Etude des transferts hygrothermiques dans un matériau écologique

Study of hygrothermal transfer in an ecological material

• Auteur / Autrice : Meriem Saidi
• Direction : Belkacem Zeghmati, Ezeddine Sediki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/12/2018
• Etablissement(s) : Perpignan en cotutelle avec Université de Tunis (1958-1988)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Modélisation pluridisciplinaire et simulations (Perpignan)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Afif El Cafsi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Afif El Cafsi, AmenAllah Guizani, Hassen Beji, Xavier Chesneau, Georges Le Palec, Majdi Hazami
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : AmenAllah Guizani, Hassen Beji

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaleur -- Convection

Transfert de chaleur

Simulation par ordinateur

Propriétés thermiques

Éco-matériaux

Hygrothermoélasticité

Mots clés libres

Transferts hygrothermiques,

Matériau écologique

Modélisation numérique

Convection mixte

Hygrothermal transfer

Ecological material

Numerical modeling

Mixed convection

Résumé

Ce travail concerne une étude expérimentale du comportement hygrothermique de matériaux bio-sourcés sous la forme de briques de terre comprimée (BTC) et de briques de terre stabilisée (BTS). Nous avons déterminé les propriétés thermo-physiques et les isothermes de sorption de ces matériaux et évalué l'influence de l'ajout de stabilisants chimiques (ciment et chaux), sur leurs conductivités thermiques et leurs capacités hygroscopiques. Cette étude est complétée par une modélisation et une simulation numérique des transferts de chaleur et de masse dans une cavité ventilée dont l'une des parois verticales est composée de BTC. Les transferts hygrothermiques dans la paroi, assimilée à un milieux poreux, et dans la cavité ventilée sont décrits respectivement par le modèle de Luikov et les équations classiques de la convection mixte. Ces équations de transferts sont résolues par une méthode implicite aux différences finie, la méthode itérative de Gauss-Seidel et l'algorithme de Thomas. Nous avons analysé l'influence de la température, de l'humidité relative et de la vitesse de l'air ambiant, la densité du flux de chaleur appliqué sur la face externe de la paroi ainsi que la nature du matériau bio-sourcé sur les transferts hygrothermiques dans cette paroi et l'écoulement d'air dans la cavité. Les résultats montrent que la stabilisation chimique augmente la conductivité thermique de la BTC et réduit sa capacité de sorption. L'accroissement de la densité du flux de chaleur appliqué sur la face externe de la paroi de BTC provoque une augmentation des transferts de chaleur par mode latent et sensible entre la face interne de cette paroi et l'air qui s'écoule dans la cavité.

This work concerns an experimental study of the hygrothermal behavior of compressed earth bricks (CEB) and stabilized earth bricks (SEB). We determined its thermo-physical properties and sorption isotherms and evaluated the impact of the chemical stabilizers (cement and lime) addition on their thermal conductivities and hygroscopic capacities. This study is complemented by a modeling and numerical simulations of heat and mass transfers in a ventilated cavity one of its vertical walls is composed of CEB. The heat an mass transfers in this wall, assimilated to a porous medium, and in the ventilated cavity are respectively described by the Luikov model and the mixed convection equations. The transfer equations are solved using an implicit finite difference method, the Gauss–Seidel method and the Thomas algorithm. We have analyzed the effects on the heat and mass transfers within this wall and in the cavity of the temperature and relative humidity air, the inlet air velocity in the cavity and the heat flux density applied on the external face of the vertical wall composed of CEB. These results show that chemical stabilization increase the thermal conductivity of CEB and leads to a reduction in moisture sorption capacity. The increase of the heat flux density applied to the external face of the wall composed of CEB leads to an augmentation of the latent and sensible heat transfers between the inner face of this wall and the air flowing in the cavity.