Optimisation de la réduction des échanges géothermiques tridimensionnels des bâtiments

Le bâtiment est le plus grand secteur consommateur d'énergie en France. Ainsi, la rénovation doit être appliquée pour réduire les fortes consommations énergétiques. Dans un bâtiment sur terre-plein, la chaleur a tendance à s'échapper via les toits, les fenêtres et les murs plutôt que via le sol, qui agit comme un isolant naturel et un réservoir thermique. La perte de chaleur dans le sol a été considérée comme négligeable ou mal prédit par rapport aux pertes de chaleur des autres surfaces d'un bâtiment. Par conséquent, les fuites de chaleur à ce niveau doivent être incluses et bien étudiées dans les calculs des énergétiques des bâtiments.C'est dans ce contexte que s'inscrit le travail de thèse. Dans un premier temps, ce rapport décrira les principaux phénomènes physiques du sol afin de mieux comprendre son comportement vis-à-vis des différentes conditions aux limites et matériaux. Les études bibliographiques des transferts de chaleur dans le sol et les ponts thermiques seront discutés.La prochaine étape présentera une analyse tridimensionnelle détaillée sur le transfert de chaleur dans le sol à l'aide du logiciel WUFI Plus. Les résultats montrent l'importance de la prise en compte des ponts thermiques au niveau de la dalle et le sol dans les calculs énergétiques du bâtiment. Plusieurs conditions aux limites, climats, isolations, matériaux de la dalle et propriétés thermiques du sol sont largement comparés et discutés.Enfin, la thèse se conclura par une étude d'optimisation. Le dernier chapitre commencera par une comparaison et validation d’un modèle de transfert de chaleur 2D (KIVA) dans EnergyPlus avec le modèle 3D dans WUFI Plus. Des solutions d'isolation et rénovation sont proposées dans ce travail. Des nombreux paramètres thermiques et économiques sont présentés dans un travail d'optimisation à l'aide des logiciels GenOpt et EnergyPlus (KIVA). The building sector is the highest energy-consuming sector in France. Hence, renovation should be considered to overcome high energy consumption. Naturally, heat rises and escapes through roofs, windows, and walls rather than the ground, acting as a natural insulator and thermal reservoir. Ground heat loss has been considered negligible compared to heat losses from other building surfaces for a long time. Therefore, heat transfer at this level should be included in the whole energy simulation for slab-on-grade buildings.In this context, the thesis describes significant ground physical phenomena to understand groun