Comportement hygrothermique de matériaux biosourcés à l'échelle de la paroi en ambiance contrôlée et in-situ

Hygrothermal behavior of bio-based materials at the wall scale in controlled ambient and in-situ

• Auteur / Autrice : Naima Boumediene
• Direction : Florence Collet-Foucault, Sami Elaoud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 13/05/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Salagnac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Prétot, Nejib Hidouri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Antczak, Mouldi Chirgui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éco-matériaux

Transfert de masse

Transfert de chaleur

Mots clés libres

Transfert de chaleur et de masse

Étude expérimentale

Simulation numérique

Murs

Dispositif bi-Climatique

Climats

Bâtiment rénové

Heat and mass transfer

Experimental study

Numerical simulation

Walls

Bi-Climatic device

Climates

Renovated building

Résumé

Actuellement, les matériaux de construction isolants biosourcés sont conçus dans le but de réduire les consommations d'énergie et de ressources non renouvelables. Une fois que leurs propriétés multiphysiques sont caractérisées à l'échelle du matériau, il est nécessaire d'étudier leur comportement à l'échelle de la paroi et du bâtiment. L’étude expérimentale et numérique à l'échelle de la paroi est réalisée en ambiance contrôlée. Le mur d'essai en matériaux bio-sourcés est implémenté comme mur de séparation d'un dispositif bi-climatique, qui permet de simuler des climats intérieurs et extérieurs. Ces climats correspondent à des climats français et tunisiens estivaux et de mi-saison. Les simulations numériques sont réalisées avec le logiciel WUFI Pro 6.5. Le comportement hygrothermique de la paroi est analysé à partir des cinétiques et des profils de température, d’humidité relative et de pression de vapeur. Les résistances thermique et hygrique de la paroi sont identifiées. Le comportement en régime dynamique est caractérisé par l’amortissement et le déphasage de température et de pression de vapeur ainsi que par des bilans de flux. L’étude in-situ porte sur un bâtiment rénové en béton de chanvre situé en Normandie. Les résultats sont analysés en terme de confort thermique, de consommations énergétiques et de comportement hygrothermique de parois en béton de chanvre.

Currently, bio-based insulating building materials are designed with the goal of reducing energy and non-renewable resource consumption. Once their multiphysical properties are characterized at the material scale, it is necessary to study their behavior at the wall and building scale. The experimental and numerical study at the wall scale is performed in a controlled environment. The test wall in bio-sourced materials is implemented as a partition wall of a bi-climatic device, which allows to simulate indoor and outdoor climates. These climates correspond to French and Tunisian summer and mid-season climates. The numerical simulations are performed with the WUFI Pro 6.5 software. The hygrothermal behavior of the wall is analyzed from the kinetics and profiles of temperature, relative humidity and vapor pressure. The thermal and hygric resistances of the wall are identified. The behavior in dynamic regime is characterized by the damping and the phase shift of temperature and vapor pressure as well as by flow balances. The in-situ study concerns a renovated hemp concrete building located in Normandy. The results are analyzed in terms of thermal comfort, energy consumption and hygrothermal behavior of hemp concrete walls.