Conception optimale de bâtiments à énergie nette nulle sous différents climats

Optimal design of net zero energy buildings under different climates

• Auteur / Autrice : Fatima Harkouss
• Direction : Pascal Henry Biwole, Farouk Fardoun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 28/06/2018
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE) en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire J.-A. Dieudonné (Nice) - Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Inard, Enrico Fabrizio, Peter Riederer, Gérard Sauce, Fadi Hage Chehade

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergies renouvelables

Constructions -- Économies d'énergie

Mots clés libres

BCENN

Optimisation

Climat

Mesures passives

Confort adaptatif

Énergie renouvelable

Interaction au réseau

Environnement

Économie

Net zero energy building

Optimization

Passive measures

Adaptive comfort

Renewable energy

Grid stress

Environment

Economy

Climate

Résumé

La conception des bâtiments à consommation énergétique nette zéro (BCENN) a été introduite pour limiter la consommation d'énergie et les émissions polluantes dans les bâtiments. Le défi dans la conception de BCENN est de trouver la meilleure combinaison de stratégies de conception qui feront face aux problèmes de performance énergétique d'un bâtiment particulier. Cette thèse présente une méthodologie pour l'optimisation multicritères basée sur la simulation des BCENN. La méthodologie proposée est un outil utile pour améliorer la conception des BCENN et faciliter la prise de décision dans les premières phases de la conception des bâtiments. L’amélioration des bâtiments en matière d'efficacité énergétique nécessite une optimisation des paramètres passifs. Une étude complète sur la conception passive optimale pour les bâtiments résidentiels est présentée. Le confort thermique adaptatif des occupants est également amélioré en mettant en œuvre les stratégies de refroidissement passif appropriées telles que les dispositifs d’occultation et la ventilation naturelle. Les caractéristiques des systèmes de conditionnement de l’air et de production d’énergie mis en œuvre dans les BCENN doivent être sélectionnées avec soin pour garantir l'objectif de performance prévu. Dans cette thèse, six ensembles de systèmes énergétiques sont comparés et optimisés, pour la conception de BCENN dans des climats représentatifs choisis, à savoir Indore (besoin de froid dominant), Tromso (besoin de chaud dominant) et Beijing (climat mixte).

The conception of net zero energy buildings (NZEB) has been introduced to limit energy consumption, global warming potentials, and pollution emissions in buildings. The challenge in NZEB design is to find the best combination of design strategies that will enhance the energy performance of a particular building. The aim of this thesis is to develop an understanding of NZEBs design concepts. Besides, it aims to assist NZEB designers to select the suitable design options of passive and RE systems based on a systemic evaluation in different climates. This thesis presents a methodology for the simulation-based multi-criteria optimization of NZEBs. The methodology is applied to investigate the cost-effectiveness potential for optimizing the design of NZEBs in different case studies taken as diverse climatic zones. The proposed methodology is a useful tool to enhance NZEBs design and to facilitate decision making in early phases of building design. A comprehensive study on optimal passive design for residential buildings is presented. The occupants’ adaptive thermal comfort is also improved by implementing the appropriate passive cooling strategies such as blinds and natural ventilation. The configurations and capacities of the implemented RE systems in NZEBs must be appropriately selected to ensure the intended performance objective. In the thesis, investigation, optimization and comparison of six RE solution sets for designing NZEBs is carried out in three typical climates: Indore (cooling dominant), Tromso (heating dominant) and Beijing (mixed climate).