EVALUATION IN-SITU DU COMPORTEMENT

HYGROTHERMIQUE DE MAISONS BIOSOURCES

B. MOUJALLED, D. SAMRI (CETE du Sud-Ouest)

A. MARCOM (RAH Inventerre SCOP)

Contexte et objectifs

• Essor de l’usage des matériaux dits biosourcés pour le bâtiment, compte tenu de leur faible impact environnemental

• Le béton de chanvre se caractérise par une faible conductivité thermique et une forte sensibilité à la vapeur d’eau

• Le terre-paille présente un comportement similaire mais peu de données scientifiques sur sa caractérisation sont disponibles

• Suivi in-situ du comportement hygrothermique de deux maisons en béton de chanvre et en terre-paille

Présentation des opérations

• Maison en béton de chanvre

– SHON 250 m² en Dordogne

– Livrée en décembre 2011

– Structure bois porteuse

– Remplissage béton de chanvre (30cm)

Présentation des opérations

• Maison en terre-paille

– SHON 95 m² en Ariège

– Livrée en février 2008

– Structure bois porteuse

– Remplissage terre-paille (30cm)

Composition des parois

Béton de

chanvre

30 cm

cha

ux/

sab

le P

F7

0 (

2 c

m)

Ch

au

x/sa

ble

PF

80

(1

cm)

cha

ux/

sab

le P

F8

0(2

cm)*

*Les parois de la pièce instrumentée

ne dispose pas d’enduit intérieur

En

du

it c

ha

ux

(2 c

m)

En

du

it t

err

e (

2 c

m)

Terre-paille

30 cm

Mur en béton de chanvre Mur en terre-paille

Propriétés des matériaux

Matériau Masse

volumique

(kg.m-3)

Conductivité

thermique

(W.m-1.K-1)

Chaleur

massique

(J.kg-1.K-1)

Diffusivité

(10-7 m2.s-1)

Terre-paille 270 0,1 1200 3,1

Béton de chanvre 450 0,1 1000 2,2

Protocole expérimental

• Qualité de l’enveloppe

– analyse thermographique

– mesure de l’étanchéité à l’air

• Suivi in-situ sur 2 ans (pas d’acquisition de 15 minutes)

– confort hygrothermique intérieur avec 8 enregistreurs T-HR

et station météo extérieure

– comportement hygrothermique de deux parois avec et sans

ensoleillement

– Mesure de flux thermique (uniquement béton de chanvre)

Instrumentation des parois

Sonde de contact

(T surface)

Sonde T-HR

dans la paroi

Boîtiers

d’acquisition

Fluxmètre

Sonde de contact

(T surface)

Boîtiers

d’acquisition

Sonde T-HR

intérieureStation météo

0 2 17 27 32 34 cmIntérieur Extérieur

T surface

T & HR

paroi

T surface

T & HR

intérieur

T & HR

extérieur

En

du

it t

err

e

Terr

e-p

ail

le

En

du

it c

ha

ux

Sonde de

contact

(T surface)

Boîtiers d’acquisition

(Hobo)

Qualité de l’enveloppe

• Homogénéité des températures de surface

• Absence de ponts thermiques de structure

Maison en béton de chanvre Maison en terre-paille

Qualité de l’enveloppe

• Infiltrations importantes au niveau des liaisons périphériques

Excellent Bon Moyen Mauvais

1,32 m3/(h.m2)

Très mauvais

Excellent Bon Moyen Mauvais

1,67 m3/(h.m2)

Très mauvais

Béton de chanvre

Terre-paille

Confort hygrothermique hiver

• Les mesures de T et HR respectent globalement la

zone de confort en hiver

0

5

10

15

20

25

10 15 20 25 30

Hum

idité

abs

olue

(g

vape

ur/k

g a.

s.)

Température sèche ( °C)

Zone air sec Zone pathologie Zone pathologieZone confort (hiver) TP_salon_hiver BC_salon_hiver

HIVER (nov. 2012 – mars 2013)

Confort hygrothermique été

• Les mesures de T et HR respectent globalement la

zone de confort en été

0

5

10

15

20

25

10 15 20 25 30

Hum

idité

abs

olue

(g v

apeu

r/kg

a.s

.)

Température sèche ( °C)

Zone air sec Zone pathologie Zone pathologieZone confort (été) TP_salon_été BC_salon_été

ETE (juillet-sept 2012)

Synthèse confort hygrothermique

Zone

confort

Zone air

sec

Zone

pathologie

bactéries

Zone

pathologie

acariens

Béton de chanvre

(BC), hiver98% 0% 0% 0%

Terre-paille (TP),

hiver91% 0% 0% 0%

Béton de chanvre

(BC), été84% 0% 0% 0%

Terre-paille (TP),

été70% 0% 0% 2%

Amortissement et déphasage des parois

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

07/09 00:00 07/09 12:00 08/09 00:00 08/09 12:00 09/09 00:00 09/09 12:00 10/09 00:00

Tem

pé

ratu

re

Béton de chanvre : paroi ouest du 7 au 9 septembre 2012

BC_ext BC_ouest_se BC_ouest_27cm BC_ouest_17cm BC_ouest_si BC_ouest_int

Déphasage de 8h

Amortissement de 95%

Pour 15 cm de béton de chanvre

Amortissement et déphasage des parois

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

07/09 00:00 07/09 12:00 08/09 00:00 08/09 12:00 09/09 00:00 09/09 12:00 10/09 00:00

Tem

pé

ratu

re

Terre-paille : paroi sud du 7 au 9 septembre 2012

TP_ext TP_sud_se TP_sud_27cm TP_sud_17cm TP_sud_si TP_sud_int

Déphasage de 4h

Amortissement de 70%

Pour 15 cm de terre-paille

Contrôle d’humidité des parois

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

07/09 00:00 07/09 12:00 08/09 00:00 08/09 12:00 09/09 00:00 09/09 12:00 10/09 00:00

Hu

mid

ité

re

lati

ve

(%

)

Béton de chanvre : paroi ouest du 7 au 9 septembre 2012

BC_ext BC_ouest_27cm BC_ouest_17cm BC_ouest_int

Amortissement de 93%

Pour 15 cm de béton de chanvre

Contrôle d’humidité des parois

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

07/09 00:00 07/09 12:00 08/09 00:00 08/09 12:00 09/09 00:00 09/09 12:00 10/09 00:00

Hu

mid

ité

re

lati

ve

(%

)

Terre-paille : paroi sud du 7 au 9 septembre 2012

TP_ext TP_sud_27cm TP_sud_17cm TP_sud_int

Amortissement de 80%

Pour 15 cm de terre-paille

Conclusions

• Amortissement du transfert des variations de la température à travers les murs (deux fois plus important pour le béton de chanvre à caractéristiques thermiques équivalentes)

• Amortissement des variations de l’humidité relative contribuant à la régulation hydrique

• Niveau de confort hygrothermique satisfaisant en hiver et en été

• Risque de fuites d’air au niveau des liaisons périphériques

• Poursuite des mesures jusqu’en avril 2013 avec modélisations dans TRNSYS et WUFI

Programme R&D sur l’intérêt du terre-

paille en climat méridional

• 2 entreprises : Ecoterre Scop en Languedoc-Roussillon, et Inventerre Scop en Midi-Pyrénées

• Laboratoires et bureaux d’étude sollicités : FCBA Bordeaux, Ecole des Mines d’Albi, Eco-études, Université de Montpellier, Université de Toulouse

• 2 comités de pilotage

• Budget total : 60 000 €

• Financeurs : Région Languedoc-Roussillon, Ademe Midi-Pyrénées, Région Midi-Pyrénées 40 000 €

• Autofinancement des 2 entreprises 10 000 € chacune

• Durée Eté 2013 – Eté 2015

Contenue de la R&D

• Essai au feu : classe C pour 300 kg/m3. Un ERP sans

enduit est donc possible…

• Essai aux moisissures selon le temps de séchage

• Caractérisation de la conductivité thermique

• Essai à la sorption/désorption de vapeur d’eau

• Simulation Thermique Dynamique

• Fiche de Déclaration Environnementale et Sanitaire