné par la modélisation Bond Graph. Enfin, des éléments de validation expérimentale sont présentés. Pour cela, la plateforme de tri-génération d'énergie ENERBAT est exploitée. L'objectif est d'étudier le couplage optimal enveloppe du bâtiment - équipements énergétiques pour lequel les modèles BG sont développés. Une étude paramétrique tenant compte des interactions entre les paramètres étudiés est menée sur un projet réel de rénovation. Finalement, une combinaison appropriée des paramètres étudiés a été retenue afin de réduire la consommation énergétique.

This thesis focuses on modeling and characterization of heat and mass transfer in a wooden building envelope. A code which simulates unsteady heat and mass in an air layer in two-dimensional geometry, which is part of the multi-layer wall, was developed and validated. Numerical validations that include all transfer modes were achieved for unsteady and steady states regimes (conduction, convection, surface-to-surface radiation, mass transfer and surface condensation). Then, the code developed for the air layer at the LEMTA was coupled to the code Transpore used at the LERFOB. The latter one deals with the transfer in hygroscopic solid materials. For the experimental validation of the fully coupled code, an experimental cell was constructed and instrumented to study the hygrothermal behavior of the studied walls. This cell which is thermally and hygroscopicly controlled was set up at the CRITT BOIS. Comparisons between the experimental and numerical results are presented and discussed. Besides, several experiments of thermal characterization of various materials (insulators containing wood fibers, solid wood ...) were also conducted. The influence of temperature and moisture on thermal conductivity and specific heat was largely investigated, Ce travail de thèse porte sur la modélisation et la caractérisation des transferts de chaleur et de masse dans les parois multicouches des bâtiments à ossature bois. Un code instationnaire permettant de simuler les transferts de chaleur et de masse dans une lame d'air en géométrie bidimensionnelle, qui est un élément de la paroi multicouches, a été développé et validé. Les validations numériques en régimes transitoire et stationnaire ont porté sur la totalité des modes de transfert (conduction, écoulement en convection naturelle et forcée, rayonnement entre surfaces, transfert massique et condensation surfacique). Ensuite, ce code intégrant la présence d'une lame d'air dans la paroi a été couplé au code Transpore développé au LERFOB. Ce dernier traite rigoureusement les transferts dans les matériaux solides hygroscopiques. Pour la validation expérimentale du code complet couplé, une cellule expérimentale a été construite et instrumentée pour étudier le comportement hygrothermique des parois étudiées. Cette cellule, régulée thermiquement et hygroscopiquement en température et en humidité relative, a été mise en place au CRITT BOIS d'Epinal. Des comparaisons entre les résultats expérimentaux et numériques sont également présentées et discutées. De nombreuses campagnes de caractérisation thermique sur divers matériaux (isolants à base de fibres de bois, bois massifs, ...) ont également été menées. L'influence de la température et de l'humidité sur la conductivité thermique et la chaleur spécifique a été largement analysée

Also available in English: NRC-IRC research on Canadian wood-frame construction in China

Also available in English: Reducing greenhouse gases in concrete production

Also available in English: Adapting vacuum insulation panels for construction - barriers and opportunities

En 2009-10 les séminaires de l'IRC-CNRC présentés à travers le Canada aussi connus sous le nom Regard sur la science du bâtiment auront pour thème l'efficacité énergétique dans les bâtiments, tout particulièrement les nouveaux outils et technologies. La prochaine Conférence internationale sur les systèmes et les technologies de l'enveloppe du bâtiment (ICBEST) se tiendra du 27 au 30 juin 2010 à Vancouver et réunira des chefs de file du domaine de l'enveloppe du bâtiment issus de l'industrie de la construction et des milieux de l'enseignement et de la recherche. Lors de la douzième conférence canadienne sur la science et la technologie du bâtiment tenue à Montréal du 6 au 8 mai dernier, le Conseil de l'enveloppe du bâtiment du Québec a créé un prix en l'honneur d'Armand Patenaude et six personnes sont devenues les premiers récipiendaires de ce prix. L'IRC-CNRC a récemment lancé un nouvel outil Internet qui simplifie le calcul des charges dues au vent qui s'exercent sur les toits. Appelé Wind-RCI. Le CNRC a créé un réseau national qui réunira les chercheurs s'intéressant au bâtiment et à la santé. Le Réseau canadien d'experts en sciences du bâtiment et de la santé contribuera au mieux-être des Canadiens en regroupant des spécialistes qui, ensemble, rehausseront la conception, la construction, le fonctionnement et l'entretien de l'environnement bâti. Des chercheurs du CNRC ont lancé une nouvelle initiative de R-D sur les bioproduits utilisés en construction.

L'abonnement en ligne aux éditions 2005 des codes modèles publiés par le CNRC est maintenant disponible. Le recueil d'évaluations de produits édition 2008 du Centre canadien des matériaux de construction est maintenant disponible sur CD. L'IRC-CNRC publie un nouveau Guide d'installation de systèmes de signalisation photoluminescente dans les cages d'escaliers de bâtiments. Un Nouveau centre de recherche de l'IRC-CNRC intitulé Centre de technologies de construction assistée par ordinateur situé à London en Ontario offrira des outils pour accroître la productivité des compagnies de construction canadiennes. L'IRC-CNRC complète une première phase d'un projet de recherche sur le comportement au feu des maisons. L'IRC-CNRC mène une étude rétrospective de l'incendie du Manège militaire de Québec.

La conférence de l'Association internationale pour la préservation et ses techniques (APTI) tiendra sa conférence annuelle à Montréal. La Commission canadienne des codes du bâtiment et de prévention des incendies (CCCBPI) invite le public à participer à l'examen annuel des modifications proposées aux codes modèles nationaux. Les enregistrements vidéo et audio complets de chaque exposé des séminaires RSB 2006, Infrastructures durables et RSB2007 Recherche en sécurité incendie pour une meilleure conception des bâtiments sont maintenant disponibles à coût abordable sur le site web du CNRC. Deux nouveaux digests techniques traitant des sous-sol s'ajoutent à la série Solutions constructives, et sont disponibles sur le site web du CNRC. L'IRC-CNRC a lancé un projet majeur qui vise à contribuer à une meilleure santé des occupants grâce à une qualité de l'air améliorée dans les bâtiments. Ce projet en trois volets étudiera la corrélation entre la ventilation, la qualité de l'air et la santé, élaborera des méthodes en vue de l'évaluation des technologies qui sont supposées améliorer la qualité de l'air, et créera un forum et un centre d'échanges nationaux à l'intention des décideurs.

Séminaire de l'IRC-CNRC sur l'habitation. Une équipe d'experts du Conseil national de recherches du Canada présentera un séminaire d'une journée intitulé Regard sur la science du bâtiment 2008-09 : Habitations uni/multifamiliales : améliorer leur performance grâce à une approche systémique, dans 15 villes canadiennes. Pour plus d'information, consultez le site web suivant : http://www.nrc-cnrc.gc.ca/fra/idp/irc/rsb/08-maisons.html. Nouvelles publications pratiques du CNRC. Trois nouveaux documents pratiques s'ajoutent à la liste impressionnante des 65 Solutions constructives. On y traite de mortiers de rejointoiements et de transmission du son entre les logements. Pour les consulter, visiter le site web http://www.nrc-cnrc.gc.ca/fra/idp/irc/sc/index-ctus.htmlCode modèle national de l'énergie pour les bâtiments. Le CNRC et Ressources naturelles Canada travailleront avec les provinces et les territoires, sous l'égide de la Commission canadienne des codes du bâtiment et de prévention des incendies (CCCBPI), pour appuyer les travaux de mise à jour du Code modèle national de l'énergie pour les bâtiments - Canada 1997 (CMNÉB).Étude sur la performance énergétique des vitrages et des pare-soleilsPour déterminer l'effet des caractéristiques de transmission solaire des vitrages de fenêtres sur la performance énergétique des maisons, les scientifiques du Centre canadien des technologies résidentielles (CCTR) à Ottawa ont effectués des essais in-situ et de la modélisation numérique. Les résultats indiquent que le vitrage à gain solaire élevé a produit la meilleure performance énergétique globale. Cependant en été le vitrage à gain solaire faibles a produit la meilleure performance pour réduire les charges de climatisation. Dans ce contexte, un projet complémentaire pour étudier l'effet de dispositifs pare-soleil sur la consommation énergétique a été entrepris.

Résumé:La modélisation numérique du transport de chaleur, d'air et d'humidité dans une paroi de l'enveloppe du bâtiment permet de comparer des stratégies de conception d'enveloppe pour une variété de climats extérieurs et de conditions intérieures. L'accumulation d'humidité, les cycles de gel et dégel et la distribution des températures à chaque couche de la paroi sont des indicateurs de la réponse prédite par le modèle. Les modèles numériques ont des avantages et des limites et ceux-ci doivent être bien compris pour utiliser cet outil de façon fiable. Cet exposé présente les caractéristiques du modèle hygrothermique hygIRC 1-D développé à l'IRC-CNRC.

Dans le cadre d'un projet visant à concevoir des enveloppes du bâtiment plus durables, moins gourmandes en énergie et mieux adaptées aux conditions climatiques extrêmes des régions côtières et nordiques, des chercheurs de l'IRC-CNRC ont réalisé trois études sur le terrain sur les conditions intérieures et extérieures auxquelles sont soumis des bâtiments sous ces climats. Des résultats sont présentés.Un nouveau guide sur l'isolation acoustique des bâtiments à ossature en bois est maintenant disponible. Ce guide aidera les concepteurs à choisir des éléments structuraux, des coupe-feu et des détails de jonction qui permettront de limiter la transmission du son à travers les murs et les planchers qui séparent les différentes unités d'un immeuble. Un nouveau guide sur la performance des systèmes et des matériaux d'enveloppe des sous-sols est disponible. Ce guide bien illustré de près de 200 pages facilitera la conception et la construction des systèmes de sous-sols performants dans le climat canadien

L'IRC-CNRC offrira une formation d'une journée sur son logiciel de modélisation de transfert de chaleur et d'humidité à travers l'enveloppe du bâtiment, le hygIRC-1D version 1.1. Cette première aura lieu le 21 mars 2007 à Banff en Alberta .L'Alberta Building Envelope Council South (ABEC South) organise la 11ième conférence sur la science et les technologies du bâtiment du 22 au 24 mars prochain à Banff Alberta. La rencontre d'été 2007 du Groupe de travail sur les mortiers de rejointoiement aura lieu à Montréal le 14 juin 2007.

UNLABELLED In the frame of the French national research program PRIMEQUAL (inter-ministry program for better air quality in urban environments), measurements of outdoor and indoor pollution have been carried out in eight schools in La Rochelle (France) and its suburbs. The buildings were naturally ventilated by opening the windows, or mechanically ventilated, and showed various air permeabilities. Ozone, nitrogen oxides (NO and NO(2)), and airborne particle (particle counts within 15 size intervals ranging from 0.3 to 15 mum) concentrations were continuously monitored indoors and outdoors for two 2-week periods. The indoor humidity, temperature, CO(2) concentration (an indicator of occupancy), window openings and building permeability were also measured. The temporal profiles of indoor and outdoor concentrations show ozone and nitrogen oxides behave differently: NO and NO(2) indoor/outdoor concentration ratios (I/O) were found to vary in a range from 0.5 to 1, and from 0.88 to 1, respectively, but no correlation with building permeability was observed. On the contrary, I/O ratios of ozone vary in a range from 0 to 0.45 and seem to be strongly influenced by the building air-tightness: the more airtight the building envelope, the lower the ratio. Occupancy, through re-suspension of previously deposited particles and possible particle generation, strongly influences the indoor concentration level of airborne particles. However, this influence decreases with particle size, reflecting the way deposition velocities vary as a function of size. The influence of particle size on deposition and penetration across the building envelope is also discussed by analyzing the I/O ratios measured when the buildings were unoccupied, by comparing the indoor concentrations measured when the buildings were occupied and when they were not (O/U ratios), and by referring to previously published studies focussing on this topic. Except one case, I/O were found to vary in the range from 0.03 to 1.79. All O/U are greater than one and increase up to 100 with particle size. PRACTICAL IMPLICATIONS Assessing children's total exposure requires the knowledge of outdoor and indoor air contaminant concentrations. The study presented here provides data on compared outdoor and indoor concentration levels in school buildings, as well as information on the parameters influencing the relationship between outdoor and indoor air quality. It may be used as a basis for estimating indoor concentrations from outdoor concentrations data, or as a first step in designing buildings sheltering children against atmospheric pollution.

Also available in English: New international project to study whole-building heat, air and moisture flows

Also available in English: BELCAM project will develop support tools for asset and building managers

Also available in English: Building envelope performance and durability, Presentations at 1995 Seminar Series on Building Envelope Performance: 1995, Montreal, Quebec City

Traduit de: Construction Canada 35(2) fév 1993, p. 24-27, Reprinted in La performance et la durabilité de l'enveloppe du bâtiment, colloque technique (NRCC-38991F)

Regard 86 sur la science du bâtiment - Un pare-air pour l'enveloppe du bâtiment, 1986, Différentes villes canadiennes, Collection: Compte rendu (Conseil national de recherches Canada. Institut de recherche en construction); nº 13

L'auteur décrit brièvement les facteurs qui déterminent la chaleur requise pour empêcher la formation de glace lorsque la neige s'accumule sur les chaussées, à l'aide de systèmes enrobés pour faire fondre la neige. Il présente aussi des directives pour l'évaluation des exigences thermiques de base dans plusieurs régions urbaines du Canada.

La thermographie infrarouge est une technique qui permet de transformer le rayonnement infrarouge en images visibles. Dans le cas de l'entretien des bâtiments, elle sert principalement à identifier les zones de pertes de chaleur par suite de défauts de conception ou de construction. Dans les bâtiments à valeur historique, elle sert également à évaluer l'intégrité de la maçonnerie. Le présent Digeste constitue une introduction sommaire à la théorie de l'infrarouge et à son application à l'examen des bâtiments; il décrit certains des défauts susceptibles d'être révélés par une étude thermographique.

La condensation dans l'enveloppe d'un bâtiment étant la première cause de sa détérioration, il faut expliquer les mécanismes qui en sont responsables et les mesures qui permettent de l'éviter. Dans ce document, l'auteur traite des contradictions entre certaines de ces mesures, de la probabilité d'appliquer ces mesures dans des conditions de construction normales et de la nécessité de mesures de sûreté intégrees en cas de défaillances.

On étudie dans le présent Digest les structures à paroi simple gonflables comprenant quatre éléments constitutifs fondamentaux: enveloppe, dispositifs d'ancrage, équipement de gonflage, et portes. Il convient, en vue d'obtenir une construction sûre et donnant un service satisfaisant, de choisir ces éléments conformément à certains critères de conception qui seront précisés.

L'industrie de la construction éprouve actuellement de nombreux problèmes avec les enveloppes de bâtiment et la dé gradation prémature, des matériaux de construction: fuites d'eau par la toiture, condensations interstitielles, maté riaux de revêtement s'écaillant ou se tachant, efflorescence et défectuosité des revêtements extérieures. Cette discussion porte principalement sur la durée de service ou la performance de l'enveloppe du bâtiment., Also available in English: Service life of the building envelope, Regard 84 sur la science du bâtiment - Performance des matériaux en service, octobre et novembre 1984, Canada, Collection: Compte rendu (Conseil national de recherches du Canada. Division des recherches en bâtiment); nº DBR-CR-11

Les statistiques climatologiques ordinaires ne sont pas très utiles dans la conception des bâtiments. Il convient de choisir des valeurs, pour les divers éléments climatiques, dont la fréquence corresponde aux risques acceptables de ruine de la construction ou d'une de ses fonctions. Lorsque, pour une région, il n'existe pas de relevés mété orologiques adéquats, les valeur utilisées doivent tenir compte des formes du terrain. En comparaison avec les variations annuelles, les régions urbaines ont ordinairement une influence restreinte sur les valeurs utilisées dans la conception de bâtiments., La Recherche à la Pratique: Le Défi de l'application. CIB 5e Congrès: 1971-06, Paris, France

Les fuites d'air se produisent dans la plupart des bâtiments, mais en raison des exigences posées par les nouvelles normes d'efficience, de la nécessité d'humidifier l'air interne en hiver et de la tendance à la construction de bâtiments plus hauts que précédemment, ces fuites deviennent de moins en moins tolérables. Une prévention efficace n'en peut être réalisée que par un soin particulier dans la conception et, une inspection serrée au cours de la construction, en vue d'éviter toute malfacon viciant les plans.

La température maximale de la surface extérieure de n'importe quel bâtiment dépend essentiellement de sa couleur et de son orientation. La couleur et la proximité de surfaces avoisinantes ont également un effet sensible sur la température de la surface considérée. L'analyse a montré que les surfaces des toitures sombres peuvent atteindre des températures de l'ordre de 230 degrés F en été et, en hiver, des températures inférieures de quelques degrés à celle du minimum de la température de l'air. Il est donc important de s'assurer avant de la construire que toute toiture comportant une surface sombre peut donner satisfaction à des températures variant entre -50 degrés et 230 degrés F. Si une surface légèrement colorée est prévue pour réduire le maximum des températures il est important de s'assurer que la surface gardera une faible absorptivité "onde courte" durant toute sa durée d'emploi. La température maximale superficielle d'un mur varie entre 140 et 190 degrés F selon la couleur et la proximité des surfaces réfléchissantes. Si des dispositifs sont employés à l'extérieur pour faire de l'ombre ils doivent avoir une surface sombre qui absorbera le rayonnement incident plutôt que d'avoir une surface qui le réfléchirait sur un mur ou une fenêtre adjacents. Néanmoins il est important de ne pas rendre plus sombre la couleur d' une surface extérieure jusqu'à ce qu'il soit établi que la nouvelle ombre ainsi créée ne causera pas une majoration excessive de la température prévue pour les matériaux du mur.

Le but du présent Digeste est de montrer comment le gradient thermique peut être déterminé, de souligner pourquoi cette détermination est importante et d'indiquer comment elle peut être employée par les architectes.

Les principes à suivre pour éviter les difficultés causées par l'intensification de l'humidification en hiver sont énoncés.

Ce Digeste examine des éléments climatiques: températures, précipations, et le vent.