EOPEBEC - Etude et optimisation des performances énergétiques d’une enveloppe en béton de chanvre pour le bâtiment

Study and optimization of energy performance of a hemp concrete building envelope

• Auteur / Autrice : Georges Costantine
• Direction : Guillaume Polidori, Chadi Maalouf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SI - Sciences de l’Ingénieur
• Date : Soutenance le 19/10/2018
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de Recherche en Sciences Pour l’Ingénieur (GRESPI) EA 4694 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Étienne Wurtz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elias Kinab, Camille Magniont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abderrahim Boudenne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Construction en chanvre

Béton -- Composition chimique

Béton -- Chimie

Mots clés libres

Béton de chanvre

Hystérésis

Thermodépendance

Modélisation numérique

Etude expérimentale

Transferts hygrothermiques

Hemp concrete

Hysteresis

Thermal dependency

Numerical modeling

Experimental study

Hygrothermal transfers

Résumé

Dans un contexte de réchauffement climatique et de fin programmée des énergies fossiles, le secteur du bâtiment vise à réduire de 38% sa consommation d’énergie et à atteindre 10% de matériaux bio-sourcés utilisés dans la construction à l’horizon 2020. Ainsi, le béton de chanvre peut jouer un rôle majeur grâce à son bilan environnemental et à ses propriétés hygrothermiques qui lui permettent d’assurer un rôle d’amortisseur thermique et de stabilisateur de confort. Or le comportement hygrothermique du béton de chanvre à l’échelle du bâtiment est peu abordé dans la littérature et jamais pour les bâtiments tertiaires. L’objectif principal de ce projet est de combler ce vide en étudiant et en optimisant les performances énergétiques d’un bâtiment en béton de chanvre destiné à usage de bureaux et/ou de salles d’enseignement. Afin d’assurer le confort thermique intérieur différentes solutions techniques seront couplées au bâtiment et comparées entre elles : - une ventilation double flux thermodynamique associant une pompe à chaleur à une centrale double flux. - Une ventilation simple flux associé à un puits canadien qui récupère la chaleur du sous-sol pour préchauffer l’air de ventilation en hiver ou le rafraîchir en été. - Une ventilation double flux associé à un puits canadien. Par le biais de la simulation numérique et de mesures faites d’abord à l’échelle des composants, il sera ainsi possible d’évaluer le potentiel de chaque composant sur l’énergétique et le confort hygrothermique de bâtiments tertiaires intégrant principalement le périmètre du projet Grand Campus de Reims mais également pouvant être élargi à la spécificité d’autres climats français.

In a context of global warming and planned end of fossil fuels, the construction industry aims to reduce by 38% its energy consumption and to achieve 10% of bio-based materials used in construction in 2020. Thus, the hemp concrete can play a major role thanks to its positive environmental impact and its hygrothermal properties that allow it to ensure a role of heat damper and comfort stabilizer. Or hygrothermal behavior of hemp concrete throughout the building is little discussed in the literature and never for commercial buildings. The main objective of this project is to fill this gap by studying and optimizing the energy performance of a hemp concrete building designed for offices and / or classrooms. To ensure inside thermal comfort, different technical solutions will be coupled to the building and compared with each other: - A double flow thermodynamical ventilation combining a heat pump with a double flow central. - A simple flow ventilation associated to a pipe system which recovers heat from the basement to preheat ventilation air in winter and cool in the summer. - A double flow ventilation associated to a Canadian well. Through computer simulation and measurements made initially at the level of components, it will be possible to evaluate the potential of each component on the energy and hygrothermal comfort of commercial buildings mainly integrating the project boundary Grand Campus Reims but also can be extended to other French specificity climates.