Comment prédire les désordres causés par l'humidité? Quelles solutions techniques pour rénover le bâti existant – HUMIBATex

La démarche scientifique repose sur un état de l’Art préalable (transferts hygro-thermo-aéraulique et outils existants pour les étudier), puis la mise en place d’un outil alimenté par des données réelles mesurées à une triple échelle : le matériau, la cellule expérimentale, les bâtiments réels avant et après rénovation. Les matériaux nécessaires aux données d’entrées des modèles ont été caractérisés. Les caractérisations hygrothermiques ont été réalisées sur des échantillons prélevés directement sur des habitations anciennes et sur des échantillons issus de la construction de la cellule test. Les simulations ont été effectuées sur 4 typologies de parois anciennes en isolation par l’intérieur (Brique, Béton, Pierre, pan de bois-Torchis). L’approche retenue permet de proposer une méthodologie et des réponses à des questions clefs sur lesquelles les maîtres d’œuvres et les maîtres d’ouvrages pourront s’appuyer pour réhabiliter les bâtiments existants. La plateforme de simulation, comprenant plusieurs outils de simulation s’est construite en s’appuyant sur les outils habituellement utilisés par chacun des partenaires. Le projet a ainsi permis d’appréhender la question difficile du coulage thermo-hygro-aéraulique aux différentes échelles du bâtiment. Différents types de couplage ont été explorés : la Co-simulation entre deux codes de bâtiment (Paroi – Bâtiment), la Co-simulation entre un code complet de bâtiment et modèle réduit de paroi, la Simulation dans un même environnement et le Chainage entre codes de simulation (Paroi – Bâtiment). Il s’avère que la solution la plus opérationnelle pour la simulation multi-échelle des transferts de Chaleur-Air-Humidité dans le bâtiment est le chainage. Cette solution introduit un biais dans la prédiction mais ce biais va dans le sens de la sécurité.

Le projet HUMIBAtex est un projet de recherche fondamentale coordonnée par le CSTB. Il associe aussi le Cerema, Isover, Aldes, Ventilairsec ainsi que les laboratoires LaSIE, LOCIE, CETHIL. Le projet a commencé en janvier 2012 et a duré 48 mois. Les résultats principaux sont: • Guide bibliographique (http://www.batipedia.com/telechargements.html?id=800004) «Impact de l’humidité dans le bâtiment : diagnostics et retours d’expériences ». • Suivi in situ avant et après travaux de 6 bâtiments. • Construction et essais sur cellule expérimentale (sans et avec isolation). • Mise en œuvre d’une plateforme de co-simulation ‘thermo-hygro-aéraulique’. • Guide technique HUMIBATex. Il regroupe i) la méthodologie choisie pour le calcul des indicateurs du risque de pathologies dans les bâtiments, ii) des réponses illustrées par des solutions techniques issues de résultats de simulations pour traiter les questions les plus problématiques lors de la réhabilitation de bâtiment. Le projet HUMIBATex complète ainsi les connaissances sur les transferts couplés « chaleur-humidité-air » dans les bâtiments existants en combinant des mesures in-situ dans les bâtiments réels, des essais en laboratoires et un grand nombre de simulations.

Publication du guide de recommandations technique vers les professionnels

Les partenaires ont réalisé i) des productions scientifiques dans différents journaux: Journal of Building Engineering, Journal of Building Performance Simulation, Energy Procedia…etc. Ils ont participés à des congrès comme IBPSA International BS2013-Chambéry, Conference SIMURex Cargèse 2013, 13ème journée d’études des milieux Poreux 2016… 2 thèses sont associées au projet: Julien Berger, Thèse de Doctorat : « Contribution à la modélisation hygrothermique des bâtiments : application des méthodes de réduction de modèles » 2014, Université Savoie- Mont Blanc. Mohamed Yacine FERROUKHI, Thèse de Doctorat : « Modélisation des transferts thermo-hydro-aérauliques dans les enveloppes de bâtiments : Evaluation des désordres causés par l’humidité » soutenue le 01/12/2015 à l’Université de La Rochelle. Financement : ANR Humibatex 2012-2016.

La réhabilitation des bâtiments existants est un enjeu majeur pour réduire d’un facteur 4 les émissions de gaz à effet de serre.
Pour que cet effort soit consenti par tous il faut proposer des solutions techniques complètes (isolation, ventilation) et acceptables pour les professionnels. Ces solutions doivent apporter des réponses aux réductions énergétiques mais également au confort des occupants et à la durabilité de la solution proposée.
Lors de réhabilitations, le principal risque, mal appréhendé à l’heure actuelle tant dans les pratiques que dans la réglementation, réside dans une dégradation lente et irréversible de certains composants sensibles à l’humidité (poutres en bois, pierres tendres, enduits anciens, etc.). Cette dégradation peut, dans certains cas, conduire à l’effondrement de tout ou d’une partie du bâtiment.
L’humidité a en effet toujours été l’ennemi numéro un du bâtiment. Moisissures, pourriture du bois, corrosion des métaux sont parmi les effets courants des liaisons dangereuses qu’entretient l’eau avec les matériaux et les ouvrages.
Pour apporter des solutions viables, notre projet s’inscrit dans une démarche de rénovation énergétique « globale » du parc de bâtiments existants, en distinguant les époques et les modes constructifs (principalement « bâti ancien » d’un côté, « bâti moderne » de l’autre) et en cherchant à coupler les aspects liés :
- à l’amélioration thermique de l’enveloppe (parois courantes et liaisons),
- aux transferts hydriques au travers de l’enveloppe,
- à la ventilation et à la perméabilité à l’air,
- aux conséquences des effets de l’humidité sur les émissions des matériaux et sur les risques de moisissures.

Cette étude propose de réaliser un guide d’aide à la réhabilitation des bâtiments existants en proposant des solutions adaptées. Ce guide sera accessible par les professionnels du bâtiment.
Pour valider ces solutions, un outil articulant les modèles et modules de simulations existants capables de prédire les consommations énergétiques, le confort des occupants et les risques de pathologies liés à l’humidité après rénovation sera développé.
Cet outil sera validé par des mesures in situ avant et après rénovation sur des bâtiments réels et occupés et par des mesures sur une cellule expérimentale à construire.
La cellule expérimentale permettra des expérimentations en conditions climatiques artificielles, pour mieux comprendre les phénomènes de transferts et en conditions climatiques réelles.
Les données d’entrée étant indispensables aux simulations, une liste des caractéristiques nécessaires aux modèles sera réalisée sur la base des éléments existants et complétée si nécessaire par des mesures directement sur les produits.
Le guide sera réalisé à partir des résultats de mesure de cette étude et complété par des simulations de configurations proposées lors de l’analyse du parc bâti existant. Ainsi le maître d’ouvrage ou le maître d’œuvre aura à sa disposition un guide proposant des solutions de réhabilitation vérifiées et validées. Si le guide n’est pas suffisant, les outils développés dans cette étude permettront de répondre à sa requête.