Stage M2 / Ingénieur (6 mois) h/f - Université de la Réunion

Efficacité LUMineuse à La RéUNion (ELUMRUN) : « Lien entre le rayonnement énergétique et l’éclairement lumineux en climat tropical : Etat de l’art, Modélisation, Expérimentation et Validation »

Référence : ELUMRUN2018

Mots-clés : Modélisation, efficacité lumineuse, expérimentation, gisement solaire, rayonnement énergétique, éclairement lumineux, SHADECO, HEMERA, algorithme génétique.

Contexte de l’étude :
Le laboratoire PIMENT de l’Université de La Réunion, et plus particulièrement sa thématique « Bâtiment et Enveloppe » est spécialisée, entre autres, dans la modélisation numérique et l’expérimentation d’enveloppes ou de dispositifs associés aux bâtiments. Ses principaux champs d’applications sont la thermique, l’aéraulique, l’hygrométrie et la photométrie. L’ensemble des travaux développés s’appuient sur différents supports numériques (CODYRUN, ISOLAB, HEMERA) élaborés au sein du laboratoire, ainsi que sur la plateforme expérimentale située à l’IUT à Saint-Pierre.
Les bases de données issues des stations météorologiques à La Réunion, comme ailleurs, sont des paramètres d’entrée prépondérants dans la modélisation prédictive du comportement physique d’un bâtiment. En fonction des dispositifs étudiés, la qualité des données climatique utilisée influera inévitablement sur la précision du modèle. Un problème se pose alors : la disponibilité de l’information.
Le rayonnement énergétique (en W/m2), par exemple, est une variable couramment mesurée en climatologie. Associé à d’autres paramètres, il permet d’évaluer les performances de systèmes de production solaire, ou de quantifier l’impact d’une enveloppe sur les conditions d’ambiance intérieure d’un bâtiment. L’éclairement lumineux (en lux), quant à lui, est très peu mesuré à l’échelle internationale. Pourtant, il est l’unique variable climatique d’entrée dans les modèles en photométrie. Sachant que 80% des informations collectées par l’Homme sur son environnement proviennent de sa vision, nous comprenons alors tout l’intérêt d’évaluer cet unique paramètre. Toutefois, pour être efficient, il serait nécessaire d’avoir autant de données climatiques expérimentales en éclairement qu’en rayonnement : impossible du fait de son coût. Ainsi, l’association de la disponibilité spatio-temporelle du rayonnement énergétique aux besoins en éclairement lumineux serait profitable. Un lien existe entre ces deux grandeurs physiques : l’efficacité lumineuse.
Dans le cadre de ses recherches en photométrie, le laboratoire PIMENT souhaite poursuivre les travaux menés sur la modélisation de l’efficacité lumineuse à La Réunion. Comme démontré par Malet-Damour (2017), l’utilisation de l’éclairement lumineux à la place du rayonnement énergétique dans une simulation en éclairagisme permet d’améliorer la précision des simulations. Si l’on accroît la précision des modèles en efficacité lumineuse, on accroît la précision des modèles en photométrie. Le but est donc de développer et de valider un modèle d’efficacité lumineuse. L’approche devra être généralisée à tout type de climat. Elle sera incorporée dans le code de calcul propriétaire HEMERA, développé sous Matlab®. Grâce à son couplage à un algorithme génétique, cet outil permettra d’adapter le modèle développé aux conditions climatiques de La Réunion.

Mission :
Une base de données contenant diverses informations météorologiques (rayonnements énergétiques global et diffus, éclairements lumineux global et diffus) a déjà été construite. Dans un premier temps, le/la stagiaire devra réaliser un état de l’art général afin de cerner les problématiques suivantes :

Comment mesure-t-on le rayonnement énergétique (global et diffus) ainsi que l’éclairement lumineux (global et diffus) ?
Quelles sont les principales méthodes permettant d’obtenir la variable « éclairement » à partir du « rayonnement » ?
Quels sont les paramètres influents dans le modèle ?
Le modèle est-il généralisé/généralisable ?
Autrement, comment pourrions-nous généraliser le protocole permettant de concevoir le modèle ?
Comment pourrions-nous valider le modèle développé ?
À partir de ces questionnements, le/la stagiaire développera sa contribution à l’étude sur les efficacités lumineuses en utilisant la base des données expérimentales fournies.

En parallèle, le/la stagiaire complétera la base de données climatique expérimentale (conformément au protocole développé par Malet-Damour). Deux sites expérimentaux seront équipés successivement : Saint-Pierre, zone des bas (IUT de La Réunion) et Le Tampon, zones des hauts (Campus universitaire du Tampon).

Par la suite, dès que le besoin aura été clairement identifié, et sur la base de l’état de l’art mené, le travail à effectuer comportera trois tâches :

Modélisation (théorique, semi-empirique ou empirique) de l’efficacité lumineuse ;
Intégration du modèle sous HEMERA ;
Validation des résultats du modèle à partir des bases de données expérimentales établies.
Le travail effectué lors de ce stage pourrait faire l’objet d’une publication scientifique, suivant l’avancée et la pertinence des résultats.

Référent scientifique : Dr Bruno Malet-Damour : [email protected]

Modalités du stage :
Réunions régulières avec l’encadrant (1/semaine) ;
Présentation mensuelle des résultats lors des réunions thématiques ;
Matériels de mesure fournis ;
Accès aux bibliothèques scientifiques en ligne et à la bibliothèque universitaire ;

Lieu de travail : IUT de La Réunion, 40 avenue de Soweto 97410 Saint-Pierre, La Réunion.

Début de parution : 10/10/2017

Date limite de candidature : 15/12/2017

Entretien par visioconférence des candidat(e)s présélectionné(e)s sur dossier du 12/01/2018 au 20/01/2018

Réponse : 21/01/2018

Durée du stage : 6 mois à partir de mi-février/mars