La France s’est engagée à diviser par quatre ses émissions de gaz à effet de serre entre 1990 et 2050. Cela impose une réduction considérable de la consommation d’énergie des bâtiments. En particulier, il faut réaliser des travaux de rénovation énergétique dans 500 000 logements par an. Actuellement, les rénovations sont réalisées de manière artisanale. La plupart des travaux sont effectués manuellement sur chantier avec une qualité de la mise en œuvre souvent insuffisante. Les délais sont rarement respectés et les coûts dérivent au cours du projet. Pour résoudre ces problèmes, ce travail de recherche propose d’industrialiser la rénovation. D’un point de vue technique, l’industrialisation consiste à concevoir et mettre en œuvre des solutions constructives qui s’adaptent à chaque bâtiment et assurent la maîtrise de la qualité. D’un point de vue organisationnel, elle vise à définir un processus de rénovation complet ainsi que les acteurs, outils et méthodes associés. Cette thèse présente à la fois le produit (système constructif) et le processus d’industrialisation. Le système constructif est basé sur des panneaux multifonctionnels de grandes dimensions qui sont préfabriqués en usine et fixés sur les façades extérieures des bâtiments. Il réduit fortement le temps de mise en œuvre sur chantier, mais il impose de connaître précisément la géométrie des façades existantes. Pour cela, une technique de relevé tridimensionnel sans contact peut être utilisée pour créer rapidement une maquette numérique des bâtiments existants. Celle-ci servira pour les études énergétiques, structurelles, et architecturales et pour la configuration. Ensuite, un configurateur est proposé pour aider l’utilisateur à choisir les options des panneaux et réaliser leur calepinage (choix de leurs dimensions et positionnement sur les façades). Il permet d’éditer la gamme de montage des panneaux et un devis précis. D’autre part, un outil d’estimation est proposé pour établir les devis et planning initiaux d’après les études préliminaires. Cet outil sera alimenté par le retour d’expérience du configurateur. Enfin, un outil d’optimisation est présenté pour planifier le chantier en fonction du plan de charge des fabricants de panneaux et des ressources nécessaires pour la mise en œuvre. La fonction objectif peut comporter plusieurs critères, dont la minimisation de la durée du chantier, des stocks et de la durée de location des engins de levage. / Divide by four its greenhouse gas emissions between 1990 and 2050 is one of the France’s commitments. A significant reduction in the energy consumption of buildings is therefore required. In particular, 500,000 dwellings per year must be energetically renovated. Currently, renovations are carried out with traditional methods. Most of the work is done manually on-site, often with a poor implementation quality. The deadlines are rarely met and the costs deviate during the project. To solve these problems, this research work puts forward to industrialize the renovation. From a technical point of view, industrialization consists in designing and implementing constructive solutions, which suit each building and ensure quality control. From an organizational point of view, it consists in defining a complete renovation process as well as the associated actors, tools and methods. This thesis presents both the product (construction system) and the industrialisation process. The construction system is based on large multifunctional panels that are prefabricated and fixed outside the buildings’ façades. It greatly reduces the on-site implementation time. However, a precise geometry of the existing façades is needed. To do so, a three-dimensional remote survey can be used to create quickly the building information modelling of the existing buildings. This one will be used for the energetic, structural and architectural studies and for the configuration. Then, a configurator is proposed to assist the user to choose the panel options and to make their layout plan (determination of their dimensions and position on the façades). It edits the panels’ assembly plan and an accurate quotation. Besides, an estimation tool is proposed to provide the initial estimate and work schedule based on the preliminary studies. This tool will be supplied with the configurator’s feedback. Finally, an optimization tool is presented to plan the renovation works according to the workload schedule of the panel’s manufacturers and the implementation resources. The objective function can have several criteria, including the minimization of the works duration, the stock and the duration of the lifting equipments rental.

Nous passons la majeure partie de notre vie dans des bâtiments. Ces derniers ont été construits, pour la plupart, avant les chocs pétroliers de 1974 et 1979, et offrent une performance énergétique médiocre ainsi que des conditions de confort (thermique, acoustique, éclairement naturel) largement améliorables. En France, avec 32 millions de logements et un taux de renouvellement annuel du parc existant inférieur à 1 %, la rénovation énergétique des logements devient une nécessité. Cela, autant pour des raisons politiques (indépendances énergétiques), économiques (relance des emplois de la construction, valorisation du patrimoine), sociales (bien-être des occupants, lutte contre la précarité), qu'environnementales (diminutions des émissions des gaz à effet de serre). Ce travail de thèse vise à proposer des connaissances ainsi qu'une méthodologie afin de contribuer à l'aide à la décision pour la prescription de scénarios d'amélioration énergétique efficaces des maisons individuelles construites durant la période 1945-1974. Trois problématiques sont mises en avant dans cette recherche. 1) l'intégration de l'approche globale (systémique et multicritère) de la rénovation afin d'éviter des contre-performances collatérales dues à des mauvais choix ; 2) l'aide à la formalisation des préférences des propriétaires-occupants (notre maîtrise d'ouvrage) dans un format interprétable par des outils d'analyses multicritères ; 3) l'intégration des incertitudes liées à la caractérisation des bâtiments existants dans le processus d'élaboration des scénarios et d'aide à la décision. À travers une description systémique des bâtiments et une évaluation multicritères des performances des actions d'amélioration retenues, nous proposons une méthodologie innovante, constituée de 6 sous-modèles techniques modulables et interchangeables, qui vise à automatiser le processus de construction, d'évaluation et de hiérarchisation performantielle de scénarios de rénovation. Le cœur de notre méthodologie est basé sur la formalisation de l'expertise métier des spécialistes du bâtiment dans deux de nos 6 sous-modèles. Le premier est une matrice d'influence permettant de passer des enjeux de rénovation les plus courants (équivalent aux préférences exprimées par la maîtrise d'ouvrage) en profil de poids relatifs et profil de niveaux-cibles de performance sur les indicateurs modélisés. Le second, est un outil d'inférence probabiliste (utilisant la technologie des réseaux bayésiens) permettant à la fois d'optimiser les assemblages d'actions d'amélioration (programmation par contraintes successives) et de réaliser une évaluation multicritère de ces assemblages (par l'usage de fonctions d'agrégation de performances locales). Un sixième et dernier sous-modèle utilise les méthodes de surclassement ELECTRE pour trier et classer les alternatives de rénovation préalablement générées par ordre de préférence. Notre méthodologie offre enfin la possibilité de laisser l'utilisateur tester ses propres scénarios d'amélioration énergétique afin d'analyser leurs performances multicritères et leur compatibilité avec les caractéristiques de l'existant capitalisées lors du diagnostic technique d'une opération. La méthodologie développée se veut pédagogique et transposable dans un prototype d'outil informatique fonctionnel. Une première version a été développée et utilisée pour appliquer notre processus d'aide à la décision à un cas réel de maison individuelle à rénover. Les premiers résultats obtenus sont cohérents et permettent de valider la démarche. Néanmoins, il faut garder à l'esprit que comme tout modèle utilisant des connaissances expertes, sa robustesse et la limite de validité de son périmètre d'application dépendent de la qualité du savoir métier capitalisé. / We spend most of our lives in buildings. These were built mostly before the oil shocks of 1974 and 1979 and offer both poor energy performances and improvable comfort conditions (thermal, acoustic, natural lighting). In France, with 32 million units and an annual turnover of less than 1% of the existing building stock, the energy renovation of housing becomes a necessity. This, as much for political ends (energy dependence), economic reasons (revival of construction jobs, real-estate valorisation), social reasons (wellbeing of occupants), as environmental reasons (reduction of greenhouse gas emissions). This thesis aims to provide knowledge and a methodology to contribute to the decision support for prescribing efficient energy renovation scenarios of houses built during the 1945-1974 period. Three issues are highlighted in this research work: 1) the integration of an holistic approach of renovation process (systemic and multi-criteria) to avoid not foreseen collateral effects due to bad choices; 2) help formalize the preferences of decision-takers (homeowners) in a format interpretable by multi-criteria analysis tools; 3) integration of uncertainties related to the characterization of existing buildings in the process of scenarios generation and decision support. Through a systemic description of buildings and a multi-criteria performance assessment of formerly identified renovation actions, we propose an innovative methodology, consisted of 6 modular and interchangeable technical sub-models, which aims to automate the generation, assessment, optimization and performance-based ranking of renovation scenarios. The heart of the methodology is based on the formalization of renovation knowledge from construction specialists in two of our six sub-models. The first one is an influence matrix that we use to translate most common renovation goals (equivalent to the wishes expressed by homeowners) into a profile of relative weights and a profile of targeted-levels of performance on indicators modelled. The second one is a probabilistic inference tool (using the technology of bayesian networks) to both optimize assemblies of renovation actions (programming by successive constraints) and achieve multi-criteria evaluation of these assemblies (by the use of aggregation functions of local performances). A sixth and final sub-model uses the ELECTRE outranking methods to sort and classify, by preference order, renovation scenarios previously generated. At last, our methodology provides the ability to let users test their own energy renovation scenarios in order to analyze their multi-criteria performances and compatibility with the characteristics of the existing capitalized during the technical diagnosis of their building. The methodology proposed is intended to be educational and transposable into a functional computer system prototype. A first version was developed and used to apply our decision process to a real case of individual house to renovate. First results obtained are consistent and allow validating the approach. However, keep in mind that like any model using expert knowledge, robustness and validity limit of its scope of application depend on the quality of knowledge work capitalized.

La réduction de la consommation énergétique du secteur résidentiel constitue un enjeu majeur dans un contexte de transition énergétique et de lutte contre le changement climatique. Pourtant, malgré les politiques publiques en place, la consommation énergétique sectorielle française peine à baisser. À travers quatre essais empiriques, cette thèse s’intéresse aux obstacles à la baisse des consommations énergétiques dans le secteur résidentiel français en se focalisant sur le rôle des facteurs individuels. Dans le premier chapitre, qui s’inscrit dans la littérature sur le les barrières à l’investissement en efficacité énergétique et le « paradoxe énergétique » (Jaffe and Stavins, 1994), nous utilisons la méthode des choix discrets pour mettre en évidence le rôle de l’incertitude sur la qualité des travaux de rénovation et le prix de l’énergie comme barrière à l’investissement en efficacité énergétique. Le second chapitre fournit un éclairage empirique sur le rôle des facteurs socio-économiques, des préférences individuelles pour le confort et de la performance énergétique du logement pour expliquer la consommation énergétique résidentielle. Le troisième chapitre est l’occasion d’étudier l’écart de performance énergétique à l’échelle du logement (consommation énergétique réelle vs théorique) et ses déterminants individuels et socio-économiques, via la régression quantile. Enfin, le quatrième chapitre s’intéresse aux interactions dynamiques entre efficacité énergétique et consommation énergétique en traitant la question de l’effet rebond direct pour l’usage de chauffage résidentiel en France. / Reducing the energy consumption of the residential sector is a major stake in the context of the energy transition and the fight against climate change. However, despite the implementation of several dedicated public policies, the energy consumption of the sector has barely decreased in France. Through four empirical articles, this thesis aims to identify some of the barriers to the decrease of the French residential energy consumption with a focus on the role of individual determinants. In the first chapter, we wish to contribute to the literature on the barriers to energy efficiency investment (Sutherland, 1991) and the “energy efficiency gap” (Jaffe and Stavins, 1994). We use the methodology of the discrete choice experiment to assess the role of perceived risk and uncertainty on retrofit quality and energy price as barrier to the energy renovation decision. In the second chapter, we provide an empirical contribution on the role of individual preferences for comfort, other individual determinants and energy performance of dwellings in explaining energy consumption. In the third chapter, we study the energy performance gap (gap between theoretical and real energy consumption at dwelling level) and its drivers by using the quantile regression. Finally, in the fourth chapter, we test the assumption of the existence of a rebound effect for the heating energy consumption in France.

En France, les rénovations énergétiques en résidentiel, et ceci tout particulièrement pour les maisons individuelles, font peu l'objet après réalisation d'une évaluation ex-post permettant de quantifier la performance atteinte.Cette thèse se propose donc d'effectuer une évaluation ex-post de l'efficacité de solutions de rénovation énergétique en résidentiel, à partir de données (environ 100 cas par échantillon étudié) provenant d'enquêtes menées auprès de ménages, propriétaires occupants de maison individuelle, ayant participé à des opérations de maîtrise de la demande en énergie conduites à l'échelle régionale dans le nord-est et le sud-est de la France. Une approche statistique tant descriptive que de modélisation est principalement employée pour aborder ce travail.Le premier volet de l'évaluation ex-post consiste en une quantification des économies unitaires obtenues associée à un calcul d'incertitude. Pour chacune des opérations, la modélisation statistique de la consommation énergétique après travaux permet l'étude de l'influence des actions elles-mêmes mais aussi de certains facteurs tels que le changement de la gestion du chauffage ou l'utilisation après travaux de la climatisation.Le second volet de cette évaluation ex-post a pour but d'identifier les causes des écarts entre les consommations observées et celles simulées par un modèle de calcul ex-ante (dit d'ingénieur). Ainsi, nous étudions l'évolution des écarts des états avant à après travaux. Tout d'abord, une quantification et une modélisation statistique des écarts en situation avant travaux est réalisée. Puis, les écarts en situation après travaux sont à leur tour quantifiés et modélisés statistiquement en intégrant notamment l'erreur commise initialement (avant travaux). Les différences entre économies d'énergie observées et simulées sont également étudiées.Enfin, dans la dernière partie de la thèse, sur la base des sources d'écart identifiées, nous proposons des pistes de perfectionnement du modèle de calcul d'ingénieur utilisé. Plus largement, à partir d'un retour critique quant aux limites des modèles statistiques établis pour étudier les causes des écarts, des pistes sont avancées pour permettre de les améliorer.

Cette thèse contribue à rendre le marché de la rénovation énergétique durable et autonome. L’objectif est de contribuer à quantifier le risque de non atteinte de la performance énergétique après rénovation. Tout d’abord, nous analysons les facteurs psychologiques des ménages à prendre en compte pour améliorer les modèles de prédictions de consommation d’énergie. Via le programme Je rénove BBC, nous mettons en évidence quatre biais cognitifs impactant l’écart de la consommation d’énergie réelle et prédite. Puis, nous étudions les structures de contrats les plus appropriés pour améliorer le déroulement des chantiers, incitant les artisans à mieux travailler. D’une part, nous déterminons des contrats pour un Agent devant effectuer deux tâches et sous-estimant l’impact de l’une d’entre elles sur la performance du bâtiment. D’autre part, nous testons des incitations individuelles et collectives sur la capacité de plusieurs artisans à se coordonner selon leur formation initiale (DORéMI, …). / This thesis aims at contributing to make the energy renovation market long-lasting and self-sustaining. To achieve this, our objective is to quantify the risk of not achieving energy performance after renovation. First, we analyze households’ psychological factors that should be considered to improve energy consumption prediction models. Drawing on the Je rénove BBC program, we highlight four cognitive biases that negatively impact the difference between actual and predicted energy consumption. We then study the most appropriate contract structures improving the flow and quality of renovation projects, encouraging craftsmen to work better. On one hand, we determine optimal contracts for an Agent who has to perform two tasks and underestimates the impact of one of them on the building's performance. On the other hand, we test individual-based and group-based incentives on the ability of several real Agents (craftsmen) to coordinate, according to their initial training (DORéMI, …).

Le projet de doctorat vise à présenter une nouvelle approche intégrée en support des opérateurs dans la gestion du processus de conception d'interventions de rénovation énergétique et architecturale du patrimoine bâti récent, grâce à l'emploie de solutions technologiques d'enveloppe innovantes. La recherche se fonde sur la collection d'un répertoire sélectionné des solutions architecturales et constructives d'enveloppe, nécessaire pour constituer une base valide sur laquelle étudier des solutions technologiques novatrices pour la réhabilitation énergétique des écoles dans l'après-guerre, en béton armé, généralement préfabriquées. Le projet identifie des processus constructifs éco-durables pour la conception des composants de façade “active”, adaptable et efficace, à assembler à sec, en conformité avec les exigences de performance requises par la réglementation actuelle. La recherche est finalisée à la gestion de l'ensemble du processus, soutenu par des systèmes de relevé géométrique, connectés aux logiciels de programmation paramétrique pour la modélisation des surfaces capables de s'adapter aux différentes morphologies du patrimoine existant. Ces outils informatisés CAO-FAO sont reliés aux machines à contrôle numérique CNC pour la fabrication des éléments de façade “sur mesure”. À démonstration de l'approche innovante proposée, deux possibles solutions d'enveloppes ont présentées, dans la ligne droit des principes de durabilité, comprise comme modularité, rapidité de mise en œuvre, réversibilité, récupération et réutilise des matériaux. En particulier, les solutions innovantes sont réunies par l'application d'une technique basée sur l'assemblage d'éléments préfabriqués, l'adoption d'un pavage hexagonal pour le dessin de la nouvelle surface d'enveloppe, et l'utilisation du même matériau isolant thermique, plastique et inorganique, recyclé, éco-durable, à faible impact environnemental (AAM - Alkali Activated Materials).Les solutions proposées, développées dans les sièges de cotutelle (Université de Bologne, Université Paris-Est) sont envisagées selon un protocole scientifique qui prévoit: conception du système constructif, analyse mécanique et thermique, expérimentation constructive, validation des techniques de mise en œuvre et des performances / The research is aimed at presenting a new integrated approach to aid operators and designers to manage the design process as a whole in refurbishment interventions of recent existing building stock, through the use of innovative technological envelope solutions. The study requires the acquisition of a selection of typological and constructive envelope solutions, as a starting point for the development of design solutions to be used for architectural renovation of schools built after the Second World War, in reinforced concrete and mostly prefabricated. The project identifies sustainable construction processes for the design of “active”, adaptive, efficient and dry assembled envelope components, in accordance with the performance requirements prescribed by current regulations. The purpose of the research is to manage the whole design process with the support of geometrical survey, connected to parametric programming software for modelling surfaces which can be adapted to the morphology of existing buildings. These computerized CAD-CAM tools are connected to CNC machines for “customized” industrialized production. To illustrate this innovative approach, two envelope solutions are proposed, according to the research paradigms and the principles of sustainability, meant as modularity, speed of setup, reversibility, recycling and reuse of materials with low environmental impact. In particular, the innovative solutions have in common the application of a technique based on the assembly of prefabricated components, the adoption of hexagonal patterns for the tessellation of the new surface of the façade, and the use of the same plastic and inorganic, recycled and sustainable, thermal insulation material (AAM-Alkali Activated Materials).The design solutions proposed are developed at the two sites involved in the joint

Le contexte d’application de cette recherche a été le projet CRIBA. CRIBA vise à industrialiser une solution intégrée de rénovation et d’isolation de grands bâtiments. De ce fait, une part importante de la valeur ajoutée est transférée des chantiers de rénovation vers des usines de fabrications devant être synchronisées avec les chantiers. La planification est l'une des étapes importantes de la gestion de projets. S’adaptant à une organisation, elle vise une réalisation optimale en considérant les facteurs de temps, coût, qualité ainsi que l’affectation efficace des ressources. Cette affectation est d’autant plus complexe lorsqu’un ensemble de projets se partagent les ressources, renouvelables ou non renouvelables. L'objectif global de notre étude est de développer un outil d’aide à la décision pour un décideur visant à planifier plusieurs projets en intégrant l'allocation des ressources renouvelables, et la planification des flux de ressources non-renouvelables vers ces projets. Dans ce cadre, les ressources non renouvelables telles que les machines et la main-d'œuvre ont une disponibilité initiale limitée sur les chantiers. Cependant, nous supposons que des quantités limitées supplémentaires peuvent être achetées. En outre, nous prenons en compte la volonté des coordinateurs des projets pour l’approvisionnement des chantiers en juste à temps (just in time), en particulier pour les ressources peu demandées, encombrantes et à forte valeur. Ceci oblige à étendre le cadre du modèle de la planification des projets en incluant la planification de la chaîne logistique qui approvisionne les ressources non renouvelables des chantiers. Enfin, pour répondre au besoin d’outils décisionnels responsables sur le plan environnemental, le modèle prévoit le transport et le recyclage des déchets des chantiers dans les centres appropriés. Un modèle linéaire mixte du problème est ainsi posé. Puisqu’il rentre dans la classe des modèles d'optimisation NP-durs, une double résolution est proposée. D’abord à l’aide d’un solveur puis une méta-heuristique basée sur un algorithme génétique. De plus, pour faciliter l'utilisation du modèle par des utilisateurs peu familiers avec la recherche opérationnelle, un système d'aide à la décision basé sur une application web a été développé. L’ensemble de ces contributions ont été évaluées sur des jeux de test issus du projet CRIBA. / The application context of the current study is on a CRIBA project. The CRIBA aims to industrialize an integrated solution for the insulation and thermal renovation of building complexes in France. As a result, a significant part of the added value is transferred from the renovation sites to the manufacturing centers, making both synchronized. Planning is one of the important steps in project management. Depending on the different viewpoints of organizations, successful planning for projects can be achieved by performing to optimality within the time, cost, quality factors as well as the efficient assignment of resources. Planning for the allocation of resources becomes more complex when a set of projects is sharing renewable and non-renewable resources. The global objective of the study is to develop a decision-making tool for decision-makers to plan multiple projects by integrating the allocation of the renewable resources and planning the flow of non-renewable resources to the project worksites. In this context, non-renewable resources such as equipment and labor have a limited initial availability at the construction sites. Nevertheless, we assume that additional limited amounts can be added to the projects. In addition, we take into account the interest of the project coordinators in supplying the non-renewable resources in a just-in-time manner to the projects, especially for low-demand resources with a high price. This requires extending the framework of the project planning by including the planning of the supply chain which is responsible. Finally, in order to meet the requirements for environmentally responsible decision-making, the model envisages the transportation and recycling of waste from project sites to appropriate centers. A mixed integer linear model of the problem is proposed. Since it falls within the class of NP-hard optimization models, a double resolution is targeted: first, using a solver and then a metaheuristic based on the genetic algorithm. In addition, in order to facilitate the use of the model by users unfamiliar with operational research, a web-based decision-making support system has been developed. All the contributions are evaluated in a set of case studies from the CRIBA project.

En France, les rénovations énergétiques en résidentiel, et ceci tout particulièrement pour les maisons individuelles, font peu l'objet après réalisation d'une évaluation ex-post permettant de quantifier la performance atteinte.Cette thèse se propose donc d'effectuer une évaluation ex-post de l'efficacité de solutions de rénovation énergétique en résidentiel, à partir de données (environ 100 cas par échantillon étudié) provenant d'enquêtes menées auprès de ménages, propriétaires occupants de maison individuelle, ayant participé à des opérations de maîtrise de la demande en énergie conduites à l'échelle régionale dans le nord-est et le sud-est de la France. Une approche statistique tant descriptive que de modélisation est principalement employée pour aborder ce travail.Le premier volet de l'évaluation ex-post consiste en une quantification des économies unitaires obtenues associée à un calcul d'incertitude. Pour chacune des opérations, la modélisation statistique de la consommation énergétique après travaux permet l'étude de l'influence des actions elles-mêmes mais aussi de certains facteurs tels que le changement de la gestion du chauffage ou l'utilisation après travaux de la climatisation.Le second volet de cette évaluation ex-post a pour but d'identifier les causes des écarts entre les consommations observées et celles simulées par un modèle de calcul ex-ante (dit d'ingénieur). Ainsi, nous étudions l'évolution des écarts des états avant à après travaux. Tout d'abord, une quantification et une modélisation statistique des écarts en situation avant travaux est réalisée. Puis, les écarts en situation après travaux sont à leur tour quantifiés et modélisés statistiquement en intégrant notamment l'erreur commise initialement (avant travaux). Les différences entre économies d'énergie observées et simulées sont également étudiées.Enfin, dans la dernière partie de la thèse, sur la base des sources d'écart identifiées, nous proposons des pistes de perfectionnement du modèle de calcul d'ingénieur utilisé. Plus largement, à partir d'un retour critique quant aux limites des modèles statistiques établis pour étudier les causes des écarts, des pistes sont avancées pour permettre de les améliorer. / In France, ex-post evaluations of energy retrofits in residential buildings, allowing to quantify the performance achieved, are rarely realized, particularly for the dwelling houses.This thesis is an ex-post evaluation of energy efficiency measures for retrofit in residential buildings from surveys data (around 100 cases by studied sample) of households, house owners, that participated in regional energy efficiency operations (northeast and southeast of France). This work is mainly tackled by descriptive statistics and statistical models.The first part of the ex-post evaluation is a quantification of unitary energy savings associated to an uncertainty assessment. For the two operations, a statistical model of energy consumption after retrofitting studies the effect of energy efficiency measures and also the effects of factors as space heating management modification or air conditioning use after refurbishment.The second part of the ex-post evaluation has for aim to identify the sources of gaps between observed consumptions and ones simulated by an ex-ante engineering model. Thus, we study gaps evolution from before retrofitting to after retrofitting situations. In the first time, we realise a quantification and a statistical modelling of gaps before retrofitting. Then, we repeat the method for gaps after retrofitting, in taking into account gap before retrofitting in the statistical model. Deviations between observed energy savings and calculated ones are also studied.In the last part of the thesis, we propose some improvements of the engineering model on the base of the gaps sources identified. From a critical analysis of statistical models realised to study gaps, some propositions are did to improve them.

Le projet de doctorat vise à présenter une nouvelle approche intégrée en support des opérateurs dans la gestion du processus de conception d'interventions de rénovation énergétique et architecturale du patrimoine bâti récent, grâce à l'emploie de solutions technologiques d'enveloppe innovantes. La recherche se fonde sur la collection d'un répertoire sélectionné des solutions architecturales et constructives d'enveloppe, nécessaire pour constituer une base valide sur laquelle étudier des solutions technologiques novatrices pour la réhabilitation énergétique des écoles dans l'après-guerre, en béton armé, généralement préfabriquées. Le projet identifie des processus constructifs éco-durables pour la conception des composants de façade “active”, adaptable et efficace, à assembler à sec, en conformité avec les exigences de performance requises par la réglementation actuelle. La recherche est finalisée à la gestion de l'ensemble du processus, soutenu par des systèmes de relevé géométrique, connectés aux logiciels de programmation paramétrique pour la modélisation des surfaces capables de s'adapter aux différentes morphologies du patrimoine existant. Ces outils informatisés CAO-FAO sont reliés aux machines à contrôle numérique CNC pour la fabrication des éléments de façade “sur mesure”. À démonstration de l'approche innovante proposée, deux possibles solutions d'enveloppes ont présentées, dans la ligne droit des principes de durabilité, comprise comme modularité, rapidité de mise en œuvre, réversibilité, récupération et réutilise des matériaux. En particulier, les solutions innovantes sont réunies par l'application d'une technique basée sur l'assemblage d'éléments préfabriqués, l'adoption d'un pavage hexagonal pour le dessin de la nouvelle surface d'enveloppe, et l'utilisation du même matériau isolant thermique, plastique et inorganique, recyclé, éco-durable, à faible impact environnemental (AAM - Alkali Activated Materials).Les solutions proposées, développées dans les sièges de cotutelle (Université de Bologne, Université Paris-Est) sont envisagées selon un protocole scientifique qui prévoit: conception du système constructif, analyse mécanique et thermique, expérimentation constructive, validation des techniques de mise en œuvre et des performances / The research is aimed at presenting a new integrated approach to aid operators and designers to manage the design process as a whole in refurbishment interventions of recent existing building stock, through the use of innovative technological envelope solutions. The study requires the acquisition of a selection of typological and constructive envelope solutions, as a starting point for the development of design solutions to be used for architectural renovation of schools built after the Second World War, in reinforced concrete and mostly prefabricated. The project identifies sustainable construction processes for the design of “active”, adaptive, efficient and dry assembled envelope components, in accordance with the performance requirements prescribed by current regulations. The purpose of the research is to manage the whole design process with the support of geometrical survey, connected to parametric programming software for modelling surfaces which can be adapted to the morphology of existing buildings. These computerized CAD-CAM tools are connected to CNC machines for “customized” industrialized production. To illustrate this innovative approach, two envelope solutions are proposed, according to the research paradigms and the principles of sustainability, meant as modularity, speed of setup, reversibility, recycling and reuse of materials with low environmental impact. In particular, the innovative solutions have in common the application of a technique based on the assembly of prefabricated components, the adoption of hexagonal patterns for the tessellation of the new surface of the façade, and the use of the same plastic and inorganic, recycled and sustainable, thermal insulation material (AAM-Alkali Activated Materials).The design solutions proposed are developed at the two sites involved in the joint