Développement d’une méthodologie pour la garantie de performance énergétique associant la simulation à un protocole de mesure et vérification

par Simon Ligier

Thèse de doctorat en Energétique et procédés

Sous la direction de Bruno Peuportier et de Patrick Schalbart.

Soutenue le 28-09-2018

à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de SMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur , en partenariat avec École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) et de Centre Efficacité Énergétique des Systèmes. Paris (laboratoire) .

Le président du jury était Monika Woloszyn.

Le jury était composé de Bruno Peuportier, Patrick Schalbart, Laurent Mora, Christophe Gobin.

Les rapporteurs étaient David Bigaud, Stéphane Ploix.


  • Résumé

    Les écarts communément observés entre les prévisions de consommations énergétiques et les performances réelles des bâtiments limitent le développement des projets de construction et de réhabilitation. La garantie de performance énergétique (GPE) a pour vocation d’assurer des niveaux de consommations maximaux et donc de sécuriser les investissements. Sa mise en place fait cependant face à plusieurs problématiques, notamment techniques et méthodologiques. Ces travaux de thèse se sont intéressés au développement d’une méthodologie pour la GPE associant les outils de simulation énergétique dynamique (SED) à un protocole de mesure et vérification. Elle repose d’abord sur la modélisation physico-probabiliste du bâtiment. Les incertitudes sur les paramètres physiques et techniques, et les variabilités des sollicitations dynamiques sont modélisées et propagées dans la SED. Un modèle de génération de données météorologiques variables a été développé. L’étude statistique des résultats de simulation permet d’identifier des modèles liant les consommations d’intérêt à des facteurs d’ajustement, caractéristiques des conditions d’exploitation. Les méthodes de régression quantile permettent de déterminer le quantile conditionnel des distributions et caractérisent donc conjointement la dépendance aux facteurs d’ajustement et le niveau de risque de l’engagement. La robustesse statistique de ces méthodes et le choix des meilleurs facteurs d’ajustement ont été étudiés, tout comme l’influence des incertitudes sur la mesure des grandeurs d’ajustement en exploitation. Leur impact est intégré numériquement en amont de la méthodologie. Cette dernière est finalement mise en œuvre sur deux cas d’étude : la rénovation de logements, et la construction de bureaux.

  • Titre traduit

    Methodology for energy performance contracting based on simulation and a measurement protocol


  • Résumé

    Discrepancies between ex-ante energy performance assessment and actual consumption of buildings hinder the development of construction and renovation projects. Energy performance contracting (EPC) ensures a maximal level of energy consumption and secures investment. Implementation of EPC is limited by technical and methodological problems.This thesis focused on the development of an EPC methodology that allies building energy simulation (BES), and measurement and verification (M&V) process anticipation. The building parameters’ uncertainties and dynamic loads variability are considered using a Monte-Carlo analysis. A model generating synthetic weather data was developed. Statistical studies of simulation results allow a guaranteed consumption limit to be evaluated according to a given risk. Quantile regression methods jointly capture the risk level and the relationship between the guaranteed energy consumption and external adjustment factors. The statistical robustness of these methods was studied as well as the choice of the best adjustment factors to consider. The latter will be measured during building operation. The impact of measurement uncertainties is statistically integrated in the methodology. The influence of M&V process accuracy is also examined. The complete EPC methodology is finally applied on two different projects: the refurbishment of a residential building and the construction of a high energy performance office building.


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