Résumé L’objectif de réduction de la consommation énergétique vise tout particulièrement le bâti existant très consommateur en énergie primaire.








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Méthode


Pour pouvoir parvenir à l’objectif souhaité qui est de déterminer les solutions pérennes et efficaces d’un point de vue hygrothermique de différents types de parois réhabilitées, une méthodologie d’étude a été instaurée. L’étude s’est déroulée en plusieurs étapes, appelées tâches, en commençant par un état des lieux du parc existant et des différentes typologies constructives. Il a été retenu de travailler sur différents matériaux et différentes régions prenant en compte des mises en œuvre, des matériaux et des conditions climatiques très variés afin de déterminer les phénomènes physiques des transferts hygrothermiques. Les premières tâches ont consisté en l’étude des différents éléments constituants une paroi « sandwich » dite isolée : les isolants manufacturés (laine de verre, polystyrène…), les isolants bio-sourcés (fibre de bois, ouate de cellulose…), les revêtements étanches ou perspirants et les matériaux constitutifs de parois anciennes comme la pierre dure. Il n’a été retenu comme paramètres d’étude que ceux nécessaires à l’utilisation du logiciel de simulation WUFI 2D. Puis un protocole a été mis en œuvre afin de réaliser les simulations nécessaires hygrothermiques à l’étude.

Logiciel WUFI 2D :

Le logiciel WUFI 2D permet de simuler le comportement dynamique de la migration de la vapeur d’eau dans une paroi composée de plusieurs matériaux. Pour pouvoir interpréter les résultats, il est nécessaire de bien déterminer les paramètres à utiliser afin de comparer des grandeurs semblables et de connaître les limites de chaque matériau. C’est pourquoi, afin de pouvoir utiliser dans les meilleures conditions WUFI 2D et d’être au plus près de la réalité, tous les matériaux comme la pierre, la brique, le plâtre, la chaux et le pisé, relevés sur le bâti existant, ont été analysés en laboratoire. Cela a permis de choisir pour ce projet les matériaux issus de la base de données de Wufi 2D dont les caractéristiques étaient les plus proches de celles analysées sur les échantillons relevés in-situ. Il a été retenu plusieurs paramètres pour l’étude hygrométrique des parois dont les valeurs sont utilisées par Wufi, la chaleur spécifique, le facteur de diffusion de vapeur des matériaux, la teneur en eau réelle pour chaque valeur d’humidité relative, la porosité totale, la chaleur massique (valeur donnée pour un matériau sec) et la conduction thermique (valeur pour une teneur en eau nulle (λ sec)). D’autres caractéristiques ont été déterminées telles que la résistance à diffusion de la vapeur d’eau : μsec et μhumide (T°=20°C et HR=50%), la teneur en eau de référence W80 (kg/m3) calculée pour une humidité relative de 80% et la teneur en eau de saturation W. Le coefficient d’absorption A (kg/m2*s1/2) est calculé à partir des courbes de diffusion de la vapeur d’eau selon la formule donnée par Wufi (KUNZEL, 1994):

Dws(w)=3,8*(A2/wf)*1000(w/wf)-1 avec Dws (m2/S): coefficient de transport de liquide.

Fiches caractéristiques des matériaux:

Nom

Symbole

Unité

Hygroba

Densité apparente

ρ

kg/m3

2440

Porosité

Φ

m2/m3

0,13

Chaleur spécifique

C

J/kgK

850

Conductivité thermique sèche à 10°C

λ

W/mK

2,25

Facteur de résistance à la vapeur d’eau

µ

-

140

Teneur en eau de référence

W80

kg/m3

2,5

Point de saturation

Wf

kg/m3

75

Coefficient d’absorption de l’eau

A

kg/m2s^0.5




Facteur de séchage




-

10

Ratio d’augmentation de C selon HR




%/M.%

8

Teneur en eau caractéristique à la fabrication




kg/m3

8

Coeff. Augmentation C selon T°




W/mK2

0,0002

Tableau 1 : Paramètres pour les similations ; Source : Pierre calcaire dure – IBP – BD WUFI

Une des tâches importante de ce travail a été l’étude des caractéristiques des matériaux nécessaires à l’utilisation du logiciel WUFI 2D et à l’élaboration de fiches mentionnant les caractéristiques étudiées (tableau 1). Elles permettent de recenser un maximum de matériaux relatifs aux modes constructifs dans le bâti ancien à notre disposition dans différentes régions de France ainsi qu’un grand nombre de matériaux nécessaires à la réhabilitation comme les revêtements, les pare-vapeurs et les isolants manufacturés et bio-sourcés. A partir de ces données, le logiciel Wufi 2D permet de tracer les courbes de sorption des matériaux décrivant ainsi les états d’équilibre successifs du matériau avec le milieu ambiant (figure 1).



Figure 1 : courbe de sorption de la pierre dure calcaire sous Wufi 2D
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