Construction Durable

Hygro-thermie des Systèmes Constructifs

L’étude des performances hygrothermiques des matériaux de construction occupe aujourd’hui une place assez importante dans les différents projets de construction neuve ou de rénovation. En effet, l’amélioration des performances hygrothermiques de l’enveloppe du bâtiment permet d’accroitre le confort, ainsi que de réduire la consommation d’énergie dans le secteur de bâtiment. Ce dernier objectif a été le sujet de plusieurs évolutions règlementaires, afin de respecter les engagements nationaux de réduction des consommations d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre. C’est dans ce contexte que l’amélioration des matériaux de construction existants et le développement des nouveaux concepts est devenu une thématique assez importante pour notre équipe de recherche. Durant ces dernières années, nous avons travaillé sur plusieurs sujets intéressants avec une étroite collaboration avec plusieurs laboratoires de recherche et des industriels. Parmi ces sujets:

Amélioration de la résistance thermique des matériaux de construction

Deux pistes de développement ont été suivies dans cet axe de recherche. La première consiste à réduire la conductivité thermique du tesson, en introduisant des adjuvants dans le mélange de base afin de créer des pores dans la matière. Le travail sur le concept morphologique des matériaux alvéolaires (brique de structure, monomur, parpaing,..), en réduisant les ponts thermiques et le transfert par convection dans les alvéoles, présente une autre solution pour augmenter la résistance thermique de ces produits.

Développement de nouveaux concepts d’isolation thermique

L’équipe de Recherche est partenaire du projet ISOLPAC, en collaboration avec les entreprises Norpac (Bouygues Construction), Dickson Constant, PEG, Esmery Caron et l’association Clubtex. Ce projet, labellisé par le pôle de compétitivité Up-Tex, est en partie financé dans le cadre de l’appel à projet FUI 11. Notre équipe a ainsi dans ce cadre obtenu une subvention FEDER. Le projet Isolpac a pour but de concevoir un nouveau système d’isolation par l’extérieur pour le bâtiment. Le nouveau système comprend à la fois un nouvel isolant, un parement intégré à cet isolant, et un moyen de fixation innovant. Sous la responsabilité du professeur Zoubeir LAFHAJ, une doctorante CIFRE commune à l’Ecole Centrale de Lille et NORPAC a pour tache de coordonner l’ensemble des recherches liées au projet. Les recherches portent principalement sur la conception, le développement, la caractérisation et la qualification des matériaux composants le système, du panneau, et du système de fixation. L’un des principaux sujets de recherche a porté sur les performances hygrothermiques du panneau développé. Une caractérisation thermique et hygrothermique a été réalisée sur chacun des matériaux composants le panneau. Cette caractérisation a également été effectuée sur des matériaux plus traditionnels afin d’établir des comparaisons.

Mesure de la conductivité thermique en fonction de la température pour 5 isolants thermiques

Mesure de la conductivité thermique en fonction de la température pour 5 isolants thermiques

Après cette première étape de caractérisation, des modélisations ont été effectuées sur le logiciel de simulation hygrothermique dynamique Wufi® développé par l’IBP Fraunhofer. Ces modélisations nous ont permis de comprendre et de valider le comportement hygrothermique du nouveau panneau et de montrer qu’il n’y aura pas de risque de condensation de la vapeur d’eau dans ce panneau. Dans une troisième étape, un post-doctorant étudie le comportement des panneaux in situ, sur une façade test qui sera réalisée à l’échelle 1, et qui sera instrumentée afin de comparer les données réelles à la modélisation réalisée. Une étude de l’impact de l’humidité sur le vieillissement des matériaux a également été effectuée. Des protocoles d’essai de vieillissement accélérés par hydrolyse (attaque de l’eau) ont été élaborés. Ils consistent à augmenter la vitesse de réaction classique de l’eau sur les matériaux en augmentant la température et le pH de solutions. Les matériaux au contact de ces solutions vieillissent plus rapidement. Un travail est en cours pour faire le parallèle entre ces vieillissements accélérés et les vieillissements naturels, afin de pouvoir déterminer la durée de vie des matériaux. Deux stages de master ont été menés sur ce sujet.

Inertie thermique et pouvoir hygroscopique

Un intérêt particulier a été alloué à l’inertie thermique et au pouvoir hygroscopique dans nos activités de recherche, afin de prouver les bienfaits et les avantages des matériaux de construction, susceptibles de répondre aux attentes énergétiques et environnementales d’aujourd’hui. Les différents équipements dans notre laboratoire (Enceinte climatique MKF 240, Lambdamètre FOX 600, Gravitest, …) et les compétences développées dans ce domaine nous ont permis de travailler sur plusieurs projets, tel est le cas de l’étude menée sur les briques et terre crue et la construction en terre. En effet, les campagnes expérimentales menées nous ont permis de déterminer les propriétés thermophysiques de ces produits écologiques, ainsi que les caractéristiques thermiques dynamiques (capacité thermique, facteur d’amortissement et déphasage). Ce travail de recherche a permis de déterminer les épaisseurs optimales permettant de garantir une inertie thermique satisfaisante. Du point de vue hygroscopique, les isothermes d’adsorption et de désorption ont montré les qualités hygroscopiques des matériaux en terre. Il s’est avéré que les briques en terre crue absorbent la vapeur d’eau 10 fois plus qu’une brique en terre cuite.

Sorption/Désorption de trois types de briques en terre crue

Sorption/Désorption de trois types de briques en terre crue

Gravitest

Gravitest

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