Développement et caractérisation de solutions alternatives pour allier frugalité et confort thermique dans l'habitat. // Development and characterization of alternative solutions to combine frugality and thermal comfort in housing.

Ce projet consiste à explorer des stratégies permettant d'obtenir un confort thermique en partant d'une dépense énergétique et technologique minimum et de répondre à la problématique de la rénovation massive des bâtiments.

Au travers de cette application dans le domaine du bâtiment, c'est la notion de confort humain qui est à réinterroger et qui devra faire l'objet d'investigations. Pour être appréhendé dans son intégralité, le confort humain doit faire l'objet d'une double approche. En effet, plusieurs êtres humains, du fait de leur subjectivité, vont avoir des ressentis différents même s'ils sont en présence d'un ensemble d'éléments objectifs identiques.

Cette thèse en science pour l'ingénieur s'intéressera uniquement aux éléments objectifs susceptibles d'avoir un impact sur le confort humain par la mesure, in situ ou en laboratoire, et par la modélisation/simulation numérique. L'aspect subjectif du confort humain ne fait pas partie de cette thèse en Sciences de l'Ingénieur mais sera traité par le doctorant en architecture avec lequel les interactions seront indispensables.

Plus précisément, il sera donc question de quantifier les transferts de chaleur instationnaires par contact, par conduction, convection et rayonnement, les transferts de masse ainsi que la qualité de l'air sur des solutions techniques à bas coût énergétique et financier. La compréhension du couplage de ces aspects physiques et de leurs influences sur le confort ressenti sera recherchée.

Par exemple, on s'intéressera à des tissus « techniques » permettant de cloisonner les espaces dans l'objectif initial de réduire les volumes à chauffer. Les transferts de masse et de chaleur au travers de ces tissus seront étudiés. L'évolution temporelle de la qualité de l'air dans ces espaces de confort fera également l'objet d'une attention particulière. Plusieurs compositions et états de surface pourront être étudiés afin de contrôler les effets du tissu et pouvoir ainsi favoriser un mode de transfert (convection / rayonnement) plutôt qu'un autre et contrôler le renouvellement d'air dans l'espace en fonction des usages.

Les effets de l'application de ces tissus, ou d'autres solutions nomades, en tant que surcouche isolante sur les parois internes ou externes du bâti pourra également faire l'objet d'investigations.
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This project consists of exploring strategies to obtain thermal comfort starting from a minimum energy and technological expenditure and to respond to the problem of the massive renovation of buildings.

Through this application in the field of construction, it is the notion of human comfort that must be re-examined and that will have to be the subject of investigations. To be understood in its entirety, human comfort must be the subject of a dual approach. Indeed, several human beings, due to their subjectivity, will have different feelings even if they are in the presence of a set of identical objective elements.

This thesis in engineering science will only focus on objective elements likely to have an impact on human comfort through measurement, in situ or in the laboratory, and through digital modeling/simulation. The subjective aspect of human comfort is not part of this thesis in Engineering Sciences but will be treated by the doctoral student in architecture with whom interactions will be essential.

More specifically, it will therefore be a question of quantifying unsteady heat transfers by contact, conduction, convection and radiation, mass transfers as well as air quality on technical solutions with low energy and financial costs. Understanding the coupling of these physical aspects and their influences on the comfort felt will be sought.

For example, we will be interested in 'technical' fabrics allowing to partition spaces with the initial objective of reducing the volumes to be heated. Mass and heat transfers through these fabrics will be studied. The temporal evolution of air quality in these comfort spaces will also be the subject of particular attention. Several compositions and surface conditions can be studied in order to control the effects of the fabric and thus be able to favor one transfer mode (convection / radiation) rather than another and control the renewal of air in the space according to uses.

The effects of applying these fabrics, or other nomadic solutions, as an insulating overlay on the internal or external walls of the building could also be the subject of investigations.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'un établissement public Français

Université Polytechnique Hauts de France

635 Ecole Doctorale Polytechnique Hauts-de-France

Formation de type ingénieur/master avec une majeure en énergétique/thermique et des compétences en conception et utilisation de banc expérimentaux (définition, choix de l'instrumentation, réalisation de mesures), ainsi qu'en modélisation/simulation nodale et CFD (une expérience en Bond Graph serait un plus). Les capacités suivantes sont par ailleurs indispensables : • analyse critique des résultats expérimentaux et numériques, • lecture, écriture et parler en français et en anglais (niveau B2 minimum) pour rendre compte aux organismes partenaires et financeurs ainsi que produire des communications scientifiques (articles et congrès), • travailler en équipe et à interagir avec différents acteurs, notamment avec un doctorant en architecture, • s'engager dans une recherche sur un sujet en rupture et dans lequel l'ouverture d'esprit sera un élément clé, il faudra notamment accepter d'adopter un nouvel angle de vue sur la notion de confort humain.
Engineer/master's degree with a major in energy/thermal and skills in design and use of experimental benches (definition, choice of instrumentation, measurement), as well as in nodal modeling/simulation and CFD (experience in Bond Graph would be a plus). The following skills are also essential: • critical analysis of experimental and numerical results, • reading, writing and speaking in French and English (minimum B2 level) to report to partner and funding organizations as well as produce scientific communications (articles and conferences), • working in a team and interacting with different stakeholders, in particular with a doctoral student in architecture, • engaging in research on a disruptive subject in which open-mindedness will be a key element, it will be necessary in particular to agree to adopt a new perspective on the notion of human comfort.