Le LOCIE est un laboratoire de recherche qui fédère ses activités autour d’un axe unique à forts enjeux sociétaux « Energie et bâtiment durables ». Il est le laboratoire de recherche amont représentant l’Université de Savoie et le CNRS au sein de l’Institut National de l’Energie Solaire INES,

Le LOCIE fonctionne comme une équipe unique, dont les orientations se déclinent en 4 thèmes :

Thème 1 : conversion locale de l’énergie pour l’autonomie électrique des bâtiments

L’objectif général du thème 1 est d’utiliser et de valoriser en électricité des ressources énergétiques disponibles au niveau du bâtiment et de son proche environnement. Il existe diverses ressources énergétiques à disposition au niveau du bâtiment ou de son proche environnement qui sont peu ou pas exploitées, notamment en raison de leur faible densité. A titre d’exemple l’énergie issue des matières organiques rejetées par un foyer de 5 personnes sous la forme de déchets liquides ou solides représente un potentiel de 2 à 3 kWh/jour.

En utilisant et valorisant des ressources énergétiques disponibles en électricité et cette énergie électrique ayant pour vocation d’être consommée localement, le bâtiment deviendra alors « prosommateur » (producteur-consommateur) avec un réseau électrique évoluant vers de la basse tension en courant continu (CC-BT). Ce type de courant électrique correspond aux conversions développées dans nos recherches avec une problématique visant à comprendre et maitriser les transferts de charges électriques. La production et la consommation n’étant pas toujours synchrone, nous nous intéressons au stockage et à l’utilisation intelligente des faibles puissances au service de l’économie d’énergie ou du confort dans le bâtiment.

Thème 2 : systèmes solaires thermiques et stockage

La nouvelle réglementation thermique RT2012 rend obligatoire l’utilisation des énergies renouvelables. A l’horizon 2020, tous les bâtiments neufs seront à énergie positive sur l’année et devront intégrer des systèmes solaires thermiques, seuls ou en réseau. La nature intermittente de cette source d’énergie renouvelable requière des solutions de stockage performantes qui permettront d’atteindre à terme l’autonomie énergétique.

Les travaux de recherche du thème 2 « Systèmes solaires thermiques et Stockage » portent plus spécifiquement sur les systèmes solaires à absorption (rafraîchissement, pompe à chaleur), ainsi que sur les systèmes de stockage par chaleur sensible et par procédé à sorption dans le contexte du bâtiment. L’originalité de notre approche est de considérer toutes les échelles, des phénomènes physiques (écoulements, transferts de masse et de chaleur) associés à un composant du système étudié, jusqu’à l’intégration des systèmes solaires thermiques et de stockage dans le bâtiment.

L’efficacité globale des systèmes énergétiques ne peut être envisagée sans la prise en compte des couplages dans le bâtiment, et parfois avec un réseau de chaleur. L’optimisation de la performance est résolument multicritère (énergie, environnement, économique…) et prend en compte des contraintes liées par exemple à la compacité ou l’acceptabilité sociétale.

Thème 3 : maîtrise des flux pour la qualité des ambiances

Ce thème s’intéresse aux échanges de masse et de chaleur entre les environnements intérieur et extérieur d’un bâtiment afin de limiter les impacts environnementaux et d’améliorer l’efficacité énergétique tout en préservant la qualité sanitaire. La nécessité d’atteindre les performances énergétiques désirées impose une baisse sévère de la perméabilité à l’air de l’enveloppe du bâtiment. Le risque prévisible est alors d’atteindre ces performances au détriment de la qualité de l’air intérieur (QAI). L’enjeu est donc de concilier le confort hygro-thermique, l’efficacité énergétique et la qualité de l’air intérieur que ce soit en termes d’humidité ou de polluants sous forme gazeuse et particulaire (enjeu de santé publique).

Ainsi le thème 3 vise à comprendre, modéliser et maîtriser le couplage entre la paroi et l’ambiance ; autrement dit, à s’intéresser à l’impact des conditions aux limites (hygrométrie, polluant) que ce soit la paroi ou un procédé d’épuration sur la qualité des ambiances. Les études développées font appel à des connaissances dans les domaines des matériaux, des interactions solide-fluide dans les milieux poreux, des transferts gaz-liquide-solide, des transferts couplés masse-chaleur, ainsi que des réactions chimiques.

Thème 4 : caractérisation du bâtiment, évaluation et amélioration des performances

Les travaux de recherche abordés dans ce thème s’appuient sur la vision globale, autrement dit holistique, du bâtiment. La complexité de cet objet est liée à son aspect multi-échelle (échelle matériau, composant, bâtiment, voire quartier), à son étendue temporelle (conception, construction, exploitation, réhabilitation, déconstruction) et à ses nombreuses fonctionnalités (structure, thermo-hygro-aéraulique, environnement). Nos travaux de recherche s’inscrivent dans ce cadre complexe, dans le but de comprendre et de prévoir le comportement d’un bâtiment. 

Les enjeux sociétaux touchent en particulier les bâtiments existants, car l’amélioration de leurs performances est une étape clé pour les années à venir. A cela s’ajoute l’évolution des usages et des normes, comme par exemple la prise en compte du risque sismique et les exigences croissantes de la réglementation thermique. Ces enjeux nécessitent, d’une part, le développement d’approches pluridisciplinaires, et d’autre part, une prise en compte des différentes échelles spatiales.

Les verrous sur lesquels le LOCIE concentre ses efforts concernent les liens entre les échelles spatiales, et plus particulièrement entre l’échelle « composant » et l’échelle « bâtiment ». En effet, l’étude détaillée d’un composant du bâtiment (par exemple liaison mur-plancher), nécessite une analyse approfondie de son comportement, mécanique, thermique, hygrique, ou encore couplé, avec des conditions aux limites académiques. De plus, l’estimation du rôle du composant dans le cadre plus holistique du bâtiment nécessite de prendre en compte ses interactions avec d’autres éléments. Ces interactions peuvent se traduire par des liens mécaniques avec le reste de la structure, lesquels transmettent également des sollicitations. La même démarche est utilisée pour les composants thermiques, pour saisir les interactions avec l’environnement intérieur, notamment l’impact sur la consommation de l’énergie, le confort hygrothermique et l’absence de pathologies.

Le LOCIE étudie d’une part, le comportement mécanique des structures, et d’autre part, la performance hygrothermique. Cette structuration originale des recherches permet de construire des liens entre la structure et la thermique, favorisant une approche systémique pertinente. L’objectif est de développer des études multifonctionnelles, indispensables par exemple pour l’étude de la réhabilitation thermique et structurelle du bâti, mais aussi pour l’étude des matériaux non-conventionnels, comme par exemple le pisé.