This project investigates the experience of physiological discomfort during travel through an urban environment such as London or New York in winter. The over and underground networks that lace a current metropolis, form vital passages that lead the traveller though a multitude of spaces each defined by unique temperature, humidity and activity level. It is impossible to predict possible eventualities and consequently accommodate in a selection of clothing to ensure physiological comfort. Modular clothing assemblies are currently employed for the management of physiological comfort to adjust the insulation and ventilation properties of a clothing system and rely on combinations of behavioural methods and textile properties. This method is compromised by factors such as limited availability of space and wearer’s ability to detect and respond to the onset of discomfort sensations. Current smart systems rely on temperature as a stimulus for actuation. Experimental work suggests that humidity is a more suitable trigger. Botanical mechanisms that employ hygroscopic expansion/contraction for seed and spore deployment were identified as paradigms for the development of a smart textile system. Biomimetic analysis of these natural mechanisms inspired the design of a textile prototype able to adapt its water vapour resistance in response to humidity changes in the microclimate of the clothing system. The resulting structure decreases its permeability to air by 20% gradually as relative humidity increases from 60% to 90%.

O objeto desta pesquisa é o desempenho térmico de edifícios residenciais na cidade de São Paulo, tendo em vista as mudanças climáticas previstas e a maior vulnerabilidade da população idosa. O objetivo é a avaliação de desempenho térmico e de conforto ambiental de edifícios residenciais no cenário RCP 8.5 do Quinto Relatório do IPCC - IPCC AR5 e durante a onda de calor ocorrida em janeiro e fevereiro de 2014. Este trabalho se utiliza de estudos de casos reais e de simulações computacionais. O método é indutivo, por meio de levantamentos de campo, e dedutivo, por meio de comparações entre os resultados das medições e das simulações computacionais; o trabalho apresenta, ao final, estudos preditivos do comportamento térmico e do conforto ambiental dos usuários nos edifícios estudados. Para tanto, foram levantadas e monitoradas seis residências de idosos voluntários, além de uma residência de controle, e foram realizadas simulações com o modelo EDSL/Bentley TAS (Thermal Analysis Software). Para a simulação computacional foram utilizados dados climáticos simulados e medidos. Os dados climáticos simulados foram tratados a partir de dados cedidos pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas/IAG-USP representando os períodos presente (1975 a 2005), futuro próximo (2015 a 2044), futuro intermediário (2045 a 2074) e futuro distante (2076 a 2096). Os dados medidos foram os registrados pela estação meteorológica do IAG-USP, localizada na zona sul de São Paulo, para três períodos distintos: o ano de 2013, quando foram monitoradas as residências, o ano de 1972, selecionado como representativo do período de construção das residências estudadas, e também o ano de 2014, para fins de estudo dos efeitos da onda de calor ocorrida em janeiro e fevereiro desse mesmo ano. Os resultados foram analisados comparativamente entre os diferentes cenários climáticos e também entre as unidades habitacionais estudadas, adotando-se os índices de conforto adaptativo De Dear et al. (1997) / ASHRAE 55 (2013) e Humphreys et al. (2010), considerados os mais adequados para a avaliação térmica da operação em modo passivo no clima local, dentre os índices já existentes. As análises revelaram que, com a progressão dos cenários climáticos futuros, há tendência de alteração na condição de conforto dos usuários com aumento da sensação de calor e redução da sensação de frio, expressos aqui em número de horas e de graus-hora de desconforto. Além disso, sob a ocorrência de ondas de calor, o aumento abrupto e persistente da temperatura do ar tende a tornar as condições de desconforto térmico ainda mais acentuadas. Dentre todos os cenários estudados, e aplicando-se os dois modelos de conforto, foi encontrado um valor médio de aumento da condição de calor de 271%, variando de 83% a 694%, e uma redução média da condição de frio de 51%, variando de 24% a 70%. Os resultados mostram que a conjugação desses dois fenômenos, mudança climática e onda de calor, pode provocar um efeito potencializador para o desconforto térmico por calor, tornando as condições inóspitas para o conforto humano, além de implicar em maior consumo de energia para climatização artificial. / The subject of this research is the residential buildings performance in the city of São Paulo, taking into account the climate changes predicted for the next decades and the greater vulnerability of the elderly related to the environmental conditions. The aim is the evaluation of thermal performance and comfort in residential buildings under the RCP 8.5 scenario from the IPCC Fifth Assessment Report - IPCC AR5, as well as under the heat wave occurred in January and February 2014. This work is based on real case studies and computer simulations. The method is inductive, by field surveys, and deductive, though the comparison between measurements and computer simulation; finally, predictive studies of thermal performance and comfort are presented. For this purpose, six elderly dwellings, besides a control one, were surveyed and monitored, and computer simulations were carried out using EDLS/Bentley TAS (Thermal Analysis Software). For the computer simulations, simulated and measured climate data were employed. The simulated data were treated starting from data provided by the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences/IAG-USP representing the periods present (1975 to2005), near future (2015 to 2044), intermediate future (2045 to 2074 and far future (2076 to 2096). Measured data were recorded by the IAG-USP meteorological station, located in southern São Paulo, for three different periods: 2013, when the residences were monitored; 1972, selected as representative of the buildings\' construction period, and also 2014, to study the January and February heat wave effects. Results were analyzed comparing comfort conditions in the different climate scenarios and also among the case studies, following the adaptive comfort indices De Dear et al. (1997) / ASHRAE 55 (2013) and Humphreys et al. (2010), which were considered the two most appropriate ones, among the existing indexes, for the passive mode operation in the local climate. Analysis revealed a tendency of change in comfort conditions throughout the progression of future climate scenarios, showing an increase in heat sensation and a decrease in cold sensation, which were expressed in number of hours and degree-hours of discomfort. Furthermore, in the occurrence of heat waves, the unexpected and persistent increase in air temperature tends to make thermal discomfort even more pronounced. Among all the studied scenarios, and applying both comfort models, in average, discomfort by heat increased 271%, ranging from 83% to 694%, and discomfort by cold decreased 51%, ranging from 24% to 70%. The results show that the combination of both phenomena, climate change and heat wave, may lead to a potential effect of heat discomfort, making thermal conditions inhospitable for human comfort, besides implying a higher energy consumption for air conditioning.

O objeto desta pesquisa é o desempenho térmico de edifícios residenciais na cidade de São Paulo, tendo em vista as mudanças climáticas previstas e a maior vulnerabilidade da população idosa. O objetivo é a avaliação de desempenho térmico e de conforto ambiental de edifícios residenciais no cenário RCP 8.5 do Quinto Relatório do IPCC - IPCC AR5 e durante a onda de calor ocorrida em janeiro e fevereiro de 2014. Este trabalho se utiliza de estudos de casos reais e de simulações computacionais. O método é indutivo, por meio de levantamentos de campo, e dedutivo, por meio de comparações entre os resultados das medições e das simulações computacionais; o trabalho apresenta, ao final, estudos preditivos do comportamento térmico e do conforto ambiental dos usuários nos edifícios estudados. Para tanto, foram levantadas e monitoradas seis residências de idosos voluntários, além de uma residência de controle, e foram realizadas simulações com o modelo EDSL/Bentley TAS (Thermal Analysis Software). Para a simulação computacional foram utilizados dados climáticos simulados e medidos. Os dados climáticos simulados foram tratados a partir de dados cedidos pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas/IAG-USP representando os períodos presente (1975 a 2005), futuro próximo (2015 a 2044), futuro intermediário (2045 a 2074) e futuro distante (2076 a 2096). Os dados medidos foram os registrados pela estação meteorológica do IAG-USP, localizada na zona sul de São Paulo, para três períodos distintos: o ano de 2013, quando foram monitoradas as residências, o ano de 1972, selecionado como representativo do período de construção das residências estudadas, e também o ano de 2014, para fins de estudo dos efeitos da onda de calor ocorrida em janeiro e fevereiro desse mesmo ano. Os resultados foram analisados comparativamente entre os diferentes cenários climáticos e também entre as unidades habitacionais estudadas, adotando-se os índices de conforto adaptativo De Dear et al. (1997) / ASHRAE 55 (2013) e Humphreys et al. (2010), considerados os mais adequados para a avaliação térmica da operação em modo passivo no clima local, dentre os índices já existentes. As análises revelaram que, com a progressão dos cenários climáticos futuros, há tendência de alteração na condição de conforto dos usuários com aumento da sensação de calor e redução da sensação de frio, expressos aqui em número de horas e de graus-hora de desconforto. Além disso, sob a ocorrência de ondas de calor, o aumento abrupto e persistente da temperatura do ar tende a tornar as condições de desconforto térmico ainda mais acentuadas. Dentre todos os cenários estudados, e aplicando-se os dois modelos de conforto, foi encontrado um valor médio de aumento da condição de calor de 271%, variando de 83% a 694%, e uma redução média da condição de frio de 51%, variando de 24% a 70%. Os resultados mostram que a conjugação desses dois fenômenos, mudança climática e onda de calor, pode provocar um efeito potencializador para o desconforto térmico por calor, tornando as condições inóspitas para o conforto humano, além de implicar em maior consumo de energia para climatização artificial. / The subject of this research is the residential buildings performance in the city of São Paulo, taking into account the climate changes predicted for the next decades and the greater vulnerability of the elderly related to the environmental conditions. The aim is the evaluation of thermal performance and comfort in residential buildings under the RCP 8.5 scenario from the IPCC Fifth Assessment Report - IPCC AR5, as well as under the heat wave occurred in January and February 2014. This work is based on real case studies and computer simulations. The method is inductive, by field surveys, and deductive, though the comparison between measurements and computer simulation; finally, predictive studies of thermal performance and comfort are presented. For this purpose, six elderly dwellings, besides a control one, were surveyed and monitored, and computer simulations were carried out using EDLS/Bentley TAS (Thermal Analysis Software). For the computer simulations, simulated and measured climate data were employed. The simulated data were treated starting from data provided by the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences/IAG-USP representing the periods present (1975 to2005), near future (2015 to 2044), intermediate future (2045 to 2074 and far future (2076 to 2096). Measured data were recorded by the IAG-USP meteorological station, located in southern São Paulo, for three different periods: 2013, when the residences were monitored; 1972, selected as representative of the buildings\' construction period, and also 2014, to study the January and February heat wave effects. Results were analyzed comparing comfort conditions in the different climate scenarios and also among the case studies, following the adaptive comfort indices De Dear et al. (1997) / ASHRAE 55 (2013) and Humphreys et al. (2010), which were considered the two most appropriate ones, among the existing indexes, for the passive mode operation in the local climate. Analysis revealed a tendency of change in comfort conditions throughout the progression of future climate scenarios, showing an increase in heat sensation and a decrease in cold sensation, which were expressed in number of hours and degree-hours of discomfort. Furthermore, in the occurrence of heat waves, the unexpected and persistent increase in air temperature tends to make thermal discomfort even more pronounced. Among all the studied scenarios, and applying both comfort models, in average, discomfort by heat increased 271%, ranging from 83% to 694%, and discomfort by cold decreased 51%, ranging from 24% to 70%. The results show that the combination of both phenomena, climate change and heat wave, may lead to a potential effect of heat discomfort, making thermal conditions inhospitable for human comfort, besides implying a higher energy consumption for air conditioning.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Natural ventilation is recognized by the scientific community as an important strategy for the promotion of thermal comfort. It s application in real situations, however, is extremely low, which is believed to be due to the lack of specific information as well as the lack of reliability in the success of these strategies. The present study aimed to propose, measure and evaluate natural ventilation strategy. It was defined the ventilation through the chimney effect for multiple floors educational buildings, disregarding the wind incidence, in the city of Santa Maria, RS, Bioclimatic Zone 2. Eight sizes of frames combinations have been proposed to be analyzed. Simulations with all openings combinations were made through DesignBuilder software. Based on the simulations results, it was calculated the maximum possible wind speeds through the strategy. Obtained such values, it was possible to analyze the thermal comfort gains with the different combinations of frames. It sets up, as the most suitable design and better performance, the use of all the frames in the same size, this being equivalent to 5,71% of the floor area. Analyzing through adaptive comfort, such configuration has resulted in reduction of degree-hour of discomfort in 27,9%, 33,3%, 38,8% and 42.7% for one floor, two floors, three floors and four floors building, respectively, comparing to the building without the use of the strategy. Since the results for the analyzed situation, compared to the recommended values by normatives for thermal confort condition, the strategy is evaluate as good potential and easily aplication in real situations. / A ventilação natural é reconhecida pela comunidade científica como uma importante estratégia para a promoção do conforto térmico. Sua aplicação em situações reais, no entanto, ainda é extremamente baixa, o que se acredita ser devido à falta de informação específica bem como à falta de credibilidade no sucesso de tais estratégias. Assim, o presente trabalho objetivou propor, dimensionar e avaliar estratégia de ventilação natural. Definiu-se a ventilação através do efeito chaminé para edificações de ensino de múltiplos pavimentos, desconsiderando-se a incidência de vento, para a cidade de Santa Maria, RS, Zona Bioclimática 2. Foram propostas 8 combinações de tamanhos de esquadrias a serem analisadas. Através do software DesignBuilder foram realizadas simulações com todas as combinações de aberturas pré-determinadas. Frente aos resultados das simulações foram calculadas as máximas velocidades de vento possíveis através da estratégia. Obtidos tais valores analisaram-se os ganhos obtidos em conforto térmico frente às diferentes combinações de esquadrias. Definiu-se, enquanto dimensionamento mais adequado e de melhor desempenho, o uso de todas as esquadrias de mesmo tamanho, sendo este equivalente a 5,71% da área de piso. Analisando-se via conforto adaptativo, tal configuração resultou em redução dos graus-hora de desconforto em 27,9%, 33,3%, 38,8% e 42,7% para as situações térrea, 2 pavimentos, 3 pavimentos e 4 pavimentos, respectivamente, comparando-se à edificação sem o uso da estratégia. Visto os resultados obtidos para a situação analisada, frente aos valores recomendados por normativas para condição de conforto térmico, avaliase a estratégia como de bom potencial e fácil aplicabilidade em situações reais.

O desconforto térmico nas salas de aula e nos estúdios do prédio principal da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP) sempre foi um dos principais motivos de reclamação por parte dos usuários. Tal desconforto acontece tanto devido ao frio quanto devido ao calor, mas as altas temperaturas nos ambientes de aprendizado têm o impacto de desconcentrar os alunos em suas atividades. Problemas quanto aos altos níveis de iluminação natural e a falta de flexibilidade quanto ao ajuste dos níveis de iluminância - principalmente nas salas de aula, em que há necessidade de escurecimento do ambiente para apresentações com a utilização de retroprojetor - também contribuem para a insatisfação dos usuários. A definição do potencial da ventilação natural como estratégia fundamental de projeto, associada ao sombreamento e à massa térmica, é o objetivo desta pesquisa. A redução das temperaturas operativas em cenário climático atual e em cenário de mudança climática, decorrente da redução da carga térmica no edifício, constitui a principal referência de análise de desempenho. Análises adicionais relacionadas à iluminação natural também foram conduzidas, como forma de olhar para o desempenho da edificação de maneira integrada. Por meio de simulações computacionais e do levantamento de campo, foram elaboradas recomendações de projeto para a edificação, contemplando o emprego das estratégias supracitadas. Entretanto, devido a limitações quanto à intervenção no prédio colocadas pelo Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT), a premissa fundamental deveria ser a solução dos problemas de conforto de modo que não interferissem visualmente na arquitetura. A substituição do conjunto de domos da cobertura, dentro do contexto da reforma pela qual passava o prédio desde 2010 e intensificada no final de 2013, exigiria análises de desempenho térmico e visual fundamentais para o sucesso do programa da reforma. O custo total das intervenções, associado à situação de dificuldade financeira da Universidade de São Paulo, não permitiriam que soluções fossem testadas in locu sem as corretas avaliações iniciais, sob o risco de os problemas de conforto serem perpetuados por mais algumas décadas. O convite do então diretor da FAU-USP, o Prof. Dr. Marcelo de Andrade Roméro, para participar dos trabalhos de análise veio no final de 2013 e constituiu a base da atual dissertação. A finalização da pesquisa é a proposição de recomendações de desempenho térmico e visual para o prédio - parcialmente incorporadas na reforma recentemente concluída -, como a alteração do material dos domos e o aumento da ventilação permanente através da cobertura. Outras recomendações não incorporadas incluem sombreamento externo da cobertura e alteração do mobiliário dos estúdios, a fim de proporcionar flexibilidade no controle dos níveis de iluminação natural nesses ambientes. As recomendações não incorporadas, contudo, podem servir de consulta para novas eventuais intervenções no edifício. / The thermal discomfort in classrooms and studios in the main building of the University of São Paulo Faculty of Architecture and Urbanism (FAU-USP) has always been one of the main areas of complaint from users. Such discomfort happens both because of the cold and the heat, but the high temperatures in the learning environments have the impact of distracting students in their activities. Problems concerning the high levels of daylighting and the lack of flexibility in the adjustment of illuminance levels - especially in classrooms, where blackout is needed in the room due to projection presentations - also contribute to the dissatisfaction of users. The definition of the potential of natural ventilation as a key design strategy, combined with shading and thermal mass, is the objective of this research. Reducing operating temperatures in both current climate and climate change scenarios due to reduced thermal load in the building is the main reference for performance analysis. Further analysis related to daylighting were also carried out as a way to look at the building performance in an integrated manner. Thorough computer simulations and field survey design recommendations have been prepared for the building, adressing the use of strategies cited above. However, due to limitations on the level of intervention in the building imposed by the Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT) - Heritage Council in the State of São Paulo -, the fundamental premise should be a solution for the comfort issues that did not interfere visually in the architecture. A replacement of the set of skylights, within the context of the renovation through which the building was undergoing since 2010 and intensified in late 2013, would require thermal and visual performance analysis, essential to the success of the renovation program. The total cost of interventions, associated with the dificult financial situation of the University of São Paulo, would not allow solutions to be tested on site without correct initial assessments, under the risk of environmental comfort issues being pushed forward into a few more decades. The invitation from FAU-USP director at the time, Professor Dr. Marcelo de Andrade Roméro, to participate in the analytical work came at the end of 2013 and set the basis of this dissertation. The completion of the research is the proposition of both thermal and visual performance recommendations for the building - partially incorporated into the recently completed renovation -, such as changing the material of skylights and increased permanent ventilation through the roof. Other recommendations not incorporated in the actual renovation include external shading for the roof and upgrading of furniture for the studios - the last one intending to provide flexible control of daylighting levels in these rooms. The unincorporated recommendations, however, may serve as a guide for any new intervention in the building.

O desconforto térmico nas salas de aula e nos estúdios do prédio principal da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP) sempre foi um dos principais motivos de reclamação por parte dos usuários. Tal desconforto acontece tanto devido ao frio quanto devido ao calor, mas as altas temperaturas nos ambientes de aprendizado têm o impacto de desconcentrar os alunos em suas atividades. Problemas quanto aos altos níveis de iluminação natural e a falta de flexibilidade quanto ao ajuste dos níveis de iluminância - principalmente nas salas de aula, em que há necessidade de escurecimento do ambiente para apresentações com a utilização de retroprojetor - também contribuem para a insatisfação dos usuários. A definição do potencial da ventilação natural como estratégia fundamental de projeto, associada ao sombreamento e à massa térmica, é o objetivo desta pesquisa. A redução das temperaturas operativas em cenário climático atual e em cenário de mudança climática, decorrente da redução da carga térmica no edifício, constitui a principal referência de análise de desempenho. Análises adicionais relacionadas à iluminação natural também foram conduzidas, como forma de olhar para o desempenho da edificação de maneira integrada. Por meio de simulações computacionais e do levantamento de campo, foram elaboradas recomendações de projeto para a edificação, contemplando o emprego das estratégias supracitadas. Entretanto, devido a limitações quanto à intervenção no prédio colocadas pelo Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT), a premissa fundamental deveria ser a solução dos problemas de conforto de modo que não interferissem visualmente na arquitetura. A substituição do conjunto de domos da cobertura, dentro do contexto da reforma pela qual passava o prédio desde 2010 e intensificada no final de 2013, exigiria análises de desempenho térmico e visual fundamentais para o sucesso do programa da reforma. O custo total das intervenções, associado à situação de dificuldade financeira da Universidade de São Paulo, não permitiriam que soluções fossem testadas in locu sem as corretas avaliações iniciais, sob o risco de os problemas de conforto serem perpetuados por mais algumas décadas. O convite do então diretor da FAU-USP, o Prof. Dr. Marcelo de Andrade Roméro, para participar dos trabalhos de análise veio no final de 2013 e constituiu a base da atual dissertação. A finalização da pesquisa é a proposição de recomendações de desempenho térmico e visual para o prédio - parcialmente incorporadas na reforma recentemente concluída -, como a alteração do material dos domos e o aumento da ventilação permanente através da cobertura. Outras recomendações não incorporadas incluem sombreamento externo da cobertura e alteração do mobiliário dos estúdios, a fim de proporcionar flexibilidade no controle dos níveis de iluminação natural nesses ambientes. As recomendações não incorporadas, contudo, podem servir de consulta para novas eventuais intervenções no edifício. / The thermal discomfort in classrooms and studios in the main building of the University of São Paulo Faculty of Architecture and Urbanism (FAU-USP) has always been one of the main areas of complaint from users. Such discomfort happens both because of the cold and the heat, but the high temperatures in the learning environments have the impact of distracting students in their activities. Problems concerning the high levels of daylighting and the lack of flexibility in the adjustment of illuminance levels - especially in classrooms, where blackout is needed in the room due to projection presentations - also contribute to the dissatisfaction of users. The definition of the potential of natural ventilation as a key design strategy, combined with shading and thermal mass, is the objective of this research. Reducing operating temperatures in both current climate and climate change scenarios due to reduced thermal load in the building is the main reference for performance analysis. Further analysis related to daylighting were also carried out as a way to look at the building performance in an integrated manner. Thorough computer simulations and field survey design recommendations have been prepared for the building, adressing the use of strategies cited above. However, due to limitations on the level of intervention in the building imposed by the Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico do Estado de São Paulo (CONDEPHAAT) - Heritage Council in the State of São Paulo -, the fundamental premise should be a solution for the comfort issues that did not interfere visually in the architecture. A replacement of the set of skylights, within the context of the renovation through which the building was undergoing since 2010 and intensified in late 2013, would require thermal and visual performance analysis, essential to the success of the renovation program. The total cost of interventions, associated with the dificult financial situation of the University of São Paulo, would not allow solutions to be tested on site without correct initial assessments, under the risk of environmental comfort issues being pushed forward into a few more decades. The invitation from FAU-USP director at the time, Professor Dr. Marcelo de Andrade Roméro, to participate in the analytical work came at the end of 2013 and set the basis of this dissertation. The completion of the research is the proposition of both thermal and visual performance recommendations for the building - partially incorporated into the recently completed renovation -, such as changing the material of skylights and increased permanent ventilation through the roof. Other recommendations not incorporated in the actual renovation include external shading for the roof and upgrading of furniture for the studios - the last one intending to provide flexible control of daylighting levels in these rooms. The unincorporated recommendations, however, may serve as a guide for any new intervention in the building.

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).