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
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Les matériaux biosourcés
• Valorisation de ressources renouvelables
• Stockage de carbone
 Lois Grenelle
 Label Bâtiment Biosourcé 2012
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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%
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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
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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
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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)
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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)
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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
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Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Paroi séparative
amovible
Enceinte froide
Enceinte
chaude
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Caractérisation à l’échelle
de la paroi
Compresseur
du groupe froid
Armoire
de régulation
Fluxmètre
Centrale d'acquisition
Capteur d'humidité
et de température
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Caractérisation à l’échelle
de la paroi
 Valorisation d’un dispositif expérimental existant
Maîtrise de l’humidité ambiante
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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