Contribution à la conception énergétique de quartiers : simulation, optimisation et aide à la décision

Contribution for district energy system design : simulation, optimization and decision support

• Auteur / Autrice : Nicolas Perez
• Direction : Christian Inard, Peter Riederer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 03/10/2017
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Marchio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Inard, Peter Riederer, Dominique Marchio, Benoit Delinchant, Frédéric Kuznik, Patrick Béguery, Darren Robinson
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Benoit Delinchant, Frédéric Kuznik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décision multicritère

Optimisation combinatoire

Conception assistée par ordinateur

Quartiers durables

Mots clés libres

Quartier

Modélisation

Simulation énergétique

Optimisation multiobjectif

Aide à la décision multicritère

District

Energy modeling

Simulation

Multi-objective optimization

Multicriteria decision support

Résumé

L’intégration de la recherche d’efficacité énergétique aux projets d’aménagement urbain est essentielle au vu du contexte actuel de transition énergétique et environnementale. Dans le but de réduire l’empreinte énergétique d’un quartier dès la phase de conception, un ensemble de contributions a été réalisé afin d’accompagner les aménageurs dans cette démarche. La plateforme de simulation DIMOSIM (DIstrict MOdeller and SIMulator) a été développée pour modéliser et simuler dynamiquement les flux énergétiques d’un quartier implanté au sein de son environnement urbain. La conception est optimisée à l’aide d’une procédure multiobjectif combinant les aspects énergétiques, économiques et environnementaux pour garantir la meilleure performance globale. Cette approche transversale est multi-étagée et intègre l’algorithme génétique NSGA-II afin de s’adapter aux spécificités du problème. La sélection de la solution préférentielle est ensuite facilitée par l’utilisation d’une méthode d’analyse multicritère de surclassement qui a été conçue dans le but de fournir une évaluation détaillée des différents concepts : la méthode ATLAS (Assistance TooL for decision support to Assess and Sort). Enfin, la procédure complète d’accompagnement a été appliquée à des projets de conception d’écoquartier pour en valider le fonctionnement mais également pour fournir l’aide à la décision nécessaire aux décideurs.

The integration of the research of energy efficiency into urban development projects is essential in the current context of energy and environmental transition. In order to reduce the energy footprint of a district already starting from the design phase, a set of contributions was elaborated to support the planners in this process. The DIMOSIM simulation platform (DIstrict MOdeller and SIMulator) has been developed to dynamically model and simulate the energy flows of a district located within its urban environment. The design of the district is optimized using a multi-objective procedure combining energy, economic and environmental aspects to ensure the best overall performance. A cross-cutting, multi-level approach integrating the NSGA-II genetic algorithm was implemented in order to adapt the procedure to the specificities of the problem. The selection of the preferred solution is then facilitated by the use of a multicriteria analysis method which was developed to provide a detailed evaluation of the different concepts : the outranking method ATLAS (Assistance TooL for decision support to assessment And Sort). Finally, the complete procedure dedicated to the district energy system design was applied to eco-district projects in order to validate its correct operation and also to provide the necessary support to decision-makers.