L’intégration du confort thermique des occupants dans la conception des bâtiments performants
Integrating occupants’ thermal comfort in the design of energy-efficient buildings
Résumé
The building sector is one of the largest energy end-use sectors in the world and reducing energy consumption has been the foundation of numerous research works. However, the primary objective of buildings must be to provide a comfortable environment for its occupants. Thus, it is necessary to design energy-efficient buildings so that a trade-off between energy-savings and occupants’ thermal comfort is fulfilled. Recently, glass façades have gained popularity due to their aesthetic appearance. However, they often cause occupants thermal discomfort, in addition to consuming considerable amounts of energy. In light of these conflict characteristics, the main purpose of this thesis is to understand the relationship between design parameters, thermal comfort and heating energy, in order to integrate thermal comfort in the design of energy efficient buildings. Consequently, we adopted a methodology based on the combined use of numerical simulations, Design of Experiments (DoE) technique and an optimization method. This allowed the development of meta-models of thermal comfort and heating energy. These models are then used to integrate thermal comfort in the process of building design. A desirability function was considered in order to simultaneously optimize both thermal comfort and heating energy. This trade-off helps in developing an optimal design of buildings at both energy consumption and thermal comfort levels. The proposed method is applied in a real case study. The obtained results show the added value of integrating thermal comfort in building design.
Le secteur du bâtiment est l’un des plus grands consommateurs d’énergie parmi les secteurs économiques. Il est important alors de promouvoir la conception selon les critères de la basse consommation et du bien-être afin qu’un compromis entre le confort thermique et la performance énergétique puisse être trouvé. L’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments a fait l'objet de nombreux travaux de recherche. Récemment, les systèmes des façades hautement vitrées ont gagné en popularité grâce à leur aspect esthétique. Cependant, si elles ne sont bien conçues, elles mènent à un inconfort thermique et à une surconsommation d’énergie. L’objectif de cette thèse est de comprendre et formaliser la relation entre les paramètres de conception, le confort thermique et la consommation d’énergie. En conséquence, nous adoptons une approche basée sur l’utilisation des plans d’expérience basée sur les simulations numériques. Ceci a permis le développement des méta-modèles afin d’évaluer le confort thermique et la consommation énergétique des bâtiments hautement vitrés. Ces modèles ont ensuite été déployés pour intégrer le confort thermique dans le processus d’optimisation de la conception des bâtiments. Une fonction de désirabilité a été considérée pour optimiser aussi bien le confort thermique et la consommation énergétique. La méthode proposée a été appliquée sur un bâtiment réel. Les résultats obtenus ont montré l’intérêt de l’intégration du confort thermique dans la conception des bâtiments.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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