L’énergie solaire disponible sur la terre constitue une ressource naturelle abondante et renouvelable. Toutefois, l’utilisation de cette énergie demeure, à ce jour, relativement peu répandue dans la pratique courante de l’architecture. Afin de contrer cette tendance, l’Agence Internationale de l’énergie (AIE) a mis sur pied la Tâche 41 "Énergie solaire et Architecture", dont le but principal est d’encourager et d’accélérer le développement d’une architecture solaire de haute qualité à l’échelle internationale. Réalisée dans le cadre de la Tâche 41 de l’AIE, cette recherche a pour objectif d’analyser des projets d’architecture choisis pour leur utilisation de l’énergie solaire, afin d’élargir les horizons des créateurs du domaine de la construction et, de manière plus générale, des citoyens concernés par leur environnement bâti. En marge de cet objectif, la recherche vise à présenter des méthodes et des outils d’exploitation du solaire pour les phases initiales du processus de conception de projets par les architectes.

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L’utilisation de vitrages spécialisés est une stratégie permettant aux constructions résidentielles québécoises d’atteindre un meilleur rendement énergétique. Cependant, ces vitrages modifient la quantité et la qualité de la lumière intérieure, ce qui a un effet important sur la perception visuelle de l’espace et de la vue sur l’extérieur. Cet effet est particulièrement important à considérer dans les espaces de repos ou de loisir, comme dans un salon ou une salle de séjour, puisque l’attention de l’occupant est focalisée sur les ambiances et les qualités de l’espace plutôt que sur une tâche particulière. Toutefois, très peu d’études se sont penchées sur la qualité de la lumière en fonction du type de vitrage en milieu résidentiel. L’objectif principal de cette recherche est d’étudier l’influence de vitrages spécialisés (à revêtements et verres teintés) sur la qualité de la lumière naturelle en milieu résidentiel. Cette étude a été réalisée à l’aide d’une maquette à échelle réduite simulant une salle de séjour et dont le vitrage était interchangeable. Sept échantillons de vitrage étaient à l’étude. Des participants devaient observer l’intérieur de la maquette et évaluer les qualités de l’espace et de la lumière pour chaque type de vitrage. De plus, la couleur de la lumière transmise a été étudiée à l’aide d’une analyse numérique d’images digitales. L’ensemble des résultats obtenus a confirmé la plupart des hypothèses de travail et corroborent les résultats obtenus lors de recherches antérieures. Parmi ces résultats, il apparaît que le type de vitrage a influencé la perception du niveau de lumière, de la naturalité, de la beauté et de la précision. De plus, les vitrages dont la transmittance est plus élevée ont produit des évaluations plus positives concernant la perception de la naturalité, de la beauté et de la précision. Par ailleurs, les résultats suggèrent que pour un facteur de transmission similaire (82 et 83%), les participants ont préféré un vitrage double sans oxyde de fer à un vitrage double standard, ce qui est probablement attribuable à la neutralité spectrale du vitrage sans oxyde de fer. Enfin, la présente étude suggère que les participants ont peu apprécié l’espace et la lumière lorsque le vitrage produisait une lumière verdâtre. / The use of tinted and coated glazing is one of the strategies that can improve energy efficiency of residential buildings. However, these glazing types modify the quantity and quality of daylight in the building and these modifications affect the visual perception of the interior and view out. This effect is probably more important to consider in spaces dedicated to contemplation, such as a residential living room, because more attention is allocated to the room’s ambience. However, most studies in this area have been conducted in a work environment and no studies have been conducted in a residential environment. The main objective of this research was to study the effect of glazing type on daylight quality in residential spaces. The experience was conducted using a scale model of a typical living room where the glazing type was interchangeable. Seven glazing samples provided by local manufacturers were tested. The participants looked inside the model and evaluated daylighting qualities according to each glazing type. Furthermore, the transmitted light colour was studied and analysed by a digital photo analysis. The main results confirmed most of the work hypotheses and corroborated some results of previous research. Among these results, it was found that the glazing type influences the perception of light level, naturalness, beauty and pleasantness and precision. Also, the correlation between visual transmittance and the qualitative factors confirms the hypothesis that glazing types of a higher visual transmittance produce more positive ratings regarding the perception of naturalness, beauty and pleasantness and precision. Furthermore, results suggest that for a similar transmittance (82 and 83%), participants preferred an iron-free double pane glazing to a standard double pane glazing, which is probably due to the spectral neutrality of the iron-free glazing. Finally, this research indicates that glazing types with a strong green shift are generally disliked.

Cette thèse développe un modèle sémiotique de l’abduction pour représenter un processus de conception architecturale. Elle formalise ce processus par une dualisation hypostatique du rapport sémiotique entre un problème de conception, saisi en tant que signe, et la possibilité de sa matérialisation géométrique. La dualisation réintègre ce signe dans le domaine des systèmes de savoir-concevoir utilisés en conception architecturale, et par conséquent, elle génère de nouvelles solutions architecturales. L’abduction modifie les connaissances préalables engagées dans la production d’une solution (l’hypothèse) et en introduit de nouvelles. La complexité du processus de conception implique, au niveau méthodologique et à partir d’une position épistémologique constructiviste, l’intégration de la subjectivité du concepteur dans le modèle. Ainsi résulte une incertitude des interactions entre problème de conception, production de solution, concepteur et contexte. La sémiotisation de l’abduction architecturale explicite le rôle central de l’interprétation dans la création d’une solution. D’ailleurs, la dualisation s’appuie sur la théorie des possibilités pour opérationnaliser le calcul interprétatif incertain et pour valider les hypothèses générées. En retour, la gestion de la propagation de cette incertitude, dans le modèle sémiotique, facilite l’identification et la formulation des solutions, et rend possible une émergence observationnelle de la nouveauté. Le modèle développé est appliqué à un cas de transformations architecturales géométriques dans un milieu urbain fortement caractérisé. / This thesis develops a semiotic model of abduction to represent a process of architectural design. It formalizes this process by the means of a hypostatic dualization, applied to the semiotic relationship between, on the one hand, a design problem, considered as a sign, and on the other, the possibility of its geometric materialization. The dualization reintegrate this sign in the domain of know-how systems used in architectural design, and consequently, it generates new architectural solutions. Abduction modifies and augments the prior knowledge involved in producing the solution (the hypothesis). From a constructivist stance and the ensuing methodological viewpoint, the complexity of the design process implies embedding the designer’s subjectivity in the model. Thus arises an uncertainty about the interactions among design problem, solution production, designer and context. Semiotizing architectural abduction reveals the central role played by interpretation in creating a solution. Besides, dualization relies on possibility theory to formalize the resulting, and uncertain, interpretation calculus, and to validate the obtained hypotheses. In return, managing the uncertainty propagation within the semiotic model, facilitates the identification and the formulation of architectural solutions and allows for an observational emergence of novelty. The developed model is applied to a case of architectural geometric transformations in a heavily characterized neighborhood.

Cette thèse examine comment le milieu physique et les pratiques spatiotemporelles quotidiennes en garderie participent à la structuration du contexte de développement des enfants. Sur fond de récentes transformations du système de garde au Québec, elle montre aussi comment le contexte socioculturel se reflète dans le cadre de vie en garderie. Fondée sur un cadre théorique innovant qui intègre la psychologie développementale, la psychologie environnementale et l’architecture, trois études à trois échelles différentes (province, établissements, salles de jeu) et utilisant des méthodes quantitatives et qualitatives ont été conduites. Ces études illustrent comment l’environnement physique, la gestion temporelle de l’espace et des ressources matérielles, ainsi que la régulation des comportements spatiaux interagissent pour façonner le cadre de vie des enfants. Elles montrent aussi que les pressions du contexte socioculturel uniformisent les garderies, leur conférant un caractère institutionnel qui rappelle un environnement scolaire toutefois adouci de traits plus domestiques. / This dissertation examines how the physical environment and everyday spatiotemporal practices in daycare centers help to structure the context of children’s development. Against the background of recent changes in Québec’s childcare system, it also illustrates how the sociocultural context is reflected in the everyday settings in daycare centers. Based on a new theoretical framework that incorporates developmental psychology, environmental psychology, architecture, three studies at three different scales (provincial, building, playroom) using both quantitative and qualitative methods were conducted. The studies illustrate how the physical environment, the management of space and material resources, and the regulation of spatial behaviors interact to shape the children’s daycare setting. The studies also show that the pressures of the sociocultural context standardize the daycare centers, giving them an institutional character that resembles a domestic-flavored school-like environment.

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La thèse traite de l'incidence des media d'aide à la conception sur le processus de conception architecturale. Plus spécifiquement, en se basant sur une littérature multidisciplinaire, l’objectif de la thèse est d’analyser l’incidence de trois media, utilisés traditionnellement dans les milieux académique et professionnel, soit l’esquisse à main levée, la maquette et le logiciel de conception assistée par ordinateur (ici, Sketch-UP 7.0) sur le concepteur, le processus de conception architecturale et de la qualité des projets générés. 35 étudiants en architecture ont participé à cette étude. Une méthodologie d’évaluation mixte de cette incidence est proposée, soit d’une part des mesures quantitatives pour évaluer les capacités visuo-spatiales des étudiants-concepteurs (tests psychométriques), la gestion de leur charge cognitive (tâche secondaire) lors du processus de conception et d’autre part, des mesures qualitatives de la gestion de la charge cognitive (questionnaire du NASATLX) et de la qualité des projets générés (évaluation consensuelle d’experts). Les résultats n’ont pas permis de montrer de différence significative entre les media concernant les deux mesures de la charge cognitive, ainsi que pour la qualité des projets générés. De plus, aucune corrélation n’a été établie entre la charge cognitive et la qualité des projets. / The thesis discusses the impact of design media upon architectural design. Based on a multidisciplinary literature revue, the objective of the thesis is to analyze the impact of three media, namely the freehand sketch, the physical model and the software (here, Sketch-UP 7.0) on architectural design. 35 students in architecture have participated in the study. A mixed evaluation methodology is proposed to evaluate the impact, namely quantitative measures of visual-spatial abilities (psychometric test), and the cognitive load management (secondary task technique) during the design, and also qualitative measures to evaluate the cognitive load management (NASATLX) and the quality of projects generated (consensual assessment technique). The results show no significant statistical difference between the three media for the cognitive load management, and the project quality. Furthermore, no correlation was found between the cognitive load management and the project quality.

Cette recherche propose d’analyser les performances énergétiques et lumineuses de différentes formes de panneaux isolants mobiles (PIM) extérieurs pour un espace de travail. Les niveaux élevés d’éclairement exigé dans ces espaces se traduisent par la quête d’un maximum de transparence qui entraîne cependant d’importantes déperditions thermiques en climat nordique. Les simulations numériques IESVE permettent d’évaluer la performance énergétique de l’isolation mobile et de l’occultation, alors que les simulations réalisées dans le module RADIANCE du même logiciel permettent d’analyser les niveaux et la répartition de l’éclairement intérieur générés par la présence et le mouvement des PIM. Des scénarios journaliers optimaux de mouvements, construits sur une base horaire à l’aide d’indicateurs énergétique et lumineux, aux solstices et à l’équinoxe d’automne sous ciel dégagé, permettent d’évaluer l’impact d’une façade adaptative sur un espace de travail. Bien que certains scénarios soient clairement incompatibles, d’autres présentent des performances élevées à la fois sur les plans énergétiques et lumineux. Cette recherche conclue sur le potentiel du PIM en tant qu’opportunité d’adaptation au sein d’une architecture adaptative. / This research focuses on the performance of movable insulation panels as manual shading devices and as an energy conservation strategy for an office space. High lighting level requirements for such spaces ask for a quest for transparency which results in high thermal losses in cold climates. Simulation results demonstrate the device’s potential in reducing energy consumption as well as diversifying visual ambiances. Three forms of panels are simulated using IES VE and Radiance module. Optimal manipulations are determined from an energy and lighting standpoint by assessing two metrics and are compared to illustrate their effects on lighting environment and energy loads. Optimal scenarios are constructed on an hourly basis to illustrate differences in energy and lighting needs. While some manipulation scenarios clearly demonstrate non compatible effects on energy and lighting performance, some scenarios can significantly improve both energy and lighting performance and should be considered. Conclusions address the potential of movable insulation panels as an effective adaptive strategy.

La présente recherche porte sur les presbytères du Diocèse de Québec, dans la région pastorale urbaine anciennement appelée la cité de Québec. Ne pouvant être compris comme un bâtiment isolé, mais plutôt comme interagissant avec son environnement, le presbytère est traité en relation avec le noyau paroissial et la paroisse. Au total, 47 bâtiments, construits entre 1661 et 1988, constituent le corpus de l’étude. L’étude entreprise vise à comprendre ce type de bâtiment comme composante du paysage culturel québécois qui fait partie de l’institution catholique. Elle veut aussi amener des éléments nouveaux de réflexion sur la maison curiale. L’analyse permet par ailleurs de dégager que le presbytère, bien qu’il se rapproche de l’architecture domestique, emprunte également des éléments propres à l’architecture institutionnelle. À la fois habitation domestique, centre social et centre administratif, son rôle particulier d’habitation curiale le distingue de la maison ordinaire.