09/05/2018 : Développement d'un système de dalle activée thermiquement par le réseau de conditionnement d'air dans le cadre de la rénovation énergétique des bâtiments tertiaires

 

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THESE CIFRE
Développement d’un système de dalle activée thermiquement par le
réseau de conditionnement d’air dans le cadre de la rénovation
énergétique des bâtiments tertiaires

Laboratoires d’accueil : LMDC
Directeurs de thèse : Matthieu Labat et Sylvie Lorente
Co-encadrants :
E-mails : m_labat@insa-toulouse.fr et lorente@insa-toulouse.fr
Lieu : Toulouse
Date début et durée : juillet 2018, voire avant.
Date limite de dépôt du dossier : au plus tôt

Mots clés
Bâtiment, rénovation énergétique, Génie Civil, transferts thermique


Description du sujet
L’objectif des systèmes de climatisation dans les bâtiments tertiaires est de conjuguer trois
besoins :

  1. 1. Ventilation hygiénique – c’est-à-dire permettre un renouvellement d’air intérieur suffisant pour limiter la concentration de CO2 et l’humidité, évacuer les polluants (Composés Organiques Volatils (COV), poussières, odeurs, …). Cette fonction est presque toujours assurée par des Centrales de Traitement d’Air (CTA).
  2. Rafraichissement
  3. Chauffage.

Dans la majorité des constructions récentes, ces deux dernières fonctions sont assuréespendant  toute l’année à l’aide d’une technologie spécifique dédiée et séparée de la ventilationhygiénique, alimentée par un réseau hydraulique. C’est dans ce contexte que le groupe VINCIEnergies
  développé un concept innovant baptisé Greenfloor® au cours de ces dernièresannées. L’idée consiste à noyer les gaines de ventilation dans la dalle de béton des bâtiments neufs.


Ce projet de recherche s’appuie sur un concept mature et un démonstrateur opérationnel démontrant la faisabilité technique de la démarche. L’objectif est d’étendre la démarche au cas de la rénovation. La principale contrainte est que la structure existante ne peut supporter que la masse du plancher soit doublée. Du point de vue énergétique, le nouveau système thermique de stockage sera asymétrique, son comportement sera différent du système actuel. De fait il est
nécessaire de trouver une solution technique qui combine :


· Une faible masse ;
· Une bonne transmission de la chaleur vers la partie supérieure du plancher ;
· Une tenue mécanique compatible avec des activités de bureaux ;
· Le respect de la règlementation incendie ;
· La disponibilité des matériaux, leur coût et leur mise en oeuvre.


Les actions de recherche envisagées sont décomposées de la façon suivante :

1. Définition du système et étude thermique. Le système supérieur constitue un échangeur thermique dont le design est contraint par des aspects pratiques et règlementaires. Les performances thermiques pourraient être optimisées en jouant sur la géométrie, la naturedes matériaux, la disposition des gaines ainsi que la structure de leur réseau. L’objectif serait de maximiser les échanges de chaleur tout en minimisant les pertes de charges, ce qui pourrait être fait en s’appuyant sur le principe énoncé par la loi constructale.

2. Régulation. La régulation du système étant un des paramètres clés de son efficacité, une attention significative sera portée sur ce point. Outre l’identification des temps de réponse caractéristiques du système, des techniques de régulation avancées (contrôle prédictif, contrôle adaptatif) seront abordées.

3. Modélisation. Le système sera modélisé dans un environnement compatible avec les exigences règlementaires actuelles, et qui permettra de tenir compte des techniques de régulation. Ce travail s’appuiera sur la modélisation existante du système Greenfloor®.

4. Robustesse du concept. Une étude de sensibilité du système sera proposée afin d’identifier les paramètres sensibles du système et évaluer la robustesse du concept.

Une attention particulière sera portée aux conditions d’occupation et aux conditions
extérieures.

Profil du candidat
Le (la) candidate devra être titulaire d’un master ou d’un diplôme d’ingénieur génie civil option
génie climatique ou ingénieur Génie Climatique et Energétique et avoir une bonne connaissance
des problématique d'énergétique dans le domaine du bâtiment. Des compétences en régulation
seraient très appréciées.
Dans cette étude, le (la) candidat(e) aura à développer un système constructif répondant à un
cahier des charges précis. Une bonne connaissance des matériaux du Génie Civil, des
techniques de mise en oeuvre, des contraintes de chantier est donc nécessaire. Une expérience
similaire serait un plus.
Le temps de travail sera réparti entre le laboratoire (Toulouse) et l'entreprise (région parisienne)
en fonction des besoins du projet.
Enfin, la maitrise de l’anglais est nécessaire.


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