Génie Climatique - Thermique de l'habitat

Animateurs

  • Patrick SALAGNAC
  • Monica SIROUX

En France, le secteur du bâtiment est aujourd’hui le plus gros consommateur (70 millions de Tep), représentant 43 % de l’énergie totale consommée. Cette consommation énergétique entraîne l’émission de 120 millions de tonnes de CO2 (25 % des émissions nationales). Par conséquent, la nécessité de réduire la quantité de CO2 émise et l’épuisement progressif des ressources imposent une réduction drastique des consommations d’énergie dans l’habitat qui sont, en grande partie, liées au chauffage et à la production d’eau chaude sanitaire (plus de 80 %). Ce constat étant partagé très largement par les autres pays européens, l’Europe et ses états membres se sont mobilisés pour définir un cadre stratégique de lutte contre les évolutions climatiques et une politique énergétique qui affecte au secteur bâti un rôle déterminant, notamment en divisant par 4 la demande énergétique totale du secteur bâti en 2050.


Pour le bâtiment, ce changement de paradigme qui le fait passer du secteur le plus énergivore à un secteur à demande énergétique quasi nulle, voire de production énergétique, demande des efforts de recherche et de développement décuplés, que ce soit dans le secteur des matériaux, des composants, des enveloppes, des systèmes ou de la maîtrise des ambiances intérieures.


Le groupe thématique « Génie climatique – Thermique de l’habitat » s’intéresse à cette problématique. Différents axes de recherche sont concernés tels que :

  • l’amélioration des connaissances des phénomènes physiques et notamment des couplages entre transferts thermiques, transferts hydriques, aéraulique…,
  • le développement de modèles (allant du matériau au bâti),
  • le développement de méthodes et d’outils numériques appropriés aux changements d’échelles et à la réduction de modèle,
  • l’amélioration des enveloppes,
  • l’analyse et l’optimisation de systèmes de production et de distribution d’énergie…
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 Derniers évènements SFT de la section
 

  • Congrès Français de Thermique, « La thermique de l’habitat et de la ville », La Rochelle, 2015
  • Journée d’étude SFT « Energétique du bâtiment : état de l'art et perspectives », Paris, 2015


Congrès en lien avec le groupe
 

Ecole en lien avec le groupe

 

  • SIMUREX 2015, 26-31 octobre 2015, Porticcio, Corse

Ouvrages de référence

  • Groupe d’Analyse Prospective Thématique Bâtiment et ville durables |

    Livre blanc sur les recherches en énergétique des bâtiments

    | Presses des MINES, Collection Développement durable (2013)
  • H. Cortès, J. Blot |

    Transferts thermiques, Application à l’habitat – Etude par la méthode nodale

    | Technosup, Ellipses (1999)
  • C.A. Roulet |

    Energétique du bâtiment I et II

    | Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, (1987)
  • D. Hernot, G. Porcher |

    Thermique appliquée aux bâtiments

    | Les éditions parisiennes (1994)
  • J. Bouteloup, M. Le Guay, J.E. Ligen |

    Climatisation - Conditionnement d'air - Tomes 1, 2, 3.1, 3.2, 4

    | Les éditions parisiennes (2009, 1997, 2002, 2002, 1988)
  • Le Recknagel, Manuel Pratique De Génie Climatique, Tomes 1, 2, 3

    | PYC Editions 1995, 1996, 2001

Journée SFT

Frédéric André (CETHIL), Cyril Caliot (LMAPS), Nicolas Ferlay (LOA), Patrick Salagnac (LaSIE)

Paris

Événement

Journée thématique SFT

Coefficient d'échange convectif en milieu urbain : Mesures et modélisation

Congrès : Contribution

Influence d’un écoulement souterrain sur les performances d’un système de fondations géothermiques

L’évolution actuelle des villes nécessite des quantités d’énergie grandissantes et les enjeux écologiques actuels, soutenus par les réglementations thermiques régissant qui régissent les constructions poussent au développement d’énergies propres et renouvelables. C’est dans ce contexte que se développent les fondations géothermiques depuis les années 80.

Comparaison de deux techniques de rafraîchissement passif en toiture sous différentes conditions climatiques

Suite aux changements climatiques, les bâtiments doivent s’adapter à de nouvelles contraintes. Jusqu’à présent, lorsqu’un bâtiment était dimensionné du point de vue thermique, on s’intéressait essentiellement à la problématique d’hiver (chauffage du bâtiment). Depuis quelques années, du fait de la hausse des températures et de périodes caniculaires en été, les bâtiments doivent répondre à de nouveaux enjeux qui sont d’éviter l’inconfort d’été.

Réflexions sur l’utilisation de capteurs de densité de flux thermique sur un banc expérimental in situ

Ce travail s’intéresse à des problèmes soulevés pendant la mise en place d’un banc d’essais pour monitorer in situ des façades d’un bâtiment ancien avant et après rénovation, afin d’appréhender le comportement thermo-hydrique de ces parois. La littérature est riche en travaux décrivant les différentes méthodes d’analyse des propriétés thermo-physiques, surtout la valeur du coefficient de transmission thermique (U), et en simulations numériques décrivant le comportement de murs anciens.

Conception de parois multi-couches pour véhicules utilitaires isothermes

L’exploitation de véhicules électriques pour la livraison urbaine de denrées périssables est appelée à fortement se développer dans les années à venir. Ce moyen de livraison permet de réduire les émissions carbonées liées au transport de produits alimentaires réfrigérées.

Pour que ce scenario soit viable, il devient nécessaire de limiter l’usage du groupe frigorifique embarqué et de privilégier l’utilisation du stockage électrochimique (batteries) pour la motorisation du véhicule.

Optimisation multicritère d’un échangeur de chaleur air-sol pour différents climats mondiaux

La consommation d’énergie dans le monde augmente très rapidement et représente environ 35 % dans le secteur résidentiel. Les stratégies mondiales ont prévu de réduire la consommation d’énergie dans le bâtiment afin de lutter contre le réchauffement climatique. Pour cela, il est possible d’utiliser des échangeurs de chaleur air-sol (EAHE) basés sur des énergies renouvelables. L’EAHE est un système de chauffage, de ventilation et de climatisation qui utilise l’air extérieur pour circuler dans des tubes souterrains afin de récupérer l’énergie du sol.

Modélisation CFD des performances thermiques d’un mur Trombe

Dans le monde et particulièrement en France, le secteur du bâtiment est un gros consommateur d’énergie. Une part importante de cette énergie est en effet utilisée pour assurer le confort hygrothermique de l’occupant. Afin de limiter la consommation d’énergie carbonée et de limiter les émissions de gaz à effet de serre, les réglementations énergétiques incitent au développement de sources d’énergies propres.

Analyse du confort thermique dans une cavité ventilée selon la position de l’ouverture de sortie

La ventilation a une influence majeure sur le confort thermique et sur l’efficacité des installations thermiques. Ainsi, un bon système de ventilation peut fournir un environnement dont les conditions thermiques sont confortables avec une consommation d’énergie plus basse. La ventilation naturelle et mixte avec des ouvertures Entrée/Sortie choisit judicieusement est l’une des solutions qui s’avère intéressante.

Modélisation thermique de bâtiments intégrant le BIM et la méthode des graphes avec le module NetworkX de Python.

Le secteur du bâtiment est un secteur consommateur d’énergie finale et générateur d’émissions de gaz à effet de serre, cela le met au cœur des politiques publiques de transition énergétique engagées pour réduire ces consommations énergétiques et les émissions associées. Ces politiques ont défini de nouveaux objectifs et exigences en lien avec l’efficacité énergétique en particulier. La modélisation de la thermique de bâtiment représente un des axes permettant de traiter en partie ces objectifs.

Analyse d’un système de micro-cogénération biomasse

La micro-cogénération est une technologie par laquelle on produit simultanément de l’électricité et de la chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire des logements, d’une manière décentralisée. La puissance électrique produite est inférieure à 50 kWel. En utilisant la biomasse en tant que combustible on a plusieurs avantages : on utilise de l’énergie renouvelable, la neutralité carbon, la disponibilité et le bas-prix.

Etude de l’amélioration d’un panneau aérovoltaïque installé sur un bâtiment à faibles besoins énergétiques

Les panneaux photovoltaïques convertissent le flux solaire reçu en électricité avec un rendement de référence de l’ordre de 17% pour les technologies répandues à base de cellules de silicium monocristallin. Malheureusement, ce rendement se dégrade dès lors que la température de ces dernières dépassent les 25 ∘C. Un panneau en pose libre ne peut se refroidir que majoritairement par convection naturelle et légèrement par rayonnement avec respectivement l’air ambiant et son environnement.

Contribution à la modélisation numérique des phénomènes convectifs dans une enceinte chauffée.

Le confort thermique des personnes dans une enceinte chauffée peut parfois être problématique en raison de la stratification de la température et des mouvements d’air causés par la formation de cellules de convection. La modélisation numérique de ces phénomènes peut ainsi s’avérer intéressante dans le but de mieux appréhender leurs mécanismes ou de diagnostiquer d’éventuelles zones d’inconfort pour l’utilisateur.

Identifiabilité des performances thermiques d’une façade-test soumise à des conditions climatiques réelles

L’enveloppe des bâtiments représente l’interface entre l’environnement extérieur, qui varie avec les conditions climatiques, et l’environnement intérieur, nécessaire pour assurer le confort des occupants. Jusqu’alors, cette enveloppe fonctionnait comme un système passif. Aujourd’hui, elle évolue vers un système plus complexe intégrant de nouvelles fonctionnalités comme le stockage dynamique de chaleur, la gestion dynamique des apports solaires par la gestion du facteur solaire des vitrages.

Optimisation multicritère d’un système de production d’eau chaude sanitaire

Avec les réglementations thermiques récentes RT 2012 et à venir RT 2020, l’eau chaude sanitaire devient un poste de consommation de plus en plus important et peut représenter jusqu’à 50% de la consommation totale du bâtiment en énergie finale. Dans cette étude, une optimisation multicritère est appliquée à un système de production d’eau chaude sanitaire composé d’un chauffe-eau thermodynamique couplé à un stockage par chaleur sensible. L’eau du ballon est chauffée par une pompe à chaleur (PAC) via un échangeur à plaques.

Etude expérimentale des performances thermiques d’une paroi ventilée bioclimatique

Les orientations politiques actuelles imposent le bâtiment à énergie zéro (NZEB) comme nouveau standard de la construction neuve pour 2020. Par ailleurs, dans le domaine de la réhabilitation énergétique des bâtiments existants, la recherche de solutions pour la rénovation est un sujet fondamental. L’enjeu de cette démarche est l’efficacité énergétique des bâtiments pour la lutte contre le changement climatique et un des moyens pour y parvenir ce sont des parois innovantes bioclimatiques, qui sont la base des économies d’énergie dans le bâtiment de demain.

Consommations électriques et ilots de chaleur urbains : application à la ville de Paris

Le climat des villes est caractérisé par le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU). Un des facteurs contribuant à leur formation sont les rejets de chaleurs anthropiques, issues des activités humaines. A Paris, l’ICU se manifeste par une augmentation de la température de 3∘C en moyenne intra-muros par rapport aux zones rurales alentours. Sous conditions anticycloniques, l’ICU parisien atteint régulièrement 10∘C, notamment lors de canicules.

In situ measurement of heat transfer coefficient on a building wall surface: h-measurement device based on a harmonic excitation

Heat transfers from the surface of a building represent a significant part of the overall building energy consumption. It has been shown that the uncertainties on the internal and external heat exchange coefficients have a large impact on building energy simulations (BES) outputs. In addition, accurate in situ measurements of building heat losses require an estimation of the heat transfer coefficients. In both situations, these coefficients are seldomly measured in situ because of the complexity of the process.

Etude numérique d’un récupérateur d’eau de pluie géothermique

Un réservoir d’eau de pluie est un dispositif permettant de récupérer l’eau de pluie provenant d’une toiture ou d’un réseau d’évacuation. Ils permettent une certaine autonomie quant aux besoins en eau douce et permettent de soulager les réseaux d’eaux usées en cas d’épisodes pluvieux ainsi que de soulager la source d’eau potable publique dans un contexte de sécheresses estivales plus fréquentes en France. Ces réservoirs peuvent être en surface ou enterrés.

Experimental works with new prototype for measuring thermal resistance of building walls

The thermal resistance is considered as a quantitative value to qualify a building envelop element. In order to reach the global thermal performance of building envelope, imposed by the RT2012 in France [1], a minimum resistance value of about 4 .K.W-1 for an opaque building wall is needed. This requirement will be surely moved upward in the next regulations. Therefore, the need for a robust measurement method of the thermal resistance becomes more necessary.

Amélioration du confort thermique des bâtiments par utilisation de l’inertie thermique des composites argile-paille de chiendent

Le secteur des bâtiments représente le deuxième plus gros consommateur d’énergie au monde. Cette importante consommation se justifie par l’usage quasi systématique des systèmes CVC (Chauffage, Ventilation et Climatisation) pour assurer le confort thermique des occupants. Pour atteindre les objectifs de développement durable, des mesures passives d’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments doivent aussi être prises en compte. L’utilisation des éco-matériaux dans l’enveloppe du bâtiment représente une solution efficace à ce problème.

Study of thermal and mechanical properties of cement-based composites reinforced with vegetal sponge wastes and silica fume

As 40% of the global energy consumption and 56.7% of carbon dioxide emissions are relative to the building sector, the development of new insulating concretes based on biomaterials remains an innovative subject. [1] Biomaterials like vegetal fibers are biosourced and biodegradable, they are renewable resources which are not participating to the emission of carbon dioxide [2; 3]. A wide range of natural fibres prepared by different pulping methods were studied in various matrix systems (cement, mortars, etc. ) [2, 4].

Sensibilité de la diffusivité thermique d’échantillons d’argiles cuites ou crues de différentes provenances

La diffusivité thermique est un élément clef lors de l’étude du comportement thermique dynamique d’une paroi. Elle est étudiée ici sur trois argiles différentes ayant subies ou pas une cuisson. Nos résultats montrent que la nature des argiles et leur cuisson ne sont pas les paramètres clefs pour la capacité thermique volumique des produits.

Étude et analyse du comportement thermo-hygrométrique d’enveloppes innovantes pour bâtiments résilients au changement climatique

L’augmentation de la consommation énergétique mondiale constitue aujourd’hui une préoccupation vitale puisque, en 2015, environ 82% de la production d’énergie était encore basée sur des combustibles fossiles. De plus, L’énergie et l’environnement sont les deux enjeux majeurs auxquels l’être humain est aujourd’hui confronté. Les développements industriels et l’explosion démographique au cours des derniers siècles ont entraîné une augmentation énorme de la demande d’énergie.