Il existe aujourd'hui une demande croissante pour des modèles numériques de ville de plus en plus précis. Alors que les travaux récents ont permis la production robuste de modèles polyédriques de bâtiments, les superstructures de toits telles que les cheminées et les chiens assis ne sont pas modélisées, et les erreurs géométriques et topologiques peuvent être importantes. L'approche itérative proposée affine géométriquement et sémantiquement un modèle de bâtiment approché sans superstructures, à l'aide d'un Modèle Numérique de Surface (MNS). Elle alterne la reconstruction de superstructures et le recalage des pans de toit principaux. La détection et la reconstruction de superstructures sont basées sur une bibliothèque de modèles paramétriques de superstructures. Un ensemble de superstructures disjointes est recherché, en se réduisant au problème de recherche d'une clique pondérée maximale. La phase de recalage tire parti des superstructures précédemment détectées afin de mieux estimer les pans de toit principaux. Elle corrige des simplifications tant géométriques telles qu'une symétrie erronée des toits, que topologiques telles que la fusion de sommets proches. Nous utilisons une représentation géométrique des bâtiments par les plans porteurs de chaque facette polyédrique, plus intuitive dans ce contexte que la représentation habituelle par la position de ses sommets. Nous introduisons le problème de triédralisation qui scinde les sommets surcontraints en sommets bien définis à l'intersection de 3 plans seulement. Nous proposons une structure de donnée cinétique garantissant des facettes non auto-intersectantes au cours de la réestimation itérative de leurs plans porteurs.

Les exigences croissantes sur l'efficacité énergétique des bâtiments, l'évolution du {marché} énergétique, le développement technique récent ainsi que les particularités du poste de chauffage ont fait du MPC le meilleur candidat pour la régulation thermique des bâtiments à occupation intermittente. Cette thèse présente une méthodologie basée sur la commande prédictive distribuée visant un compromis entre l'optimalité, la simplicité et la flexibilité de l'implantation de la solution proposée. Le développement de l'approche est progressif : à partir du cas d'une seule zone, la démarche est ensuite étendue au cas multizone et / ou multisource, avec la prise en compte des couplages thermiques entre les zones adjacentes. Après une formulation quadratique du critère MPC pour mieux satisfaire les objectifs économiques du contrôle, la formulation linéaire est retenue. Pour répartir la charge de calcul, des méthodes de décomposition linéaire (comme Dantzig-Wolfe et Benders) sont employées. L'efficacité des algorithmes distribués proposés est illustrée par diverses simulations.

A notre époque, la maîtrise des consommations énergétiques est un enjeu très important pour la préservation des ressources naturelles terrestres. Outre le domaine des transports, des gains énergétiques significatifs existent dans le domaine des bâtiments résidentiels ou tertiaires. Alors que la construction basse consommation est aujourd'hui une réalité, la rénovation n'est que très rarement mise en pratique. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'évaluer les gains énergétiques potentiels issus de la rénovation d'un bâtiment ancien pour être en cohérence avec son environnement et ses modes d'exploitation. Au coeur de ce travail se trouvent les problématiques du système bâtiment, et du confort des occupants. Au regard de ces connaissances, nous proposons une architecture globale de contrôle du bâtiment répondant à des missions de confort optique et thermique, et de réduction des consommations énergétiques. Pour cela nous nous appuyons sur l'approche systémique et l'Automatique qui permettent depuis la modélisation jusqu'à l'élaboration de lois de commande de faire coopérer toutes les installations domotiques. L'évaluation du contrôle est réalisée en simulation sur un bâtiment ancien équipé d'un chauffage central, de luminaires et de stores vénitiens intérieurs pilotés. L'architecture de contrôle présentée est issue d'une analyse systémique du bâtiment et se base sur une approche hiérarchique en adéquation avec les exigences des utilisateurs et les différentes échelles de représentation. Afin d'expérimenter cette architecture de contrôle, un modèle physique de bâtiment multi-échelle a été réalisé en utilisant une approche Bond-Graph et permet d'estimer le comportement optique et thermique du bâtiment en séparant les dynamiques lentes et rapides. La synthèse des lois de commande a ensuite été effectuée en réduisant ce modèle de simulation et a permis d'implémenter deux lois de commandes. La première s'exprime à l'échelle du bâtiment par une commande prédictive du chauffage central et considère l'évolution future de la température extérieure et de la puissance radiative solaire. La seconde prend place au niveau des pièces sous la forme d'une commande optimale des radiateurs, des stores et des luminaires afin d'assurer la température opérative moyenne et l'éclairement moyen souhaité par les occupants. L'étude des gains énergétiques offerts par la rénovation du système de contrôle a permis de mettre en valeur l'intérêt de l'architecture de contrôle présenté. Les résultats ont montré que l'implantation d'une commande prédictive sur le chauffage central permet de réduire de plus de 20% ses consommations énergétiques. Par ailleurs, le contrôle optimal dans les pièces offre un gain d'environ 20% sur le confort thermique et de 75% sur le confort optique.

Les actions conjointes en faveur d'une meilleure isolation du bâti et de l'expansion des énergies renouvelables dans l'habitat jouent un rôle de premier plan dans la politique de réduction des gaz à effet de serre et la recherche d'une plus grande efficacité énergétique. La présente thèse vise à développer un système de stockage de chaleur par voie thermochimique dédié au chauffage solaire d'une maison individuelle. A cet effet, un matériau de stockage spécifique à été mis au point, à base de zéolithe et de sulfate de magnésium. Le principe, reposant sur un phénomène mixte d'adsorption physique de vapeur d'eau et de réaction chimique d'hydratation, est à caractère inter-saisonnier : en été, la chaleur issue de capteurs solaires thermiques à air est stockée par le matériau, qui se déshydrate selon une réaction endothermique ; en hiver, l'exothermicité de la réaction inverse est exploitée afin de chauffer l'habitat. Après un état de l'art des technologies de stockage thermique, un protocole de préparation de ce matériau composite innovant est établi. Des travaux de caractérisation sont alors entrepris à l'échelle micro et macroscopique. A partir de ces données expérimentales macroscopiques, le système de stockage est dimensionné en fonction des besoins en chaleur pour le chauffage d'une maison individuelle de type Bâtiment Basse Consommation. A l'issue de cette étude, un modèle de réacteur de stockage thermique est élaboré, afin d'interpréter les transferts couplés de matière et de chaleur intervenant dans le lit de matériau et d'optimiser le réacteur de stockage en conséquence. La validité du modèle est ensuite testée et discutée à la lumière des résultats expérimentaux.

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse concerne la gestion de la consommation et de la production d'énergie électrique dans les bâtiments. Le problème de gestion d'énergie est modélisé sous forme de programme linéaire mixte. Le travail présenté dans ce mémoire propose des outils qui permettent de prendre en compte les incertitudes dans l'optimisation des flux d'énergie dans l'habitat. Dans un premier temps les incertitudes à prendre en compte sont étudiées. Nous distinguons 2 types d'incertitudes : les incertitudes paramétriques qui concernent le caractère imprécis des coefficients du modèle (prévisions météorologiques, paramètres des modèles, demande prévisionnelle d'énergie...) et les incertitudes d'occurrence qui sont liées aux actions directes de l'usager sur sa consommation d'énergie. Une approche d'optimisation robuste s'appuyant sur une formulation présentée par Bertsimas et Sim pour la programmation linéaire robuste est proposée pour prendre en compte les incertitudes paramétriques. Une procédure d'optimisation en deux étapes, basée sur la programmation stochastique, est proposée pour anticiper les possibilités de démarrage des services pilotés par l'usager. Cette procédure apporte une réponse aux incertitudes d'occurrence en permettant de prendre en compte les consommations d'énergie qui ne sont pas pilotées par le système d'optimisation. Différents exemples d'appartements sont utilisés pour illustrer la validité des méthodes proposées. Différents scénarios de tarification de l'énergie sont également étudiés.

La sécheresse géotechnique est à l'origine de nombreux désordres urbains dans la régio n d'Ile-de-France. La présence d'argiles continentales Eocène-Oligocène aux propriétés gonflantes parmi les dépôts actuels les plus récents de la série géologique du Bassin Parisien entraîne, sous l'influence des contrastes climatiques liés à des évènements climatiques " extrêmes " (alternances sécheresse et période humide) des variations importantes du volume des sols. Les variations sont susceptibles d'induire des déplacements de la surface du sol qui affecte le bâti. Deux méthodes d'interférométrie radar y sont appliquées afin de suivre ces déplacements relatifs au cours du temps : si la méthode différentielle (DINSAR), qui permet de mesurer les déplacements de la surface du sol à partir de deux images radar acquises à des dates différentes se révèle peu performante sur l'Est du Bassin de Paris devant la faible cohérence de l'habitat pavillonnaire individuel, la seconde méthode, la technique de suivi des réflecteurs permanents, appelé Persistant Scatterer Interferometry ( PSI) permet de décrire précisément dans le temps les déplacements absolus de points à forte rétrodiffusion radar par la localisation, la caractérisation et la quantification des déplacements de la surface du sol à partir d'un grand nombre d'images radar à ouverture de synthèse (RSO). Des déformations liées au RGA observées sur les profils de pavillons sinistrés ont été mise en évidence et corrélé avec les périodes de sécheresse. Cette méthode présente un fort potentiel pour l'étude du risque naturel sécheresse géotechnique tout particulièrement sur l'Est du Bassin de Paris affecté lors des dernières périodes de sécheresses dans un contexte de changement climatique mondiale

Issus d’une dynastie de maîtres maçons et d’architectes établis à Dreux vers 1500-1516, les frères Louis et Clément Métézeau sont des architectes français actifs de la fin du XVIe siècle à la première moitié du XVIIe. La carrière du premier, Louis (vers 1563 ?-1615), essentiellement parisienne, se confond avec le règne d’Henri IV et se prolonge jusqu’en 1615 sous la régence de Marie de Médicis. En 1594, il fut chargé de superviser tous les chantiers royaux et fut, à ce titre, un des principaux acteurs de la reconstruction et de la modernisation du royaume. Son frère cadet, Clément (1581-1652), suivit ses traces : un temps au service des ducs de Lorraine et de Nevers, il revint en France où il devint à partir de 1615 un des architectes et ingénieurs ordinaires du roi Louis XIII puis de son frère Gaston d’Orléans. Il répondit aussi à de nombreuses commandes privées, tant civiles que religieuses, mais c’est la digue de La Rochelle qui fit sa renommée.A partir de documents d’archives inédits et d’une iconographie plus riche qu’on pourrait imaginer a priori, cette thèse restitue et réévalue les carrières méconnues de ces deux architectes. Une lecture critique des sources inédites rétablit la chronologie de chacune de leurs œuvres et s’attache à répondre aux problèmes récurrents d’attribution. Elle met aussi l’accent sur la polyvalence de ces artistes qu’elle replace au sein même de la communauté artistique parisienne de l’époque. Elle tente enfin de définir, pour chacun, un style architectural mis en regard avec la production des « ancêtres » de la dynastie, puis avec celle de leurs confrères. / Born into a dynasty of builders and architects settled in Dreux around 1500-1516, the brothers Louis and Clément Métézeau are French architects of the end of the sixteenth century and the first half of the seventeenth century. The career of the elder, Louis (ca. 1563?-1615), essentially concentrated around Paris, parallels with the reign of Henri IV and continues until 1615 under the regency of Marie de Médicis. In 1594, he was chosen to supervise all the royal building sites. He was one of the major actors of the reconstruction and the modernisation of the kingdom. His younger brother, Clément (1581-1652), followed his example. After working for the dukes of Lorraine and Nevers, he came back to France where he became in 1615 one of the ordinary architects and engineers of the king Louis XIII and his brother Gaston d’Orléans. He carried on several private projects, both civil and religious, but he became famous with his dike of La Rochelle.Using unpublished archive documents, this dissertation revives the unknown careers of both of these architects. A critical reading of the sources provides us with a new chronology of their works and tries to answer the numerous questions concerning their works, especially the recurrent issues of the attribution of their buildings.

La performance environnementale des produits influence largement la performance des systèmes. De plus, les systèmes présentent encore un potentiel d'économie d'énergie inexploité pour la performance environnementale globale, comparé aux produits individuels qui les composent.L'objectif de ce travail est de proposer une approche pour l'évaluation de performance énergétique de systèmes, en tenant compte d'information / de données livrées par les politiques européennes de produits (Directives Eco-conception et Étiquetage énergétique, Verdissement des marchés publics, Ecolabel Européen). L'hypothèse considérée ici est que les politiques environnementales des produits, qui ont été très utiles pour faciliter un système de notation homogène sur le marché européen des produits, peuvent également être avantageusement utilisées dans une démarche visant pour évaluer la performance énergétique des systèmes.Ce travail de recherche propose une méthode simplifiée pour soutenir la conception de systèmes de chauffage performants en utilisant les données des politiques environnentales de produits de l'Union Européenne, disponibles en phase de conception. Tout d'abord, une modélisation du système avec une approche "top-down" est utilisée pour prendre en compte les aspects système (conditions géographiques, caractéristiques du bâtiment, etc.). Deuxièmement, la performance énergétique du système est calculée à partir d'une approche "bottom-up", à partir de la performance des produits et des sous-systèmes composant le système. La méthode comporte 5 étapes divisées en deux phases principales: diagnostic du système initial et amélioration. La méthode est supportée par un outil de calcul original qui détermine les paramètres énergétiques (demande d'énergie, consommation d'énergie et rendement énergétique) au niveau du système en utilisant les données de performance telles que documentées par les politiques produits de l'Union Européenne. La méthode permet d'évaluer la performance d'un système de chauffage en définissant les systèmes les plus mauvais et les meilleurs possibles. La méthode est flexible et permet d'évaluer différentes configurations de produits et peut donc soutenir les activités de conception des systèmes de chauffage de bâtiment.La méthode est testée sur une étude de cas, la re-conception conception d'un système de chauffage existant d'une habitation dans le nord de l'Italie, incluant un système d'eau chaude sanitaire solaire et un système de chauffage des locaux. L'étude de cas démontre le potentiel d'amélioration du système de chauffage basé sur les résultats produits par la méthode, en aidant à sélectionner les produits actuellement disponibles sur le marché. En outre, sur la base de l'évaluation, plusieurs variantes de re-conception peuvent être proposées combinant différentes performances des produits qui composent les systèmes de chauffage. La thèse analyse également l'évolution des différentes approches adoptées par les politiques de produits de l'Union Européenne (approche produit, approche produit étendu et approche système). En particulier, le concept de "package" (ou produits combinés) défini dans les réglementations d'étiquetage énergétique des systèmes de chauffage est étudié en détail. L'étiquette du "package" du règlement 811/2013 est mise en œuvre dans la même étude de cas, de sorte que les résultats puissent être comparés à ceux des sections précédentes. Il est démontré que le concept de "package" peut également soutenir les décisions prises dans la phase de conception du système de chauffage, en particulier dans la sélection des composants appropriés en fonction de l'estimation de la performance du système. En outre, le chapitre 6, composé essentiellement d'un article publié dans un journal scientifique, analyse le lien entre les politiques publiques européennes relatives aux produits du bâtiment et celles liées à la performance énergétique des bâtiments: il est conclu qu'elles pourraient être mieux alignées. / Environmental performances of products largely influence performances of systems. Moreover, systems have still an untapped energy-saving potential concerning environmental performances at system level rather than at the level of the individual products of which they are composed.The objective of this work is to propose an approach to deal with energy performance assessments at system level considering information/data from European product policies (Ecodesign, Energy Labels, Green Public Procurement and EU Ecolabel). The hypothesis here is that environmental product policies, that have been very useful in facilitating a homogeneous rating scheme in the EU market for individual products, can also be advantageously used in a method to assess the energy performance of systems.This research work proposes a simplified method for supporting the design of good performing heating systems using data from EU product policies, which is available during the design stage. Firstly, a system modelling with a top-down approach is used so that system aspects (geographical conditions, building characteristics, etc.) are regarded. Secondly, the system energy performance is calculated from a bottom-up approach so that, from the performance of the products and sub-systems composing the system. The method has 5 steps divided in two main phases: diagnostic of the initial system and improvement. The method is supported by an original calculation tool which determines the energy parameters (energy demand, energy losses, energy consumption and low-emission energy efficiency) at system level using performance figures from EU product policies. It helps assessing how good a heating system is by setting worst, benchmark and best possible systems. The method is flexible, and allows different product configurations to be assessed and can hence support the design activities of heating systems.The method is tested on a real case study, the re-design of existing heating systems of a dwelling in north Italy, including a solar hot water system and a space heating system. The case study demonstrates the potential of improvement of the heating systems based on the results produced by the method, by helping selecting products currently available in the market. In addition, based on the assessment, several improved design alternatives can be proposed combining different performances of the products which compose the heating systems.The dissertation also analyses the evolution of the different approaches of EU product policies (product, extended product and system). In particular, the package concept set in the energy labelling regulations of heating systems is studied in detail. The package label of Regulation 811/2013 is implemented on the same prior case study so that results can be compared with the ones of previous sections. It is shown that the package concept can also support decisions made in the building design phase especially in the choice of appropriate components based on estimation of system performances. In addition, the peer-reviewed paper analyses the link of building-related product policies with the Energy Performance of Buildings Directive, and it is concluded that they should be somehow better aligned.

Le développement de l’archéologie agraire et de l’exploration des parties économiques des établissements ruraux de Gaule romaine permet aujourd’hui de proposer une synthèse sur l’instrumentum fundi ; l’équipement des domaines.À partir de 140 sites archéologiques fouillés dans le nord de la Gaule, 1600 équipements mobiliers (outils) et immobiliers (infrastructure et bâtiments) ont été inventoriés.L’identification récurrente de greniers, granges ou encore sonnailles, faucilles et faux offre l’image d’une économie d’abord tournée vers les activités agropastorales. Toutefois, les activités qualifiées généralement d’artisanales sont également bien présentes à travers des équipements comme les fours de tuiliers, les marteaux, les ciseaux, etc. Ces activités participent à l’entretien et au fonctionnement du domaine mais dépasse parfois ce cadre, pour envisager alors de véritables productions.L’étude de certains équipements tel que les fosses à fumier, les moulins hydrauliques ou encore le vallus permet de démontrer un investissement des domaines dans des installations et des outils performants que l’on peut dans certains cas qualifier d’innovations. Ces observations permettent de s’éloigner un peu plus de certains poncifs parfois encore en vigueur concernant une économie autarcique et stagnante, freinée par un certain retard technique et par l’esclavage.L’identification et la caractérisation des équipements renvoient à l’inverse l’image d’une économie plus ouverte, associant des acteurs différents mais qui emploient à leur échelle des infrastructures et outils efficaces. / The development of agrarian archaeology and the exploration of the economic parts of the rural settlements in Roman Gaul allows today to propose a synthesis on the instrumentum fundi ; the equipment of agricutltural field.From 140 archeological sites of Roman Gaul, 1600 tools and economic buildings were inventoried.The recurring identification of granaries, barns or cowbells, sickles and hammer offers the image of an economy at first turned to the agropastorales activities. However, the craft activities are also present through equipments as tile makers' ovens, hammers, scissors, etc. These activities participate in the maintenance and in the functioning of the domain but sometimes exceed this frame, to envisage a real economic productions.The study of equipments such as manure pits, water mills or the vallus allows to demonstrate an investment of domains in installations and successful tools which we can qualify in certain cases as innovations. These observations allow to go away a little more certain pouncing patterns still current concerning an autarkic and stagnant economy, slowed down by a certain technical delay and by a slavery.The identification and the characterization of equipments send back on the contrary the image of a more open economy, associating different actors who use on their scale of infrastructures and effective tools.

Les performances énergétiques des constructions durables sont nettement inférieures à celles attendues et la question de l’impact du comportement des usagers devient primordiale. Différentes solutions sont déployées afin d’atteindre les performances prévues : elles s’étendent de l’information des usagers à l’aide de manuels, jusqu’à l’influence des comportements, en passant par l’automatisation des bâtiments réduisant ainsi la capacité d’action des usagers. La question est alors de savoir s’il est possible de concevoir des bâtiments toujours plus performants du point de vue énergétique sans venir altérer la relation usager/habitat et sans contraindre davantage les usagersNous proposons d’intégrer la notion d’affordance dans les constructions durables en posant l’hypothèse qu’elle pourrait permettre d’induire des comportements en adéquation avec les exigences de performances des constructions durables, en évitant au maximum l’introduction de procédures plus ou moins artificielles et en créant une compréhension, la plus immédiate possible, des usages des espaces fonctionnels et des équipements.Une première phase d’étude a été menée dans le but d’analyser l’activité des usagers au sein de leur habitat et traduire cette analyse en outils exploitables par les concepteurs. Un ensemble de personas a ainsi été défini. Parallèlement, une caractérisation de l’interaction usager/habitat a été réalisée par l’identification des critères venant l’influencer. Grâce à la pondération de ces facteurs d’impact, un modèle de calcul du niveau d’affordance de l’interaction entre les usagers et leur logement a pu être proposé. / The energetic performance of sustainable buildings is significantly lower than expected and therefore the impact of user behaviour becomes a crucial element. Different solutions are implemented to achieve predicted performance; these range from information i.e. user guides, to the influence of user behaviour through building automation reducing the users’ control. The possibility of designing more efficient buildings without altering the relationship between the user and the building, and without constraining the users is then to be investigated.We propose to integrate the notion of affordance in sustainable buildings under the assumption that this could be useful in inducing behaviour aligned with the performance requirements of sustainable buildings, while minimising the introduction of procedures more or less artificial and creating an immediate understanding of the use of a functional space and its equipment.A first experimental phase was conducted to analyse users' activities within their housing and translate this into tools for designers. A set of personas has been set. Meanwhile, a characterisation of the user/building interaction was carried out by identifying the criteria influencing it. With the weighting of these impact factors, a calculation model for the affordance level of this interaction was proposed.