# Approche expérimentale et modélisation hygrothermique de matériaux géosourcés et biosourcés soumis à des sollicitations climatiques transitoires

Lucas Darnon, Cédric Montero, Placide Uwizeyimana, Franck Cevaer, André Chrysochoos

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## To cite this version:

Lucas Darnon, Cédric Montero, Placide Uwizeyimana, Franck Cevaer, André Chrysochoos. Approche expérimentale et modélisation hygrothermique de matériaux géosourcés et biosourcés soumis à des sollicitations climatiques transitoires. Ecole d'automne 2025 du GDR MBS, Oct 2025, Douai, France. 2025. hal-05318421

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Submitted on 16 Oct 2025

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# Approche expérimentale et modélisation hygrothermique de matériaux géosourcés et biosourcés soumis à des sollicitations climatiques transitoires

DARNON Lucas¹, MONTERO Cédric¹, UWIZEYIMANA Placide², CEVAER Franck¹, CHRYSOCHOOS André¹

¹LMGC, Univ. Montpellier, CNRS, Montpellier, France

²LMGC, Univ. Montpellier, IMT Mines Ales, CNRS, Ales, France

INS

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## Contexte et objectifs

* Secteur du bâtiment responsable d'environ 37 % des émissions mondiales de GES [1]

* Baisse et variabilité des précipitations, intensification des vagues de chaleur et des températures plus extrêmes dans le bassin méditerranéen rendant les hypothèses stationnaires de la RE2020 insuffisantes

* Etudier les transferts hygrothermiques couplés de matériaux biosourcés et géosourcés afin d'optimiser la performance énergétique, prévenir des pathologies et améliorer le confort des occupants

## Méthodologies & dispositifs expérimentaux

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### Caractérisation des matériaux

Pierre de Luget

Paille

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Fibre de bois

Laine de verre

Conductivité, chaleur spécifique, masse volumique, perméabilité à la vapeur, coefficient d'absorption capillaire, teneur en eau à saturation et pente de l'isotherme de sorption : Valeurs intégrées dans les simulations numériques

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### Etude du comportement hygrothermique des parois

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Comprendre expérimentalement le comportement des parois à travers des essais en conditions climatiques contrôlées avec la mise en place de **capteurs hygrothermiques** dans les ambiances, aux interfaces et à l'intérieur des matériaux

## Références

[1] Zhang, S., Ma, M., Zhou, N., Yan, J., 2024. GLOBUS: Global building renovation potential by 2070. https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.04133

[2] Künzel, H. M. (1995). Simultaneous Heat and Moisture Transport in Building Components – One - and Two-Dimensional Calculation Using Simple Parameters. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart.

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## Simulations numériques

### Modèle de diffusion de la chaleur

$$D = \frac{\lambda}{\rho \times Cp} \left[ \frac{m^2}{s} \right]$$

### Conductivité thermique

$$\lambda \left[ \frac{W}{m \cdot K} \right]$$

### Capacité thermique volumique

$$\rho \times Cp \left[ \frac{kJ}{m^3 \cdot K} \right]$$

Analyser le rôle de la conductivité thermique et de la capacité thermique volumique dans la réponse des matériaux aux variations de températures extérieures (journalières, saisonnières, annuelles)

### Variations annuelles (à gauche) et journalières (à droite) de la température extérieure en climat méditerranéen

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## Résultats, discussions & perspectives

### Simulation : Graphes des évolutions de l'énergie cumulée de climatisation (en bleu) et de chauffage (en rouge) sur une année

Pour une température intérieure fixée à 20°C et une épaisseur de 20 cm

<table><thead><tr><th>Paroi monocouche</th><th>λ [W/(m.K)]</th><th>ρ × Cp [kJ/(m3.K)]</th></tr></thead><tbody><tr><td>Laine de verre (1)</td><td>0.032</td><td>25</td></tr><tr><td>Fibre de Bois (2)</td><td>0.039</td><td>231</td></tr></tbody></table>

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### Expérimentation : Graphes des évolutions de température en °C (à gauche) et de la pression de vapeur en Pa (à droite)

EXT

6h à 18h (jour)
T : 30°C
HR : 35%
18h à 6h (nuit)
T : 16°C
HR : 25%

$$HR = \frac{p_v}{p_{vs}}$$

PIERRE DE LUGET

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INT

T : 22°C
HR : 35%

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## Perspectives

### Comparaison des résultats : expérimentation et simulation

x Légendes : Capteurs hygrothermiques
--- Expérimentation
--- Simulation

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### Modèle hygrothermique de Künzel [2]

$$ \left\{ \begin{aligned} \rho C_p \frac{\partial T}{\partial t} &= \frac{\partial}{\partial x} \left( \lambda \frac{\partial T}{\partial x} \right) + L_v \frac{\partial}{\partial x} \left( \delta_p \frac{\partial}{\partial x} (H_r p_{vs}) \right) \\ \frac{\partial w}{\partial H_r} \frac{\partial H_r}{\partial t} &= \frac{\partial}{\partial x} \left( K_l \frac{\partial H_r}{\partial x} + \delta_p \frac{\partial}{\partial x} (H_r p_{vs}) \right) \end{aligned} \right. $$

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