Analyses expérimentales et numériques du comportement hygrothermique d’une paroi composée de matériaux fortement hygroscopiques

Experimental and numerical analysis of hygrothermal behavior of a wall made of highly hygroscopic materials

• Auteur / Autrice : Yannick-Ariel Kedowide
• Direction : Monika Woloszyn, Nolwenn Le Pierrès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil et sciences de l'habitat
• Date : Soutenance le 07/07/2015
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et ingénierie des systèmes, de l'environnement et des organisations (Chambéry ; 2007-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'optimisation de la conception et ingénierie de l'environnement (Le-Bourget-du-Lac, Savoie)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Perrin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tímea Dénes Bejat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rafik Belarbi, Joseph Virgone

Mots clés

Mots clés contrôlés

Humidité dans les constructions

Mots clés libres

Transferts couplés

Hygroscopique

Expérimental

Modélisation

Coupled transfers

Hygroscopic

Experimental

Modelling

Résumé

Les nouvelles réglementations thermiques, plus strictes, ont rendu nécessaire la prise en compte des transferts de masse dans les parois de bâtiment et leur interaction avec les transferts thermiques, particulièrement dans le cas de celles composées de matériaux poreux très hygroscopiques.Le dispositif expérimental est composé de deux parois montées et testées sur des cellules PASSYS orientables et à l'ambiance intérieure régulée, situées sur le site du CEA-INES au Bourget du Lac. Les parois, à ossature bois et à l'isolation en fibre de bois, ont été testées sous différentes conditions intérieures et extérieures, en fonction respectivement des consignes en température et en humidité, et de l'orientation. Les mesures expérimentales longues d'une année ont mis en évidence l'influence des fluctuations en humidité sur le comportement thermique des parois testées, et inversement de l'influence des températures sur l'humidité dans les parois.Un modèle numérique a été mis en oeuvre afin de simuler les phénomènes observés en conditions expérimentales. Le modèle, développé sur l'outil DYMOLA, a été validé par une comparaison avec d'autres modèles numériques existants, lors d'un benchmark sur des mesures expérimentales en conditions contrôlées. Il a ensuite été simulé les séquences expérimentales en conditions extérieures de ce travail. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux ont mis en évidence un concordance des mesures de température, mais une divergence pour les mesures en humidité. Des ajustements paramétriques ont mis en évidence une surestimation de l'inertie hygrique combinée à une sous-estimation de la perméabilité à la vapeur du modèle numérique en comparaison aux séquences expérimentales. Une inadéquation des propriétés des matériaux telles que prises en compte généralement dans les modèles numériques, avec les conditions expérimentales dans lesquelles elles sont relevées est soulignée.

More stringent thermal regulations, made necessary the inclusion of mass transfer in building walls and their interaction with heat transfer, particularly for those composed of porous and highly hygroscopic materials.The experimental device consists of two walls mounted and tested on PASSYS orientable cells, with controlled indoor environment, located on the CEA-INES site in Le Bourget du Lac. The wood framed walls, with a wood fiber insulation were tested under different internal and external conditions, depending respectively on internal monitored temperature and humidity, or orientation. The one-year long experimental measurements have shown the influence of moisture fluctuations on the thermal behavior of the tested walls, and also the influence of temperature on the moisture in the walls.A numerical model was used to simulate the phenomena observed in experimental conditions. The model, developed on DYMOLA was firstly validated by a comparison with other existing numerical models, during a benchmark on experimental measurements under controlled conditions. It was then used to simulate experimental sequences on external conditions of this work. Comparing the numerical and experimental results have shown a correlation of the temperature measurements, but a difference for the moisture measurements. Parametric adjustments showed an overestimation of the Hygric inertia combined with an underestimation of the vapor permeability of the numerical model compared to experimental sequences. A mismatch of material properties such as reflected generally in the numerical models with the experimental conditions in which they are recorded is underlined.