Matthieu Labat (CETHIL, Lyon)

22 Mars 2013 

 

« L’évolution actuelle des exigences en termes de performance énergétique des bâtiments a fait apparaître de nouveaux enjeux et problématiques scientifiques, dont ceux liés à l’humidité. En effet, des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité se développent simultanément et à des échelles différentes (matériaux, parois, enveloppe). Pour les étudier, il est intéressant d’avoir recours à des codes de calcul qui permettent de décomposer l’influence des différents transferts. Cependant, la comparaison des résultats de plusieurs codes à partir d’un cas théorique simple montre des écarts importants1. Ce résultat fait apparaître le besoin de données fiables pour la validation des codes de calculs et des hypothèses simplificatrices sur lesquelles ils reposent.

Dans cet objectif, un modèle existant nommé HAM-Tools a été utilisé pour simuler les transferts couplés à l’échelle du bâtiment. Ce modèle a été confronté à des mesures provenant d’une cellule expérimentale, construite et instrumentée dans ce but. Une première étude2 a permis d’aboutir à une validation partielle du modèle, mais des différences apparaissent, notamment sur le comportement global du bâtiment pour des sollicitations complexes en humidité et en température.

La démarche de validation a été décomposée en plusieurs étapes, de manière à cibler des transferts spécifiques et d’en améliorer la modélisation. Ces études localisées concernent les transferts couplés de chaleur et de masse à travers les parois solides, la modélisation des transferts de chaleur à travers une lame d’air ventilée et enfin la modélisation du renouvellement de l’air intérieur en conditions naturelles. Pour estimer la précision globale du modèle, c’est-à-dire à l’échelle du bâtiment, une séquence expérimentale a été simulée en prenant en compte l’ensemble des transferts couplés simultanément.

Les performances du modèle sont discutées à partir des mesures locales, c’est-à-dire dans les parois, puis globales. La bonne concordance entre mesures et résultats de simulation permet de conclure sur la validité et la généricité de la démarche mise en œuvre et les hypothèses de simulation. Plus particulièrement, il est apparu que l’outil de modélisation permet de prédire correctement le comportement moyen des parois en humidité et en température. Il est donc envisageable de l’utiliser pour simuler et estimer l’impact des constituants des parois en termes de durabilité, de performances énergétiques et de confort de l’occupant.

1 Woloszyn M., Rode, C., 2008a. Annex 41 whole building heat, air, moisture response – Modelling principles and common exercises, Final report IEA, EXCO, ECBCS Annex 41, ACCO, Leuven, Belgium, ISBN 978-90-334-7057-8

2 Piot A., 2009. Hygrothermique du bâtiment : expérimentation sur une maison à ossature bois en conditions climatiques naturelles et modélisation numérique. Thèse, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, France