Les outils d’évaluation des risques liés au transfert des polluants gazeux du sol vers les environnements intérieurs comportent de fortes incertitudes quant à la connaissance de certains paramètres et notamment ceux relatifs à l’interface sol-bâtiment : prise en compte des différentes typologies de soubassement, niveau de perméabilité des planchers bas. Ces incertitudes conduisent à une mauvaise estimation de l’impact de ces polluants gazeux sur la qualité d’air intérieur.Afin de contribuer à l’amélioration des modèles d’évaluation pour la gestion des risques vis-à-vis des pollutions gazeuses venant du sol, cette thèse présente dans une première partie, une méthodologie de développement de modèles analytiques adaptés à la prise en compte de différents soubassements, afin de mieux appréhender le transfert de polluants gazeux entre le sol et le bâtiment. Ces modèles ont été développés sur la base d’une analogie avec le transfert des flux de chaleur entre le sol et le bâtiment. Ils traitent, tout particulièrement, des transferts d’air convectifs au niveau de l’interface sol-bâtiment pour différentes typologies de soubassement. Parla suite, les modèles analytiques développés ont été intégrés dans un modèle aéraulique des bâtiments afin d’étudier l’impact des différentes typologies de soubassement sur l’entrée de polluants du sol et donc sur la qualité d’air intérieur résultante.En parallèle, des travaux expérimentaux ont été entrepris afin de compléter la connaissance actuelle relative à la perméabilité à l’air des bétons fissurés, pour laquelle un manque de données a été constaté. D’autre part, les débits d’air convectifs allant du sol vers le bâtiment ont également été quantifiés de façon expérimentale à l’aide de la maison expérimentale ‘MARIA’ dont dispose le CSTB. Ce type de quantification constitue une première base de données expérimentale.Enfin, une dernière partie de cette thèse traite de la réalisation d’un suivi expérimental annuel des performances d’un Système de Dépressurisation des Sols naturels, dans le but d’optimiser à terme les solutions de protection des bâtiments vis-à-vis des polluants gazeux du sol.. / Risk assessment tools related to transfers of gaseous pollutant from soil to indoor environments present large uncertainties relative to the knowledge of certain parameters, particularly those relating to the soil-building interface: considering the different basement typology, permeability level of floor. These uncertainties lead to an inaccurate evaluation of the impact of gaseous pollutants on indoor air quality.In order to contribute to the improvement of risk assessment models of gaseous pollutants from the soil, thiswork present in a fist part the development of analytical and numerical models. These models have been adapted to consider the different basement, in order to estimate the transfer of gaseous pollutants from the soil to the building. An analogy with heat transfer phenomena between soil and building is used to develop these models.They predict convective airflow transfers between soils and building, for different soil-building interface.There after, the analytical model has been incorporated into an airflow model. This model enables us to study the impact of different types of basement on the entry of pollutants from soil and the indoor air quality.Besides, experimental works have been made to complete the knowledge of concrete air permeability, because of a lack of data. Furthermore, the convective airflows from soil to building have been quantified experimentally.These airflows have been determined in the experimental house ‘MARIA’ installed in the CSTB. Suchquantification constitutes the first experimental database.Finally, the last part of this work shows a one-year follow-up study about the ability of natural SoilDepressurisation System. This study has been carried out to optimize the solutions of buildings protection from the soil gaseous pollutants.

The aeration process is often the single largest consumer of electricity in a wastewater treatment plant. Aeration in biological reactors provides microorganisms with oxygen which is required to convert ammonium to nitrate. Ammonium is toxic for aqueous ecosystems and contributes to eutrophication. The importance of aeration for the treatment results in combination with the high costs motivates automatic control of the aeration process. This thesis is devoted to ammonium feedback control in municipal wastewater treatment plants. With ammonium feedback control, the aeration intensity is changed based on a measurement of the outlet ammonium concentration. The main focus of the thesis is design, implementation, evaluation and improvement of ammonium PI (proportional-integral) controllers. The benefits of ammonium feedback control are established through long-term experiments at three large wastewater treatment plants in Stockholm, Sweden. With ammonium feedback control, energy savings up to around 10 % were achieved compared to keeping the dissolved oxygen concentration constant. The experiments generated several lessons learned with regard to implementation and evaluation of controllers in full-scale operation. The thesis has established guidelines on how to design ammonium feedback controllers for situations when cost-effective operation is the overall aim. Simulations have demonstrated the importance to limit the dissolved oxygen concentration in the process and under what conditions the energy saving with ammonium feedback control is large. The final part of the thesis treats improvements of ammonium PI control through minor modifications to the control structure or controller. Three strategies were studied: gain scheduling control, repetitive control, and a strategy reacting to oxygen peaks in the last aerobic zone. The strategies all had their benefits but the ammonium feedback controller was the key factor to improved aeration control.

La ventilation est un secteur clé du bâtiment, dont le rôle est d’assurer un air sain et confortable toute l’année, ce qui est rarement le cas dans les bâtiments scolaires, tout en minimisant les consommations énergétiques. Nos travaux consistent à apporter des éléments de réponses et des pistes d’amélioration pour l’élaboration de stratégies de ventilation appropriées au milieu scolaire, à partir de travaux expérimentaux et numériques. Pour ce faire, quatre modes de ventilation (naturelle et mixte) ont été testés dans des salles de classes de l’Université de La Rochelle, et leurs performances ont été comparées via une évaluation multicritère basée sur les paramètres physiques caractérisant l’environnement intérieur, les indices de confort (subjectif, analytique et adaptatif) et des critères énergétiques. Des méthodes normatives de classification et des estimations de consommations énergétiques nous ont permis de conclure, que le système de ventilation naturelle par ouverture automatisée des fenêtres, contrôlé par la détection de présence et des paramètres thermiques (système SOS), est le meilleur compromis. Nous soumettons toutefois dans ce manuscrit, un certain nombre d’améliorations à apporter à ce système.Notre contribution porte également sur la connaissance des mécanismes du confort humain et en particulier ses réactions adaptatives, en définissant les conditions favorables au confort et en proposant des modèles prédictifs du confort global, de l’ajustement personnel ainsi que du contrôle individuel de l’ambiance par les occupants. Ces résultats ont notamment pour vocation d’améliorer la prise en compte des interactions entre les occupants et leur environnement dans les simulations numériques et pourraient également servir de base au développement d’une stratégie de ventilation optimisée. Au niveau numérique, nous proposons des simulations annuelles de quatre stratégies de ventilation, très proches de celles testées sur site, à l’aide d’un code thermo-aéraulique multizone (couplage Trnsys/Contam), que nous avons validé à partir de certaines séquences de mesures. En tenant compte d’un scénario d’occupation scolaire standard et du fichier météorologique correspondant à la station de La Rochelle, nous avons notamment montré qu’il est primordial de pré-chauffer l’air d’un système de ventilation mécanique, sous peine d’être confronté à des besoins de chauffage insurmontables. En introduisant une puissance de chauffage illimitée, permettant de maintenir une température minimale acceptable et ainsi de simuler des conditions d’enseignement réalistes, il apparaît que la meilleure qualité environnementale intérieure est à nouveau obtenue avec le système SOS. Notre modèle nous donne désormais la possibilité de multiplier les stratégies de ventilation, ainsi que les scénarios d’occupation, les conditions climatiques ou tout autre étude paramétrique, afin d’élaborer les meilleures stratégies de ventilation dans chaque configuration. / Ventilation is a key sector of building, whose role is to ensure healthy and comfortable air all over the year, which is rarely the case in school buildings, while minimizing energy consumption. Our work provides some answers and possible improvements for the development of appropriate ventilation strategies for schools, from experimental and numerical work.To achieve this, four modes of ventilation (natural and mixed ventilation modes) were tested in classrooms of the University of La Rochelle, and their performances were compared via a multicriteria evaluation based on the physical parameters characterizing the indoor environment, comfort indices (subjective, analytical and adaptive) and energy criteria. Normative methods of classification and estimates of energy consumption enabled us to conclude that the natural ventilation system by automated opening windows, controlled by the presence detection and thermal parameters (SOS), is the best compromise. However, we submit in this manuscript, some improvements to this system.Our contribution concerns also the understanding of the human comfort mechanisms and in particular its adaptive reactions, by defining the favorable conditions for a state of comfort and providing predictive models concerning overall comfort, personal adjustments and the individual control of the indoor environment by the occupants. These results aim to improve the consideration of the interactions between occupants and their environment in numerical simulations, and may serve as a basis for developing an optimized ventilation strategy.Numerically, we propose annual simulations of four ventilation strategies, very similar to those tested in situ, by using a combined heat and mass transfer multizone model (coupling Trnsys / CONTAM), that we have validated from selected experimental sequences. Taking into account a standard scenario of occupation and the annual weather conditions for La Rochelle, we have shown the importance to pre-heat the supplied air of a mechanical ventilation system, because of insurmountable heating demand consequences. By introducing an unlimited heating power, in order to maintain a minimum acceptable temperature and thus to simulate realistic learning conditions, it appears that the best indoor environmental quality is again obtained with the SOS system. Our model now gives us the possibility to increase the number of ventilation strategies, as well as the occupation scenarios, the weather conditions or any other parametric study in order to design the best ventilation strategies for each configuration.