Évaluation de l'impact du changement climatique sur le confort thermique des bâtiments en tenant compte du comportement des occupants et du contexte urbain - Application aux stratégies passives d'amélioration du confort thermique d'été

Assessment of the impact of climate change on indoor thermal comfort taking into account occupant behaviour and urban context - Application to passive strategies for improving summer thermal comfort

• Auteur / Autrice : Mathilde Hostein
• Direction : Mohamed El mankibi, Marjorie Musy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Thermique-Énergétique
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État
• Ecole(s) doctorale(s) : MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LTDS - Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Gilles Fraisse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed El mankibi, Christian Inard, Manuel Gameiro da silva, Marika Vellei, Marjorie Musy, Bassam Moujalled
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Inard, Manuel Gameiro da silva

Mots clés

Mots clés libres

Confort thermique

Comportement des occupants

Changement climatique

Vague de Chaleur

Simulation de performances de bâtiment

Thermal Comfort

Occupant Behaviour

Climate Change

Heatwave

Building performance simulation

Résumé

Avec le changement climatique, les besoins en chauffage vont diminuer alors que ceux en climatisation vont fortement augmenter. Les évènements extrêmes comme les vagues de chaleur, deviendront plus intenses et plus fréquents. Les surchauffes estivales deviendront courantes en intérieur et engendreront un fort inconfort thermique d'été ou un besoin croissant en climatisation pour éviter ce désagrément. Cet inconfort thermique peut toutefois être atténué sans avoir recours à des systèmes de climatisation énergivores, grâce à des mesures d'adaptation au changement climatique. L'usage de protections solaires extérieures réglables et la sur-ventilation par ouverture de fenêtres sont deux exemples de solutions efficaces pour lesquelles le comportement des occupants joue un rôle primordial. De plus, le contexte urbain est particulier, puisqu'il peut restreindre les actions d'adaptation des occupants, mais aussi conduire à des phénomènes d'îlot de chaleur urbain. Grâce à une approche basée sur l'instrumentation in-situ et la modélisation, cette thèse développe une méthodologie d'évaluation de l'impact du changement climatique sur le confort thermique d'été dans les bâtiments résidentiels, en tenant compte des occupants et du contexte urbain. La première partie du travail vise à générer des fichiers météorologiques représentant le climat futur à l'échelle locale et intégrant des vagues de chaleur. Dans un second temps, des indicateurs de confort thermique sont confrontés aux sensations réelles d'occupants grâce à des données récoltées dans des logements lyonnais occupés. Le comportement des occupants est ensuite modélisé avec deux approches : le machine learning et la modélisation multi-agent. Enfin, des simulations de performance de bâtiments permettent d'évaluer l'efficacité de stratégies passives d'amélioration du confort d'été sous différents profils d'agents.

With climate change, heating needs will drop while cooling demand will rise sharply. Extreme events such as heatwaves will become more intense and more frequent. Overheating will become more common indoors, leading to severe thermal discomfort in summer or increased cooling needs to avoid this problem. However, this thermal discomfort can be reduced without resorting to energy-intensive air-conditioning systems, by implementing adaptation measures to climate change. Using adjustable external solar protection and over-ventilation by opening windows are two examples of effective solutions in which occupant behaviour plays a key role. In addition, the urban context is specific because it can restrict the adaptation actions of occupants, but also lead to urban heat island phenomena. Through an approach based on in-situ monitoring and modelling, this PhD thesis develops a methodology for assessing the impact of climate change on summer thermal comfort in residential buildings, taking into account the occupants and the urban context. The first part of the work aims to generate meteorological files representing the future climate on a local scale and incorporating heatwaves. Secondly, thermal comfort indicators are compared with the actual sensations of occupants using data collected in occupied dwellings in Lyon. Occupant behaviour is then modelled using two approaches: machine learning and agent-based modelling. Finally, building performance simulations are used to assess the effectiveness of passive strategies for improving summer comfort under different agent profiles.