La thèse (identité du / de la / des directeur(s)/trice(s), grade, hdr)





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date de publication09.07.2017
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D.R.E.D.E

Direction Recherche

Etudes Doctorales

Europe


Appel à propositions de sujets de thèses

pour un financement de contrat doctoral


Formulaire à renvoyer à la DREDE renseigné et signé au plus tard le 23 février



PROPOSITION DE SUJET POUR UN CONTRAT DOCTORAL

Laboratoire

Laboratoire des sciences de l’ingénieur pour l’environnement LaSIE


École doctorale

SIMMEA


Sujet de thèse

Intitulé scientifique

Modélisation des transferts thermo-hygro- aérauliques dans les enveloppes des bâtiments. Incidence de l'hystérésis sur la prédiction de la qualité des ambiances habitables.
Intitulé vulgarisé (explicite pour un non spécialiste) *


Direction de la thèse (identité du / de la / des directeur(s)/trice(s), grade, HDR)

Rafik BELARBI, Professeur (contact : rafik.belarbi@univ-lr.fr, 05 46 45 86 25)


Descriptif du sujet

Éléments d’explication du sujet (enjeux scientifiques, applicatifs, sociétaux…) en des termes accessibles par un non spécialiste*

Avec ses 45% de la consommation énergétique mondiale et une émission de CO2 avoisinant les 36.2 billion de tonnes, le secteur du bâtiment constitue encore aujourd’hui un gisement important d’économie d’énergie et de réduction de gaz à effet de serre bâtiment. De ce fait, une réelle et pressante volonté, de réduire les dépenses énergétiques et d’amélioration des conditions environnementales s’avère nécessaire. Ce projet de recherche doctorale répond à cette problématique et s’insère parfaitement dans le cadre des nombreux défis sociétaux. Il répond au défi dédié à la « Mobilité et systèmes urbains durables » et plus particulièrement dans l’axe « Du bâtiment au cadre de vie bâti durable ». Il contribue également au défi « Une énergie, propre, sûre et efficace» et aussi au défi « Santé et bien-être». En effet, la réglementation thermique actuelle préconise de concevoir des bâtiments de plus en plus isolés thermiquement avec une perméabilité de l’enveloppe très faible. Certes, cela permet de limiter l’impact énergétique et environnemental mais fait apparaitre des enjeux nouveaux car cela risque d’altérer le confort d’été et la qualité de l’air intérieur. Une autre conséquence est de voir ces bâtiments « hermétiques » se dégrader par la présence d’humidité à l’intérieur des ambiances habitables. En effet, la présence de l’eau (en phases vapeur et liquide) est responsable de la croissance fongique et de la dégradation des isolants. De plus, elle constitue le vecteur de transport des agents agressifs (tels que les chlorures et les sulfates) et le siège des réactions chimiques (telle que la carbonatation). Ainsi, des phénomènes de second ordre jusque-là négligés sont devenus de plus en plus importantes au point où ils contribuent fortement dans le bilan thermique global des bâtiments et ne peuvent ainsi être négligés. Les transferts massiques (notamment d’humidité) en sont les principaux. En outre, l’utilisation des matériaux à faible impact environnemental tels que les écomatériaux, matériaux bio-sourcés et les matériaux recyclés est freinée, notamment, de par la non disponibilité de bases de données relatives à leurs propriétés intrinsèques et par méconnaissance de leurs comportements dans le temps.

Pour répondre à ces problématiques, ce travail de thèse doctoral s’articulera autour de quatre parties complémentaires :
•La première sera constituée d’un état de l’art permettant de synthétiser les travaux de la littérature dédiés à cette thématique de recherche. Il s’agira d’établir, entre autre, une étude phénoménologique sur les transferts de chaleur, d’air et d’humidité au sein des milieux poreux afin de comprendre, d’une part, les différents modes de fixation d’eau à l’échelle microscopique et d’autre part, d’appréhender les mécanismes mis en jeux lors de ces transferts. S’ensuit, une phase dédiée aux différentes méthodes et protocoles expérimentaux permettant de caractériser les principales propriétés microstructurale, thermique, hydrique, de fixation et de stockage d’humidité des matériaux.
•La deuxième sera consacrée en une caractérisation fine des principales propriétés intrinsèques des matériaux étudiés (écomatériaux, matériaux biosourcés, matériaux locaux). Ces propriétés seront évaluées au laboratoire en fonction de leurs états thermiques et hydriques et pour différentes conditions. Ils constitueront les paramètres d’entrée des modèles des transferts hygrothermiques. Il s’agit, notamment, de la conductivité thermique, de la chaleur spécifique, des isothermes d’adsorption et de désorption de vapeur d’eau ; du coefficient de diffusion d’humidité et du coefficient d’infiltration de l’air.
•La troisième partie sera destinée en une investigation expérimentale des phénomènes d’hystérésis d’adsorption et de désorption moyennant le développement d’une cellule expérimentale au laboratoire, soumise à des sollicitations climatiques dynamiques variées. Ceci permettra de proposer un modèle numérique d’hystérésis.
•La quatrième partie sera dédiée à l’implémentation du modèle numérique développé lors de la partie précédente dans un environnement de co-simulation dynamique du comportement hydro-thermo-aéraulique du bâtiment. S’ensuit une phase de validation expérimentale au laboratoire qui débouchera sur la définition des indicateurs qui concernent aussi bien le confort intérieur et la demande énergétique que les besoins de ventilation ou le risque d’apparition de pathologies liés à l’humidité. L’analyse approfondie de la sensibilité des résultats par rapport aux propriétés des matériaux permettra de produire un jeu de critères pour l’optimisation des propriétés entreprise dans une dernière phase.


(*) Demande des financeurs (collectivités)






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