Développement d’un instrument de mesure et de contrôle de la résistance thermique de parois de bâtiments directement utilisable sur site

Dans le cadre de l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments, les performances des matériaux de construction sont vérifiées actuellement sur la base d’échantillons prélevés et testés en laboratoire dans des conditions de laboratoire bien spécifiques. Afin de répondre à un besoin de contrôle in situ pour obtenir ainsi des résultats plus représentatifs de la réalité, un instrument de mesure du coefficient de transmission thermique d'une paroi de l'enveloppe externe d'un bâtiment par méthode active avec une estimation de son incertitude sera développé.

Contexte, enjeux et objectifs

Le niveau d’isolation thermique des parois opaques demeure l’un des points essentiels pour l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments. Les performances thermiques de celles-ci doivent pouvoir être contrôlées en vue de la rénovation du bâtiment, pendant sa construction, à sa livraison ou au cours de son utilisation. Le besoin d’une méthode de contrôle in situ de paroi est donc plus que jamais d’actualité. Une telle mesure à l’échelle de la paroi constitue un complément intéressant aux méthodes globales de bilan énergétique du bâtiment dans son ensemble (co-heating…).

Le paramètre physique représentant la qualité d’une enveloppe d’un point de vue de l’isolation thermique est sa résistance thermique. Actuellement, des méthodes de mesure de cette grandeur existent, soit à l’état de mesures de laboratoire ou exploratoires, soit dans le cadre de normes internationales ou de projets de norme. Cependant, aucune de ces méthodes ne remplit les conditions garantissant une mesure universelle : utilisation sur tout type de paroi et de bâtiment, à tout moment de l’année, faible durée de mesure, simplicité d’utilisation, coût de revient modéré et incertitude maitrisée.

Un dispositif de mesure in-situ répondant à ce cahier des charges et se basant sur la thermographie infrarouge en approche active sera développé dans le cadre du projet RESBATI. Les incertitudes associées aux résultats délivrés par l’instrument seront évaluées par la mise en place d’une approche Bayésienne et ses limites d’utilisation déterminées.

La démarche mise en œuvre consistera à déterminer la résistance thermique de plusieurs types de parois opaques à différentes échelles :

  • les méthodes de référence par plaque chaude gardée (instrument primaire du LNE) permettront de caractériser ce paramètre au niveau du matériau en conditions de laboratoire ;
  • l’utilisation de chambres climatiques (REBECCA au LNE) et de boites chaudes gardées pour lesquelles les conditions d’environnement et de contraintes thermiques sont parfaitement maitrisées et connues donnera accès à la résistance thermique des parois à l’échelle laboratoire ;
  • des mesures sur sites réels instrumentés permettront de réaliser les qualifications de terrain.

Le prototype, basé sur la thermographie infra-rouge en mode actif et développé par la société Themacs Ingénierie, pourra ainsi être qualifié au moyen des nombreuses installations mises à disposition par les partenaires du projet et via la réalisation de simulations numériques des transferts thermiques en fonction de différentes configurations (COMSOL). Le LNE apporte à ce projet ses compétences et ses moyens dans le domaine des caractérisations thermiques à différentes échelles, ainsi que son expertise avancée quant aux méthodologies d’évaluation des incertitudes de mesure dans le but de fiabiliser les données obtenues. Le réseau de contacts du LNE (FBE, ALEC…) permettra de faire évoluer le dispositif conformément aux attentes des futurs utilisateurs.

Impacts scientifiques et industriels

Prototype de l’instrument de mesure avec le modèle thermique de traitement des données implémenté et un modèle d’évaluation des incertitudes correspondant développé.

Partenaires

CERTES / IFSTTAR / CEREMA / CSTB / Themacs Ingénierie / AFNOR

Réseaux

Projets associés

ANR RESBATI - Mesure in-situ de RESistance thermique de parois de BATIment – Coordination CERTES (Centre d'Études et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes)

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