Maîtrise de l’Energie dans les bâtiments en Climat Tropical Humide : étude des matériaux biosourcés d’origine végétale pour l’efficacité énergétique et le confort thermique.

Energy management in buildings in humid tropical climate : study of biosourced materials of plant origin for energy efficiency and thermal comfort.

Gestión de la energía en edificios de clima tropical húmedo : estudio de materiales biológicos de origen vegetal para la eficiencia energética y el confort térmico.

• Auteur / Autrice : Guarry Montrose
• Direction : Ted Soubdhan, Dieuseul Prédélus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 09/12/2021
• Etablissement(s) : Antilles
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de recherche en géosciences et énergies (Pointe-à-Pitre) - Université d'État d'Haïti
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en géosciences et énergies (Pointe-à-Pitre)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ted Soubdhan, Dieuseul Prédélus, Philippe Poggi, Harry Boyer, Maina Andre, Frédéric Dupont
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Poggi, Harry Boyer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Économies d'énergie

Constructions

Développement durable

Mots clés libres

Fibres végétales

Climat tropical humide

Propriétés isolantes

Performances thermiques

Confort thermique

Température et propriété thermo physique

Plant fibers

Humid tropical climate

Sustainable development

Buildings

Insulating properties

Thermal performance

Fibras vegetales

Clima tropical húmedo

Desarrollo sostenible

Propiedades aislantes

Rendimiento térmico

Confort térmico

Temperatura y propiedades termofísicas

Résumé

Dans le contexte du développement durable et du changement climatique, l'adaptation des bâtiments au contexte climatique des pays chauds est une nécessité pour améliorer les conditions de vie dans les logements. L'isolation thermique des bâtiments à l'aide de matériaux biosourcés d’origine végétale est une solution intéressante qui s’inscrit dans la logique de leur disponibilité et accessibilité à coûts très réduits. Nous présenterons les études réalisées pour caractériser les propriétés thermiques des matériaux d’origine végétale : feuilles de banane, feuilles de latanier, fibres de vétiver, fibres de palmiste, sargasses, feuilles de cocotier, sciure de bois et feuilles de canne à sucre. Nous avons réalisé une expérimentation en Haïti, des feuilles de bananes ont été utilisées comme protection solaire de la toiture en vue d’évaluer leur performance thermique.Nous avons effectué des simulations thermiques des modèles de bâtiments intégrant ces matériaux au sein de leur enveloppe afin d’étudier l’influence des fibres végétales notamment les feuilles de bananes sur la consommation d’énergie et le confort thermique en utilisant les fichiers météos de Port-au-Prince et du raizet. Nous avons adapté en climat tropical humide le calcul de l’indice de confort pour intégrer l’humidité relative comme une fonction du temps et non plus comme une constante. Nous avons effectué une étude paramétrique de l’influence de la vitesse d’air intérieur sur le confort thermique. Lorsque les cellules sont isolées en toiture et aux murs l’évolution de leur indice de confort thermique sont acceptables selon la norme ASHRAE avec plus de 80% de point situé dans la zone de confort sur une année.

In the context of sustainable development and climate change, the adaptation of buildings to the climatic context of hot countries is a necessity to improve living conditions in housing. The thermal insulation of buildings using biosourced materials of plant origin is an interesting solution that is consistent with their availability and accessibility at very low cost. We will present the studies carried out to characterize the thermal properties of materials of plant origin: banana leaves, latan leaves, vetiver fibers, palm kernel fibers, sargassum, coconut leaves, sawdust and sugarcane leaves. We conducted an experiment in Haiti, banana leaves were used as solar protection of the roof in order to evaluate their thermal performance.We carried out thermal simulations of building models integrating these materials within their envelope in order to study the influence of plant fibers, in particular banana leaves, on energy consumption and thermal comfort, using meteorological files from Port-au-Prince and Le Raizet. We have adapted the calculation of the comfort index in a humid tropical climate to integrate the relative humidity as a function of time and not as a constant. We have performed a parametric study of the influence of indoor air velocity on thermal comfort. When the cells are insulated on the roof and walls, the evolution of their thermal comfort index is acceptable according to the ASHRAE standard with more than 80% of the points located in the comfort zone over a year.

En el contexto del desarrollo sostenible y el cambio climático, la adaptación de los edificios al contexto climático de los países cálidos es una necesidad para mejorar las condiciones de vida en las viviendas. El aislamiento térmico de los edificios mediante el uso de materiales biológicos de origen vegetal es una solución interesante que se corresponde con su disponibilidad y accesibilidad a costes muy bajos. Presentaremos los estudios realizados para caracterizar las propiedades térmicas de materiales de origen vegetal: hojas de plátano, hojas de latanier, fibras de vetiver, fibras de palmiste, sargazo, hojas de coco, serrín y hojas de caña de azúcar. En un experimento realizado en Haití, se utilizaron hojas de plátano como protección solar del tejado para evaluar su rendimiento térmico.Hemos realizado simulaciones térmicas de modelos de edificios que integran estos materiales en sus envolventes para estudiar la influencia de las fibras vegetales, en particular de las hojas de plátano, en el consumo energético y el confort térmico, utilizando los archivos meteorológicos de Puerto Príncipe y Le raizet. Hemos adaptado el cálculo del índice de confort a un clima tropical húmedo para integrar la humedad relativa en función del tiempo y no como una constante.Hemos realizado un estudio paramétrico de la influencia de la velocidad del aire interior en el confort térmico.comodidad. Cuando las celdas están aisladas en el techo y las paredes, la evolución de su índice de confort térmico es aceptable según la norma ASHRAE, con más del 80% de los puntos situados en la zona de confort a lo largo de un año.