Méthode d’aide à la décision multicritère des stratégies de réhabilitation des bâtiments anciens en pierre calcaire : application au patrimoine en tuffeau

par Emma Stephan

Thèse de doctorat en Thermique énergétique

Sous la direction de Pierre Michel.

Le président du jury était Joseph Virgone.

Le jury était composé de Richard Cantin, Antoine Caucheteux, Fariborz Haghighat, Sihem Guernouti.

Les rapporteurs étaient Christian Inard, Monika Woloszyn.


  • Résumé

    Le parc de bâti ancien représente un potentiel d’économies d’énergie avéré. Cependant, sa diversité et certaines caractéristiques des matériaux d’enveloppe gênent la mise en place de stratégies de réhabilitation efficaces. Parmi ce patrimoine, les maisons individuelles en pierre calcaire présentent des problématiques spécifiques vis-à-vis de la réhabilitation. Le tuffeau, plus spécifiquement, est une pierre calcaire à forte porosité dont la particularité est la facilité avec laquelle il se gorge d’eau. Ses propriétés hygrothermiques sont alors impactées et le matériau se dégrade. Par ailleurs, ce bâti bénéficie de températures intérieures confortables en été et de qualités architecturales certaines. Il s’agit là de contraintes à considérer lors de la réhabilitation énergétique de ces bâtiments. Les solutions proposées doivent donc répondre à des objectifs parfois divergents. Pour le patrimoine en tuffeau, quatre critères sont apparus indispensables : les besoins de chauffage, le confort hygrothermique intérieur, le risque de dégradation du matériau et l’investissement financier. Dans ce contexte, l’objectif est de développer une démarche d’aide à la décision multicritère de stratégie de réhabilitation pérenne des bâtiments en tuffeau. Cette démarche a vocation à s’adapter à tous types de bâtiments en tuffeau et à considérer l’ensemble de ses spécificités. Un panel d’actions de réhabilitation portant sur les éléments d’enveloppe est identifié et testé sur le bâtiment considéré. La mise en place du processus a nécessité l’utilisation d’un outil de modélisation traduisant la réalité du comportement énergétique de ces bâtiments. L’outil EnergyPlus avec l’algorithme de transfert de masse et de chaleur HaMT a été mis en place et vérifié avec des mesures expérimentales. L’ensemble des résultats des stratégies de réhabilitation sont alors agrégées dans une méthode d’analyse multicritère. L'incertitude de l'évaluation des stratégies de réhabilitation est intégrée à la méthode (ELECTRE III) pour que les recommandations soient réalisées avec un degré de confiance satisfaisant. L’application de cette démarche à deux cas de bâtiments en tuffeau a mis en évidence l’adaptabilité de la démarche à des bâtiments de typologie et de complexité variables. Elle permet par ailleurs de fournir des recommandations robustes sur les travaux les plus pertinents à mener

  • Titre traduit

    Multi-criteria decision support method for strategies of old limestone buildings retrofitting : application on tuffeau heritage


  • Résumé

    The old buildings stock represents a true potential for energy savings. However, its diversity and some characteristics of its envelop materials interfere with the setting of effective retrofitting strategies. Among this heritage, individual limestone dwellings present specific issues concerning retrofitting. Tuffeau, particularly, is a high porosity limestone which specificity is propensity to fill up with water. Its hygrothermal properties are then affected and it quickly deteriorates.Furthermore, this kind of building offers comfortable indoor summer temperatures and undeniable architectural qualities. Those factors have to be considered during the energetic retrofitting of those dwellings. Consequently, the solutions proposed have sometimes to meet divergent goals. Concerning limestone heritage, four criteria appeared as indispensable: the heating needs, the indoor hygrothermal comfort, the material deterioration risk, and the financial investment. In thiscontext, the goal is to develop a multicriteria decision aiding method of old limestone buildings retrofitting strategies. This method has a potential to adapt to every type of limestone buildings and to consider those specificities as a whole. A panel of retrofitting actions concerning the envelop elements is identified and then tested on the concerned building. The process implementation required the use of a modeling tool to translate the reality of those buildings behaviour. The tool EnergyPlus with its mass and heat transfer algorithm HaMT was implemented and validated with experimental measures. The uncertainty of the retrofitting strategies results are thenintegrated to the method (ELECTRE III) so that the recommendation can be performed with an acceptable level of confidence.The application of this process to two cases of limestone buildings emphasized the adaptability of this method to very different buildings in term of typology and complexity. It also allows providing with robust recommendations on which retrofitting work has to be performed.


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