Thèse Smart-Herit - Développement d'Un Jumeau Numérique Fondé sur l'IA et la Modélisation Multi-Physique pour l'Optimisation du Confort et de l'Efficacité Énergétique Application au Patrimoine Bât H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Reims Champagne - Ardenne
École doctorale : MPSNI - Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur
Laboratoire de recherche : Matériaux et Ingénierie Mécanique
Direction de la thèse : BOUSSAD ABBES ORCID 0000000311926549
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Contexte scientifique et enjeux
La transition énergétique impose aujourd'hui de transformer en profondeur le parc immobilier existant. Le bâti ancien représente une part importante des centres historiques français : il possède une valeur patrimoniale forte mais présente souvent des performances énergétiques insuffisantes et un confort intérieur hétérogène. Sa réhabilitation constitue un défi scientifique majeur : il faut améliorer l'efficacité énergétique et le confort des occupants tout en respectant les contraintes architecturales, matérielles et patrimoniales qui limitent les interventions lourdes.
Les approches classiques d'audit énergétique et de simulation montrent leurs limites pour ce type de bâtiments : données incomplètes, modèles simplifiés, difficulté à intégrer les usages réels et les phénomènes multiphysiques complexes. Il en résulte un écart important entre performances simulées et performances réelles.
L'essor des jumeaux numériques, combinant modélisation physique, instrumentation in situ et intelligence artificielle, ouvre aujourd'hui une opportunité scientifique majeure pour lever ces verrous.
Objectif général de la thèse
L'objectif de la thèse est de concevoir un jumeau numérique hybride, multi-échelle et centré sur l'occupant, dédié au bâti ancien troyen, afin d'optimiser simultanément : la performance énergétique, le confort des occupants, et les stratégies de réhabilitation durable compatibles avec les contraintes patrimoniales.
Verrous scientifiques et axes de recherche
1. Modélisation multi-échelle et multiphysique du bâti ancien
Les bâtiments anciens sont constitués de matériaux hétérogènes et dégradés (pierres, bois, mortiers) soumis à des phénomènes couplés thermo-hydro-mécaniques.
La thèse visera à développer un cadre de modélisation reliant :
-l'échelle des matériaux (caractérisation expérimentale),
-l'échelle des assemblages constructifs,
-l'échelle du bâtiment complet.
L'objectif est de produire un modèle haute-fidélité capable de reproduire le comportement réel du bâtiment.
2. Jumeau numérique hybride : couplage simulation - données
Le doctorant développera une architecture de jumeau numérique combinant :
-simulations physiques et thermiques avancées,
-données issues de capteurs in situ (e.g., thermique, hygrométrie, IMU, LiDAR, thermographie),
-intelligence artificielle pour l'analyse de données et l'aide à la prise de décisions.
Un enjeu clé sera la mise en place d'une boucle d'assimilation de données permettant la mise à jour continue du modèle à partir des observations réelles.
3. Confort centré occupant et approche systémique
La thèse intégrera la dimension humaine du bâtiment en développant :
-une analyse des déterminants du confort dans le bâti ancien (physiques, climatiques, comportementaux),
-un indicateur de confort adaptatif combinant données physiques et perception des occupants,
-des méthodes d'évaluation dynamique du confort en conditions réelles.
4. Aide à la décision pour la réhabilitation durable
Le jumeau numérique permettra de tester virtuellement différents scénarios :
-stratégies de réhabilitation énergétique,
-solutions modulaires et réversibles,
-scénarios climatiques et d'usage.
Une approche multicritère (énergie, confort, contraintes patrimoniales) sera développée pour guider la prise de décision.

Précisions sur l'encadrement
Cette thèse s'inscrit dans une collaboration académique entre l'Unité de Recherche MATIM de l'Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA) et l'Institut de Recherche de la Construction (IRC) de l'ESTP Troyes. Le doctorant évoluera ainsi dans un environnement de recherche interdisciplinaire à l'interface de la mécanique, du bâtiment et de l'intelligence artificielle. L'équipe d'encadrement du projet SMART-HERIT réunit des expertises complémentaires, indispensables à la réussite d'un projet pluridisciplinaire articulant patrimoine bâti, modélisation numérique avancée et intelligence artificielle.

Le/la candidat(e) devra être titulaire d'un Master (ou équivalent) en énergétique du bâtiment, mécanique, génie civil, informatique appliquée ou disciplines connexes. Un profil à l'interface entre sciences de l'ingénieur et sciences des données est particulièrement recherché.
Une appétence pour les problématiques de transition écologique, de réhabilitation du patrimoine bâti et d'innovation numérique dans la construction est attendue. Une première expérience (stage, projet de recherche) en modélisation ou en intelligence artificielle appliquée constituera un atout important.