Matériaux biosourcés
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Transcript Matériaux biosourcés
Des matériaux biosourcés pour améliorer le confort
hygrothermique et la performance énergétique des bâtiments
Caractérisation thermophysique du
matériau et étude du comportement
hygrothermique à l’échelle de la paroi
Contexte et Enjeux
32% Transports
44% Résidentiel-Tertiaire
Répartitions des consommations
énergétiques en France :
2,5% Agriculture
Données : ww.statistiques.developpementdurable.gouv.fr 2011
Emissions de CO2 en France :
21,5% Industrie
25% Résidentiel-Tertiaire
33% en Midi Pyrénées
Données : Ademe 2010
Réduction des impacts environnementaux des bâtiments
Amélioration du confort des usagers
2
Les matériaux biosourcés
• Valorisation de ressources renouvelables
• Stockage de carbone
Lois Grenelle
Label Bâtiment Biosourcé 2012
3
Le béton de chanvre
Epiderme
Cortex
Bois
Moelle
Espace creux
Chènevotte
ρ ~ 320
kg/m3
Les granulats végétaux sont
incorporés à des liants
pouzzolaniques pour former
des composites
ρ : 300 à 650 kg/m3
Rc : 0.1 à 1.5 MPa
λ : 0.05 à 0.15 W/m.K
Porosité : 57-78 %
λvrac ~ 0.05 W/m.K
20μm
50μm
Règles professionnelles de
la Construction en Chanvre
Forte absorption d’eau > 200%
4
Le béton de chanvre
• Problématique : temps de séchage très long, peu compatible
avec les cadences de construction actuelles
BLOCS PREFABRIQUES
• Dépôt de 2 brevets
• Projet lauréat des 31ème
Prix Inn’Ovations 2011
5
Objectifs du stage de M2R
3 février – 30 juin 2014
Stagiaire : Thanh Luan VU
M2R Génie Civil, Matériaux, Structures
• Caractérisation à l’échelle du
matériau
• Etude à l’échelle de la paroi
• Modélisation à l’échelle paroi
Samri 2010
6
Caractérisation à l’échelle
matériau
• Propriétés thermiques
Conductivité thermique λ (W/m.K)
Méthode de la plaque chaude gardée –
Conductivité sèche en régime établi
ISO 8302
Effusivité thermique b (J/m2.K.s1/2)
Capacité thermique C (J/kg.K)
DesProtherm : Estimation des propriétés
thermiques en régime transitoire
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Caractérisation à l’échelle
matériau
• Propriétés hydriques
Perméabilité à la vapeur
π (kg/s.m.Pa)
Méthode de la coupelle
EN ISO 12 572
Isotherme de sorption-désorption de vapeur
Enceintes climatiques
EN ISO 12 571
8
Caractérisation à l’échelle
matériau
• Propriétés hydriques
649,5
649,4
649,3
649,2
649,1
649,0
648,9
648,8
648,7
80
75
70
65
60
55
50
45
Masse 40
HR
35
30
8-juin
7-juin
6-juin
5-juin
4-juin
761,0
Béton cellulaire
22-mars
21-mars
21-mars
0,5 g
20-mars
14-juin
13-juin
13-juin
12-juin
11-juin
10-juin
9-juin
Masse en g
3,1 g
762,0
3-juin
6-juin
7-juin
80
75
70
65
60
55
50
45
Masse 40
HR
35
30
Chenevotte
3,2 g
763,0
19-mars
633,0
632,5
632,0
631,5
631,0
630,5
630,0
629,5
629,0
628,5
628,0
5-juin
4-juin
3-juin
2-juin
662,0
764,0
18-mars
663,0
765,0
2-juin
664,0
766,0
17-mars
3,4 g
767,0
Masse en g
665,0
Lavande traitée
Masse en g
666,0
Humidité relative en %
Masse en g
667,0
Humidité relative en %
668,0
768,0
8-juin
80
75
70
65
60
55
50
45
Masse 40
HR
35
30
Lavande non traitée
15-juin
669,0
Humidité relative en %
Moisture Buffer Value (capacité tampon hydrique) (g/m2.%HR)
9
Caractérisation à l’échelle
matériau
• Propriétés hydriques
LT
LNT
Chanvre 1
Chanvre 2
4,00
3,00
2,00
DTU
LU
Moisture Buffer Value (MBV)
(g/m².%HR)
Moisture Buffer Value (capacité tampon hydrique) (g/m2.%HR)
1,00
0,00
Béton cellulaire
Béton de chanvre
DTU : Technical university of Danemark
LU : Lund University, Sweden
Béton de lavande NT
Chanvre 1 : Béton de chanvre Projetée
Chanvre 2 : Béton de chanvre (chaux)
10
Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Valorisation d’un dispositif expérimental existant
Chambres d'essai climatiques
Enceinte froide
Tf [°C]
Enceinte chaude
Tc [°C]
temps
temps
Paroi
à étudier
11
Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Paroi séparative
amovible
Enceinte froide
Enceinte
chaude
12
Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Compresseur
du groupe froid
Armoire
de régulation
Fluxmètre
Centrale d'acquisition
Capteur d'humidité
et de température
13
Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Valorisation d’un dispositif expérimental existant
Maîtrise de l’humidité ambiante
14
Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Financement pour la remise en état et l'amélioration du dispositif
Vérification du fonctionnement du groupe froid par une entreprise extérieure
Capteurs d'humidité et de température avec chaîne d'acquisition
Fluxmètres
Ordinateur pour l'acquisition des données
Solutions salines saturées pour la maîtrise de l'humidité
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Modélisation à l’échelle de
la paroi
Confrontation des résultats expérimentaux aux résultats d'un
modèle numérique existant
Couplage des transferts thermiques et de masse avec un logiciel
existant : WUFI, Delphin, Syrthes
Paramètres d'entrée = Propriétés thermo-hydriques du matériau
déterminées expérimentalement
Paramètres de sortie = Comportement thermo-hydrique de la paroi
Comparaison avec les résultats en chambres climatiques
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Perspectives
Amélioration de la régulation en température et en humidité des
chambres climatiques:
vers une centrale de traitement d'air ?
Développement d’un modèle adapté au fort caractère hygroscopique
de ces matériaux, prise en compte dans les modèles règlementaires
Etude in situ de ces matériaux pour le confort des occupants d'un
bâtiment:
sur paroi extérieure ou intérieure de la MRL ?
projet de financement de thèse avec le Conseil Régional
Autres matériaux biosourcés:
terre-paille (projet Inventerre - Midi-Pyrénées Innovation/Ademe)
Des matériaux biosourcés pour améliorer le confort
hygrothermique et la performance énergétique des bâtiments
Caractérisation thermophysique du
matériau et étude du comportement
hygrothermique à l’échelle de la paroi