L’analyse de la performance énergétique des bâtiments neufs repose massivement sur des outils logiciels de simulation. La valeur ajoutée de ces derniers est indéniable : ils permettent d’optimiser la conception en facilitant l’évaluation des performances énergétiques du bâtiment durant la phase de conception. Leur impact est cependant limité par plusieurs obstacles, dont les principaux sont le niveau d’expertise requis pour leur utilisation et l’absence de connexion aux outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Ce dernier point devient particulièrement critique au moment où l’utilisation de la maquette numérique BIM (Building Information Model) se généralise et où les modèles issus d’outils de CAO sont de plus en plus riches.Cette thèse repose sur cette observation et propose, afin de profiter pleinement du potentiel du BIM et des outils en lien, de contribuer à l’émergence d’approches permettant une transformation fiable et transparente des informations du bâtiment numérique BIM vers les fichiers d'entrée des environnements de simulation. Cela se traduirait par des avantages significatifs, tant sur le rapport coût-efficacité (l’analyse est effectuée plus efficacement), qu’au niveau de la fiabilité (les modèles de simulation sont conformes aux modèles de conception). Toutefois, pour mettre en œuvre de telles approches, plusieurs obstacles doivent être pris en compte : le premier est la nécessité de disposer d’un langage normalisé commun pour le BIM, le deuxième est la définition de mécanismes méthodologiques efficaces et normalisés afin d’enrichir le BIM pour la simulation, le troisième est la mise à disposition d'outils logiciels fiables pour la transformation automatisée du BIM vers les modèles de simulation thermique.Le premier obstacle est en passe d’être levé grâce aux standards issus du consortium international buildingSMART, en particulier les « Industry Foundation Classes » (IFC) qui sont désormais largement reconnus comme un format d'échange standard du BIM dans le domaine de la construction. Le deuxième verrou reste actuel : l’IFC, même dans sa dernière version IFC4, laisse entier de nombreux problèmes de formulation de concepts propres aux domaines métiers, en particulier celui de la simulation énergétique. Cependant, des environnements méthodologiques ont vu le jour permettant d’étendre et d’enrichir de façon structurée les formats de données BIM. C’est par exemple le cas de l’IDM (Information Delivery Manual) et du MVD (Model View Définition) de buildingSMART, pour les IFC.L’objectif de nos travaux est triple. En premier lieu, il s’agit de mettre en œuvre et évaluer l’environnement IDM/ MVD de buildingSMART pour l’interconnexion entre le BIM (format IFC) et la simulation énergétique. Cette étude nous a amenés à proposer un modèle pivot (BSM pour « Building Simulation Model ») basé sur une analogie avec les approches prônées par l’ingénierie dirigée par les modèles. Nous avons également développé un outil logiciel, qui inclut une base de règles de mapping, afin d’automatiser la traduction de l’information entre le modèle IFC et le modèle de simulation. Cette approche a été évaluée sur la base de l’outil COMETH (moteur de simulation de la régulation thermique française RT2012) mais elle est généralisable. / Energy performance analysis of new buildings strongly relies on simulation tools. They optimize the design by facilitating building performance analysis during the design phase. However, there are several limitations, among which one of the main is the lack of reliable connections between Computer Aided Design (CAD) and simulation tools. This is particularly critical at a time when the concept of Building Information Model (BIM) is widely applied and the CAD models are becoming richer.This thesis proposes to take advantage of the potential of BIM in order to contribute to emerging approaches for a reliable and seamless interconnection between building information models and simulation environment input files. This would result into significant benefits, both from the cost-effectiveness (analysis is performed more effectively) and the reliability (simulation models strictly comply with design models) points of view. However, to implement such approaches, several barriers have to be considered. The first is the need for a common, standardized BIM language. The second is the definition of adequate and standardized extension mechanisms, to customize BIM for simulation-specific purposes. The third is the provision of software tools, for effective and reliable BIM to simulation models transformation.The first barrier is likely to be overcome through the advent of the buildingSMART Industry Foundation Classes (IFC), which is widely recognized as a standard BIM exchange format in the construction industry. However, with respect to the second barrier, the IFC remains a wide-purpose modelling language and as such, fails to address many domain-specific issues, like e.g. energy simulation. This limitation has been acknowledged by buildingSMART, who have delivered novel methodological tools to allow for domain-specific customization of IFC. The main one is called the Information Delivery Manual (IDM). The aim of our work is the implementation and evaluation the BuildingSMART framework IDM/MVD to interconnect BIM (IFC) and energy simulation. This study led us to propose a pivotal model (BSM for « Building Simulation Model») based on an analogy with model driven engineering approaches. We also have developed a software prototype, which includes a set of mapping rules that automates the translation process between the IFC model and the simulation tool. In the scope of this study, we targeted the COMETH simulation tool (a simulation engine based on the French thermal regulation RT2012) but our results can easily be extended to additional tools.

Un centre de données est un site comportant des salles hébergeant un grand nombre d’équipements informatiques. Le fonctionnement de ces équipements informatiques induit des apports de chaleur très conséquents qui doivent être compensés par des systèmes de refroidissement. En effet, les normes imposent des plages restreintes de température et d’humidité dans les salles qui induisent de fortes consommations d’énergie. Il est donc nécessaire de développer et d’optimiser des solutions moins énergivores. Le refroidissement par free cooling consiste à refroidir les équipements en exploitant les conditions climatiques favorables. Les travaux réalisés durant cette thèse s’appuient sur une expérimentation menée dans des conditions climatiques réelles au sein d’un bâtiment. Il s’agit d’étudier le refroidissement de baies informatiques. Pour mettre en place un refroidissement par « free cooling » indirect, la configuration du bâtiment a été modifiée au cours de la thèse et une instrumentation conséquente mise en place. Les objectifs sont de déterminer à partir de séquences de mesures des coefficients de performance, de développer et de valider un modèle numérique destiné à la prédiction du comportement thermo-aéraulique en usage de ce type de solution. Dans un premier temps, des expériences sont menées avec une puissance dissipée à l’intérieur du bâtiment et un refroidissement assuré uniquement par une circulation de l’air extérieur au sein de trois parois. Des modifications ont ensuite été apportées au sein du bâtiment. Une circulation d’air en circuit fermé a été créée à l’intérieure afin de refroidir les baies par un flux d’air traversant. Afin de disposer d’une base de données probante, de nombreuses séquences de mesures avec une ou plusieurs baies sont réalisées dans différentes conditions. La variation des paramètres opératoires permet de bien appréhender le fonctionnement de l’installation et définir les paramètres d’optimisation énergétique. Les modèles numériques sont développés par le biais de TRNSYS / TRNFLOW. La confrontation des simulations à des mesures montre la pertinence de la démarche mise en œuvre. / A data center is a warehouse that contains telecommunication equipment, network infrastructure, servers, and computers. This equipment leads to a very high heat dissipation which must be compensated by the use of cooling systems. Telecommunication standards impose restricted climatic ranges (temperatures and humidity) leading to a very high energy consumption devote to air conditioning. The reduction of this energy consumption constitutes a real challenge which should be raised and solved. Many cooling solutions are proposed as the free cooling solution, which consists in cooling equipment by using external air in propitious climatic conditions. The work carried out during this thesis is based on experiments conducted within a building in real climatic conditions in order to study the cooling of telecom cabinets. During this study, the building configuration was modified, an indirect "free cooling" system was set up and a significant instrumentation was implemented. The objectives are to establish performance factors issued from measurements, to develop and to validate a numerical model in order to predict the thermoaeraulic behavior for this type of solution. Initially, experiments are carried out with a power dissipated inside the building and a cooling provided only by an outside air circulation. Then, significant modifications were made into the building to introduce an internal air circulation in a closed loop in order to evacuate the heat dissipated inside cabinets by a crossing airflow. In order to get a convincing database, measurements were conducted by using one and then several cabinets in different conditions. Modifications are made to operating parameters in order to better understand the installation operation and to define the energy optimization parameters. Numerical models are developed through TRNSYS / TRNFLOW. The confrontation of simulations with measurements shows the implemented approach relevance.

Au-delà de l'augmentation de la consommation de l'électricité, on observe dans le même temps que les consommations pendant les périodes de pointe deviennent de plus en plus fréquentes et de plus forte intensité. Pour faire face à cette problématique, la présente thèse exploite la flexibilité que peuvent apportée au système électrique les différents usages électriques résidentiels Dans un premier temps, le potentiel des différents équipements pour la gestion de la demande est évalué en termes d'impact sur la consommation et d'appels de puissance caractéristiques de chaque équipement. Dans un deuxième temps, une méthodologie basée sur un langage graphique est proposée pour repérer les possibles stratégies de contrôle. Cette méthodologie va permettre de définir l'ensemble des stratégies de contrôle applicables à un équipement et de voir de quelle façon un équipement ordinaire peut être modifié pour devenir " intelligent " (" Smart Appliance "). Ensuite, une méthodologie est développée pour analyser les différents impacts (positifs et négatifs) selon deux objectifs différents: le contrôle à distance et le contrôle en fonction de tarifs. Cette méthodologie permet de caractériser les effets positifs résultants de l'application d'une stratégie de contrôle donnée, en termes de puissance et énergie, mais aussi ses effets négatifs, les impacts sur le confort thermique et le possible recouvrement par le bâtiment ou l'équipement de l'énergie qu'il n'a pas consommée (cas des usages thermiques). Enfin, cette méthodologie est appliqué à plus grande l'échelle (plusieurs bâtiments) pour quantifier la flexibilité apportée au réseau. Les contrôles seront analysés du point de vue du réseau électrique mais aussi du point de vue du consommateur (par l'intermédiaire des gains ou pertes monétaires et de confort).

L'inertie thermique constitue un atout essentiel pour stocker l'énergie reçue par le bâtiment et la restituer quand cela est nécessaire : elle permet d'emmagasiner les apports gratuits issus du rayonnement solaire pour réduire les consommations énergétiques liées au chauffage en présence d'une isolation performante. En été, son association à la ventilation nocturne contribue à évacuer l'énergie stockée au cours de la journée limitant ainsi les surchauffes à l'intérieur du bâtiment. Une exploitation optimale de l'inertie passe par une sélection appropriée des matériaux de construction lors de la phase d'avant-projet et par le développement de stratégies visant à exploiter leur capacité de stockage. Les outils de simulation thermique dynamique dont on dispose permettent de modéliser de façon assez précise les transferts de chaleur dans l'enveloppe du bâtiment mais leur niveau de finesse n'est pas nécessairement adapté aux besoins des concepteurs au moment de faire les choix les plus fondamentaux. Néanmoins ils demeurent indispensables non seulement pour la validation de ces choix mais aussi pour le développement de méthodes destinées à améliorer l'exploitation de l'énergie avant de procéder à la réalisation d'un projet. Ce travail a consisté à développer une méthodologie de conception basée sur deux approches complémentaires : la première approche permet de décrire le comportement détaillé du bâtiment à l'aide d'un modèle de simulation dynamique performant développé dans la plateforme SimSPARK qu'on a eu l'occasion de comparer aux mesures expérimentales de la plateforme INCAS. La seconde est basée sur le développement de l'outil simplifié CoSPARK qui à partir de la connaissance de quelques éléments clés, permet de déterminer les caractéristiques appropriées de l'enveloppe pour favoriser la performance énergétique des bâtiments. La dernière partie de ce travail a été consacrée à l'optimisation de stratégies d'une part en activant l'inertie thermique dans le cas d'une ventilation nocturne adaptative pour l'été et d'autre part en réduisant les consommations de chauffage en hiver dans le cas d'un plancher couplé à une installation solaire en utilisant le modèle de référence SimSPARK. / Thermal inertia is a key asset to store energy received by the building and release it when needed : in winter, when used with a good insulation, it can store solar heat gains available during the day (collected via different systems) and restitute them during the night thus reducing energy consumption. In summer, building thermal mass coupled with an efficient night ventilation helps remove the energy stored during the day, which limits overheating periods inside the building during the next day. Optimal use of thermal inertia results from an appropriate selection of building materials during the preliminary design phase and the development of strategies to exploit their storage capacity. Actual thermal simulation tools allow for higher accuracy in heat transfer modeling through the building envelope. However, their level of precision is not necessarily adapted to the needs of designers during the design phase when making the first choices. Nevertheless, they remain indispensable not only for the validation of these choices but also to develop methods to improve the management of the energy prior to the completion of a project. This work aimed to develop a design methodology based on two complementary approaches : the first method uses the accurate building response evaluated using a dynamic simulation model developed in SimSPARK simulation platform that we had the opportunity to compare with experimental measurements on the INCAS platform. The second one consists on using the results of a simplified tool (CoSPARK) to determine, with only few design key elements, the appropriate characteristics of the envelope that optimize the energy performance of the building. The last part of this work exposes some strategies that help take full advantage of the thermal mass inertia ; on one hand, for summer comfort, with the use of an adaptive night ventilation control, and, on the other hand, for winter periods, by reducing heating consumption using a radiant floor heating coupled with a solar system.

Les réglementations thermiques successives poussent les bâtiments à consommer de moins en moins d’énergie. Les performances énergétiques accrues des bâtiments passent notamment par une bonne utilisation du rayonnement solaire en tant que source de chaleur (en évitant les surchauffes), de lumière ou d’énergie pour les panneaux solaires. Si les principes de conception permettant de bien profiter de ce rayonnement sont connus à l’échelle d’un bâtiment, les travaux portant sur la recherche des bonnes configurations de bâtiments à l’échelle du quartier sont en plein développement. A mesure que les logiciels de simulation du rayonnement solaire ou des besoins énergétiques s’améliorent et prennent mieux en compte la dimension urbaine, de nombreuses études sur la ville voient le jour. Les outils d’optimisation, par ailleurs largement utilisés dans le cadre du dimensionnement des systèmes du bâtiment et des matériaux composant son enveloppe ont cependant été peu utilisés dans l’étude des formes urbaines. Ceux-Ci présentant cependant l’avantage de pouvoir explorer de grands espaces de paramètres de manière intelligent. Ce travail de thèse a porté sur l’optimisation de formes urbaines par rapport au potentiel solaire. Dans ce cadre, un outil reposant sur un algorithme évolutionnaire a été mis en place. Celui-Ci permet de trouver le positionnement optimal de volumes correspondant à des bâtiments soumis au rayonnement solaire. Pour cela, différents types de paramètres sont associés aux bâtiments (hauteur, orientation, position), tandis que le contexte urbain du quartier peut être considéré de plusieurs manières : dégagé, fixe (quartier pré-Existant), ou périodique. Les essais d’optimisation effectués cherchent à maximiser l’exposition au soleil pour des latitudes comprises entre 40° et 60°N, différentes périodes de temps et densité bâties. Une extension est de plus réalisée pour étudier les quartiers minimisant les besoins en énergie pour le chauffage. Dans l’ensemble des cas, les résultats montrent qu’il existe de nombreuses configurations quasi-Optimales dont l’analyse permet d’identifier des comportements généraux du quartier en fonction du critère d’optimisation. Tous ces résultats sont encourageants et ouvrent des perspectives pour de futurs travaux. / The recent thermal regulations lead to more efficient buildings. Their design includes a good use of sunlight as a heat source (while avoiding overheating), light or energy for solar panels. If the principles of design to make the most of this radiation are known at the building scale, studies are still under development at the district level. As the software tools for the simulation of solar radiation or energy needs improve and better reflect the urban dimension, numerous studies at the district scale emerge. The optimization methods, although widely used to size the building systems and materials, are not common in the study of urban forms. However, these have the advantage of being able to explore large parameter spaces. This thesis focuses on the urban form optimization with respect to the solar potential. For this purpose, a tool based on an evolutionary algorithm is implemented. Its goal is to find the optimal positioning of volumes corresponding to buildings subjected to sunlight. Different types of parameters are associated with buildings (height, orientation, position), while the urban context can be considered in several ways : open, fixed (pre-Existing neighborhood), or periodic. Optimization tests seek to maximize exposure to the sun for latitudes between 40° and 60°N, different time periods and built densities. An extension is further performed to investigate neighborhoods minimizing energy requirements for heating. In all cases, the results show that there are many near-Optimal configurations that can be analyzed to identify general features of the good neighborhoods for each optimization criterion. All these results are inspiring and open perspectives for future works.

L'optimisation des performances non nominales des pompes à chaleur réversibles contribue à la réduction des consommations énergétiques du secteur tertiaire. Une modélisation thermodynamique détaillée d'une pompe à chaleur destinée au secteur tertiaire (compresseur, condenseur, détendeur, évaporateur) en régime non nominal est réalisée. Le modèle de pompe à chaleur validé par expérimentation en laboratoire et in-situ est couplé à un modèle de calcul des besoins thermiques de bâtiment afin d'évaluer les performances saisonnières de la PAC et d'améliorer la conception en fonction de ce critère. Des voies d'optimisation des performances saisonnières sont évaluées suivant deux axes principaux : -Optimum du point de vue local : optimisation par rapport à une courbe de besoins donnée ; interviennent la régulation de puissance, la conception orientée mode chaud ou orientée mode froid. Ces simulations sont réalisées sur un bâtiment tertiaire de type neuf ou existant. Une étude de sensibilité des résultats au climat du lieu d'installation est également réalisée. -Optimum du point de vue industriel : par l'intégration de composants innovants à fort enjeu concurrentiel pour un bon positionnement vis-à-vis de l'étiquetage européen des systèmes de climatisation. Les améliorations de performance sont complétées par une étude technico-économique, basée sur la décomposition des coûts de la PAC selon ses principaux composants. On détermine finalement le temps de retour de la machine optimisée en fonction du type de bâtiment et du climat.

Sous nos latitudes, l’usage des bâtiments existants et les consommations énergétiques associées (chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude sanitaire, éclairage et autres usages) sont responsables d’impacts considérables sur l’Environnement. De plus, le renouvellement du parc existant étant inférieur à 1% par an, dans la plupart des pays développés, la réhabilitation des bâtiments constitue un levier majeur de réduction des consommations d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l’identification de stratégies optimales de réhabilitation énergétique, incluant la planification des actions dans le temps, demeure une problématique complexe pour les acteurs de la Construction. Ces travaux de thèse visent à produire des connaissances afin de contribuer à l’aide à la décision pour l’identification de programmes efficaces de réhabilitation énergétique, à partir de méthodes d’optimisation multicritères. Les solutions (programmes séquentiels de réhabilitation énergétique) sont optimisées en termes de composition et de phasage. La composition est définie par la combinaison de mesures de réhabilitation mise en oeuvre. Celles-ci concernent l’enveloppe des bâtiments (isolation thermique, remplacement des fenêtres, surfaces de fenêtres) et le remplacement des équipements de chauffage, ventilation et production d’ECS. Pour chacune des mesures, plusieurs alternatives sont envisagées. Le phasage correspond à la permutation de ces mesures, définissant la séquence de mise en oeuvre. Les solutions sont évaluées sur une base multicritère et sur le cycle de vie. Les fonctions objectifs ciblent les impacts environnementaux de l’ACV (Analyse de Cycle de Vie), des indicateurs économiques, le bien-être des occupants par le confort thermique adaptatif en été. Des modèles d’ACV et d’analyse du coût du cycle de vie, utilisant la simulation thermique dynamique pour le calcul des besoins de chauffage et des températures intérieures, ont été développés pour l’évaluation des performances des solutions. Etant donnée la nature mathématique du problème (multicritère, combinatoire, à variables discrètes et à fonctions objectifs implicites non-linéaires), deux méthodes d’optimisation multicritères sont étudiées : les algorithmes génétiques (NSGA II) et la programmation dynamique. Dans l’approche génétique, la modélisation des solutions, sous la forme d’un couple de chromosomes, permet d’identifier des programmes séquentiels efficaces de réhabilitation énergétique et d’analyser les surfaces de compromis, en termes de définition et performances des solutions, de compromis entre les critères de décision. A partir de la représentation du problème par un graphe séquentiel, la programmation dynamique permet alors de comparer les solutions approchées issues de l’algorithme génétique, ou d’approches court-termistes, au front de Pareto exact. L’optimisation exacte a également été exploitée pour analyser la sensibilité des solutions à différents paramètres de modélisation dont le comportement des occupants, l’évolution des prix de l’énergie, la durée de vie des composants de réhabilitation. Les contraintes budgétaires s’appliquant au projet de réhabilitation ont été ensuite intégrées dans un algorithme génétique multicritère sous contraintes, adapté à l’étude des stratégies de réhabilitation sous la contrainte d’un plan de financement. Enfin, l’approche génétique a été étendue depuis l’échelle du bâtiment à celle du par cet l’optimisation exacte a été utilisée pour caractériser les typologies de bâtiment en réhabilitation. L’intérêt des différentes méthodes est illustré sur une étude de cas (…) / Under our latitudes, existing buildings energy consumptions, related to heating, cooling, ventilation, domestic hot water (DHW), lighting and other uses, are responsible for significant environmental burdens. Moreover, existing buildings annual replacement rate being lower than 1%, in most developed countries, existing stock retrofit represents a major lever to reach commitments on climate change and non-renewable energy consumption mitigation. However, the identification of optimal sustainable retrofit programs, including actions planning over a time period, is still a difficult task for professionals.This thesis aims at producing knowledge in order to contribute to decision support for efficient energy retrofit programs identification, through the application of different multi-criteria optimization techniques. The solutions (sequential building energy retrofit programs) are optimized both on their content and planning. The content refers to the combination of retrofit measures considered. These address holistically building envelopes (thermal insulation, windows replacement, window to wall ratios), and the replacement of equipment for ventilation, heating and DHW production. For each of these measures, various options are considered. The planning corresponds to the permutation of these measures, defining a time sequence for implementation. The solutions are evaluated on a multi-criteria and life cycle basis. The objective functions considered target environmental impacts evaluated using LCA (Life Cycle Assessment), some financial indicators and occupants' well-being through thermal comfort in summer. Life cycle assessment and life cycle cost models, using building dynamic thermal simulation for heating load and thermal comfort evaluation, are implemented to assess solutions performances.Considering the problem mathematical nature (multi-criteria, combinatorial, discrete variables, implicit non-linear objective functions), two suitable multi-criteria optimization techniques have been studied: multi-criteria genetic algorithm (NSGA-II) and dynamic programming. In the genetic approach, the modelling of each solution by a pair of chromosomes allowed to identify efficient sequential energy retrofit programs and analyse Pareto compromise surfaces, in terms of solutions features, performances and relationships in between criteria. Then, the representation of the problem on a sequential graph enabled us to apply dynamic programming, to compare both the genetic approximate solutions, and the results of some short- term approaches to the exact Pareto frontier. The search for exact solutions also been exploited to perform sensitivity analysis on different modelling parameters such as heating temperature setting, energy prices evolution or materials lifespan. Real life budget constraints have been incorporated to build a constrained multi-criteria genetic optimisation method, suitable to study retrofit strategies under financing plans. At the end, the genetic approach has been extended from building scale to stock scale and exact optimization has been used to characterize building types in terms of energy retrofit.The benefits of these methods have been illustrated on case studies. Knowledge has been produced in terms of multi criteria optimization methodology, applied to sequential energy retrofit, and understanding of building stocks evolution. These developments contribute to decision aiding; providing decision makers with efficient energy retrofit strategies and a description of the comprise surface, at the building or building stock scale, on a multi- criteria basis, over life cycle

On étudie le comportement thermomécanique de colis de déchets vitrifiés par modélisation multi- physiques. Les colis sont réalisés avec un conteneur en acier inoxydable dans lequel est coulé un verre borosilicaté. Pour le verre, la méthode des éléments finis est employée pour les calculs thermiques, la relaxation structurale du volume massique, le comportement viscoélastique et l’endommagement. Ces lois consécutives modélisent l’influence de la sollicitation thermique initiale. La relaxation structurale du verre, issue du modèle TNM-KAHR, permet la prise en compte d’effets fondamentaux quant à la transition vitreuse, en fonction des traitements thermiques expérimentaux et simulés. Lorsque le verre dépasse localement une criticité du champ de contrainte, on procède au couplage du calcul de structure viscoélastique, pour le verre solide en relaxation,avec la mécanique de l’endommagement qui réactualise la rigidité et les contraintes en mode I et en mode II. On applique cette méthodologie complète de simulation à l’issue des adaptations nécessaires au cas de blocs de verre massifs en solidification. Ces modèles permettent alors l’obtention de surfaces de fracturation quantifiées, dans le verre, à partir de l’énergie dissipée par le modèle d’endommagement. / We study the thermomechanical behavior of vitrified waste packages by multiphysics modeling. The packages are manufactured by the cast of borosilicate glass into stainless steel canisters. The finite element method is used for the thermal computations.In the glass, the finite element analysis is also used to compute the specific volume evolution and the viscoelastic behavior, due to the structural relaxation of glass, as well as the simulation of the damage behavior. These consecutive behavior laws model theinfluence of the initial thermal response. Glass structural relaxation is computed using the TNM-KAHRmodel, which allows us to take into account fundamental phenomena of the glass transition, depending on the results of experimental and simulated thermal treatments. For the solid glass within this relaxation process, the stress may locally increase beyond critical values. The viscoelastic structure simulation is then coupled with continuum damage mechanics where stresses and stiffness are updated in mode I and mode II. We apply this simulation protocol after adopting conditions relative to the case of these manufactured bulky solidifying glass casts. The models then allow us to quantify the cracking surfaces inside the glass fromthe energy dissipated within the damagemodel.

Le développement de nouveaux alliages pour l'industrie aéronautique nécessite la connaissance de leurs propriétés thermophysiques en phase liquide. Nous étudions ici la mesure de capacité calorique et de conductivité thermique par calorimétrie modulée sur des échantillons lévités en microgravité ou non. Une partie expérimentale décrit une expérience de lévitation sous rayons X permettant la visualisation de l'écoulement dans un échantillon métallique liquide. Les résultats d'une première série de mesure sont analysés et commentés. Puis une stratégie de simulation numérique est élaborée. Fondée sur une étude systématique des phénomènes physiques mis en jeu, elle est utilisée pour identifier les limitations des techniques de mesure actuelles. Une nouvelle technique de mesure, inspiré du génie des procédés, est proposée. Elle présente l'avantage de supprimer l'étape de calibration. Sa validité est démontrée par simulation numérique. Des recommandations pour son implémentation physique sont proposées.

Sous nos latitudes, l'usage des bâtiments existants et les consommations énergétiques associées (chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude sanitaire, éclairage et autres usages) sont responsables d'impacts considérables sur l'Environnement. De plus, le renouvellement du parc existant étant inférieur à 1% par an, dans la plupart des pays développés, la réhabilitation des bâtiments constitue un levier majeur de réduction des consommations d'énergie et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l'identification de stratégies optimales de réhabilitation énergétique, incluant la planification des actions dans le temps, demeure une problématique complexe pour les acteurs de la Construction. Ces travaux de thèse visent à produire des connaissances afin de contribuer à l'aide à la décision pour l'identification de programmes efficaces de réhabilitation énergétique, à partir de méthodes d'optimisation multicritères. Les solutions (programmes séquentiels de réhabilitation énergétique) sont optimisées en termes de composition et de phasage. La composition est définie par la combinaison de mesures de réhabilitation mise en oeuvre. Celles-ci concernent l'enveloppe des bâtiments (isolation thermique, remplacement des fenêtres, surfaces de fenêtres) et le remplacement des équipements de chauffage, ventilation et production d'ECS. Pour chacune des mesures, plusieurs alternatives sont envisagées. Le phasage correspond à la permutation de ces mesures, définissant la séquence de mise en oeuvre. Les solutions sont évaluées sur une base multicritère et sur le cycle de vie. Les fonctions objectifs ciblent les impacts environnementaux de l'ACV (Analyse de Cycle de Vie), des indicateurs économiques, le bien-être des occupants par le confort thermique adaptatif en été. Des modèles d'ACV et d'analyse du coût du cycle de vie, utilisant la simulation thermique dynamique pour le calcul des besoins de chauffage et des températures intérieures, ont été développés pour l'évaluation des performances des solutions. Etant donnée la nature mathématique du problème (multicritère, combinatoire, à variables discrètes et à fonctions objectifs implicites non-linéaires), deux méthodes d'optimisation multicritères sont étudiées : les algorithmes génétiques (NSGA II) et la programmation dynamique. Dans l'approche génétique, la modélisation des solutions, sous la forme d'un couple de chromosomes, permet d'identifier des programmes séquentiels efficaces de réhabilitation énergétique et d'analyser les surfaces de compromis, en termes de définition et performances des solutions, de compromis entre les critères de décision. A partir de la représentation du problème par un graphe séquentiel, la programmation dynamique permet alors de comparer les solutions approchées issues de l'algorithme génétique, ou d'approches court-termistes, au front de Pareto exact. L'optimisation exacte a également été exploitée pour analyser la sensibilité des solutions à différents paramètres de modélisation dont le comportement des occupants, l'évolution des prix de l'énergie, la durée de vie des composants de réhabilitation. Les contraintes budgétaires s'appliquant au projet de réhabilitation ont été ensuite intégrées dans un algorithme génétique multicritère sous contraintes, adapté à l'étude des stratégies de réhabilitation sous la contrainte d'un plan de financement. Enfin, l'approche génétique a été étendue depuis l'échelle du bâtiment à celle du par cet l'optimisation exacte a été utilisée pour caractériser les typologies de bâtiment en réhabilitation. L'intérêt des différentes méthodes est illustré sur une étude de cas (...)