Systèmes d’enveloppes de bâtiment multifonctionnelles, préfabriquées, à haut rendement énergétique et résistantes au climat
Aperçu du projet
Ce projet porte sur la conception de systèmes d’enveloppe de bâtiment innovants qui intègrent la production d’énergie solaire, l’amélioration des performances thermiques et le contrôle de la lumière naturelle. Ces systèmes ont pour but d’éliminer les obstacles qui entravent l’adoption à grande échelle de technologies photovoltaïques (BIPV) et photovoltaïques/thermiques (BIPV/T) intégrées aux bâtiments.
Les objectifs à court terme sont notamment les suivants : prototypage et évaluation de systèmes BIPV et BIPV/T préfabriqués intégrés aux murs et aux toits, couplage de ces systèmes à des technologies de récupération thermique et à des thermopompes à air, et conception de fenêtres à cellules photovoltaïques semi-transparentes avec pellicule solaire dynamique. Enfin, le projet vise à concrétiser les systèmes d’enveloppe de bâtiment générateurs d’énergie pour favoriser la réalisation de bâtiments écoénergétiques et carboneutres à grande échelle.
Renseignements clés
| Chercheuse principale | Hua Ge, professeure de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia |
Cochercheurs principaux |
Andreas Athienitis, professeur de génie du bâtiment, civil et environnemental, directeur du Centre d’études sur les bâtiments à consommation énergétique nulle, Université Concordia; Liangzhu (Leon) Wang, professeur de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia; Caroline Hachem-Vermette, professeure agrégée, Département de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia; Radu Zmeureanu, professeur de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia; Alan Fung, professeur agrégé, Université métropolitaine de Toronto; Annie Levasseur, professeure, École de technologie supérieure |
Collaborateurs de recherche |
Ted Stathopoulos, professeur de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia; Luiz Lopes, professeur de génie électrique et informatique, Université Concordia; Pragasen Pillay, professeur de génie électrique et informatique, et titulaire de la chaire de recherche industrielle principale CRSNG/Hydro-Québec, Université Concordia; Joonha Hwang, Conseil national de la recherche; Michal Bartko, Conseil national de la recherche; Abhishek Gaur, Conseil national de la recherche; Lin Wang, Conseil national de la recherche; Michael Lacasse, Conseil national de la recherche; Mehdi Ghobadi, Conseil national de la recherche |
| Partenaires non universitaires | Conseil national de la recherche, Unicel, Active Glass, CAPSolar |
| Mots-clés de la recherche | Installations photovoltaïques intégrées au bâtiment, enveloppes de bâtiment actives, évaluation du cycle de vie du carbone, bâtiments carboneutres, résilience climatique |
| Budget | En espèces : 285 000 $ En nature : 250 000 $ |
Publications:
A. Sigounis and A. Athienitis, “Colored Building‐Integrated Photovoltaic/Thermal (BIPV/T) Roof Systems: Experimental Testing and Modelling Insights,” Solar RRL, vol. 9, no. 22, p. e202500544, Nov. 2025, doi: 10.1002/solr.202500544.
R. Zmeureanu, H. Dou, H. Ge, L. Wang, and Z. Xie, “Thermal time constant estimation of unoccupied school buildings from field measurements over summer,” Journal of Building Engineering, vol. 104, p. 112311, June 2025, doi: 10.1016/j.jobe.2025.112311.
S. Sahyoun, H. Ge, and M. A. Lacasse, “Freeze-thaw damage assessment of internally insulated historic brick masonry walls under a changing climate,” Journal of Building Engineering, vol. 102, p. 111900, May 2025, doi: 10.1016/j.jobe.2025.111900.
X. Dang et al., “A state-of-the-art empirical round robin validation of heat, air and moisture (HAM) models,” Building and Environment, vol. 276, p. 112867, May 2025, doi: 10.1016/j.buildenv.2025.112867.
Z. Xiao, L. Wang, H. Ge, M. A. Lacasse, and M. Defo, “Assessing the Moisture Resilience of Wood Frame Wall Assemblies,” Buildings, vol. 14, no. 11, p. 3634, Nov. 2024, doi: 10.3390/buildings14113634.
S. Akhavan Shams, H. Ge, and L. Wang, “Hygrothermal modeling in mass timber constructions: Recent advances and machine learning prospects,” Journal of Building Engineering, vol. 96, p. 110500, Nov. 2024, doi: 10.1016/j.jobe.2024.110500.
P. Gholamalipour, H. Ge, and T. Stathopoulos, “Impact of upstream buildings on Wind-Driven Rain Loading: Refining Obstruction Factor in ISO semi-empirical model based on CFD,” Journal of Building Engineering, vol. 97, p. 110717, Nov. 2024, doi: 10.1016/j.jobe.2024.110717.
H. R. Wilson et al., “Component-based SHGC determination of BIPV glazing for product comparison,” Energy and Buildings, vol. 320, p. 114592, Oct. 2024, doi: 10.1016/j.enbuild.2024.114592.
F. Grossi, H. Ge, R. Zmeureanu, and F. Baba, “Assessing the effectiveness of building retrofits in reducing GHG emissions: A Canadian school case study,” Journal of Building Engineering, vol. 91, p. 109622, Aug. 2024, doi: 10.1016/j.jobe.2024.109622.
S. Rayegan et al., “Achieving carbon neutrality at single and multi-building complex levels – A review,” Energy and Buildings, vol. 314, p. 114263, July 2024, doi: 10.1016/j.enbuild.2024.114263.
A. Machard et al., “Typical and extreme weather datasets for studying the resilience of buildings to climate change and heatwaves,” Sci Data, vol. 11, no. 1, p. 531, May 2024, doi: 10.1038/s41597-024-03319-8.
S. Sahyoun, H. Ge, and M. A. Lacasse, “Selection of moisture reference year for freeze-thaw damage assessment of historic masonry walls under future climate: A simulation-based approach,” Building and Environment, vol. 253, p. 111308, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.buildenv.2024.111308.
Publications acceptées dans des conférences nationales et internationales:
H. Ge, “Experimental Investigation of Colored BIPV/T Systems for Wood-Framed Roofs,” presented at the EUPVSEC, Sept. 2025.
H. Ge, “Experimental study of a combined heat recovery ventilator and building integrated photovoltaic system in cold climate,” presented at the COBEE 2025, July 2025.
D. Baril, A. Athienitis, and H. Ge, “Air-based BIPV/T for Low-arctic Applications,” in Proceedings of EuroSun 2024, Limassol, Cyprus: International Solar Energy Society, 2024, pp. 1–11. doi: 10.18086/eurosun.2024.01.01.
A.-M. Sigounis and A. Athienitis, “DESIGN AND PERFORMANCE EVALUATION OF A COLORED BIPV/T SYSTEM FOR SLOPED WOOD-FRAMED ROOFS,” in 37th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2024), Rhodes, Greece: ECOS 2024, 2024, pp. 605–616. doi: 10.52202/077185-0052.
Rapports:
H. Ge, “CINUK Solar Energy Resource Assessment - Summary of Findings,” June 2025.
H. Ge, “CINUK Annual Report,” Mar. 2025.
Anna-Maria Sigounis: EU PVSEC 2025 Best Paper Awards, EU PVSEC 2025, September 1, 2025.
Anna-Maria Sigounis: ASHRAE Grant in Aid, ASHRAE, May 1, 2025.
But de la recherche
Élaboration de prototypes et évaluation de la performance
L’objectif principal est d'élaborer des prototypes de systèmes photovoltaïques (BIPV) et photovoltaïques/thermiques (BIPV/T) intégrés aux murs et aux toits des bâtiments. Ces systèmes innovants sont conçus pour répondre à divers besoins en matière de construction, y compris les nouvelles constructions, la modernisation des bâtiments existants et les applications dans les climats nordiques.
Intégration et optimisation des technologies BIPV et BIPV/T
Le projet vise également à arrimer ces systèmes BIPV/T à des ventilateurs récupérateurs de chaleur (VRC) et à des thermopompes à l’air (TA). En optimisant l’intégration de ces systèmes, on cherche à optimiser l’efficacité énergétique et la performance globale, ce qui demande une planification et une coordination minutieuses afin d’assurer un fonctionnement harmonieux et la compatibilité entre les systèmes BIPV/T et CVC.
Conception et caractérisation de la performance des fenêtres à pellicule solaire
L’équipe de recherche cherchera aussi à concevoir et à caractériser des fenêtres à cellules photovoltaïques semi-transparentes avec pellicule solaire dynamique et façades à double paroi à technologie photovoltaïque intégrée. L’objectif est de créer des fenêtres qui, en plus de produire de l’énergie solaire, permettent un contrôle efficace de la lumière naturelle et une isolation thermique.
Élaboration d’un cadre pour favoriser des bâtiments résilients et décarbonés
Enfin, la recherche vise à développer un cadre complet pour la conception de bâtiments résilients et décarbonés grâce à des systèmes d’enveloppe BIPV préfabriqués. Il s’agit ici de synthétiser les résultats de l’élaboration des prototypes, de l’intégration des technologies de chauffage, de ventilation et de climatisation, et de la conception de fenêtres à pellicule solaire afin d’établir des lignes directrices et des pratiques exemplaires pour assurer la décarbonisation et la résilience des bâtiments. L’équipe de recherche souhaite ainsi fournir un cadre structuré pour faciliter l’adoption à grande échelle de pratiques de construction durable.
Partenaires non universitaires
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