Développement d'une méthodologie d'assistance au commissionnement des bâtiments à faible consommation d'énergie PDF Download
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Book Description
Les bâtiments à faible consommation d'énergie connaissent, ces dernières années, un grand intérêt étant donné le rôle important qu'ils jouent dans la diminution des émissions de gaz à effet de serre d'une part, et la flambée des prix des combustibles, d'autre part. Néanmoins, dans de nombreux cas la réalisation de ce type de bâtiments n'atteint pas les performances escomptées. Ce problème est dû en grande partie à : 1) la perte d'informations tout au long du cycle de vie du bâtiment, 2) la non évaluation régulière des décisions prises par les acteurs intervenants. Le commissionnement en tant que processus de contrôle qualité joue un rôle important dans le bon déroulement du processus de réalisation de bâtiments à faible consommation d'énergie. Cette recherche vise à développer une méthodologie dont l'objectif est d'assister les personnes responsables de cette mission dans la définition de plans de commissionnement adaptés à leurs projets. Nous avons réalisé en premier, un état de l'art de la réalisation des bâtiments à faible consommation d'énergie, que nous avons par la suite confronté à la réalité à travers une enquête auprès des acteurs du bâtiment et d'étude de cas réels. Cette étape nous a permis de formuler une hypothèse concernant la nécessité d'un commissionnement «évolutif» -adapté aux particularités de chaque projet - et de décrire une méthodologie globale d'assistance à la conception des bâtiments à faible consommation d'énergie, qui intègre une aide à la décision, une gestion de l'information et un commissionnement «évolutif» qui vient vérifier le bon déroulement des deux premiers. Pour mettre en application cette méthodologie, une boîte à outils a été développée. Elle est constituée de : 1) un outil dit «statique» qui permet de définir un premier plan de commissionnent générique qui répond aux caractéristiques d'un projet, à partir d'une base de données exhaustives de tâches de commissionnement, 2) un outil dit «dynamique» basé sur les probabilités, qui permet de mettre à jour le plan de commissionnement initial (générique), en l'adaptant au projet en cours. Cette mise à jour permet de prendre en compte les particularités et imprévus rencontrés lors de la réalisation d'un projet, rendant ainsi le plan de commissionnement plus précis. Une expérimentation, dans un cas réel, du premier outil et des applications du second ont été faites pour montrer leurs possibilités et leurs limites. Les résultats font apparaître deux points importants : 1) l'intérêt d'avoir un plan de commissionnement structuré et évolutif pour vérifier la qualité de la réalisation des bâtiments à faible consommation d'énergie et assurer ainsi l'atteinte des performances souhaitées, 2) l'intérêt d'utiliser un outil probabiliste tel que les réseaux Bayésiens pour anticiper les dérives et prendre en charge les imprévus rencontrés lors de ce processus vivant. Cette méthodologie représente une base pour le développement d'outils d'assistance à la définition de plans de commissionnement «évolutifs» pour le neuf et l'existant, et tous les secteurs du bâtiment.
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Les bâtiments à faible consommation d'énergie connaissent, ces dernières années, un grand intérêt étant donné le rôle important qu'ils jouent dans la diminution des émissions de gaz à effet de serre d'une part, et la flambée des prix des combustibles, d'autre part. Néanmoins, dans de nombreux cas la réalisation de ce type de bâtiments n'atteint pas les performances escomptées. Ce problème est dû en grande partie à : 1) la perte d'informations tout au long du cycle de vie du bâtiment, 2) la non évaluation régulière des décisions prises par les acteurs intervenants. Le commissionnement en tant que processus de contrôle qualité joue un rôle important dans le bon déroulement du processus de réalisation de bâtiments à faible consommation d'énergie. Cette recherche vise à développer une méthodologie dont l'objectif est d'assister les personnes responsables de cette mission dans la définition de plans de commissionnement adaptés à leurs projets. Nous avons réalisé en premier, un état de l'art de la réalisation des bâtiments à faible consommation d'énergie, que nous avons par la suite confronté à la réalité à travers une enquête auprès des acteurs du bâtiment et d'étude de cas réels. Cette étape nous a permis de formuler une hypothèse concernant la nécessité d'un commissionnement «évolutif» -adapté aux particularités de chaque projet - et de décrire une méthodologie globale d'assistance à la conception des bâtiments à faible consommation d'énergie, qui intègre une aide à la décision, une gestion de l'information et un commissionnement «évolutif» qui vient vérifier le bon déroulement des deux premiers. Pour mettre en application cette méthodologie, une boîte à outils a été développée. Elle est constituée de : 1) un outil dit «statique» qui permet de définir un premier plan de commissionnent générique qui répond aux caractéristiques d'un projet, à partir d'une base de données exhaustives de tâches de commissionnement, 2) un outil dit «dynamique» basé sur les probabilités, qui permet de mettre à jour le plan de commissionnement initial (générique), en l'adaptant au projet en cours. Cette mise à jour permet de prendre en compte les particularités et imprévus rencontrés lors de la réalisation d'un projet, rendant ainsi le plan de commissionnement plus précis. Une expérimentation, dans un cas réel, du premier outil et des applications du second ont été faites pour montrer leurs possibilités et leurs limites. Les résultats font apparaître deux points importants : 1) l'intérêt d'avoir un plan de commissionnement structuré et évolutif pour vérifier la qualité de la réalisation des bâtiments à faible consommation d'énergie et assurer ainsi l'atteinte des performances souhaitées, 2) l'intérêt d'utiliser un outil probabiliste tel que les réseaux Bayésiens pour anticiper les dérives et prendre en charge les imprévus rencontrés lors de ce processus vivant. Cette méthodologie représente une base pour le développement d'outils d'assistance à la définition de plans de commissionnement «évolutifs» pour le neuf et l'existant, et tous les secteurs du bâtiment.
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En France, le secteur du bâtiment est le plus gros consommateur d’énergie parmi les secteurs économique, avec 46% de l’énergie finale totale et 25% des émissions de CO2. Il s’avère donc nécessaire de réduire l’impact environnemental de ce secteur en promouvant le concept des bâtiments à basse consommation d’énergie. Ce travail vise à développer une méthodologie pour réaliser des études de conception de bâtiments à basse consommation d’énergie. La méthodologie consiste à déterminer des modèles polynômiaux pour l’évaluation des performances énergétique et du confort thermique d’été des bâtiments, à l’aide de la méthode des plans d’expériences et des outils de simulation numérique. Ces modèles polynômiaux simplifient les études paramétriques, en apportant une réponse alternative aux outils de simulations numériques pour la recherche de solutions afin de concevoir des bâtiments à basse consommation d’énergie. La méthodologie est appliquée sur un bâtiment tertiaire à savoir un immeuble de bureaux. La méthodologie constitue une base robuste pour le développement d’outils d’aide à la décision, pour la conception de bâtiments à basse consommation d’énergie. Les solutions pour la conception sont choisies de manière simple et rapide, à l’aide d’abaques définis avec les modèles polynomiaux développés. Le niveau de précision constaté par rapport à la simulation numérique est appréciable. Le choix des solutions est effectué parmi des millions de configurations de facteurs, dont la détermination serait difficile à réaliser directement à l’aide de la simulation numérique, d’où l’avantage d’une telle méthodologie.
Author: Zaid Romani Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le bâtiment est considéré comme étant le premier secteur consommateur d'énergie dans le monde. Dans la région méditerranéenne, face à la crise économique et aux engagements pris pour limiter les effets produisant le réchauffement climatique, il est devenu impératif de réduire la consommation énergétique des bâtiments que ce soit par la conception des bâtiments neufs ou par la réhabilitation du parc existant. Dans ce cadre-là, chercher des solutions techniques optimales en tenant compte des critères économiques, environnementaux et sociétaux est un problème très complexe du fait du nombre élevé de paramètres à prendre en compte. Pour remédier à ce problème, un état de l'art des méthodes d'optimisation multicritère a été réalisé. Nous avons constaté que plusieurs contraintes existent lors de l'utilisation de ces méthodes telles qu'un temps de calcul élevé et la non-maîtrise de la convergence des résultats vers des optimums globaux recherchés. L'objectif de notre travail est de proposer une nouvelle méthode qui permette de contourner ces difficultés. Cette méthode est basée, dans un premier temps, sur le développement des modèles polynomiaux pour la prédiction des besoins de chauffage, de refroidissement, d'énergie finale et du confort thermique d'été à l'aide du logiciel TRNSYS. Pour établir ces modèles, nous avons utilisé la méthode des plans d'expériences et des simulations thermiques dynamiques. À partir de ces modèles, une analyse de sensibilité a été entamée afin d'identifier les paramètres les plus influents sur les besoins énergétiques et le confort thermique d'été. Une base de données est utilisée associant chaque paramètre à son coût et à son impact environnemental sur son cycle de vie. Ensuite, une étude paramétrique complète a été réalisée en utilisant les fonctions polynomiales dans le but de déterminer un ensemble de solutions optimales à l'aide de l'approche du Front de Pareto. Cette nouvelle méthode a été appliquée dans le but de concevoir des bâtiments neufs à haute efficacité énergétique à des coûts maîtrisés pour les six zones climatiques du Maroc. La validation des modèles polynomiaux réalisée grâce à une comparaison avec des simulations aléatoires a donné des résultats très satisfaisants. Avec un modèle polynomial de second degré, l'erreur maximale sur les besoins énergétiques et le confort thermique adaptatif d'été ne dépasse pas 2 kWh/m2.an et 9% respectivement dans la plupart des cas. Les modèles développés ont ensuite été utilisés pour l'aide à la décision multicritères. Les résultats obtenus ont montré que des bâtiments à très faibles besoins énergétiques peuvent être construits à un coût raisonnable, et qu'un effort doit être porté sur des solutions plus performantes pour le rafraîchissement en été. Enfin, nous avons mis en œuvre la méthode que nous avons développée dans le cadre de la réhabilitation d'un bâtiment existant à La Rochelle. Les critères environnementaux ont aussi été intégrés à la recherche de solutions optimales. La solution retenue selon 14 critères correspond à un ensemble de solutions techniques permettant d'obtenir des besoins de chauffage de l'ordre de 15 kWh/m2.an avec un compromis réalisé entre l'efficacité énergétique, le confort des occupants, les impacts environnementaux et la maîtrise du coût de la réhabilitation. La méthode développée dans le cadre de ce travail a montré un fort potentiel d'utilisation pour l'aide à la décision multicritère lors de la conception des bâtiments neufs ou en réhabilitation. Elle permet d'effectuer très rapidement une optimisation opérationnelle de l'enveloppe pour contribuer à des bâtiments durables, confortables, à coût maîtrisé et à basse consommation énergétique.
Author: Michael Pawlyn Publisher: Routledge ISBN: 1000701603 Category : Architecture Languages : en Pages : 279
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When searching for genuinely sustainable building design and technology - designs that go beyond conventional sustainability to be truly restorative - we often find that nature got there first. Over 3.5 billion years of natural history have evolved innumerable examples of forms, systems, and processes that can be applied to modern green design. For architects, urban designers and product designers, this new edition of Biomimicry in Architecture looks to the natural world to achieve radical increases in resource efficiency. Packed with case studies predicting future trends, this edition also contains updated and expanded chapters on structures, materials, waste, water, thermal control and energy, as well as an all-new chapter on light. An amazing sourcebook of extraordinary design solutions, Biomimicry in Architecture is a must-read for anyone preparing for the challenges of building a sustainable and restorative future.
Author: Ilaria Mazzoleni Publisher: CRC Press ISBN: 1466506075 Category : Science Languages : en Pages : 266
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Applying Properties of Animals Skins to Inspire Architectural Envelopes Biology influences design projects in many ways; the related discipline is known as biomimetics or biomimicry. Using the animal kingdom as a source of inspiration, Ilaria Mazzoleni seeks to instill a shift in thinking about the application of biological principles to design and architecture. She focuses on the analysis of how organisms have adapted to different environments and translates the learned principles into the built environment. To illustrate the methodology, Mazzoleni draws inspiration from the diversity of animal coverings, referred to broadly as skin, and applies them to the design of building envelopes through a series of twelve case studies. Skin is a complex organ that performs a multitude of functions; namely, it serves as a link between the body and the environment. Similarly, building envelopes act as interfaces between their inhabitants and external elements. The resulting architectural designs illustrate an integrative methodology that allows architecture to follow nature. "Ilaria Mazzoleni, in collaboration with biologist Shauna Price, has developed a profound methodology for architectural and design incentives that anticipates and proposes novel ways to explore undiscovered biological inspirations for various audiences." —Yoseph Bar-Cohen
Author: Göran Pohl Publisher: Springer ISBN: 3319191209 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 353
Book Description
This book provides the readers with a timely guide to the application of biomimetic principles in architecture and engineering design. As a result of a combined effort by two internationally recognized authorities, the biologist Werner Nachtigall and the architect Göran Pohl, the book describes the principles which can be used to compare nature and technology, and at the same time it presents detailed explanations and examples showing how biology can be used as a source of inspiration and “translated” in building and architectural solutions (biomimicry). Even though nature cannot be directly copied, the living world can provide architects and engineers with a wealth of analogues and inspirations for their own creative designs. But how can analysis of natural entities give rise to advanced and sustainable design? By reporting on the latest bionic design methods and using extensive artwork, the book guides readers through the field of nature-inspired architecture, offering an extraordinary resource for professional architects, engineers, designers and urban planners, as well as for university teachers, researchers and students. Natural evolution is seen throughout the book as a powerful resource that can serve architecture and design by providing innovative, optimal and sustainable solutions.
Author: Janine M. Benyus Publisher: Harper Collins ISBN: 0061958921 Category : Science Languages : en Pages : 324
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Repackaged with a new afterword, this "valuable and entertaining" (New York Times Book Review) book explores how scientists are adapting nature's best ideas to solve tough 21st century problems. Biomimicry is rapidly transforming life on earth. Biomimics study nature's most successful ideas over the past 3.5 million years, and adapt them for human use. The results are revolutionizing how materials are invented and how we compute, heal ourselves, repair the environment, and feed the world. Janine Benyus takes readers into the lab and in the field with maverick thinkers as they: discover miracle drugs by watching what chimps eat when they're sick; learn how to create by watching spiders weave fibers; harness energy by examining how a leaf converts sunlight into fuel in trillionths of a second; and many more examples. Composed of stories of vision and invention, personalities and pipe dreams, Biomimicry is must reading for anyone interested in the shape of our future.
Author: Petra Gruber Publisher: Springer ISBN: 3709103320 Category : Architecture Languages : en Pages : 274
Book Description
The purpose of investigating the overlaps between architecture and biology is neither to draw borders or make further distinctions nor to declare architecture alive, but to clarify what is currently happening in the blurred fields, and to investigate the emerging discipline of „biomimetics in architecture" [Architekturbionik]. An overview of the present state of research in the relatively young scientific field of biomimetics shows the potential of the approach. The new discipline aims at innovation by making use of the subtle systems and solutions in nature having evolved within millions of years. Approaches that have been taken to transfer nature's principles to architecture have provided successful developments. The new approach presented in this book transfers the abstract concept of life onto built environment. Strategic search for life's criteria in architecture delivers a new view of architectural achievements and makes the innovative potential visible, which has not been exploited yet. A selection of case studies illustrates the diversity of starting points: from vernacular architecture to space exploration.
Author: Ashok K Goel Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 1447152484 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 333
Book Description
From simple cases such as hook and latch attachments found in Velcro to articulated-wing flying vehicles, biology often has been used to inspire many creative design ideas. The scientific challenge now is to transform the paradigm into a repeatable and scalable methodology. Biologically Inspired Design explores computational techniques and tools that can help integrate the method into design practice. With an inspiring foreword from Janine Benyus, Biologically Inspired Design contains a dozen chapters written by some of the leading scholars in the transdisciplinary field of bioinspired design, such as Frank Fish, Julian Vincent and Jeannette Yen from biology, and Amaresk Chakrabarti, Satyandra Gupta and Li Shu from engineering. Based in part on discussions at two workshops sponsored by the United States National Science Foundation, this volume introduces and develops several methods and tools for bioinspired design including: Information-processing theories, Natural language techniques, Knowledge-based tools, and Functional approaches and Pedagogical techniques. By exploring these fundamental theories, techniques and tools for supporting biologically inspired design, this volume provides a comprehensive resource for design practitioners wishing to explore the paradigm, an invaluable guide to design educators interested in teaching the method, and a preliminary reading for design researchers wanting to investigate bioinspired design.
Author: Nazila Kahina Hannachi-Belkadi
Author: Nazila Kahina Hannachi-Belkadi
Author: Fadi Chlela
Author: Zaid Romani
Author: Michael Pawlyn
Author: Ilaria Mazzoleni
Author: Göran Pohl
Author: Janine M. Benyus
Author: Petra Gruber
Author: Ashok K Goel
Author: Lidia Badarnah Kadri