Abstract :
[en] In the context of developing sustainable buildings, crop-based construction
materials appear as valuable products given their intrinsic environmental and technical
qualities. Their ability to exchange moisture with the surrounding environment and damping
humidity peaks in rooms, referred to as moisture buffering, is often presented as a way to
improve occupants comfort and otentially reduce the operational energy of the building. It is
understandable why modelling their hygrothermal behaviour and evaluating the impact on
indoor air volumes is essential during the design phases.
This thesis explores themodelling of the hygrothermal behaviour of crop-basedmaterials with
a numerical tool. The latter is developed in a widespread general computational environment
that brings both modularity and interoperability. Three challenges are addressed: the
improvement of mathematical description of crop-based materials in non-standard operating
conditions, the improvement of materials properties determination, and the assessment of
their impact at room-scale. Several experimental facilities are developed in parallel to validate
the proposed approaches, focusing on two materials expected to improve indoor conditions:
straw bales and lime-hemp concrete. Results show that the developedmodel allows improving
the understanding and the characterization of these green materials at various scales of study.
[fr] Dans le contexte du développement des bâtiments durables, les éco-matériaux issus
de l’agriculture (Crop-Based Materials) apparaissent comme des produits particulièrement
intéressants au regard de leurs qualités environnementales et techniques. Leur capacité
d’échanger de l’eau avec l’environnement direct et d’amortir les pics d’humidité, appelée effet
tampon, est souvent présentée comme un moyen d’améliorer le confort intérieur pour les
occupants et, potentiellement, de réduire les dépenses énergétiques du bâtiment en
fonctionnement. On comprend pourquoi, au cours de la phase de conception, il est essentiel
de pouvoir modéliser le comportement hygrothermique des CBM et de pouvoir évaluer leur
rôle dans l’évolution du climat intérieur.
Cette thèse explore la modélisation du comportement hygrothermique des matériaux de construction
à base végétale au moyen d’un outil numérique. Ce dernier est développé dans un
logiciel de calcul généraliste qui offremodularité et interopérabilité. Trois objectifs sont traités:
l’amélioration de la description mathématique des matériaux végétaux dans des conditions de
fonctionnement non standard, l’amélioration de la détermination des propriétés de cesmatériaux,
et la compréhension de leur impact à l’échelle de la pièce. Plusieurs dispositifs expérimentaux
sont développés en parallèle pour valider les approches proposées, en se focalisant
sur deux matériaux d’origine végétale prometteurs pour la régulation de l’environnement intérieur:
les ballots de pailles et les mélanges chaux-chanvre. Les résultats montrent que le
modèle proposé permet l’amélioration de la compréhension et la caractérisation des CBM à
plusieurs échelles d’étude.
