Modélisation Multi-échelles et Multi-physiques des espaces bâtis (Avenues) - EA 7284

L'équipe de recherche Avenues a été labellisée en janvier 2012 (Équipe d'Accueil EA 7284). Les enseignants-chercheurs de l'équipe sont fortement impliqués dans la formation d'ingénieurs UTC en Génie des Systèmes Urbains (GSU) et assurent ainsi la cohérence et la complémentarité entre la formation et la recherche en modélisation urbaine.

Objectifs

L'axe général des travaux menés par l'équipe de recherche Avenues concerne la modélisation multi-échelles et multi-physiques des espaces bâtis en adoptant différentes démarches systémiques et pluridisciplinaires d'aide à la décision pour les projets d'aménagements de villes durables.

Ce positionnement scientifique de modélisation aux différentes échelles de la ville nécessite des compétences en sciences de l'ingénieur (génie civil et urbain, énergétique, équipements, réseaux) et en aménagement, architecture et urbanisme pour prendre en compte les enjeux environnementaux, la construction durable et les impacts du changement climatique. Les travaux menés visent également à analyser et à réduire la vulnérabilité des biens et des personnes en milieu urbain.

Equipes et thèmes de recherche

2 thèmes complémentaires sont définis :

Vulnérabilité environnementale et planification urbaine

Ce thème concerne plus particulièrement les interactions entre le territoire urbanisé et son environnement naturel. L'objectif est d'apporter aux responsables locaux des outils d'aide à la planification et à la décision dans un contexte réglementaire (Plans communaux de sauvegarde, PLU, ...). Des travaux particuliers portent sur les méthodologies et outils de gestion des crises dues à des aléas naturels ou technologiques et impactant les territoires urbains.

Conception et optimisation énergétique des espaces bâtis

Dans le contexte des villes denses et durables, le second thème se concentre sur le développement de méthodes et d'outils permettant d'accompagner les projets architecturaux et urbains dans leurs aspects énergétiques et environnementaux, depuis les premières ébauches jusqu'à l'évaluation des performances et des ambiances résultantes. Les compétences particulières dans ce thème sont la quantification de l'énergie solaire en milieu urbain, la modélisation des ambiances acoustique et lumineuse, l'optimisation de puissance électrique obtenue par les énergies renouvelables de type panneaux photovoltaïques et éoliennes urbaines en site isolé, la gestion technique des patrimoines immobiliers.

Valorisation

Les chercheurs et doctorants contribuent au développement du logiciel OSIRIS (pour la gestion des crises et des risques naturels et technologiques). Plusieurs start-up ont été créées à la suite de prix remportés dans des compétitions internationales d'écoles d'ingénieur, comme par exemple tbmaestro, où des diplômés de l'UTC modélisent des parcs d'actifs physiques - bâtiments et infrastructures urbaines - pour en proposer une gestion optimale aux organisations publiques et privées, aux collectivités territoriales et à l'État.

Plateformes

2 plateformes sont également développées et utilisées en rapport avec les énergies renouvelables en milieu urbain :

  • PLER : système isolé et sécurisé de production locale multi-sources d'électricité
  • GISOL : matériel pour la quantification d'énergie solaire

Partenariats

Les relations établies avec les chercheurs de l'UTC et de l'extérieur permettent la réalisation de programmes (régionaux, nationaux et européens) et de contrats de recherche avec des partenaires institutionnels et des industriels venant des secteurs de l'aménagement du territoire ou de la construction (Agglomération de Toulouse, EDF, RATP).

Une collaboration avec le CEREMA fait l'objet de l'équipe commune PHEBUS (Physique urbaine, cartographie et gestion énergétique des villes maritimes et fluviales).

Des collaborations internationales existent avec l'École de technologie supérieure de Montréal (Département de Génie de la Construction), l'École polytechnique fédérale de Lausanne, l'Université polytechnique de Catalogne, l'Université de Concepcion au Chili, l'Universitas Indonesia à Jakarta, l'Université Fédérale de Rio de Janeiro, l'Université de Shanghai dans le cadre du laboratoire Complexcity qui associe différentes équipes de recherche de l'UTBM, de l'UTC et de l'UTT.

Créé à l'initiative du Ministère de l'Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement, le groupement d'intérêt scientifique " Modélisation urbaine " a pour objet de faire converger, à l'échelon national, les besoins entre les mondes de la recherche, de l'ingénierie, de la maîtrise d'ouvrage et de la maîtrise d'œuvre dans le champ de la modélisation urbaine, depuis la gouvernance et la conception des villes jusqu'à leur exploitation.

Projet Région Hauts-de-France

Le projet GEO-ECOHOME (Gestion, Optimisation et Conversion des énergies pour Habitat autonOME) vise à développer (et à expérimenter) des solutions technologiques innovantes dans le but d'améliorer le rendement énergétique des systèmes à énergies propres. Dans le secteur du bâtiment, nous proposons à travers ce projet un système multi-sources dédié à l'habitat. Ces travaux pourront s'étendre à des profils de consommation de puissance plus importants.

Projet PIA ADEME Bâtiments et îlots performants

Le projet Noctiled vise l'amélioration des performances optiques (adaptation à la vision de nuit et crépusculaire) et énergétiques avec des produits basés sur la technologie des LED.

Projets Sorbonne Universités

› Le projet Modef Senlis concerne l'analyse architecturale numérisation et modélisation structurale de la flèche de la cathédrale gothique Notre Dame de Senlis, en collaboration avec le laboratoire Roberval de l'UTC et le centre André Chastel de l'université Paris IV Sorbonne dans le cadre de la COMUE Sorbonne Universités.

› Le projet de recherche Partless s'intéresse aux impacts négatifs des particules sur la santé des populations exposées et sur les équipements en milieu urbain dense, puis aux leviers permettant d'en atténuer l'émission ou les effets aux différents maillons de la chaîne de production et de propagation de ces particules. Ces réflexions et travaux à l'échelle de la ville s'appuieront sur le cas de Paris Île-de-France et seront comparés avec celui de Rio de Janeiro Métropole, en collaboration avec des chercheurs brésiliens.

PLER : vers la ville intelligente - micro-réseaux intelligents à l'échelle d'un bâtiment, d'un quartier ou d'une ville

La production d'électricité décentralisée se développe de manière significative et le système connecté au réseau est proposé dans la plupart des applications. Cependant, le caractère intermittent et aléatoire des énergies renouvelables photovoltaïque et éolienne reste un problème pour leur intégration dans le réseau public : fluctuations de tension et/ou de fréquence, pollution harmonique, gestion difficile des charges, ...

Les zones urbaines ont un grand potentiel pour le développement intense de ces énergies renouvelables. Afin d'augmenter leur niveau d'intégration et d'obtenir un réseau électrique robuste, le réseau intelligent pourrait résoudre des problèmes de pics de consommations, de gestion optimale d'énergie et de maîtrise de la demande. Ce réseau est conçu principalement pour assurer l'échange d'informations sur les besoins du réseau et sa disponibilité, et aider à l'équilibrage des puissances en évitant une injection indésirable et en réalisant le lissage des charges pendant les heures de pointe.

Concernant les services réseau (régulations techniques du réseau public), pour une meilleure décentralisation de la production, les micro-réseaux ont une place importante. Un micro-réseau comporte un système multisources constitué de sources renouvelables, de systèmes de stockage d'énergie et des charges réglables/délestables. Un contrôleur du micro-réseau permet la connexion au réseau électrique intelligent et assure le contrôle de la tension, l'équilibre des puissances, le partage ou le délestage des charges, et prend en compte les contraintes du réseau public transmises par un bus de communication. A l'échelle urbaine, le micro-réseau intégré au bâtiment proposé par le projet PLER devient une solution pour l'auto-alimentation des bâtiments et l'injection contrôlée du surplus d'électricité. L'objectif de cette recherche est de concevoir et développer un système de gestion intelligente d'énergie électrique qui optimise les transferts de puissance au sein d'un micro-réseau, s'adaptant aux conditions imposées par le réseau public grâce au bus de communication du réseau intelligent, et tenant compte des contraintes diverses afin de minimiser la consommation d'énergie en provenance du réseau public. L'application principale est représentée par les bâtiments tertiaires.

L'interface entre le réseau électrique intelligent et le micro-réseau proposé traite des stratégies optimisées de contrôle de la production et la gestion de la demande d'énergie et répond aux problèmes du réseau électrique tels que les pics de consommation et les injections indésirables. Le verrou scientifique principal réside dans la difficulté d'optimisation globale liée aux risques de décalage entre prédictions et réalité d'exploitation, d'une part, et la nécessité de prendre en compte des contraintes imposées par le réseau public, d'autre part. Les résultats des tests expérimentaux prouvent la faisabilité technique et valident la conception.

Observatoire de la Performance Immobilière Publique (OPIP)

Le rôle principal de l'Observatoire de la Performance immobilière Publique (OPIP) est, depuis décembre 2014, de mettre à disposition des gestionnaires techniques, économiques et financiers un instrument collaboratif et d'échange sur les meilleures pratiques en matière de politiques, stratégies et plans d'action immobiliers, pour chacun des établissements adhérents.

A propos de l'OPIP

La gestion technique et économique des patrimoines immobiliers publics constituant un dispositif essentiel de la réalisation des missions publiques à l'échelle de chacun des bâtiments mais aussi à l'échelle de son implantation urbaine, il importe de mieux la connaître, la mesurer, l'analyser, la comprendre et de diffuser les meilleures pratiques.

Contact

Directeur par intérim
Bruno Bachimont
Tél : 03 44 23 73 64 | Contacter par mail

OPIP
Jean-Pascal Foucault
Tél : 03 44 23 49 64 | Contacter par mail

La Recherche à l'UTC

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