Évaluation des performances hygrothermiques d'une paroi à base de pulpe de betterave

Study of the hygrothermal behaviour of beet pulp based vegetal wall

• Auteur / Autrice : Elias Harb
• Direction : Guillaume Polidori, Chadi Maalouf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique et énergétique
• Date : Soutenance le 20/06/2024
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM) - EA 7548
• Jury : Président / Présidente : Rose-Marie Dheilly
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Polidori, Chadi Maalouf, Patrick Salagnac, Camille Magniont, Tímea Dénes Bejat, Catherine Lacoste, Christophe Bliard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Salagnac, Camille Magniont

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isolation thermique

Matériaux -- Propriétés thermiques

Briques -- Fabrication

Amidon de pomme de terre

Matériaux

Betteraves

Empreinte écologique

Éco-matériaux

Consommation d'énergie

Génie civil -- Recherche

Chantiers de construction

Construction -- Industrie

Mots clés libres

Matériaux bio-Sourcés

Batiment

Performances hygrothermiques

Pulpe de betterave

Amidon de pomme de terre

Paroi

Bio-Sourced materials

Building

Hygrothermal performances

Beet pulp

Potato starch

Wall

Résumé

Face au réchauffement climatique et à la forte consommation énergétique du secteur du bâtiment, l'utilisation de matériaux à faible empreinte écologique et recyclables issus de sources biologiques représente une solution prometteuse pour atténuer ce problème.L'objectif de cette thèse est d’explorer les performances hygrothermiques à l'échelle du bâtiment d'un nouveau matériau bio-sourcé à base de pulpe de betterave et d'amidon de pomme de terre, avec un rapport massique égale à 0.4, préalablement élaboré, caractérisé et optimisé dans des études antérieures à l'échelle du matériau.Au début de cette étude, une investigation expérimentale approfondie a été entreprise sur la microstructure du matériau, ainsi que sur la cinétique de séchage et les performances mécaniques des deux types de briques (pleines et perforées). Il a été observé une performance supérieure des briques perforées par rapport aux briques pleines. Ensuite, l'étude a été approfondie par une analyse analytique, numérique et expérimentale des performances thermiques des briques perforées. Les résultats obtenus ont montré une bonne concordance entre les trois analyses réalisées.Finalement, l'analyse des propriétés hygrothermiques du bio-composite étudié a été réalisée à l'échelle du bâtiment. Les performances énergétiques globales, le contenu total en eau, le taux de séchage, le risque de condensation, le comportement thermique dynamique, ainsi que l'analyse du risque de croissance de moisissures pour quatre configurations d'isolation différentes ont été évalués numériquement dans deux conditions climatiques distinctes en France. Cette étude nous a permis de déterminer son adaptabilité à diverses conditions climatiques.

In the face of climate change and the high energy consumption of the building sector, the use of low-impact and recyclable materials derived from biological sources represents a promising solution to mitigate this issue.The aim of this thesis is to explore the hygrothermal performance at the building scale of a new bio-sourced material based on beet pulp and potato starch, with a mass ratio of 0.4, previously developed, characterized, and optimized in previous studies at the material scale.At the beginning of this study, an in-depth experimental investigation was conducted on the material's microstructure, as well as on the drying kinetics and mechanical performance of the two types of bricks (solid and perforated). A superior performance of the perforated bricks compared to the solid bricks was observed. Subsequently, the study was furthered by an analytical, numerical, and experimental analysis of the thermal performance of the perforated bricks. The results showed good agreement between the three analyses conducted.Finally, the analysis of the hygrothermal properties of the studied bio-composite was carried out at the building scale. The overall energy performance, total water content, drying rate, condensation risk, dynamic thermal behavior, as well as the analysis of mold growth risk for four different insulation configurations were numerically evaluated in two distinct climatic conditions in France. This study enabled us to determine its adaptability to various climatic conditions.