Dans les bâtiments résidentiels à haute performance, le comportement des ménages est maintenant l'un des principaux facteurs affectant le confort et la consommation d'énergie. Malgré les progrès technologiques importants en matière d'efficacité énergétique, il demeure un écart considérable entre les prédictions réalisées au moment de la conception et la consommation réelle du bâtiment. À ce jour, il existe peu d'outils d'optimisation du bâtiment prenant en compte la diversité du comportement des occupants. Les outils actuels utilisent généralement des horaires d'occupation fixes, ce qui perpétue l'écart entre les estimations et la performance réelle du bâtiment. De plus, les simulations énergétiques tenant compte du comportement des occupants demandent un grand temps de calcul et sont complexes à implanter en entreprise. Ainsi, il devient essentiel de développer des outils adaptés pour les concepteurs afin d'améliorer l'exactitude des prédictions énergétiques. L'objectif de ce projet est de proposer des outils pour l'optimisation du bâtiment résidentiel, tout en considérant la variabilité du comportement, au moyen de simulations énergétiques. D'une part, une analyse paramétrique sur l'influence de la taille des fenêtres a été menée avec 1000 profils d'occupant différents. Cette étude a permis de conclure que l'importance de chacun des facteurs du comportement changeait selon la taille des fenêtres. Par exemple, lorsque les fenêtres étaient agrandies, l'ouverture des fenêtres influençait moins la demande en chauffage, mais le choix de la température de consigne devenait plus important. D'autre part, une méthode pratique et simplifiée pour considérer le large spectre du comportement, mais en ne générant qu'un nombre réduit de simulations choisies stratégiquement, a été développé. Les simulations énergétiques confirment qu'il est possible de représenter la consommation d'énergie et le confort thermique avec un nombre limité de trois profils d'occupations. En somme, la méthode permet de comparer différentes solutions de design en considérant la diversité du comportement des occupants. / Occupant behavior is now known to be one of the most important parameters affecting thermal comfort and energy consumption, in particular in the residential sector. Despite great technological progress in the field of energy efficiency, huge energy consumption disparities remain to a great extent between prior-to-construction estimations and real energy demand. Nowadays, few optimization tools exist to account for occupant behavior diversity. Usually, single schedules are used to represent occupant behavior, which broaden the gap between estimations and actual consumption. Moreover, energy simulations that include occupant behavior diversity are time-consuming and complex to implement in the industry. Il becomes essential to develop tools that are adapted for practitioners to increase energy predictions reliability. The objective of this study is to propose optimisation tools for the residential sector considering the occupant behavior variability through energy simulations. First, a parametric study has been conducted to measure the influence of window-to-wall ratio with 1000 different occupancy profiles. This exploratory work shows that the relative importance of different occupant behavior aspects can change depending on the window-to-wall ratio. For example, when windows are enlarged, window opening becomes less influential on the heating demand, but, on the other hand, the choice of temperature set point becomes more influential. Afterward, a practical and simple method has been developed to consider thew hole spectrum of occupant behavior, but with a reduced number of strategically chosen profiles. Energy simulations showed that it was possible to represent energy demand and thermal comfort with a limited number of three occupancy profiles. In short, this method allows one to compare different design solutions by considering occupant behavior diversity.

L’efficacité énergétique limite la croissance de la consommation d’énergie tout en réduisant les externalités négatives liées à la consommation d’énergie à l’échelle planétaire. C’est une solution aux défis environnementaux et énergétiques auxquels nous faisons face aujourd’hui. Actuellement, il n’existe pas de consensus quant à la manière d’estimer les gains en efficacité énergétique : la méthode utilisée dépend du but de la recherche et des données disponibles. Dans ce mémoire, nous estimons les tendances d’épargne de consommation de gaz naturel réalisées par l’efficacité énergétique des ménages québécois clients d’Énergir. Pour ce faire, nous utilisons des modèles économétriques linéaires sur des données de panel de consommation de gaz naturel des clients d’Énergir. Le coefficient de la tendance temporelle est considéré comme l’estimateur de l’efficacité énergétique. Une variable de tendance temporelle est parfois intégrée dans les modèles énergétique dans la littérature comme proxy pour les progrès techniques. Nos résultats indiquent que l’amélioration de l’efficacité énergétique permet des économies annuelles en consommation de gaz naturel de 0,72 % pour le chauffage et 2,97 % pour les autres emplois. Les régions géographiques, les volumes de gaz naturel consommés et les cohortes de construction ont une incidence sur ces tendances en efficacité énergétique. La superficie des habitations a peu d’impact sur l’efficacité énergétique. Nous avons également détecté un ralentissement de la tendance en efficacité énergétique pour la consommation de chauffage. Depuis 2013, 0,53 % d’économies de gaz naturel sont réalisées annuellement par cette utilisation finale. En conclusion, nous recommandons l’utilisation de la méthode et des résultats pour l’utilisation finale du chauffage. Pour les autres utilisations finales, nous ne recommandons pas l’utilisation de la méthode et des résultats. La fiabilité de ces estimateurs est trop faible.

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L'efficacité énergétique limite la croissance de la consommation d'énergie tout en réduisant les externalités négatives liées à la consommation d'énergie à l'échelle planétaire. C'est une solution aux défis environnementaux et énergétiques auxquels nous faisons face aujourd'hui. Actuellement, il n'existe pas de consensus quant à la manière d'estimer les gains en efficacité énergétique : la méthode utilisée dépend du but de la recherche et des données disponibles. Dans ce mémoire, nous estimons les tendances d'épargne de consommation de gaz naturel réalisées par l'efficacité énergétique des ménages québécois clients d'Énergir. Pour ce faire, nous utilisons des modèles économétriques linéaires sur des données de panel de consommation de gaz naturel des clients d'Énergir. Le coefficient de la tendance temporelle est considéré comme l'estimateur de l'efficacité énergétique. Une variable de tendance temporelle est parfois intégrée dans les modèles énergétique dans la littérature comme proxy pour les progrès techniques. Nos résultats indiquent que l'amélioration de l'efficacité énergétique permet des économies annuelles en consommation de gaz naturel de 0,72 % pour le chauffage et 2,97 % pour les autres emplois. Les régions géographiques, les volumes de gaz naturel consommés et les cohortes de construction ont une incidence sur ces tendances en efficacité énergétique. La superficie des habitations a peu d'impact sur l'efficacité énergétique. Nous avons également détecté un ralentissement de la tendance en efficacité énergétique pour la consommation de chauffage. Depuis 2013, 0,53 % d'économies de gaz naturel sont réalisées annuellement par cette utilisation finale. En conclusion, nous recommandons l'utilisation de la méthode et des résultats pour l'utilisation finale du chauffage. Pour les autres utilisations finales, nous ne recommandons pas l'utilisation de la méthode et des résultats. La fiabilité de ces estimateurs est trop faible.

High resolution electron energy loss spectroscopy

Bien que le domaine de la construction au Québec soit en pleine expansion et qu'il joue un rôle clé dans l'économie du pays, le coût énergétique engendré par le chauffage et le refroidissement des bâtiments est un enjeu important de ce secteur. Avec la règlementation sur l'énergie qui devient de plus en plus contraignante, il devient difficile d'utiliser le mur-rideau dans les bâtiments en raison de leur faible performance énergétique, et ce, malgré le fait que ce système puisse permettre de valoriser l'aluminium produit au Québec. Le mur-rideau intelligent dont les propriétés sont modulées en fonction d'un contrôleur est une façon de résoudre cet enjeu. C'est dans cette optique que s'insère cette maitrise dont le but est d'étudier le mur-rideau intelligent intégrant l'aluminium de façon à comprendre son mode de conception, à cerner les points à améliorer, de même qu'à dégager des pratiques d'avenir afin de favoriser un déploiement plus large de ce produit dans l'industrie du bâtiment au Québec. Pour ce faire, une revue de littérature a été réalisée, afin d'investiguer les différents aspects du mur-rideau intelligent, notamment leur constitution et leur chaîne de valeur. Des entrevues semi-dirigées ont ensuite été réalisées avec des experts de la construction au Québec et aux États-Unis, pour mieux comprendre la situation actuelle du mur-rideau intelligent et bonifier ou ajuster les informations recueillies lors de la revue de la littérature. Cet exercice visait également à permettre l'élaboration de pistes de solutions pour guider le déploiement à plus grande échelle du produit sur le marché. Une analyse de contenu des entrevues a dès lors pu être conduite, ce qui a mené à l'élaboration d'une liste de recommandations et au dégagement de perspectives d'avenir en lien avec le mur-rideau intelligent. La forme de la chaîne de valeur du produit a de plus été repensée suite aux informations recueillies lors des entrevues. Les diverses analyses menées lors de la recherche ont entre autres permis de proposer une définition standardisée du mur-rideau intelligent, d'établir les critères qui devraient guider le choix du mur-rideau intelligent dans les projets de construction au Québec, de mettre l'accent sur les types de vitrage à incorporer dans ce produit, d'établir les différentes étapes de conception à mener pour favoriser la pérennité du mur, de même que de regrouper les problématiques à résoudre afin de permettre l'expansion de son marché. Ce travail peut donc être vu comme une avenue pour regrouper toute une série d'informations concernant le mur-rideau intelligent qui guident la conception du produit ainsi que la mise en place de la chaîne de valeur pour sa fabrication. / Quebec's construction industry is booming and plays a key role in the country's economy. Nevertheless, the energy costs involved in heating and cooling buildings is a major challenge. With current energy regulations becoming more stringent, it is becoming challenging to continue using curtain walls in buildings due to their typically low energy performance, even though this product can valorize the aluminum produced in Quebec. The aim of this master's thesis is to study smart curtain walls to understand how smart curtain walls are designed, to identify areas for improvement, and to identify future practices to encourage wider deployment of this product in the industry. To this end, a literature review was carried out, with the aim of investigating the various aspects of the intelligent curtain wall, including its constitution and value chain. Semi-structured interviews were then conducted with construction experts in Quebec, to gain a better understanding of the current situation of intelligent curtain walls and to be able to improve or adjust the information gathered during the literature review. This exercise was also aimed at developing possible solutions to guide the product's wider deployment on the market. A content analysis of the interviews was carried out, leading to a list of recommendations and future prospects for the intelligent curtain wall. The structure of the product's value chain was also rethought as a result of the information gathered during the interviews. Among other things, the various analyses carried out during the research enabled us to propose a standardized definition of the intelligent curtain wall, to establish the criteria that should guide the choice for intelligent curtain walls in construction projects in Quebec, to identify the types of glazing used for this product, to establish the various design stages to be carried out to promote the wall's durability, and to highlight issues that need to be resolved to enable market expansion. This work can therefore be seen as a compilation of a wide range of information concerning the intelligent curtain wall, guiding the design of the product as well as the establishment of its value chain.

L'agriculture sous serre est importante pour relever les défis mondiaux en matière de sécurité alimentaire et de durabilité, car elle permet de produire tout au long de l'année et d'obtenir des rendements nettement supérieurs à ceux de l'agriculture de plein champ. Toutefois, pour renforcer la durabilité environnementale et la viabilité économique de ces bâtiments à forte consommation d'énergie, il est essentiel d'améliorer leur efficacité énergétique. Pour optimiser les conditions de croissance des plantes tout en considérant la consommation d'énergie, il est nécessaire de gérer soigneusement le chauffage, l'humidité, le CO₂ et l'éclairage, car ils sont tous interconnectés. L'efficacité des différentes techniques, telles que les écrans thermiques et les systèmes de récupération de la chaleur, dépend de facteurs tels que le climat extérieur, les sources d'énergie et les mécanismes de contrôle. D'un point de vue énergétique, quelles sont les meilleures pratiques en matière d'éclairage et de mesures d'efficacité énergétique dans les serres, en mettant l'accent sur la durabilité ? La littérature actuelle manque de conseils pratiques de mise en œuvre, d'études comparatives et de considérations sur les variations climatiques régionales et les impacts futurs des changements climatiques. Cette recherche a analysé l'impact de différentes technologies d'éclairage et de mesures d'efficacité énergétique sur la consommation annuelle d'énergie à l'aide d'un modèle de simulation dynamique des serres. Les résultats ont montré que l'éclairage LED et les écrans thermiques sont les options les plus efficaces sur le plan énergétique, en particulier dans les climats nordiques. Les simulations des scénarios climatiques futurs indiquent des réductions potentielles de rendement en raison de chaleur estivale excessive. Les mesures d'adaptation, telles que les systèmes mécaniques de refroidissement et de déshumidification, sont prometteuses pour atténuer les effets des changements climatiques, mais elles augmentent également la consommation d'énergie. Cette recherche souligne l'importance des approches personnalisées de gestion de l'énergie pour des serres durables face à des conditions environnementales changeantes. Les résultats de ce travail sont utiles aux producteurs pour leur planification opérationnelle et stratégique, et aux décideurs politiques pour le développement de programmes de soutien à l'industrie. / Greenhouse agriculture is important for addressing global food security and sustainability challenges by enabling year-round production and significantly higher crop yields compared to field farming. However, to enhance the environmental sustainability and economic viability of these energy-intensive buildings, it is crucial to improve their energy efficiency. To optimize plant growth conditions while balancing energy consumption, it is necessary to carefully manage heating, humidity, CO₂, and lighting, as they are all interconnected. The effectiveness of various energy efficiency techniques, such as thermal screens and heat harvesting systems, depends on factors such as outdoor climate, energy sources, and control mechanisms. From an energy perspective, what are the best practices for lighting and energy efficiency measures in greenhouses with a focus on sustainability? The current literature often lacks practical implementation guidance, comparative studies, and considerations for regional climate variations and future climate change impacts. Additionally, operational costs and local environmental factors are frequently overlooked. This study analyzed the impact of different lighting technologies and energy efficiency measures on annual energy consumption using a comprehensive greenhouse dynamic simulation model. The results showed that LED lighting and thermal screens are the most energy-efficient options, especially in northern climates. Simulations of future climate scenarios indicate potential yield reductions due to excessive summer heat. Adaptive measures, such as mechanical cooling and dehumidification systems, show promise for mitigating climate change impacts but also increase energy consumption. This research emphasizes the importance of customized energy management approaches for sustainable greenhouse horticulture in the face of changing environmental conditions. The outcome of this work is useful to growers for their operational and strategic planning and for policymakers for the development of programs supporting the industry.

Le projet vise l’optimisation de l’évaporation industrielle sous vide des extraits liquides de petits fruits, phase du procédé de production d’extraits nutraceutiques, afin d’augmenter son efficacité énergétique, tout en conservant une grande qualité de produit. Nous avons étudié l’impact de la température d’évaporation (55, 65 et 75 (C) sur trois paramètres : la consommation énergétique, le débit d’évaporation et la qualité des extraits. La consommation a été calculée par différentes mesures sur l’état du système et du produit. Les débits ont été mesurés par des différentiels de niveaux de réservoirs puis la qualité évaluée selon la méthode Folin-Ciocalteu. Au niveau de la consommation, celle-ci passe de 0,358 à 0,373 kWh/l en passant de 55 à 75°C. Pour les débits, ceux-ci augmentent de 462 l/h à 902 l/h en passant de 55 à 75 (C. En ce qui a trait à la qualité, aucun extrait ne présente de signes de détérioration. / The objective of this project is to optimize the evaporation of small fruit liquid extracts, a crucial step in the transformation process of nutraceutical extract production in order to increase its energetic efficiency while keeping a good product quality. The impact of temperature (55, 65 and 75°C) was studied over 3 main parameters; the energetic consumption, the vaporization rate and the extract quality. Its consumption was calculated based on measurements made on the state of the system and on the product. The vaporization rates were measured with level differentials on retention tanks and the product quality evaluation was based on the Folin-Ciocalteu method. For the energetic consumption, they increase from 0.358 to 0.373 kWh/l when passing from 55 to 75 °C. For the vaporization rates, they increase from 462 l/h to 902 l/h when passing from 55 to 75 °C. As for the quality, none of the extracts presents signs of deterioration.

Le bois est un matériau souvent utilisé par les architectes pour améliorer l'ambiance générale d'un espace, mais peu de recherches en présentent l’impact réel du matériau sur les impressions visuelles et les effets lumineux. Cette recherche étudie l'influence de la matérialité du bois par rapport à la création d'ambiances d'éclairage spécifiques dans l'architecture. Plus particulièrement, elle se concentre sur l'impact des panneaux décoratifs en bois à générer de la diversité lumineuse dans les espaces intérieurs et son potentiel à améliorer la satisfaction environnementale et l'efficacité énergétique. La recherche utilise des maquettes à l’échelle pour leur précision dans la représentation des ambiances lumineuses d’espaces éclairés naturellement ainsi que les technologies récentes d'imagerie digitale pour capturer et analyser les résultats. La méthodologie permet la comparaison entre les différents réglages des espaces intérieurs créés par une sélection des types de matérialités du bois: la réflectance (valeur), la couleur et la réflectivité. Les modalités spatiales sont comparées en présence d’ensoleillement direct et sous des conditions de ciel couvert puisque les modèles d'éclairage et les ambiances diffèrent considérablement. Les résultats permettent d’établir une discussion sur les ambiances en termes de brillance et de contraste, sur la couleur ainsi que la répartition des zones lumineuses dans l'espace. La recherche souligne le rôle des matérialités que peuvent prendre le bois pour optimiser la diversité lumineuse et la création d'ambiances visuellement confortables, ainsi que ses possibilités d'améliorer les ambiances architecturales par rapport à la lumière. / Wood is a material often used by architects to enhance the overall ambiance of a space but few research discuss its actual impact on visual impressions and luminous effects. This research studies the influence of wood materialities in relation to creating specific lighting ambiances in architecture. More particularly, it focuses on the impact of decorative wood indoor panels on the creation of daylighting diversity in interior spaces and the potential to improve environmental satisfaction and energy efficiency. The research uses scale models for their accuracy in rendering complex daylighting ambiances in conjunction with the latest imaging technologies to capture and analyze the results. The methodology enables the comparison between different settings of interior spaces created by a selection of wood type materialities: ratio (percentage), color and gloss. Spatial modalities are compared in the presence of direct sunlighting and diffuse skylight conditions since lighting patterns and ambiances differ considerably. The results enable a discussion of ambiances in terms of brightness and contrast, color, as well as the luminous distribution in the space. The research underlines roles of wood materialities to achieve luminous diversity and creating visually comfortable interior ambiances as well as its opportunities to enhance architectural ambiances in relation to light.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les points quantiques colloïdaux (cQD) sont des nanocristaux semiconducteurs permettant, d'un point de vue fondamental, l'étude des effets du confinement quantique. L'étude de ces effets dans les cQD se fait généralement par spectroscopie optique. Les quasi-particules alors étudiées sont des excitons, chacun composé d'une paire électron-trou en interaction. Il est alors a priori impossible de sonder optiquement les niveaux énergétiques des électrons et des trous séparément. La spectroscopie par transport électrique permet d'accéder aux niveaux d'énergie des quasi-particules uniques. De plus, comparativement à la spectroscopie par effet tunnel, il est possible de contrôler la charge du cQD par blocage de Coulomb. Ceci ouvre la porte à des études sur l'effet de charges excédentaires sur les propriétés optiques de cQD par la combinaison de la spectroscopie optique et celle par transport. La spectroscopie par transport électrique d'un cQD peut être réalisée à l'aide d'un transistor à un électron composé d'un cQD unique [l]. Dans ce but, des échantillons possédant la structure à trois terminaux d'un transistor sont fabriqués sur des substrats de silicium sur lesquels une couche d'oxyde de silicium est présente. La source et le drain sont séparés d'une distance nanométrique, nommée nanogap, par gravure à l'aide d'un faisceau focalisé d'ions de gallium. Une grille locale, permettant le contrôle électrostatique du cQD, est située à environ 100 nm du nanogap, où le cQD est connecté. Les fuites de courant entre les terminaux des dispositifs sans cQD sont de l'ordre de 100 GQ, ce qui est suffisant pour permettre l'étude des cQD par transport électrique. Des mesures de transport à deux terminaux sont effectuées à température de la pièce après l'incorporation de cQD de CdSe et de CdSe/CdS à coquille épaisse d'environ 4.2 nm et 12.7 nm de diamètre respectivement. Les tensions de seuil à partir desquelles le courant circule dans le dispositif correspondent approximativement à celles prédites par un modèle de confinement quantique fini. De plus, les mesures de transport révèlent la présence de bruit télégraphique montrant de deux à trois paliers de courant avec des variations relatives aussi grandes que ±20% par rapport à la valeur moyenne du courant. Le bruit télégraphique en transport et le phénomène de clignotement observé en photoluminescence ont potentiellement comme origine commune la présence de charges capturées dans des états de pièges à la surface des cQD.