Contribution à la construction de méta

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Délivré par :
Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse)
Discipline ou spécialité :
Energétique et Transfert
Présentée et soutenue par
Edouard GENGEMBRE
Le : mercredi 14 décembre 2011
Titre :
Contribution à la construction de méta-modèles pour l'optimisation sous
contraintes de critères énergétiques : application à la conception des
bâtiments
JURY
O. Fudym, Professeur, RAPSODEE, B. Ladevie, Maître assistant, RAPSODEE,
D. Petit, Professeur, P Prime, E. Palomo Del Bario, Professeur, TREFLE,
B. Peuportier, Directeur de recherche, CEP, A. Thuillier, Ingénieur TBC
Ecole doctorale :
Mécanique, Energétique, Génie civil et Procédés (MEGeP)
Unité de recherche :
Laboratoire RAPSODEE FRE CNRS 3213
Directeur(s) de Thèse :
O. Fudym, Professeur, RAPSODEE (Ecole des Mines d'Albi), Directeur de Thèse
B. Ladevie, Maître Assistant, RAPSODEE (Ecole des Mines d'Albi)
Rapporteurs :
D. Petit, Professeur, P Prime (Ensma), Rapporteur
B. Peuportier, Directeur de recherche, CEP (Mines Paris Tech), Rapporteur

Résumé
Contribution à la construction de méta-modèles pour l'optimisation sous contraintes de
critères énergétiques : application à la conception des bâtiments
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Résumé
La recherche de la performance énergétique dans les bâtiments est devenue un objectif
sociétal et réglementaire. De nos jours, un bâtiment doit assurer des conditions de confort,
tout en limitant son impact énergétique et environnemental. Les demandes de performances
sont telles qu’il n’est plus possible d’appliquer des solutions standards à l’ensemble du
bâtiment. Un critère énergétique doit donc être pris en compte au plus tôt dans la conception,
ce qui exige dès l’esquisse un travail de plus en plus lourd et complexe. Pour faciliter la prise
en compte du critère énergétique, nous avons choisi une approche d’optimisation valorisant la
mise en œuvre de la simulation énergétique du bâtiment (quelle que soit la méthode de
simulation choisie) afin de fournir un outil d’aide à la décision au concepteur à partir du métré
et de l’esquisse. La thèse contribue au développement d’une méthodologie commençant par le
développement d’un algorithme d’optimisation valorisant la construction séquentielle d’un
Kriging sur des paramètres globaux du bâtiment qui permet de rendre le temps de calcul
nécessaire compatible avec le contexte de conception d’un bâtiment. Le méta-modèle de
Kriging construit peut ensuite être valorisé pour restituer les solutions optimales, permettre
l’exploration de l’espace de solutions respectant les contraintes, et mettre en valeur la
sensibilité énergétique du bâtiment face aux différents paramètres d’entrée. Le concepteur
peut alors faire des choix constructifs optimisés, tout en conservant un certain espace de
liberté, ou encore réaliser des modifications a posteriori. La dernière étape consiste à inverser
la relation liant les paramètres globaux choisis à l’ensemble des données élémentaires de
l’ouvrage. L’ensemble de la démarche est appliqué au cas d’une cellule monozone de
référence.

Remerciements
Contribution à la construction de méta-modèles pour l'optimisation sous contraintes de
critères énergétiques : application à la conception des bâtiments
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Remerciements
Ce travail de recherche a été mené en partenariat entre mon employeur TBC Générateur
d’Innovation et le laboratoire RAPSODEE (Centre de Recherche d'Albi en génie des Procédés
des Solides Divisés, de l'Énergie et de l'Environnement) de l’Ecole des Mines d’Albi. Il a été
soutenu par l’ANRT (Association Nationale de la Recherche et de la Technologie) dans le
cadre d’une convention Cifre ainsi que par l’ANR (Agence Nationale de Recherche) dans le
cadre du projet AMMIS, Analyse Multicritère et Méthode Inverse en Simulation Energétique
du Bâtiment, sélectionné lors de l’appel à projet Habisol 2008.
Je tiens à remercier tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’accomplissement de ce
travail, et en particulier :
Olivier Fudym, directeur de thèse, Professeur à l’école des Mines d’Albi, et Bruno
Ladevie, Maître assistant à l’école des Mines d’Albi ; pour m’avoir accompagné et guidé mes
réflexions. Je les remercie particulièrement pour le temps consacré à la relecture de ce
mémoire et les conseils apportés.
Jean-Pierre Loustau, gérant de TBC, et Antoine Thuillier, directeur du pôle Recherche,
de TBC pour m’avoir fait confiance sur ce sujet de recherche.
Bruno Peuportier, maître de recherche à l’École des mines de Paris, pour avoir accepté
d’être rapporteur de cette thèse et de sa collaboration lors du projet AMMIS.
Daniel Petit, Professeur à l’ENSMA, pour aussi avoir accepté de rapporter cette thèse.
Elena Palomo, Professeur à l’ENSAM Bordeaux, pour avoir accepté de faire partie du
jury et pour son aide lors du montage du projet AMMIS.
Stéphane Ginestet, maître assistant à l’INSA Toulouse (anciennement à l’ENSAM
Bordeaux), et Karim Liman, enseignant chercheur à l’Université de La Rochelle, pour
m’avoir accueilli dans leur locaux au démarrage du projet.
L’ensemble des autres participants au projet AMMIS pour leur collaboration : Adrien
Dahluin (LEPTIAB), Toufik Bouache (ENSAM) , Guilherme Linder (LEPTIAB), Charles
Garnier (CEP), Stéphane Thiers (EMAC).
Je tiens aussi à remercier l’ensemble du personnel de TBC et du laboratoire RAPSODEE pour
m’avoir soutenu dans la réalisation de ce travail.