Efficience Energétique et Environnementale du Bâtiment, des Usages et des Systèmes (E3BUS)

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Contexte et démarche scientifique

En France, le bâtiment sur tout son cycle de vie (production, utilisation, maintenance, fin de vie) représente le premier secteur d’activités en termes d'énergie finale totale consommée et le troisième pour les émissions en GES. Par ailleurs, son utilisation dans des conditions respectueuses de la santé et du bien-être des usagers constitue un enjeu majeur de lutte contre la précarisation sociale des citoyens.

Dans ce contexte, le groupe E3BUS se positionne résolument dans une démarche de novation pour des bâtiments et des systèmes écoresponsables au service de l’usager et de leur environnement. De l’échelle des composants et matériaux du bâtiment à l’échelle de l’urbain, dans un contexte de réchauffement climatique programmé, il développe des stratégies et méthodologies contextualisées associant sciences pour l’ingénieur, sciences humaines et architecture, expérimentations et modélisations dédiées, en vue du développement de projets tenant compte des besoins des usagers et de la transition écologique collective nécessaire. Résolument pluridisciplinaire en ce sens d’une intégration des aspects physiques et humains des problématiques abordées, la démarche scientifique du groupe E3BUS a pour objectif une garantie de performances du parc immobilier neuf et rénové dans le respect de la biodiversité et des ressources naturelles, notamment à l’échelle de notre continent et sous ses environnements actuels et à venir.

Problématique 1 : L’efficience du bâti et des systèmes

Objectif : agir sur la sobriété énergétique et l’impact environnemental du bâti et des systèmes.

Démarche: développement de stratégies d’innovation et de solutions innovantes en vue de l’efficacité énergétique et de la diminution des impacts environnementaux des bâtiments (neuf et/ou en rénovation) ou des systèmes (actifs, passifs ou hybrides), dans une logique de viabilité économique et de bien-être des occupants ; caractérisations expérimentales et modélisations dédiées de ces stratégies en vue de leurs contrôles.

Problématique 2 : Adéquation entre usagers et environnement bâti

Objectif : évaluer les besoins et les comportements des usagers, en vue de l’aide à la décision pour le projet, de sa phase esquisse jusqu’à sa fin de vie.

Démarche: développement d’approches combinant aspects objectifs et sensibles visant la caractérisation et la modélisation des besoins et des comportements des usagers en termes de conforts ; combinaison des modèles physiques et comportementaux en vue d’une pertinence des démarches de novation mises en œuvre ; accompagnement de l’évolution des attitudes et des comportements des usagers vers une plus grande sobriété environnementale par l’appropriation du bâti et des systèmes.

Stratégie et méthode

Afin d’atteindre les objectifs cités ci-avant, le groupe continuera à développer ses plateformes d’une part numériques pour modéliser la complexité du couplage entre les bâtiments et ses systèmes et d’autre part expérimentales en intensifiant les expérimentations de bâtiments à l’échelle 1. Nous pourrons et devrons nous appuyer sur l’étude des différentes échelles spatiales (du matériau à l’urbain avec comme échelle intermédiaire la paroi et le bâtiment) et temporelles (de la seconde pour les transferts dans les matériaux à plusieurs dizaines d’années pour l’analyse du cycle de vie des bâtiments). Pour progresser vers la garantie de performance énergétique, le groupe travaillera au service d’une meilleure prise en compte des sources d’incertitude et à l’élaboration de nouvelles possibilités d’ajustement sur des grandeurs relatives à l’occupation et au climat. Nous exploiterons à ces fins des bases de données numériques et expérimentales de grande taille (big data) via des méthodes statistiques (analyses de sensibilité et d’incertitude, inférence bayésienne, …) et des algorithmes d’apprentissage machine (machine learning). Nous développerons aussi des outils d’aide à la décision innovants visant à associer apprentissage machine et étude de la relation optimalité (numérique) et acceptabilité (humain). Nous nous appuierons sur la mise en œuvre et l’étude comparative d’algorithmes évolutionnaires de types génétiques, symbiotiques ou particulaires. La relation optimalité-acceptabilité sera étudiée et analysée en situation (utilisateur in situ, architecte ou ingénieur en situation de concevoir) en mettant en œuvre différentes méthodologies qualitatives et quantitatives telles que des méthodes d’enquête, des observations, ou encore des expérimentations. Des recherches participatives seront envisagées dans l’objectif d’accompagner aux changements des pratiques tant des professionnels que des usagers. Notre démarche générale sera synthétisée grâce au développement d’ontologies dédiées à la conception innovante associant analyse physique, systémique et processus cognitifs de l’humain en situation.

Par ailleurs, le groupe ambitionne de renforcer ses collaborations avec des partenaires à l’international, notamment par la continuation ou le développement de projets de recherches impliquant des co-directions de thèses de doctorat. L’expérimentation en climats extrêmes et la simulation énergétique sont au cœur de ces développements scientifiques, effectués en liens structurés avec le Moyen Orient (Amity University -Dubaï, Emirats Arabes Unis-, Al Najah University -Nablus, Palestine-), l’Afrique (Université Mohammed V -Rabat, Maroc, Université Félix Houphouet Boigny -Abidjan, Côte d'Ivoire-, Université Batna 1 -Batna, Algérie-, Ecole Supérieure Spéciale d'Architecture du Cameroun -Douala, Cameroun-), l’Asie (University of Shanghai for Science and Technology -Shangaï, Chine-, Huazhong University of Science and Technology -Wuhan, Chine-, China Academy of Building Research, -Shanghai, Chine-), l’Amérique Latine (Universidad Tecnica de Panana –Panama city, Panama-, Universidad Pontificia Catolica de Chili -Santiago du Chili, Chili-), ou encore l’Amérique du Nord (Université de Laval -Québec, Canada-).

Enfin, le groupe vise à renforcer ses liens structurants nationaux avec l’ITE NOBATEK/INEF4, le CEA, le CSTB, le FCBA, ARMINES et les sociétés savantes IBPSA, SFT, ArpEnv, et internationaux avec les sociétés savantes IBPSA- World, IAPS Association, International Ambiances Network.

Mise à jour le 20/02/2024

Alain Sempey
Responsable

351, cours de la Libération (Bâtiment A11)
33405 Talence

Membres de l'équipe

Aline Barlet, Ryad Bouzouidja, Denis Bruneau, Géraldine Casaux-Ginestet, Philippe Lagière, Régis Le Normand, Laurent Mora, Thomas Recht, Patrick Sébastian, Alain Sempey, Tingting Vogt Wu, Marika Vellei, Ferran Yusta Garcia