Le secteur tertiaire représente une source potentielle d'économie incontournable pour parvenir à réduire la dépendance énergétique de la France. Le taux de renouvellement du parc immobilier Français étant relativement faible, un effort doit être porté sur l'existant. Dans ces travaux, nous étudions un procédé innovant de rénovation par l'intérieur, dont l'élément principal est une paroi ventilée multifonctionnelle, assurant l'isolation, l'émission de chaleur basse température ainsi que la finition des surfaces murales. Les premiers travaux sur cette paroi ventilée furent menés sur un prototype dimensionné _a l'aide d'un modèle numérique simplifié. Deux séries d'expériences menées dans une cellule climatique nous ont permis de quantifier les flux de chaleur à travers le système. Le bon fonctionnement de la paroi ventilée repose sur les mécanismes de convection naturelle dans un canal vertical. Les résultats issus du prototype ont montré la présence de phénomènes complexes intervenant au sein de l'écoulement. Nous avons donc choisi d'étudier plus en détails les phénomènes thermoconvectifs dans un système du type source chaude/cheminée avant de poursuivre l'étude sur le système global. Une étude théorique et une expérience ont été menées sur un cas académique du problème. A l'issue des résultats expérimentaux, nous avons observé plusieurs régimes d'écoulements, dépendants du rapport de forme du canal et du nombre de Richardson en sortie. Enfin, nous proposons un modèle analytique de la paroi ventilée comprenant l'ensemble des variables géométriques influentes. Ce modèle a été implémenté dans l'environnement de simulation Trnsys, dans la perspective d'effectuer des simulations annuelles à l'échelle du bâtiment. / In France, energy consumption due to buildings heating is an important part of the global primary energy consumption. The tertiary sector represents an unavoidable source of economy in order to reduce energy dependency of France. The turnover of French real estate being relatively low, an effort must be focused on the existing. In this work, we investigate on an innovative process of internal thermal renovation, whose main element is a multifunctional ventilated wall, providing insulation, low temperature heat emission and the wall surfaces finishing. The first works on this ventilated wall were conducted on a prototype designed using a simplified numerical model. Two series of experiments conducted in a climatic cell allowed us to quantify the heat flow through the system. The smooth functioning of the ventilated wall is based on the natural convection in a vertical channel and the results from the prototype showed the presence of complex phenomena within the flow. We therefore chose to study in detail the thermoconvective phenomena in a chimney-like system before continuing the study of the overall component. A theoretical study and PIV experiment were conducted on an academic case of the problem. At the end of the experimental results, we observed several flow regimes, depending on the channel aspect ratio and the outlet Richardson number. Finally, we propose an analytical model of the ventilated wall including all influential geometrical variables. This model has been implemented in the simulation environment Trnsys with the perspective to make annual simulations on a building scale.

Le travail présenté dans cette thèse a un double objectif : d’un côté, l’élaboration d’une séquence d’apprentissage-enseignement d’une question socioscientifique, dédiée à l’argumentation et intégrée à un curriculum traditionnel français ; et d’un autre côté, l’examen de l’argumentation et de la mobilisation de connaissances (par exemple, conceptuelles scientifiques et techniques) et de l’interrelation éventuelle entre elles, lors du choix, en classe, d’un système de chauffage pour une habitation dans le cadre de débats sur le(s) changement(s) climatique(s) par des lycéens en Première scientifique. La conception de l’environnement (ou l’écologie) d’enseignement-apprentissage contextualisé et des moyens pour soutenir cet environnement se base sur deux cadres de référence : l’ « Experimental Design-based Research », un cadre général de conduite de recherche en éducation des sciences et le « Modèle d’une Écologie d’une controverse socioscientifique » un modèle spécifique à l’éducation des controverses socioscientifiques et par les controverses socioscientifiques. L’analyse de l’argumentation et de la mobilisation de connaissances (soient conceptuelles scientifiques et techniques) est organisée tout autour de l’étude de la structure (soient mobilisation de réfutations et d’arguments élaborés (mobilisation de qualification(s) avec au moins cinq bases)) et du contenu (soient des domaines d’abstraction, les thèmes, les sources et la validité) de l’argument, le produit de l’argumentation. Les résultats indiquent la mobilisation par les élèves d’arguments de qualité (de réfutations et d’arguments élaborés).et de contenus et de domaines d’abstractions élevés, mais tous les deux restent rares. Les élèves mobilisent aussi des contenus conceptuels scientifiques et techniques tout au long de la séquence. Cependant, ces contenus qu’ils soient de thèmes scientifiques , techniques ou autres, peuvent être de domaines d’abstraction faible, moyen ou élevé, et provenant des documents distribués, du curriculum prescrit ou d’autres sources. Un lien est établi entre la mobilisation de réfutations (rencontrées seulement lors des discussions des élèves en groupe et lors du débat de toute la classe) et la mobilisation de contenus valides avec une explication partielle ou convenable. Toutefois, aucun lien n’est établi entre les arguments élaborés (intégrant de(s) qualification(s) avec au moins cinq bases) mobilisés lors de la présentation des groupes et lors du pré-test et du post-test, et les contenus qu’ils soient de thèmes scientifiques, techniques ou autres ; erronés comme valides ; de domaines d’abstraction faible, moyen ou élevé ; et issus des documents distribués, du curriculum prescrit ou d’autres sources. Une discussion des résultats obtenus est réalisée. En plus, une analyse rétrospective de nos résultats obtenus à la lumière de nos cadres de références et de nos buts de recherche nous mène, entre autres, à proposer des ajustements de la séquence d’enseignement-apprentissage élaborée et de la méthodologie adoptée. / The work presented in this thesis has two objectives: on the one hand, the development of a teaching-learning sequence of a socio-scientific issue, dedicated to argumentation and integrated to a traditional French Curriculum; and on the other, the examination of the argumentation and knowledge use (e.g. conceptual scientific knowledge and technical knowledge) and the possible link between them, when high school students in grade 11scientific curriculum (16-17 years old) choose, in the classroom, a heating system for a residence, in the context of debates on climate change. The design of a contextualized teaching-learning environment (or ecology) and means to support this environment is based on two frameworks: the « Experimental Design-based Research », a general framework for conducting research in Science education and the “Modèle d’une écologie d’une controverse socioscientifique » a specific model for the education of socio-scientific controversies. The analysis of argumentation and knowledge use (e.g. conceptual scientific knowledge and technical) is organized around the study of the structure (e.g. mobilization of rebuttals or elaborated arguments (qualifiers mobilization (s) with at least five bases)) and content (e.g. abstraction areas, themes, sources and validity) of the argument, the artifact constructed. The results indicate mobilization by students of quality arguments (rebuttals and elaborated arguments) and content of high abstraction areas, but both remain rare. Students also mobilize conceptual scientific contents and technical one throughout the sequence. However, these contents whether scientific topics, technical or mother, may be of low, medium or high abstraction areas; and drawn from handouts, prescribed curriculum or other sources. A link is established between the mobilization of rebuttals (only encountered during students ‘group discussions and during all class debate) and the mobilization of valid content with at least partial explanation. However, no link is established between the elaborated arguments mobilized during groups presentation and during the pre-test and post-test, and the content, whether scientific, technical or other; wrong or valid; with areas of low abstraction, medium or high; and drawn from handouts, prescribed curriculum or from other sources. A discussion of results is done. In addition, , a retrospective analysis of our results in light of our frames of reference, and of our research objectives, leads us among other things, to propose adjustments to the elaborated methodology and teaching-learning sequence.

Le secteur tertiaire représente une source potentielle d'économie incontournable pour parvenir à réduire la dépendance énergétique de la France. Le taux de renouvellement du parc immobilier Français étant relativement faible, un effort doit être porté sur l'existant. Dans ces travaux, nous étudions un procédé innovant de rénovation par l'intérieur, dont l'élément principal est une paroi ventilée multifonctionnelle, assurant l'isolation, l'émission de chaleur basse température ainsi que la finition des surfaces murales. Les premiers travaux sur cette paroi ventilée furent menés sur un prototype dimensionné _a l'aide d'un modèle numérique simplifié. Deux séries d'expériences menées dans une cellule climatique nous ont permis de quantifier les flux de chaleur à travers le système. Le bon fonctionnement de la paroi ventilée repose sur les mécanismes de convection naturelle dans un canal vertical. Les résultats issus du prototype ont montré la présence de phénomènes complexes intervenant au sein de l'écoulement. Nous avons donc choisi d'étudier plus en détails les phénomènes thermoconvectifs dans un système du type source chaude/cheminée avant de poursuivre l'étude sur le système global. Une étude théorique et une expérience ont été menées sur un cas académique du problème. A l'issue des résultats expérimentaux, nous avons observé plusieurs régimes d'écoulements, dépendants du rapport de forme du canal et du nombre de Richardson en sortie. Enfin, nous proposons un modèle analytique de la paroi ventilée comprenant l'ensemble des variables géométriques influentes. Ce modèle a été implémenté dans l'environnement de simulation Trnsys, dans la perspective d'effectuer des simulations annuelles à l'échelle du bâtiment.

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