Application de l’analyse de sensibilité temporelle pour la description de la réponse thermique d'un bâtiment aux actions des habitants

In the coming years, heat waves will be more and more frequent and severe. In that context, the new buildings must ensure thermal comfort to the occupants despite hot summer conditions and this for the several decades of its operation.During the occupancy phase, automated control of solar shadings, night mechanical ventilation and other technical solutions have limitations in terms of occupants’ acceptance and ownership. In order to give adapted recommendations, it is necessary to understand the influence of different occupants’ actions on the building thermal response. This thesis focuses on the development of a methodology to quantify the influence of targeted actions of the occupants on the thermal behaviour of detached homes. Based on global sensitivity analysis coupled with dynamic thermal simulation, the proposed approach determines the intensity and the persistence with which an action influences the indoor temperature. Five new performance indicators are created. These indicators aggregate the vast amount of information provided by the temporal sensitivity analyses and facilitate detailed investigations and comparative studies. These indicators are then applied to a case study to analyse several constructive choices (low and high inertia) and several management methods of the ventilation (natural or mechanical) of the same building. It shows that the high inertia variant combined with natural night ventilation makes the building more comfortable regardless of the other tested actions. Opening windows at night is therefore an eco-behavior to be preferred at the expense of expensive and inefficient technical systems to reduce the temperature of the building. In return, in this configuration, the building is then extremely sensitive to the management of the window openings.Avec des vagues de chaleur plus fréquentes et plus sévères dans les années futures, les bâtiments construits aujourd’hui et qui seront exploités pendant plusieurs dizaines d’années, doivent assurer le confort des occupants malgré des conditions estivales caniculaires. En phase d’exploitation, le pilotage automatisé des protections solaires, la surventilation mécanique nocturne et d’autres solutions techniques connaissent des limites en termes d’acception et d’appropriation par les occupants. Il est ainsi indispensable de repenser le bâtiment avec l’occupant au centre de la gestion du confort interne et comprendre l’influence de ces comportements avec ou sans systèmes sur la réponse thermique du bâtiment. Ces travaux de thèse se sont ainsi intéressés au développement d’une méthodologie permettant de quantifier l’influence d’actions ciblées des occupants sur le comportement thermique de maisons individuelles. Basée sur des analyses de sensibilité globales couplées à de la simulation thermique dynamique, la démarche proposée consiste à déterminer l’intensité et la persistance avec lesquelles une action influence la température intérieure d’un bâtiment. Il en résulte la création de 5 nouveaux indicateurs. Ces indicateurs offrent la possibilité d’agréger les multiples informations fournies par les analyses de sensibilité temporelles réalisées et permettent ainsi d’exploiter aisément les résultats issus de cette approche temporelle. Les indicateurs ont été appliqués dans ces travaux de thèse sur une maison individuelle pour analyser plusieurs choix constructifs (ITE ou ITI) et plusieurs modes de gestion de la ventilation nocturne (mécanique ou naturelle) d’un même bâtiment. Il en ressort que la variante à forte inertie combinée à une ventilation naturelle nocturne rend le bâtiment plus confortable quel que soit le comportement de l’usager vis à vis des autres actions testées. L’ouverture des fenêtres la nuit est donc un éco-comportement à privilégier aux dépends de systèmes techniques coûteux et peu efficaces pour réduire la température du bâtiment. En contrepartie, dans cette configuration, le bâtiment est alors extrêmement sensible à la gestion des ouvertures de fenêtre par les occupants