Développement d'une méthodologie d'assistance au commissionnement des bâtiments à faible consommation d'énergie, Development of a methodology to assist the commissioning of low energy buildings

De
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Sous la direction de François Guéna, Mireille Jandon
Thèse soutenue le 08 juillet 2008: Paris Est
Les bâtiments à faible consommation d’énergie connaissent, ces dernières années, un grand intérêt étant donné le rôle important qu’ils jouent dans la diminution des émissions de gaz à effet de serre d’une part, et la flambée des prix des combustibles, d’autre part. Néanmoins, dans de nombreux cas la réalisation de ce type de bâtiments n’atteint pas les performances escomptées. Ce problème est dû en grande partie à : 1) la perte d’informations tout au long du cycle de vie du bâtiment, 2) la non évaluation régulière des décisions prises par les acteurs intervenants. Le commissionnement en tant que processus de contrôle qualité joue un rôle important dans le bon déroulement du processus de réalisation de bâtiments à faible consommation d’énergie. Cette recherche vise à développer une méthodologie dont l’objectif est d’assister les personnes responsables de cette mission dans la définition de plans de commissionnement adaptés à leurs projets. Nous avons réalisé en premier, un état de l’art de la réalisation des bâtiments à faible consommation d’énergie, que nous avons par la suite confronté à la réalité à travers une enquête auprès des acteurs du bâtiment et d’étude de cas réels. Cette étape nous a permis de formuler une hypothèse concernant la nécessité d’un commissionnement «évolutif» -adapté aux particularités de chaque projet - et de décrire une méthodologie globale d’assistance à la conception des bâtiments à faible consommation d’énergie, qui intègre une aide à la décision, une gestion de l’information et un commissionnement «évolutif» qui vient vérifier le bon déroulement des deux premiers. Pour mettre en application cette méthodologie, une boîte à outils a été développée. Elle est constituée de : 1) un outil dit «statique» qui permet de définir un premier plan de commissionnent générique qui répond aux caractéristiques d’un projet, à partir d’une base de données exhaustives de tâches de commissionnement, 2) un outil dit «dynamique» basé sur les probabilités, qui permet de mettre à jour le plan de commissionnement initial (générique), en l’adaptant au projet en cours. Cette mise à jour permet de prendre en compte les particularités et imprévus rencontrés lors de la réalisation d’un projet, rendant ainsi le plan de commissionnement plus précis. Une expérimentation, dans un cas réel, du premier outil et des applications du second ont été faites pour montrer leurs possibilités et leurs limites. Les résultats font apparaître deux points importants : 1) l’intérêt d’avoir un plan de commissionnement structuré et évolutif pour vérifier la qualité de la réalisation des bâtiments à faible consommation d’énergie et assurer ainsi l’atteinte des performances souhaitées, 2) l’intérêt d’utiliser un outil probabiliste tel que les réseaux Bayésiens pour anticiper les dérives et prendre en charge les imprévus rencontrés lors de ce processus vivant. Cette méthodologie représente une base pour le développement d’outils d’assistance à la définition de plans de commissionnement «évolutifs» pour le neuf et l’existant, et tous les secteurs du bâtiment
-Bâtiment à faible consommation d’énergie
-Processus de conception
-Processus de commissionnement adapté
-Outils d’assistance
-Définition du plan de commissionnement évolutif
-Réseaux Bayésiens
-Statistique bayésienne
-Haute qualité environnementale
The low energy buildings know, these latest years, a great interest because of the important role that they play in reducing the greenhouse gas emissions on one hand, and the rise of the combustibles prices, on the other hand. Nevertheless, in many cases, low energy consumption buildings do not achieve the expected performances. This problem is largely due to: 1) the loss of information throughout the building life cycle, 2) the non-regular evaluation of the decisions made by the actors intervening in their conception. The commissioning, as a quality control process, plays an important role in the good progress of the realization process of low energy buildings case. This research aims to develop a methodology to assist the persons responsible of the commissioning in the definition of commissioning plans adapted to their projects. Firstly, we performed a state of art of the low energy consumption buildings realisation that we then confronted, to the reality through an investigation with building actors and a study of real cases. This step allowed us to formulate a hypothesis concerning the necessity of a progressive commissioning -adapted to project particularities - and to describe a global methodology of assistance to the low energy consumption buildings realisation that integrates a decision making aid, an information management and a progressive commissioning that verify the good realisation of the two first functions. To put this methodology into application, a toolbox was developed. It comprises: 1) a tool named static that allows defining a first generic commission plan that satisfies the project characteristics, based on an exhaustive data of commissioning tasks, 2) a tool named dynamic based on the probabilities, that allows updating the initial (generic) commissioning plan. This update manages the unexpected events met during the project realization; witch permits the commissioning plan to be more precise. An experimentation of the first tool was done in a real case and applications of the second were done to show their possibilities and their limits. The results show two important points: 1) the interest of having a structured and progressive commissioning plan to verify the quality of low energy consumption buildings realisation and guarantee the achievement of the expected performances, 2) the interest of using a probabilistic tool such as the Bayésien networks to anticipate the drifts and to deal with the unexpected events met throughout the building life cycle. This methodology represents a basis for the development of assistance tools for the definition of commissioning progressive plans for the new and the existing, and all the building sectors
-Low energy buildings
-Design process
-Progressive commissioning process
-Assistant tools
-Definition of progressive commissioning plan
-Bayesian network
Source: http://www.theses.fr/2008PEST0241/document
Publié le : lundi 19 mars 2012
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THÈSE
présentée devant
L’Université Paris Est
pour obtenir
LE GRADE DE DOCTEUR
Spécialité : GENIE CIVIL
Ecole doctorale Ville et Environnement
par
Nazila Kahina HANNACHI-BELKADI

Développement d’une méthodologie d’assistance au commissionnement des
bâtiments à faible consommation d’énergie

Directeur de thèse : François GUENA
Co-encadreurs : Mireille JANDON
Youssef DIAB
Soutenue le 08/07/2008 devant la Commission d'Examen composée de :
Y.DIAB Professeur, Université de Marne La Vallée, France Examinateur
F.GUENA Professeur, Ecole d’Architecture Paris La Villette, France Directeur
J-M.HAUGLUSTAIN Chargé de cours, Université de Liège, Belgique Rapporteur
G.HEGRON Directeur de recherche, Laboratoire Central des Ponts et Rapporteur
Chaussées, France
M.JANDON Ingénieur, CSTB, France Examinateur
H.VAEZI NEJAD Docteur. Chef de Projet Télégestion, DALKIA, France Examinateur
A.VERSELE Architecte, Master of technology Université de Louvin, r
Belgique

Centre scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB)
Atelier de Recherche en Informatique et modélisation (ARIAM)
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010
Thèse Génie Urbain / N-K. HANNACHI-BELKADI
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010

A mes parents


Thèse Génie Urbain / N-K. HANNACHI-BELKADI
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier vivement les nombreuses personnes qui m’ont soutenue et appuyée lors de
l’élaboration de ce travail :
Monsieur Jean-Christophe Visier, directeur du Département Energie Santé Environnement du
CSTB pour m’avoir accueillie dans son département et avoir assuré tous les moyens pour la
réussite de ce travail.
Monsieur François Guena, mon directeur de thèse et Madame Mireille Jandon co-directrice de
thèse pour leur confiance et leur soutien tout au long de ce travail. L’appui scientifique, le soutien
moral et leur disponibilité ont été essentiels pour sa réussite. En plus des qualités scientifiques, ce
travail m’a permis d’apprécier leurs qualités humaines.
Monsieur Youssef Diab, Professeur à l’université de Marne la Vallée, pour le suivi de mon travail
de doctorat et sa qualité humaine et professionnelle.
Monsieur Louis Laret ancien responsable des thèses à la Direction de la Recherche et du
Développement et Monsieur Jean-Robert Millet, responsable de la division Énergie pour leur
disponibilité et leurs conseils.
Monsieur, Jean-Marie Hauglustain maître assistant à l’université de Liège (Belgique) et Monsieur
Gérard Hégron, Professeur à l’école d’Architecture de Nantes (France) pour avoir accepté d'être
rapporteurs de ce travail.
Monsieur Hossein Vaezi Nejad, Docteur, chef de projet chez DALKIA (France) et Monsieur Alexis
Versele, Architecte, enseignant à l’université de Louvin (Belgique) pour leurs intérêts manifestés à
l'égard de mon travail et pour avoir assuré la tâche d’examiner ce mémoire.
Monsieur Carol Buscarlet, Madame Hindoucha El Minoucha pour leur aide précieuse et leur
soutien.
Monsieur Patrick Corrales pour son soutien en informatique.
Madame Rofaïda Lahrech, Monsieur Ahmad Husaunndee, Mr Patrick Weinberg ainsi que
l’ensemble des personnes qui ont participées à mes enquêtes et confrontations pour l’intérêt porté
à mon travail et pour leurs encouragements.
Mesdames Chantal Bodeau et Catérina Joury, pour leur gentillesse, leur disponibilité et la mise en
forme du manuscrit.
Fadi, Fazia, Hannan, Hicham, Hind, Nassim, Nicolas, Sabrina, Zoulikha et Cristiana, pour avoir
répondu à mes questions et créér une ambiance de travail très agréable.
Tous les membres des équipes AGE et PEB pour m'avoir permis de réaliser ce travail de la
manière la plus agréable possible.
Et enfin, mes parents pour leurs conseils leurs soutiens et leurs encouragements, je leur serai
toujours reconnaissante pour «tout». A Souad et aux Khadraoui ma seconde famille. A mes frères
et sœurs. A Neyla et ma petite Tasslim pour leur «énergie positive», et à mon très cher mari pour
son aide précieuse et sa grande patience ...
Thèse Génie Urbain / N-K. HANNACHI-BELKADI
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010Remerciements



Thèse Génie Urbain / N-K. HANNACHI-BELKADI
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010RESUME
Les bâtiments à faible consommation d’énergie connaissent, ces dernières années, un grand
intérêt étant donné le rôle important qu’ils jouent dans la diminution des émissions de gaz à effet
de serre d’une part, et la flambée des prix des combustibles, d’autre part. Néanmoins, dans de
nombreux cas la réalisation de ce type de bâtiments n’atteint pas les performances escomptées.
Ce problème est dû en grande partie à : 1) la perte d’informations tout au long du cycle de vie du
bâtiment, 2) la non évaluation régulière des décisions prises par les acteurs intervenants. Le
commissionnement en tant que processus de contrôle qualité joue un rôle important dans le bon
déroulement du processus de réalisation de bâtiments à faible consommation d’énergie. Cette
recherche vise à développer une méthodologie dont l’objectif est d’assister les personnes
responsables de cette mission dans la définition de plans de commissionnement adaptés à leurs
projets.
Nous avons réalisé en premier, un état de l’art de la réalisation des bâtiments à faible
consommation d’énergie, que nous avons par la suite confronté à la réalité à travers une enquête
auprès des acteurs du bâtiment et d’étude de cas réels. Cette étape nous a permis de formuler
une hypothèse concernant la nécessité d’un commissionnement «évolutif» -adapté aux
particularités de chaque projet - et de décrire une méthodologie globale d’assistance à la
conception des bâtiments à faible consommation d’énergie, qui intègre une aide à la décision, une
gestion de l’information et un commissionnement «évolutif» qui vient vérifier le bon déroulement
des deux premiers.
Pour mettre en application cette méthodologie, une boîte à outils a été développée. Elle est
constituée de : 1) un outil dit «statique» qui permet de définir un premier plan de commissionnent
générique qui répond aux caractéristiques d’un projet, à partir d’une base de données exhaustives
de tâches de commissionnement, 2) un outil dit «dynamique» basé sur les probabilités, qui permet
de mettre à jour le plan de commissionnement initial (générique), en l’adaptant au projet en cours.
Cette mise à jour permet de prendre en compte les particularités et imprévus rencontrés lors de la
réalisation d’un projet, rendant ainsi le plan de commissionnement plus précis. Une
expérimentation, dans un cas réel, du premier outil et des applications du second ont été faites
pour montrer leurs possibilités et leurs limites.
Les résultats font apparaître deux points importants : 1) l’intérêt d’avoir un plan de
commissionnement structuré et évolutif pour vérifier la qualité de la réalisation des bâtiments à
faible consommation d’énergie et assurer ainsi l’atteinte des performances souhaitées, 2) l’intérêt
d’utiliser un outil probabiliste tel que les réseaux Bayésiens pour anticiper les dérives et prendre en
charge les imprévus rencontrés lors de ce processus vivant.
Cette méthodologie représente une base pour le développement d’outils d’assistance à la
définition de plans de commissionnement «évolutifs» pour le neuf et l’existant, et tous les secteurs
du bâtiment.
Mots clef : Bâtiment à faible consommation d’énergie, processus de conception, processus de
commissionnement adapté, outils d’assistance, définition du plan de commissionnement évolutif,
réseaux Bayésiens.

Thèse Génie Urbain / N-K. HANNACHI-BELKADI
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010ABSTRACT
The low energy buildings know, these latest years, a great interest because of the important role
that they play in reducing the greenhouse gas emissions on one hand, and the rise of the
combustibles prices, on the other hand. Nevertheless, in many cases, low energy consumption
buildings do not achieve the expected performances. This problem is largely due to: 1) the loss of
information throughout the building life cycle, 2) the non-regular evaluation of the decisions made
by the actors intervening in their conception. The commissioning, as a quality control process,
plays an important role in the good progress of the realization process of low energy buildings
case. This research aims to develop a methodology to assist the persons responsible of the
commissioning in the definition of commissioning plans adapted to their projects.
Firstly, we performed a state of art of the low energy consumption buildings realisation that we then
confronted, to the reality through an investigation with building actors and a study of real cases.
This step allowed us to formulate a hypothesis concerning the necessity of a "progressive"
commissioning -adapted to project particularities - and to describe a global methodology of
assistance to the low energy consumption buildings realisation that integrates a decision making
aid, an information management and a "progressive" commissioning that verify the good realisation
of the two first functions.
To put this methodology into application, a toolbox was developed. It comprises: 1) a tool named
"static" that allows defining a first generic commission plan that satisfies the project characteristics,
based on an exhaustive data of commissioning tasks, 2) a tool named "dynamic" based on the
probabilities, that allows updating the initial (generic) commissioning plan. This update manages
the unexpected events met during the project realization; witch permits the commissioning plan to
be more precise. An experimentation of the first tool was done in a real case and applications of
the second were done to show their possibilities and their limits.
The results show two important points: 1) the interest of having a structured and progressive
commissioning plan to verify the quality of low energy consumption buildings realisation and
guarantee the achievement of the expected performances, 2) the interest of using a probabilistic
tool such as the Bayésien networks to anticipate the drifts and to deal with the unexpected events
met throughout the building life cycle.
This methodology represents a basis for the development of assistance tools for the definition of
commissioning "progressive" plans for the new and the existing, and all the building sectors.
Key words: Low energy buildings, design process, progressive commissioning process, assistant
tools, definition of progressive commissioning plan, Bayesian network.


Thèse Génie Urbain / N-K. HANNACHI-BELKADI
tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010tel-00468589, version 1 - 31 Mar 2010

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