Thèse Étude Expérimentale et Numérique des Performances Hygrothermiques des Enveloppes de Bâtiments Biosourcées et Géosourcées H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Est Créteil École doctorale : SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement Laboratoire de recherche : CERTES - Centre d'Etude et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes Direction de la thèse : Abderrahim BOUDENNE ORCID 0000000338049996 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-09T23:59:59 Le secteur du bâtiment représente une part importante de la consommation mondiale d'énergie, des émissions de gaz à effet de serre et de l'utilisation des ressources naturelles. Face aux enjeux environnementaux actuels, le développement de matériaux de construction à faible impact carbone et à haute performance thermique est devenu une priorité. Dans ce contexte, les matériaux biosourcés et géosourcés apparaissent comme des alternatives prometteuses aux matériaux conventionnels, grâce à leur faible empreinte environnementale, leur capacité de stockage du carbone et leur contribution potentielle à l'amélioration de l'efficacité énergétique des bâtiments.
Cependant, l'évaluation précise des performances énergétiques des enveloppes intégrant ces matériaux demeure complexe en raison des transferts couplés de chaleur et d'humidité liés à leur forte hygroscopicité. Malgré les progrès récents, des écarts significatifs subsistent entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques, notamment en raison des hypothèses de modélisation et des incertitudes sur les propriétés thermiques et hygrothermiques des matériaux. Ces limitations freinent leur intégration dans les outils de simulation énergétique utilisés pour la conception, la réglementation et l'évaluation des bâtiments.
Cette thèse, qui s'inscrit dans la continuité des travaux de Haoyan Zhang, vise à développer et valider une méthodologie complète d'évaluation des performances hygrothermiques des matériaux biosourcés destinés aux enveloppes du bâtiment. L'approche repose sur une combinaison d'expérimentations et de simulations numériques avancées afin de mieux représenter le comportement réel de ces matériaux dans des conditions environnementales représentatives. Le projet adopte une approche multi-échelle couvrant le matériau, la paroi et la cellule expérimentale. À l'échelle du matériau, les propriétés thermophysiques (conductivité thermique, diffusivité thermique et capacité thermique) ainsi que les propriétés hygrothermiques (valeur tampon d'humidité, isothermes de sorption/désorption, résistance à la diffusion de vapeur d'eau et absorption capillaire) seront caractérisées expérimentalement en fonction de la température et de l'humidité. À l'échelle de la paroi et du système constructif, des essais expérimentaux permettront d'évaluer la capacité des matériaux biosourcés à réguler les variations cycliques de température et d'humidité, fournissant ainsi des données pour l'étalonnage et la validation des modèles numériques.
L'objectif final est d'intégrer un modèle couplé de transferts chaleur-air-humidité (HAM) dans un outil open source de simulation énergétique dynamique des bâtiments, tel qu'EnergyPlus, et de comparer les résultats à ceux de la cellule expérimentale mise en oeuvre par le laboratoire. Les résultats attendus contribueront au développement d'outils prédictifs plus fiables pour la conception et l'évaluation d'enveloppes de bâtiments bio et géo-sourcées à haute performance, tout en améliorant la prédiction du confort thermique intérieur et de l'efficacité énergétique des bâtiments. Le bâtiment figure parmi les secteurs les plus consommateurs d'énergie et de ressources naturelles, tout en étant fortement responsable des émissions de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, les matériaux bio- et géosourcés suscitent un intérêt croissant en raison de leur faible empreinte carbone et de leur potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique des constructions. Néanmoins, la complexité des transferts couplés de chaleur et d'humidité dans ces matériaux rend leur comportement difficile à prédire avec précision, limitant ainsi leur prise en compte dans les outils de simulation et de conception des bâtiments performants. Etude du confort thermique et hydrique des bâtiments avec des enveloppes a base de matériaux biosourcés ou de terre crue Caractérisation des propriétés thermiques et hygrothermiques des matériaux et des parois, évaluation expérimentale des performances à l'échelle d'une cellule test, et comparaison des performances énergétiques du bâtiment issue des calculs et de la mesure.

Master : Génie énergétique et thermophysique de l'ingénieur
Licence : Génie énergétique et de l'énergie