Projet EMIBIO : Évaluation des Emissions des matériaux Biosourcés dans l’air intérieur

Type de projet :ADEME
Dates :Septembre 2018 – Mars 2022
Axe et équipe de recherche concernés :Axe 3 – ER 5
Responsable du projet :Emmanuel ANTCZAK
Centres concernés :Université d’Artois, IMT Lille Douai
Partenaires :Cerema Nord-Picardie, Université de Picardie Jules Verne,
IMT Lille Douai, IMT Atlantique

Description du projet

Le projet EmiBio se propose d’évaluer les émissions de Composés Organiques Volatils (COV) de certains matériaux biosourcés, qu’il s’agisse de COV issus des additifs contenus dans les matériaux biosourcés, de réactions chimiques secondaires ou liées au développement des micro-organismes qui pourront plus facilement se développer sur ces matériaux naturels dans certaines conditions hygrothermiques. Au-delà de cette évaluation, le projet EmiBio établira des préconisations afin de limiter ces émissions spécifiques, par le biais de recommandations de mise en œuvre des matériaux biosourcés, de stockage, ou encore si le choix du matériau est pertinent. Pour cela, cette étude se placera à différentes échelles, allant du matériau au bâtiment. Nous savons que les matériaux biosourcés ont un impact positif sur le bilan carbone, qu’ils ont des performances thermiques quasi-équivalentes aux matériaux non conventionnels. Ces matériaux bio-sourcés permettent également de réguler les variations hygrométriques ambiantes grâce à leur capacité tampon hygrique (moisture buffer value) et de limiter les perturbations de l’équilibre hygrothermique lors de la rénovation des parois d’un bâtiment ancien. Par conséquent, le couplage de la capacité tampon hygrique des parois avec un système de ventilation hygroréglable permet de réduire la consommation énergétique en diminuant le débit de ventilation sans dégradation du confort hygrothermique ; l’impact sur la qualité de l’air ambiant doit néanmoins être maîtrisé.

Apports scientifiques du laboratoire

Il est nécessaire de connaître les transferts de chaleur et de vapeur au sein des parois de bâtiments en cours d’utilisation. En effet, des conditions limites et environnementales particulières peuvent être à l’origine de pathologies. Leur composition, hétérogène par la nature des éléments, et leur fonction (structure porteuse, isolants, parements, mortier d’assemblage), rend indispensable la répartition de capteurs de température et d’hygrométrie au sein de la paroi pour effectuer un suivi dans le temps. Les interfaces entre matériaux de natures différentes sont les lieux privilégiés de positionnement des capteurs de mesure, mais ceux-ci doivent également être répartis dans la masse des matériaux d’origine naturelle, les plus sensibles. La connaissance des conditions hygrothermiques de l’environnement est également nécessaire (intérieur et extérieur). Les gradients hygrothermiques induits par les sollicitations aléatoires (environnement extérieur et intérieur) rendent complexe l’étude des transferts couplés chaleur/masse. La connaissance des grandeurs de température et d’hygrométrie dans la paroi in situ devra permettre d’évaluer les risques de développements de micro-organismes, à partir notamment de seuils de température et d’hygrométrie évalués en laboratoire, et également par des mesures effectuées en surface de paroi. Les mesures sont effectuées à l’aide de thermo-hygromètres insérés dans la paroi à différentes profondeurs et placés dans les atmosphères intérieures et extérieures. L’acquisition des données est faite par une centrale d’acquisition qui stocke à intervalles réguliers les grandeurs relevées par les capteurs, le suivi peut ainsi être effectif sur la durée du projet. Il est prévu d’intervenir dans deux bâtiments qui ont été rénovés avec des produits bio-sourcés ou recyclés, une mairie et un bureau d’association. Le principe est d’intégrer, suivant le schéma ci-dessous, les capteurs dans l’épaisseur de la paroi et de connaître les conditions aux limites en entrée et en sortie. Toutes les précautions seront prises pour conserver l’étanchéité à l’air du bâti. Les capteurs seront placés à mi-hauteur (environ 1.25m) des parois en correspondance avec ce qui sera fait en laboratoire et pour s’affranchir d’éventuelles remontée capillaires. Les capteurs utilisés sont des thermo-hygromètres qui permettent les relevés de température (°C) et d’humidité relative (%). Ces capteurs sont associés à une centrale d’acquisition qui permet le relevé (à intervalles réguliers) et le stockage des données dans le temps. Le suivi peut ainsi être effectué sur la durée du projet. L’apport du laboratoire se fait d’un point de vue expérimental sur l’instrumentation des parois et théorique sur la modélisation des transferts (Comsol).

Exemple d'instrumentation d'une paroi de bâtiment
Exemple d’instrumentation d’une paroi de bâtiment