Étude expérimentale et numérique de solutions basées sur les éco-matériaux pour la rénovation thermique du patrimoine bâti urbain

Experimental and numerical study of bio-based insulation systems for the thermal refurbishment of historic dwellings in urban areas

• Auteur / Autrice : Sophie Claude
• Direction : Gilles Escadeillas, Stéphane Ginestet, Marion Bonhomme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie civil
• Date : Soutenance le 08/03/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : ECOLE DOCTORALE MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL ET PROCEDES
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMDC - LABORATOIRE MATERIAUX ET DURABILITE DES CONSTRUCTIONS - LRA- LABORATOIRE DE RECHERCHE EN ARCHITECTURE - Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions [Toulouse] / LMDC - Laboratoire de recherche en architecture / LRA
• Jury : Président / Présidente : Sofiane Amziane
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Escadeillas, Stéphane Ginestet, Marion Bonhomme, Youssef Diab, Monika Woloszyn
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Youssef Diab, Monika Woloszyn

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éco-matériaux

Microclimat urbain

Transfert de masse

Transfert de chaleur

Mots clés libres

Matériau bio-sourcé

Rénovation bâti ancien

, transferts de chaleur et de masse

Isolation par l’intérieur

Performance hygrothermique

Microclimat urbain

Bio-based material

Historical building refurbishment

Hygrothermal performance

Internal insulation

Heat and mass transfer

Urban microclimate

Résumé

Concilier patrimoine et amélioration de la performance énergétique du bâti ancien est un défi pour de nombreux centres historiques. La Communauté d’Agglomération du Grand Cahors, qui finance ce travail de thèse à travers une convention CIFRE, a souhaité s’attaquer à cette problématique en valorisant des isolants bio-sourcés. Le choix du matériau et du système d’isolation sont essentiels car ils influencent à la fois la performance hygrothermique de la paroi, la qualité de l’air intérieur, le coût et l’empreinte carbone de la rénovation. Dans cette étude, nous nous sommes focalisé sur la performance hygrothermique de la paroi afin d’assurer que la mise en place d’une isolation par l’intérieur ne soit pas source de dégradations futures de la paroi. Pour cela, nous avons confronté différents outils et méthodes tels que la caractérisation physique des matériaux, une instrumentation in-situ dans deux appartements du centre ancien de Cahors et des simulations hygrothermiques alliant différents outils numériques.

Improving the energy efficiency of buildings is essential to reduce greenhouse gas emissions and mitigate against climate change. Historic dwellings represent a large part of the French building stock that needs to be refurbished. In the city center of Cahors, France, the old medieval dwellings are considered as valuable cultural heritage and internal insulation is often the only insulation technique that can be used when the architectural value of the exterior façade is to be preserved. This PhD thesis, funded by a CIFRE agreement with the Communauté d’Agglomération du Grand Cahors, studied the suitability of bio-based materials for the internal insulation of historical dwellings in urban area. The selection of the insulation material and the system is crucial because of its impact on the hygrothermal performance of the wall, the indoor air quality, the financial cost, and the carbon footprint of the refurbishment solution. In this study we focused on the hygrothermal performance of the walls to provide a reliable risk assessment in order to avoid hygrothermal failure. Due to the complexity of the problem and the lack of needed data, we ran a multi-scale study including both experimental (laboratory characterisation and building monitoring) and numerical modelling methods.