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Simulation Numerique Des Transferts De Chaleur Et Dhumidite Dans Une Paroi Multicouche De Batiment En Materiaux Biosources
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Book Synopsis Simulation numérique des transferts de chaleur et d'humidité dans une paroi multicouche de bâtiment en matériaux biosourcés by : Dylan Lelièvre
Download or read book Simulation numérique des transferts de chaleur et d'humidité dans une paroi multicouche de bâtiment en matériaux biosourcés written by Dylan Lelièvre and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans un contexte de performance énergétique et de durabilité dans le secteur du bâtiment, la maîtrise du comportement hygrothermique des matériaux d'enveloppe, notamment hygroscopiques, est essentielle. Les travaux réalisés concernent la compréhension et la modélisation des transferts de chaleur et d'humidité au sein d'une paroi multicouche de bâtiment composée de matériaux biosourcés.Une attention particulière est portée sur les phénomènes d'hystérésis observés sur les isothermes de sorption. Un modèle numérique 1D développé sur COMSOL Multiphysics est exploité pour simuler en régime transitoire les champs de température et de pression de vapeur dans trois situations. La première concerne l'étude du comportement hygrothermique de matériaux fortement hygroscopique (béton de chanvre) et faiblement hygroscopiques (enduits à base de chaux) soumis à diverses variations cycliques d'humidité relative. Un bon accord est constaté entre les simulations et des mesures d'humidité relative, de température et de teneur en eau. Néanmoins, les résultats présentent une forte sensibilité aux propriétés hydriques. Dans un second temps, une étude est menée sur une paroi de béton de chanvre instrumentée placée dans une enceinte bi-climatique et exposée à des variations de température et d'humidité relative. La confrontation des évolutions mesurées et calculées montre la nécessité de bien définir le champ de teneur en eau initiale. La dernière étude concerne une paroi multicouche (béton de chanvre et enduits). Il apparaît que les enduits jouent un rôle important sur le comportement de la paroi et il est nécessaire de prendre en compte l'influence de la température sur les courbes de sorption.
Book Synopsis Modélisation des transferts thermo-hydro-aérauliques dans les enveloppes de bâtiments by : Mohammed Yacine Ferroukhi
Download or read book Modélisation des transferts thermo-hydro-aérauliques dans les enveloppes de bâtiments written by Mohammed Yacine Ferroukhi and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre du projet ANR HUMIBATex « Comment prédire les désordres causés par l'humidité ? Quelles solutions techniques pour rénover le bâti existant ? » (2012-2016). Elle traite de la modélisation numérique et expérimentale des transferts couplés hydro-thermo-aérauliques à différentes échelles : matériau, paroi et ambiance de bâtiment. Sur le plan théorique, un modèle phénoménologique des transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité à travers les enveloppes de bâtiments (HAM) a été élaboré. Après la phase de validation (confrontation avec des solutions analytiques et des résultats expérimentaux), ce modèle a été implémenté avec confiance dans un code de simulation thermique dynamique du bâtiment (BES). Ceci a permis, ainsi, de développer une plateforme de co-simulation HAM-BES. Grâce à l'outil mis en œuvre, les comportements hygrothermiques de la paroi et de l'ambiance habitable des bâtiments ont été prédits finement. Deux cas d'études ont été entrepris. Le premier avait pour but de mettre en évidence l'impact des transferts hygrothermiques sur la prédiction des consommations énergétiques. Le deuxième cas d'étude a été dédié à l'étude de l'efficacité de différentes stratégies de ventilation (extraction ou insufflation) sur le contrôle et la diminution des risques d'apparition de désordres liés à l'humidité au niveau des bâtiments résidentiels. Sur le plan expérimental, une campagne de caractérisation des propriétés physiques, hydriques et thermophysiques des matériaux de construction a été effectuée. Cette campagne expérimentale s'est focalisée sur l'analyse de l'impact de l'état thermique et hydrique du matériau sur les valeurs des propriétés hygrothermiques. Dans un autre travail expérimental, des dispositifs expérimentaux, à petite échelle mais également à l'échelle de la paroi, ont été conçus au laboratoire dans le but d'étudier la réponse hygrothermique des enveloppes de bâtiment ainsi que valider la plateforme de co-simulation dynamique HAM-BES. La confrontation des résultats a montré une bonne concordance entre la résolution numérique et les mesures expérimentales. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse ont mis en exergue l'influence d'une modélisation fine des transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité, à la fois sur la prédiction du comportement hygrothermique des ambiances habitables mais aussi sur le calcul des besoins énergétiques des bâtiments.
Book Synopsis Transferts de chaleur et de masse dans les parois des bâtiments à ossature bois by : Issiaka Traoré
Download or read book Transferts de chaleur et de masse dans les parois des bâtiments à ossature bois written by Issiaka Traoré and published by . This book was released on 2011 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse porte sur la modélisation et la caractérisation des transferts de chaleur et de masse dans les parois multicouches des bâtiments à ossature bois. Un code instationnaire permettant de simuler les transferts de chaleur et de masse dans une lame d'air en géométrie bidimensionnelle, qui est un élément de la paroi multicouches, a été développé et validé. Les validations numériques en régimes transitoire et stationnaire ont porté sur la totalité des modes de transfert (conduction, écoulement en convection naturelle et forcée, rayonnement entre surfaces, transfert massique et condensation surfacique). Ensuite, ce code intégrant la présence d'une lame d'air dans la paroi a été couplé au code Transpore développé au LERFOB. Ce dernier traite rigoureusement les transferts dans les matériaux solides hygroscopiques. Pour la validation expérimentale du code complet couplé, une cellule expérimentale a été construite et instrumentée pour étudier le comportement hygrothermique des parois étudiées. Cette cellule, régulée thermiquement et hygroscopiquement en température et en humidité relative, a été mise en place au CRITT BOIS d'Epinal. Des comparaisons entre les résultats expérimentaux et numériques sont également présentées et discutées. De nombreuses campagnes de caractérisation thermique sur divers matériaux (isolants à base de fibres de bois, bois massifs, ...) ont également été menées. L'influence de la température et de l'humidité sur la conductivité thermique et la chaleur spécifique a été largement analysée.
Book Synopsis Hygrothermal Numerical Simulation Tools Applied to Building Physics by : João M.P.Q. Delgado
Download or read book Hygrothermal Numerical Simulation Tools Applied to Building Physics written by João M.P.Q. Delgado and published by Springer Science & Business Media. This book was released on 2012-12-15 with total page 73 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book presents a critical review on the development and application of hygrothermal analysis methods to simulate the coupled transport processes of Heat, Air, and Moisture (HAM) transfer for one or multidimensional cases. During the past few decades there has been relevant development in this field of study and an increase in the professional use of tools that simulate some of the physical phenomena that are involved in Heat, Air and Moisture conditions in building components or elements. Although there is a significant amount of hygrothermal models referred in the literature, the vast majority of them are not easily available to the public outside the institutions where they were developed, which restricts the analysis of this book to only 14 hygrothermal modelling tools. The special features of this book are (a) a state-of-the-art of numerical simulation tools applied to building physics, (b) the boundary conditions importance, (c) the material properties, namely, experimental methods for the measurement of relevant transport properties, and (d) the numerical investigation and application The main benefit of the book is that it discusses all the topics related to numerical simulation tools in building components (including state-of-the-art and applications) and presents some of the most important theoretical and numerical developments in building physics, providing a self-contained major reference that is appealing to both the scientists and the engineers. At the same time, this book will be going to the encounter of a variety of scientific and engineering disciplines, such as civil and mechanical engineering, architecture, etc... The book is divided in several chapters that intend to be a resume of the current state of knowledge for benefit of professional colleagues.
Book Synopsis Evaluation des performances hygrothermiques d'une paroi par simulation numérique by : Yacine Ait Oumeziane
Download or read book Evaluation des performances hygrothermiques d'une paroi par simulation numérique written by Yacine Ait Oumeziane and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le béton de chanvre constitue une solution constructive conforme aux objectifs en matière de développement durable.Sa morphologie structurelle, induite par l'association de fibres végétales poreuses à une matrice minérale grenue, se traduit par une forte porosité et une densité limitée. Le béton de chanvre présente ainsi des propriétés hygrothermiques très intéressantes : sa faible conductivité thermique lui confère de bonnes capacités d'isolation et sa forte perméabilité au transport d'eau favorise le transfert d'humidité.En outre, il est caractérisé par un comportement thermohydrique hystérétique gouverné en humidité et en température qui conditionne l'évolution de ses propriétés. L'objectif de ce travail est d'évaluer sa réponse hygrothermique auxsollicitations climatiques, enjeu majeur pour le développement de cette solution technologique face aux problématiques énergétiques et de confort dans le bâtiment. La difficulté d'évaluation de cette réponse réside dans la complexitédes phénomènes couplés des transferts de masse et de chaleur auxquels est soumise la paroi. Le transfert d'humidité au sein de parois poreuses est régi par le transport diffusif d'eau sous forme liquide et vapeur. Le transfert de chaleur dans les milieux poreux humides est dû à plusieurs mécanismes simultanés comme la conduction thermique ou le phénomène d'évaporation-condensation. Par ailleurs, dans le cadre de la physique du bâtiment, les surfaces externes sont notamment soumises au rayonnement solaire, à la pluie ou aux phénomènes de convection mixte, naturelle et forcée, dus à la température d'air ambiant et au vent ou aux systèmes de ventilation.Dans un premier temps, un modèle numérique de transferts hygrothermiques HAM (Heat, Air and Moisture) prenant en compte ces phénomènes a été développé. Afin d'alimenter ce modèle numérique, l'étude est par ailleurs focaliséesur la modélisation des propriétés thermiques et hydriques du matériau en s'appuyant sur les résultats de différents essais de caractérisation. Elle permet également d'appréhender l'effet d'une variation de la masse volumique du béton de chanvre sur ses propriétés. Les résultats du modèle sont alors confrontés aux mesures expérimentales réalisées sur une paroi en béton de chanvre placée dans une enceinte biclimatique dont les régulations suivent un programme choisi. Une analyse de sensibilité aux paramètres montre que le transfert thermo-hydrique est très influencé par le paramètreteneur en eau. La modélisation de l'effet hystérétique thermo dépendant qui conditionne la capacité de stockage hydrique et influe sur le transport de masse et de chaleur s'avère nécessaire pour bien appréhender le comportement du matériau. La prise en compte du phénomène d'hystérésis sur l'évolution de la teneur en eau produit ainsi des résultats de simulation pertinents en accord avec les réponses expérimentales obtenues sous sollicitations hydriques et thermiquescycliques.En outre, le travail est étendu à l'étude numérique de l'influence de la nature et de l'épaisseur d'une couche d'enduit apposée sur les surfaces externes de la paroi en béton de chanvre. Finalement, la notion de confort hygrothermique est discutée en configuration réelle d'utilisation sous sollicitations climatiques typiques annuelles.
Book Synopsis Étude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes by : Faiza Mnasri
Download or read book Étude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes written by Faiza Mnasri and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le contexte énergétique international impose de nouvelles orientations au secteur du bâtiment neuf ou en rénovation. Toute nouvelle solution doit être techniquement efficace et respectueuse pour l'environnement. Il s'agit dans ce travail de thèse de réaliser une étude numérique et expérimentale de matériaux de construction biosourcés liés au contexte transfrontalier Lorrain (France-Belgique- Luxembourg). En effet, ce travail intègre une partie du projet européen « Ecotransfaire » mené pour le développement d'une filière durable propre aux éco-matériaux. La sélection des matériaux selon une liste de critères à la fois scientifiques, géographiques et environnementaux a permis de répondre à notre problématique en s'orientant vers l'intégration des matériaux biosourcés pour leurs aspects favorables à l'environnement et à l'efficacité énergétique du bâtiment. Intégrés au bâtiment, ces matériaux sont sujets à plusieurs phénomènes de transfert de chaleur et de masse. Dans un premier temps et pour mieux appréhender ces phénomènes, un modèle de transfert couplé de chaleur, d'air, d'humidité (HAM transfers) est utilisé pour simuler le comportement hygrothermique d'un matériau en bois massif à structure supposée homogène. Ce modèle, mis en œuvre et résolu par la méthode des éléments finis, a été validé par des résultats analytiques retenus dans la littérature. L'étude de sensibilité du modèle au couplage, aux dimensions dans l'espace, aux conditions aux limites et aux variabilités des paramètres d'entrée est également présentée. Une des difficultés de l'utilisation de ce modèle réside dans la prise en considération de l'aspect fortement hétérogène de certains matériaux. Ainsi, dans ce travail, nous proposons une approche de caractérisation d'un composite lignocellulosique hétérogène de structure poreuse. En effet ce matériau est composé de deux constituants bien connus dans le domaine de l'industrie de construction: Le bois et le ciment. Le bois est incorporé sous forme de granulats avec des formes et des tailles irrégulières et le ciment est utilisé comme un liant. Le travail réalisé permet de remonter aux propriétés intrinsèques équivalentes de ce matériau (conductivité thermique et perméabilité à la vapeur) à l'aide des techniques de micro-tomographie. La méthodologie suivie consiste à la détermination de la structure d'échantillon par une prise d'images à l'échelle microscopique. Une fois la structure de l'échantillon générée, une reconstruction de la représentation bidimensionnelle précède la génération de la structure tridimensionnelle à l'aide d'un outil numérique qui permet de déterminer les propriétés équivalentes des domaines reconstruits en 3D. La perméabilité et la conductivité thermique équivalentes sont les deux propriétés évaluées dans cette configuration. Ces deux propriétés dépendent fortement de la porosité et de la distribution des pores dans la phase continue (la phase solide). De plus la composition de ce matériau et les fractions volumiques de chacun de ses constituants influent sur la formation de sa microstructure et par conséquent sur ses propriétés de transferts thermiques et hydriques. L'ensemble des connaissances développées dans ce travail permet une piste sérieuse pour l'élaboration d'un éco-matériau à propriétés contrôlées pour des usages spécifiques dans la construction et la rénovation.
Book Synopsis Etude de matériaux biosourcés pour l'isolation thermique des bâtiments en climat tropical humide by : Anel Pierre Nelson
Download or read book Etude de matériaux biosourcés pour l'isolation thermique des bâtiments en climat tropical humide written by Anel Pierre Nelson and published by . This book was released on 2020 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux biosourcés sont des matériaux qui peuvent être utilisés comme isolants dans l'enveloppe des bâtiments afin de répondre aux exigences de confort thermique des occupants. Ces matériaux offrent de nombreux avantages et peuvent être d'origine végétale ou animale. Ceux d'origine végétale sembleraient beaucoup plus adapter du fait qu'ils permettent de diminuer les émissions des gaz à effet de serre (GES) dues à l'absorption du gaz carbonique par photosynthèse. Le secteur du bâtiment représente environ un tiers (1/3) des émissions des GES et consomme environ 30 à 40% de l'énergie primaire à l'échelle planétaire [9, 12, 55, 119, 120]. C'est donc un secteur très énergivore et mérite par conséquent un traitement tout à fait particulier si on veut limiter certains phénomènes catastrophiques qu'il pourrait engendrer à l'échelle locale et généralement mondiale.Une attention considérable est accordée aux matériaux biosourcés d'origine végétale durant ces dernières décennies. Cette étude a porté sur les pailles de banane séchées. Elles ont été étudiées expérimentalement et numériquement. Les résultats obtenus montrent une bonne efficacité du point de vue énergétique en réduisant et en retardant le flux thermique à travers l'enveloppe des bâtiments. Ces produits largement disponibles en zone tropicale, et étant considérés comme des déchets de l'agriculture, sont des atouts importants à exploiter pour améliorer les conditions de conforts notamment dans les habitations sommaires, souvent dépourvus de tout système de protection solaire ou d'isolation thermiqueUne méthode de caractérisation des propriétés thermiques des matériaux, la méthode par plaque chaude a été reproduite au laboratoire LARGE de l'Université des Antilles. Cette méthode consiste à soumettre un échantillon de matériaux à un flux thermique émis par une plaque chaude alimentée par un générateur de courant stabilisé. Les flux thermiques et les températures ont été mesurés afin de déterminer par la suite les propriétés thermiques des matériaux.Une modélisation des transferts couplés de chaleur et d'humidité à travers les matériaux biosourcés poreux a été réalisée. La programmation suivie de simulations numériques a été menée sur le logiciel PYTHON. Au cours de la programmation, les méthodes d'Euler explicite suivie des méthodes de splitting ont été utilisées. Les profils de température et d'humidité relative ont été présentés pour les différents matériaux testés. Les résultats montrent que le modèle est stable et qu'il est convergent. Ces résultats ont été comparés à ceux de divers auteurs dans la littérature afin de les valider.Ce travail ouvre de nouvelles perspectives d'utilisation de matériaux biosourcés tels que les feuilles de banane, de coco, de canne, pour la protection solaire des bâtiments en climat tropical où ces matériaux sont disponibles en quantité importante.Par une utilisation simplifiée, telle que démontrée et mise en oeuvre dans ce travail, ces matériaux peuvent améliorer très significativement les conditions de conforts au sein des constructions sommaires dépourvues de toute forme d'isolation thermique.
Book Synopsis Modélisation des transferts hygrothermiques à travers les parois dans un modèle de climat urbain by : Margot Ruiz
Download or read book Modélisation des transferts hygrothermiques à travers les parois dans un modèle de climat urbain written by Margot Ruiz and published by . This book was released on 2023 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments et limiter l'ilot de chaleur urbain est une priorité, en particulier dans les centres-villes historiques, composés de bâtiments peu isolés. Un des leviers d'action envisagés est l'isolation des parois. Cependant, la rénovation des parois anciennes rencontre de nombreux obstacles (technologiques, architecturaux, urbains). Ces parois ont notamment un comportement hygrothermique spécifique, qu'il convient de prendre en compte pour éviter l'apparition de pathologies et estimer correctement les déperditions énergétiques. Il est donc primordial d'intégrer les transferts hygrothermiques à travers les parois pour simuler efficacement le bâti ancien. Néanmoins, la plupart des modèles à l'échelle urbaine négligent les transferts hydriques à travers les parois.Cette thèse propose une nouvelle méthode de résolution numérique pour les transferts hygrothermiques, qui est adaptée aux différentes contraintes de la modélisation à l'échelle urbaine (résolutions spatio-temporelles, méthode numérique etc.). La validation est réalisée en deux temps : une partie numérique et une partie expérimentale. La validation numérique est effectuée par une comparaison inter-modèle, en s'appuyant sur quinze compositions de parois et trois climats. La validation expérimentale utilise les données enregistrées dans plusieurs bâtiments rénovés à partir de matériaux biosourcés et instrumentés dans le centre médiéval de la ville de Cahors.Ensuite, les transferts couplés de masse et de chaleur dans les parois sont intégrés dans le modèle de climat urbain TEB (Town Energy Balance), en utilisant la méthode développée et validée. La pertinence de cette nouvelle version de TEB pour représenter le centre-ville médiéval de Cahors est évaluée par comparaison avec des mesures in-situ. Une amélioration significative est constatée pour la simulation de l'humidité relative intérieure. L'impact des transferts d'humidité est discuté à plusieurs échelles.Finalement, la réhabilitation des parois anciennes des bâtiments du centre-ville de Cahors est étudiée à partir de plusieurs types d'isolant thermique positionnés à l'intérieur ou à l'extérieur. Ces scénarios de réhabilitation sont simulés en utilisant la version modifiée de TEB incluant les transferts d'humidité à travers les parois. Leur pertinence est comparée, vis-à-vis des enjeux énergétiques, du confort intérieur et extérieur, de la conservation du patrimoine et de la durabilité des parois. Des recommandations sont formulées en fonction du type de parois.
Book Synopsis Modélisation des transferts hygrothermiques dans les matériaux de construction by : Maroua Maaroufi
Download or read book Modélisation des transferts hygrothermiques dans les matériaux de construction written by Maroua Maaroufi and published by . This book was released on 2019 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le présent travail vise à étudier l'influence de la microstructure des éco-matériaux de construction alternatifs utilisés dans les parois des bâtiments, tels que le béton de polystyrène sur les transferts de chaleur et d'humidité. L'objectif de ces travaux de thèse est de prédire le comportement hygrothermique des bâtiments dans une optique d'amélioration de la durabilité et des performances énergétiques. Afin d'y parvenir, ceci nécessite une approche multi-échelle qui consiste d'abord à décrire minutieusement la microstructure des matériaux étudiés, puis à maîtriser les interactions entre les différentes phases les composant à l'échelle microscopique, dans le but de mieux appréhender leur comportement à l'échelle macroscopique. Par la suite, des simulations numériques des transferts couplés de chaleur et d'humidité seront menées, prenant en compte la microstructure et la morphologie réelles des matériaux à travers des volumes 3D reconstruits grâce à la micro-tomographie à rayons X. Pour mener à bien la modélisation, il a fallu caractériser le matériau au niveau microscopique. Plusieurs techniques d'imagerie ont été utilisées afin d'obtenir une description fine de la microstructure du béton de polystyrène et des différentes phases qui le composent. Le matériau a été scanné au micro-tomographe à rayons X pour obtenir les reconstructions 3D du volume réel, qui ont montré son hétérogénéité microstructurale complexe. Le matériau a également été observé au microscope électronique à balayage en vue d'évaluer l'interface entre les deux phases, qui ne montre pas de zone de transition. Une campagne de caractérisation macroscopique et expérimentale du béton de polystyrène a été réalisée. Elle inclut la détermination des propriétés physiques et hygrothermiques du matériau, ainsi que l'impact de son état hydrique et thermique sur ces mêmes propriétés. Le béton de polystyrène montre d'excellentes performances en ce qui concerne l'isolation thermique et le stockage de chaleur, mais une capacité de régulation d'humidité négligeable. Ensuite, des expérimentations ont été mises en place dans le but de mieux appréhender les transferts d'humidité dans le matériau soumis à différentes conditions climatiques. Des échantillons sont soumis à des sollicitations hydriques cycliques dans le but de mettre en exergue le phénomène d'hystérésis de sorption d'eau, et un suivi d'humidité relative à l'intérieur des échantillons sera assuré grâce aux instruments adaptés. Un modèle de transferts couplés de chaleur et d'humidité a été élaboré. Il prend en compte l'effet de l'hystérésis de sorption d'eau et inclut ainsi l'historique des états hydriques. Au niveau macroscopique, les résultats des simulations sont confrontés aux relevés expérimentaux et ont montré une bonne adéquation. A l'échelle microscopique, des simulations seront effectués sur les volumes réels reconstruits par tomographie afin de prendre en compte l'hétérogénéité de la microstructure du matériau multiphasique.
Book Synopsis Étude des phénomènes de transfert hygrothermiques dans les parois des bâtiments by : Menghao Qin
Download or read book Étude des phénomènes de transfert hygrothermiques dans les parois des bâtiments written by Menghao Qin and published by . This book was released on 2007 with total page 287 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans les structures poreuses des matériaux, les transferts d'humidité peuvent se développer en phase gazeuse et/ou liquide. La nature et l'intensité de ces transferts sont liées aux propriétés intrinsèques des matériaux utilisés. Ils peuvent induire des phénomènes particuliers : sorption - désorption, évaporation- condensation, hystérésis capillaire (etc...). L’interaction entre ces phénomènes de transferts massiques et les échanges thermiques à l’échelle des matériaux et à l’interface matériaux - ambiances aboutit généralement à des systèmes d’équations aux dérivées partielles fortement couplées dont la solution est souvent complexe à déterminer. On se propose, lors de ce travail d’étudier les transferts couplés de chaleur et d’humidité à l’échelle du matériau et puis de généraliser l’étude à l’échelle du bâtiment entier pour évaluer l’impact de ces phénomènes de transfert sur le confort, sur la qualité des ambiances et sur la consommation énergétique des bâtiments. Ce travail de thèse s’articule autour de deux parties complémentaires : Durant la première partie, une analyse phénoménologique détaillée des processus de transferts couplés de chaleur et d’humidité à l’intérieur des matériaux poreux a été effectuée. Une modélisation des transferts couplés à l’échelle du matériau de construction a été ensuite entreprise. Basée, d’une part sur la connaissance des caractéristiques de transfert des matériaux et sur l’établissement des équations de bilan de conservation de la masse d’eau et de l’énergie, le système couplé d’équations aux dérivées partielles obtenu est résolu selon deux approches analytique et numérique. A noter que cette phase de résolution nécessite, au préalable, la détermination expérimentale des caractéristiques de transfert des matériaux grâce aux essais effectuées au laboratoire. Ces paramètres d’entrée du modèle sont, principalement, la diffusivité hydrique et le coefficient de gradient de température des matériaux de construction, les isothermes de sorption-désorption. L’élaboration de prototypes expérimentaux ont permis de conforter la prédiction des modèles développés. Dans la deuxième partie, le modèle ainsi validé est implémenté, avec confiance, dans un code thermohydrique du bâtiment « MATLAB-Simulink », pour étudier l'effet de la prise en compte des phénomènes de transfert à l’échelle de la paroi et aux interfaces parois-ambiances sur la prédiction du comportement dynamique du bâtiment, sur l’évaluation des besoins de climatisation, été – hiver, et sur la détermination des pics de puissance. Les résultats de simulation obtenus, montrent que les économies d'énergie les plus prometteuses sont réalisées pour des bâtiments climatisés situés dans des régions chaudes et humides. De plus la réduction de la charge de climatisation est d’autant plus importante que le système de climatisation est contrôlé de façon optimale.
Book Synopsis Etude des transferts couplés de chaleur et de masse dans les matériaux bio-sourcés by : Mounir Asli
Download or read book Etude des transferts couplés de chaleur et de masse dans les matériaux bio-sourcés written by Mounir Asli and published by . This book was released on 2017 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail développé dans cette thèse a pour but d'étudier le comportement hygrothermique de matériaux isolants bio-sourcés, et plus particulièrement les fibres de bois, le béton de chanvre, la laine de lin, la laine de mouton, le métisse® et les anas de lin. Ces matériaux, par essence naturels, présentent des spécificités liées à leur origine (animale ou végétale) et à leur structure (fibres, paille, matrice solide...). Leur porosité, très élevée, les rend réactifs aux variations d'humidité relative ambiante, ce qui peut impacter leurs performances thermiques et leur durabilité (comme pour tous les matériaux), mais également leur conférer des capacités de régulation. Dans un souci d'améliorer la connaissance de ces matériaux particuliers, nous proposons tout d'abord d'étudier l'impact causé par l'humidité sur leurs caractéristiques thermiques, principalement la conductivité thermique et la chaleur spécifique. Ensuite les caractéristiques hygrothermiques sont étudiées, ce qui permet de mieux comprendre les phénomènes dépendant des capacités d'adsorption, de désorption, de perméabilité ou de résistance à la vapeur d'eau. On se rend compte également de l'importance du gradient de température sur l'évolution des transferts hygriques au sein des matériaux. En plaçant les isolants bio-sourcés sous sollicitations aléatoires ou en conditions réelles d'utilisation, nous pouvons suivre leur comportement d'un point de vue expérimental. Le couplage à une approche numérique permet d'identifier les paramètres d'influence prépondérants, dans l'optique de la prédiction des transferts couplés chaleur/masse par une simulation dans des conditions particulières d'utilisation, comme la rénovation d'un habitat existant. On constate à partir de mesures in situ que ces matériaux ont une grande capacité d'adaptation à des environnements dont l'humidité relative est évolutive.
Book Synopsis Etude de la rénovation hygrothermique de parois anciennes utilisant des matériaux biosourcés by : Marina Malagoni De Almeida
Download or read book Etude de la rénovation hygrothermique de parois anciennes utilisant des matériaux biosourcés written by Marina Malagoni De Almeida and published by . This book was released on 2022 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Secteur clé de la lutte contre le changement climatique et de la transition énergétique, le bâtiment doit repenser et transformer son activité tant pour les constructions neuves que pour les bâtiments existants. Si d’un côté la règlementation thermique évolue et conduit le secteur du bâtiment à s’engager de plus en plus dans des démarches de qualité environnementale ; de l’autre les centres anciens des petites et moyennes villes en Europe font face à la dégradation de son centre historique à cause d’un manque de qualité de l’habitat que seuls les travaux de rénovation et d’amélioration de l’efficacité énergétique peuvent combattre.De son côté, la rénovation des bâtiments anciens est un défi, notamment pour trouver des solutions énergétiquement efficaces et capables de préserver la valeur architecturale de la façade extérieure. Les choix techniques sont limités, l’isolation par l’extérieur est quasi systématiquement exclue au profit de l’isolation par l’intérieur.Cette technique peut bouleverser l’équilibre hygrothermique de la paroi et est susceptible d’entraîner une modification de sa capacité de séchage, un risque de condensation interstitielle et l’apparition de moisissures. Il est donc essentiel d’utiliser des matériaux compatibles avec le bâti ancien et de valider la performance hygrothermique de la paroi après isolation en s’appuyant sur des outils et des méthodes fiables qui permettent de qualifier au mieux les matériaux et techniques d’isolations choisies.L’utilisation des matériaux biosourcés apparaît donc comme levier pour solutionner à la fois l’adéquation des bâtiments anciens aux exigences énergétiques et environnementales, et aussi pour préserver le patrimoine.Dans ce contexte, ce projet de recherche de thèse vise à développer un matériau biosourcé à faible impact environnemental pour usage en rénovation du bâti ancien. Dans un premier temps une étude sur sa formulation et procédure de fabrication est menée, et ses propriétés physiques permettant son usage en rénovation sont vérifiées. Ensuite il est appliqué en rénovation de façade du côté intérieur d’un bâtiment ancien localisé au centre historique de la ville de Cahors et son comportement thermohydrique in-situ est analysé à l’aide d’un banc expérimental. Finalement, une modélisation des transferts de chaleur et de masse à l’intérieur de la paroi rénovée est effectuée à l’aide du logiciel Delphin et les résultats sont comparés avec les données obtenues sur le banc.Les analyses menées montrent que l’utilisation du matériau développé dans cette étude est souhaitable pour la rénovation des bâtiments anciens grâce à son efficacité thermohydrique. Le modèle numérique mis en place peut être utilisé comme outil pour qualifier les matériaux et techniques de rénovation avant leur mise en œuvre.
Book Synopsis Modélisation théorique et expérimentale du comportement énergétique et environnemental des matériaux de construction biosourcés by : Maroua Benkhaled
Download or read book Modélisation théorique et expérimentale du comportement énergétique et environnemental des matériaux de construction biosourcés written by Maroua Benkhaled and published by . This book was released on 2020 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Face à la problématique énergétique du bâtiment et l'impact environnemental, les enveloppes hygroscopiques constituent une alternative très intéressante pour améliorer le confort thermique, la qualité de l'air intérieur, la régulation de l'humidité intérieure et réduire la consommation d'énergie. Ces travaux de thèse visent à étudier les transferts couplés de chaleur et de masse au sein des matériaux poreux comme le béton de chanvre. Il s'agit de prédire le comportement hygrothermique de ces matériaux, à travers un modèle macroscopique, basé sur des moteurs de transferts ; la température pour le transfert thermique, la pression de vapeur d'eau pour le transfert d'humidité et la pression pour le transfert de l'air. La difficulté de l'utilisation de ce modèle réside dans l'identification des nombreux paramètres caractérisant les propriétés hygrothermiques des matériaux. Une partie du travail a été consacrée à l'évaluation des principales propriétés intrinsèques des matériaux moyennant l'élaboration de différents prototypes expérimentaux au laboratoire dans le cadre d'une investigation recommandée par le comité de RILEM TC-275 HDB. Par ailleurs, la variabilité des paramètres issus de cette dernière campagne ainsi que la méconnaissance des restes des paramètres nous amènent vers une analyse de sensibilité des paramètres. Cette étude a permis d'identifier les paramètres les plus influents sur la réponse hygrothermique d'une paroi en béton de chanvre. Sur cette base, un modèle réduit a été déduit en fonction de ces derniers paramètres (conductivité thermique, capacité thermique, perméabilité à la vapeur et capacité de stockage). Ce travail a été mis en œuvre à l'aide d'une discrétisation par la méthode des éléments finis implantée dans un code Matlab. Par la suite, une étude adimensionnelle a été entreprise, elle a permis d'identifier les paramètres les plus importants dans la prédiction du comportement hygrothermique d'une paroi en béton de chanvre. Les paramètres résidus de cette étude de sensibilité constituent un facteur déterminant dans la distinction des matériaux qui sont à la fois des isolants thermiques et perméables à la vapeur d'eau (des régulateurs hydriques). Enfin, une confrontation des résultats du modèle réduit à ceux de la littérature est présentée. Cette comparaison a mis en évidence l'influence de l'isotherme de sorption sur le comportement hygrothermique d'une paroi en béton de chanvre.
Book Synopsis Contribution à la simulation numérique des transferts de chaleur par conduction, rayonnement et convection thermosolutale dans des cavités by : Najma Laaroussi
Download or read book Contribution à la simulation numérique des transferts de chaleur par conduction, rayonnement et convection thermosolutale dans des cavités written by Najma Laaroussi and published by . This book was released on 2008 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif de cette thèse est de contribuer à la simulation numérique des transferts de chaleur par conduction dans les parois, par rayonnement et par convection thermosolutale dans des cavités fermées ou dans des conduites. Dans la plupart des cas pratiques, les trois modes de transfert de chaleur sont fortement couplés lorsque le fluide en mouvement est un mélange de gaz. Le transfert de chaleur par convection naturelle associé à la condensation surfacique dans une cavité à deux dimensions, remplie d'air humide a été étudié numériquement. Les parois verticales, d'épaisseur finie, sont en contact avec une ambiance extérieure froide. La modélisation faiblement compressible permet à la fois de tenir compte de la diminution de la masse du mélange et de la pression thermodynamique. Egalement, une étude de la convection mixte associée à l'évaporation d'un film liquide ruisselant sur les deux parois d'un canal vertical a été menée. Les effets des forces d'Archimède thermique et solutale sur le développement de l'écoulement ont été montrés. Les résultats ont été obtenus en considérant que les propriétés du mélange sont constantes ou basées sur la règle d'un tiers. Deux mélanges binaires de gaz parfaits air-vapeur et air-hexane ont été considérés en vertu de diverses conditions aux limites.
Book Synopsis Etudes expérimentales des transferts de masse et de chaleur dans les parois des constructions en bois, en vue de leur modélisation. Applications aux économies d'énergie et au confort dans l'habitat by : Helisoa Mamy Rafidiarison
Download or read book Etudes expérimentales des transferts de masse et de chaleur dans les parois des constructions en bois, en vue de leur modélisation. Applications aux économies d'énergie et au confort dans l'habitat written by Helisoa Mamy Rafidiarison and published by . This book was released on 2012 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux hygroscopiques, et tout particulièrement le bois et ses dérivés possèdent des propriétés complexes rendant difficile la modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse dans les parois incluant ces matériaux. De ce fait, très peu d'outils numériques sont aujourd'hui capables de prédire correctement la performance hygrothermique de l'habitat bois. L'objectif de ce travail est de caractériser expérimentalement les transferts chaleur-masse dans les parois des constructions bois afin de valider un outil numérique destiné à simuler le comportement hygrothermique des parois comportant des matériaux hygroscopiques. Dans un premier temps, les notions théoriques et les études antérieures sur les transferts couplés chaleur - masse sont présentés. Ensuite, nous donnons un descriptif détaillé du dispositif expérimental conçu pour caractériser les transferts couplés chaleur-masse dans les parois. Les expériences de caractérisation des performances hygrothermiques des parois fournies par les industriels partenaires du projet TRANSBATIBOIS dans lequel s'inscrit cette thèse sont également abordées. Nous détaillons par la suite les expériences réalisées ainsi que la phase de confrontation des résultats expérimentaux avec les résultats prédits par le code numérique BuildingPore et l'outil commercial WUFI. La troisième partie de ce travail est consacrée aux expérimentations à l'échelle de l'enveloppe. Nous y présentons une analyse de la performance hygrothermique et des consommations énergétiques des constructions bois à travers le suivi de modules-test exposés au climat extérieur. La dernière partie du travail est consacrée aux dispositifs de suivi de bâtiments.
Book Synopsis Étude des mécanismes de transferts couplés de chaleur et d'humidité dans les matériaux poreux de construction en régime insaturé by : Fares Bennai
Download or read book Étude des mécanismes de transferts couplés de chaleur et d'humidité dans les matériaux poreux de construction en régime insaturé written by Fares Bennai and published by . This book was released on 2017 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le présent travail a pour objectif de comprendre l'influence des paramètres géométriques des éco-matériaux d'enveloppe, tels que le béton de chanvre, sur les mécanismes de transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité afin de prédire le comportement du bâtiment dans le but de le piloter et de l'améliorer dans sa durabilité. Pour cela, une approche multi-échelle est mise en place. Elle consiste à maîtriser les phénomènes physiques dominants et leurs interactions à l'échelle microscopique. S'ensuit, une modélisation à double échelle, microscopique-macroscopique, des transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité qui prend en compte les propriétés intrinsèques et la topologie microstructurale du matériau moyennant le recours à la tomographie rayon X conjuguée à la corrélation d'images 2D et 3D. Pour cela, une campagne de caractérisation fine des propriétés physiques et hygrothermiques du béton de chanvre confectionné au laboratoire a été réalisée. Elle s'est focalisée sur l'étude de l'impact du vieillissement, l'état thermique et hydrique du matériau sur ses propriétés intrinsèques. Les résultats montrent une excellente capacité d'isolation thermique et de régulation naturelle d'humidité du béton de chanvre. Puis, une caractérisation microscopique par différentes techniques d'imagerie a été effectuée. Les reconstructions 3D du matériau réel scanné au tomographe aux rayons X à différentes résolutions montrent que le béton de chanvre possède plusieurs échelles de porosité, allant de la microporosité au sein du liant et des chènevottes à la macroporosité inter-particulaire. Le comportement hygro-morphique sous sollicitations hydriques a été ensuite étudié. Les résultats de la corrélation d'image numérique 2D et de la tomographie aux rayons X couplés à la corrélation d'images volumiques, montrent la nature du comportement du béton de chanvre soumis à des hygrométries différentes. En effet, la chènevotte subit des déformations plus importantes que le liant, causant ainsi des modifications de la microstructure du matériau. Sur le volet de la modélisation, moyennant la technique d'homogénéisation périodique un modèle des transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité dans les matériaux poreux de construction a été développé. Les tenseurs de diffusion et de conductivité thermique homogénéisés ont été calculés numériquement. Ensuite, une confrontation entre les résultats du calcul des coefficients de diffusion macroscopique et ceux expérimentaux obtenus au LaSIE a été réalisée. Elle met en évidence la qualité de la prédiction. De plus, la conductivité thermique de la phase solide a été ainsi déduite. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse ont mis en exergue l'influence de l'état hydrique et thermique du béton de chanvre sur ces propriétés intrinsèques, et sa microstructure très hétérogène. Ils ont révélé aussi les limites des approches phénoménologiques basées sur l'établissement des bilans de masse, de quantité de mouvement et d'énergie.
Book Synopsis Analyse physique et caractérisation hygrothermique des matériaux de construction by : Driss Samri
Download or read book Analyse physique et caractérisation hygrothermique des matériaux de construction written by Driss Samri and published by . This book was released on 2014 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux de construction sont des matériaux poreux, et donc très sensibles à l’eau. Du fait de conditions thermique et hygrométrique ambiantes variables, ils sont le siège de plusieurs phénomènes : migrations de vapeur d’eau, changements de phase, humidification, séchage. Le couplage de tous ces phénomènes conditionnent ses propriétés thermiques et sa durabilité. A titre d’exemple, pour un béton de chanvre de type « mur » soumis à une hygrométrie de 75%, sa conductivité thermique augmente de 30% (forte conduction de l’eau). La mise en place d’une cellule d’échange a donc pour but de caractériser les performances hygrothermiques de trois matériaux de construction : le béton cellulaire autoclavé, le béton de chanvre et la brique à perforations verticales, en fonction des conditions ambiantes. L’étude s’appuie tout d’abord sur une approche expérimentale. L’objectif est de créer des gradients de T et HR en fonction du temps et ainsi mesurer la distribution en température et humidité relative dans la paroi ainsi que la reprise en eau du matériau lorsque celui-ci est soumis, sur la face en contact avec l’enceinte climatique, à des sollicitations statique et cyclique en T et HR. Ensuite, l’étape suivante consiste à modéliser le comportement des matériaux comme enveloppe grâce à un modèle de conduction thermique pure tout d’abord. Les grandeurs thermiques des matériaux (λ, ρ, c, hs et a) sont alors déterminées. Enfin, pour les bétons de chanvre, on doit procéder à une modélisation numérique des transferts couplés de chaleur et d’humidité afin d’analyser plus précisément l’influence des transferts de masse sur le comportement thermique.
