Dr. Stéphane GUICHARD

(Soutenance de thèse le 14 mai 2013)

Thèse de doctorat en Physique du Bâtiment intitulée : "Contribution à l'étude des parois complexex intégrant des matériaux à changements de phase : Modélisation, Expérimentation et évaluation de la performance thermique globale", sous la direction de Monsieur Frédéric MIRANVILLE.

Composition du jury :

• Monsieur Alain BASTIDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Milorad BOJIC, Professeur, Université de Kragujevac
• Monsieur Harry BOYER, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Frédéric MIRANVILLE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Joseph VIRGONE, Professeur, INSA de Lyon
• Monsieur Belkacem ZEGHMATI, Professeur, Université Perpignan Via Domitia

Résumé:

Cette thèse s'inscrit dans une démarche de maîtrise de l'énergie dans le secteur du bâtiment. Elle a pour but d'utiliser des solutions passives pour atteindre de hautes performances énergétiques. L'une des solutions proposées est l'utilisation de Matériaux à Changements de Phase (MCP) dans les parois. Les matériaux à formes stabilisées solide-liquide, sont utilisés pour stocker l'énergie thermique sous forme de chaleur latente. Le but de l'étude est de mettre en évidence l'impact réel des MCP en termes de complément d'isolation thermique et de proposer un modèle thermique pour prédire leurs impacts sur le champ de température et sur le confort thermique.

Une séquence expérimentale en environnement naturel et à grande échelle a été menée à l'île de La Réunion, où le climat est tropical et humide, avec un fort taux d'ensoleillement. Le rayonnement solaire étant important, il est nécessaire de minimiser les sollicitations solaires sur l'ensemble du bâtiment et en particulier la toiture, qui constitue la surface la plus exposée. Il est alors nécessaire de proposer une modélisation adaptée, qui intègre à la fois les phénomènes physiques mis en jeu mais également les éléments structurels selon l'état de l'art. Le modèle est couplé à un code de simulation thermique du bâtiment (ISOLAB) et permet de prédire d'une part les profils de températures de chacune des surfaces constituant l'enveloppe du bâtiment, et d'autre part d'évaluer l'impact des MCP sur le confort thermique pour différentes configurations.

Selon une méthodologie alliant Modélisation, Expérimentation et Validation (MEV), la démarche a permis de valider l'expérimentation dédiée et d'évaluer la capacité du modèle à prédire l'ensemble des données issues des séquences expérimentales

Dr. Aurélie LENOIR

(Soutenance de thèse le 24 mai 2013)

Thèse de doctorat en Physique du Bâtiment intitulée : "Confort en climat tropical - Conception et exploitation de bâtiment zéro énergie", sous la direction de Monsieur François GARDE et la co-direction de Monsieur Etienne WURTZ.

Composition du jury :

• Monsieur Alain BASTIDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Mathieu DAVID, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Michael DONN, Senior Lecturer, Victoria University of Wellington
• Monsieur  François GARDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Christian INARD, Professeur, Université de la Rochelle
• Monsieur Brahmanand MOHANTY, Docteur, Asian Institute of Technology
• Monsieur Etienne WURTZ, Directeur de Recherches, CNRS, CEA-INES

Résumé:

Cette thèse propose une approche originale axée sur l’étude du confort pour la conception et l’exploitation de bâtiments « zéro énergie » en climat tropical. Elle fait partie d'un projet international porté par l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), la Tâche 40 / Annexe 52 qui concerne les bâtiments « zéro énergie ». Le bâtiment ENERPOS, situé à La Réunion et utilisé comme étude de cas dans cette thèse, est l'un des trente bâtiments sélectionnés par l'AIE pour créer une base de données internationale de projets pilotes.

L’étude part du constat que l'un des défis auxquels fait aujourd'hui face la zone intertropicale est la demande croissante en énergie. La conception passive des bâtiments est proposée comme une alternative intéressante pour réduire leurs besoins en énergie. Dans ce cas, une étude approfondie du bâtiment dans son ensemble est indispensable pour garantir l’équilibre entre le confort des occupants et la réduction des consommations énergétiques. Bien que la notion de confort soit profondément subjective, il est nécessaire d’affiner les méthodes et outils existants pour le caractériser en fonction des paramètres physiques de l'environnement (température, humidité, vitesse d’air, éclairement). Différentes approches du confort thermique et visuel sont introduites dans le but de proposer des critères d'évaluation adaptés aux bureaux d'études. Une enquête sur le confort thermique des occupants du bâtiment ENERPOS, incluant plus de 2000 questionnaires, a été menée entre 2008 et 2011. Les résultats obtenus conduisent à recommander des modifications de la zone de confort de Givoni, en augmentant en particulier la limite supérieure de l’humidité, dans le cas d’un bâtiment passif naturellement ventilé et muni de brasseurs d’air. 

Une méthodologie de simulation innovante, prenant en compte le comportement passif des bâtiments, grâce à une étude couplée du confort thermique et visuel, par opposition à l'approche traditionnelle centrée sur la consommation d'énergie, est proposée pour aider à optimiser la conception des bâtiments passifs. L'étude se concentre sur le choix et le dimensionnement des protections solaires qui jouent un rôle essentiel en climat tropical et qui ont un impact direct sur le confort des usagers des bâtiments. 

Bien que la phase de conception vise à optimiser le bâtiment pour limiter à la fois l'inconfort et la consommation d'énergie, son exploitation reste la phase critique qui est souvent négligée ou oubliée par les équipes de conception. Un retour expérimental global du bâtiment ENERPOS depuis sa construction, tant au niveau énergétique que du point de vu de ses utilisateurs permet de montrer qu’il est possible de réduire considérablement la consommation d’énergie d’un bâtiment, et donc son impact environnemental, tout en maintenant un confort acceptable pour ses occupants.

Mots clés :

Bâtiments à zéro énergie, climat tropical, confort thermique, éclairage naturel, conception passive, retour d’expérience 

Dr. Lise SAVIDAN

(Soutenance de thèse le 21 mars 2013)

Thèse de doctorat enurbanisme et aménagement de l'espace intitulée : "L'appropriation du modèle de quartiers durables sous climat tropical - Mise en place d'une grille d'indicateurs de durabilité urbaine appliquée au quartier de Ravine Blanche sur l'île de La Réunion", sous la direction de Monsieur Michel DIMOU et la co-direction de Monsieur François GARDE.

Composition du jury :

• Monsieur Michel DIMOU, Professeur, Université du Sud – Toulon - Var
• Madame Jocelyne DUBOIS-MAURY, Professeur, Institut d’Urbanisme de Paris
• Monsieur François GARDE,  Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Jean-Claude GATINA,  Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur François MANCEBO, Professeur, Université de Reims
• Monsieur Stéphane MANIN, Maître de Conférences, Université de La Réunion

Résumé:
La durabilité urbaine est un sujet de préoccupation contemporain qui a émergé à la fin du 20ème siècle.  Elle propose d'insérer de nouveaux principes d’aménagements adaptés aux nouveaux enjeux de société. Cette thèse aborde le modèle d'éco-quartiers, dans un contexte tropical. Dans une première partie le débat sur le concept général de durabilité urbaine est posé. Il permet de replacer les conditions d’émergence de l’urbanisme durable vis-à-vis de son prédécesseur l’urbanisme moderne. Les principes généraux du concept sont décrits et les sujets qui rassemblent et séparent la communauté scientifique à ce sujet sont présentés. Dans une seconde partie, le contexte urbain des villes tropicales est posé et des solutions de conceptions urbaines adaptées au climat sont envisagées. La thèse consiste à créer un outil d’évaluation de durabilité urbaine applicable sur les quartiers durables en climat chaud. Composé de 50 indicateurs séparés en trois axes majeurs spécifiques au terrain tropical, cette grille permet de dresser un portrait global d'un projet urbain en termes de durabilité urbaine, en faisant émerger trois niveaux de durabilité : de Base, Performant, Très Performant. Une troisième partie de la thèse, permet d’appliquer cette grille évaluative sur le quartier de Ravine Blanche  dans la ville de Saint-Pierre (La Réunion). Le projet de rénovation urbaine permet d'évoluer d'un niveau Non Durable vers un niveau de durabilité de Base .  Cette thèse permet d’observer l’avancée de la prise en compte du concept de durabilité urbaine dans les projets et de guider les choix de durabilités à partir de pistes d'aménagement argumentées et et issues de praticiens en milieu tropical.