The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) estimates that buildings account for 40% of the global energy use. The IPCC believes substantial improvements to building efficiency can be implemented easily by improving building enclosures through increased levels of insulation, optimizing glazing areas and minimizing infiltration of outside air.<br><br> Building enclosure design encompasses a wide range of parameters but the transport of heat, air and moisture through the enclosure is of primary importance. In predominantly cold Canadian climates, adequate thermal insulation, effective air barriers, and proper moisture control are crucial for energy savings and durability of the structure.<br><br> For decades, standard construction practice in Canada dictated a polyethylene sheet behind the interior drywall layer to serve as a vapour barrier for assemblies with traditional fibre-based cavity insulation. If the polyethylene sheet was sealed carefully enough it had the added benefit of reducing air leakage. Unfortunately, vapour barriers place the emphasis on the wrong moisture transport mechanism; air leakage can have 10 times or greater the wetting potential than vapour diffusion. Regardless, code enforcement personnel continued (and continue in some areas) to require vapour barriers in all climates, all assemblies, and all occupancies. To do so, they overrule the provision in Part 5 of The National Building Code of Canada that states vapour barriers are not required if it can be shown that the uncontrolled vapour diffusion will not affect the operation of the building and systems, or the health and safety of the occupants.<br><br> Foam plastic insulations perform better than fibre-based insulation in terms of the combined resistance to transmission of heat, air and vapour. This research investigated several types of open cell and closed cell spray polyurethane foam insulation in a variety of assembly configurations both in lab tests and hygrothermal simulations. The simulations were extrapolated to seven Canadian climate categories and three levels of interior relative humidity. The goal was to determine which spray polyurethane foam applications required the addition of a dedicated vapour barrier layer beyond what the foam itself could provide.<br><br> The moisture content of the oriented strand board sheathing layer (OSB) in the tested and modelled assemblies was used as the performance evaluation point because during wintertime vapour drives, the wood sheathing is the most likely condensing surface. Prolonged high moisture content (greater than 20%) in wood and wood products in wall assemblies leads to mould growth and decay. By this measure, if the wood sheathing moisture contents stay within the safe range (less than 19%) a vapour barrier is not necessary. The results are presented in Table 7-4.<br><br> The performance of assemblies containing closed cell spray foam was excellent for all climates and humidity levels. Their performance was equivalent to traditional wall assemblies incorporating a polyethylene sheet vapour barrier. The performance of assemblies with open cell spray foam was equivalent to traditional wall assemblies containing no vapour barrier. Open cell spray foam and fibreglass batt both require additional vapour control layers with all but the mildest Canadian climates with the lowest interior humidities. However, in those mild climates with low interior humidities, the only vapour control layer required was a medium permeance latex paint with primer.<br><br>

Les briques de terre compressée (BTC) à la façon traditionnelle au Bénin présentent de piètres propriétés mécaniques, ce qui explique que les populations recourent aux parpaings de ciment relativement trop couteux et dont l’emploi affecte fortement les ressources en eau et en énergie. Ce travail propose des pistes d’amélioration des BTC pour l’écoconstruction par l’ajout de fibres végétales à des sols usités localement pour la construction. Cette stratégie permet de valoriser les matières premières minérales et végétales dans un domaine d’activités qui concerne une grande partie de la population. Dans un premier temps, un sol a été choisi d’après sa composition chimique, ses propriétés physiques, mécaniques et technologiques. Le choix de la fibre de kénaf pour le renforcement de la matrice minérale se justifie par ses excellentes propriétés mécaniques spécifiques et sa disponibilité à très faible coût. Les effets des fibres sur le comportement du sol au jeune âge, puis sur les comportements mécanique et hygrothermique des matériaux consolidés sous 5 MPa (pression applicable avec les équipements facilement disponibles au Bénin), ont été étudiés pour trois taux massiques de fibres (0,5%; 1% et 1,5% relativement au sol) dans différentes longueurs (5, 10, 20 et 30 mm). Les résultats indiquent une nette amélioration du comportement mécanique des BTC renforcés par le kénaf en termes des résistances à la flexion et à la compression, et de la résistance à la rupture catastrophique (comportement pseudo ductile). Les résultats les plus élevés sont obtenus pour une teneur de 0,5% de fibres de longueur 30 mm. L’ajout de ciment seul au sol fibré (taux de 3, 5 et 7%) ou de ciment associé au laitier de haut fourneau (taux de 3-5% et 5-10%, respectivement) permet en sus d’améliorer de façon importante la résistance à la prise d’eau. Les meilleurs résultats sont obtenus avec 5% de ciment et 10% de laitier de haut fourneau. Les mesures réalisées en chambre biclimatique ont permis de caractériser les matériaux comme paroi séparatrice, en étudiant les transferts de chaleur et de vapeur d’eau. Les résultats mettent en évidence l’effet significatif de l’ajout d’un liant au BTC : L’ajout d’un liant diminue le déphasage et augmente l’atténuation du matériau. Les meilleurs résultats de comportement hygrothermique sont obtenus pour le sol fibré.Cette étude démontre qu’il est possible de produire au Bénin, à partir de matières premières locales et avec des équipements peu onéreux, des éco-matériaux aux propriétés mécaniques et hygrothermiques satisfaisantes pour la construction d’habitat de type R+1. / Traditional Compressed Earth Blocks (CEB) in the Republic of Benin have poor mechanical properties, this justifies why people rely on relatively expensive cement blocks; the use of which greatly affects resources such as water and energy. In this work we have proposed ways to enhance CEB properties for eco-construction by adding plant fibers to locally used construction's soils. This strategy makes it possible to value mineral and vegetable raw materials in a field of an activity that is common to a large part of the population. At first, a soil was chosen according to its chemical composition, its physical, mechanical and technological properties. The choice of kenaf fiber for the reinforcement of the mineral matrix isjustified by its excellent specific mechanical properties and its availability at very low cost. The effects of fibers on soil behavior at young age and on the mechanical and hygrothermal behavior of consolidated materials under 5 MPa (pressure applicable with equipment readily available in Benin) were studied for three mass content of fibers relatively to the soil (0.5% 1% and 1.5%) and different lengths (5, 10, 20 and 30 mm). The results indicated a remarkable improvement in the mechanical behavior of kenaf-reinforced CEBs in terms of flexural and compressive strengths and tolerance to damage. The highest results were obtained with 0.5% of fibers 30 mm long. The addition of a binder (3, 5 and 7% of cement) or (3-5% and 5-10% of cement and blast furnace slag mix) allowed an important reduction in water uptake. The best mechanical results were obtained for a biocomposite made up with BAK soil, 0.5% of flax fibers 30 mm long and a mix of 5% cement and 10% blast furnace slag. Measurements carried out in a biclimatic chamber made it possible to characterize the hydric and thermal behavior of the soil-based materials. The addition of a binder decreases the phase shift and increases the attenuation of the material. These different results show that it is possible to produce in Benin with the available equipment, CEB with mechanical and hygrothermal properties sufficient enought for the construction of type R + 1 habitat.

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Das Projekt OEKO-ID hat zum Ziel. problematische Bauteilanschlüsse, insbesondere Balkenköpfe von Holzdecken, im Zusammenhang mit "ökologischen" Innendämmsystemen messtechnisch zu untersuchen. Des Weiteren sollen Möglichkeiten und Grenzen der hygrothermischen Simulation aufgezeigt werden. Ferner wurde eine neue Methode molekularbiologischer und baubiologischer Untersuchungen, hier zur Detektierung von Schimmelpilzen, entwickelt und optimiert.

Au cours des 50 dernières années, la Palestine, a été le lieu d’une transformation importante tant du point de vue politique qu’économique, social, urbain, etc. Tout au long de cette transformation, le concept architectural des habitats traditionnels à cour (introvertis) a été abandonné en faveur de nouveaux concepts résidentiels (extravertis). Ces derniers sont quasiment identiques sur l’ensemble de la Palestine malgré ses différentes zones climatiques. Contrairement au concept traditionnel, les concepts contemporains n’ont malheureusement pas respecté les valeurs environnementales, énergétiques, fonctionnelles et socioculturelles tant sur le plan du coût que de la taille, de l’emplacement et de l’esthétique. En outre, les architectes se sont plutôt intéressés à l’environnement intérieur qu’à celui extérieur dans l’habitat contemporain. Pour toutes ces raisons, ce nouveau type d’habitat extraverti est en train d’être remis en cause ce qui justifie notre étude. Pour notre recherche doctorale, nous nous penchons sur le rôle que peut jouer par rapport à cette problématique l’espace extérieur (privé) et ses caractéristiques spatiales, environnementales et humaines. En quoi l’existence de la cour est-elle une stratégie efficace pour un habitat durable en Palestine ? Pour répondre à telles questions, nous avons dans une première phase commencé ce travail en présentant un état de l’art des différents repères et facteurs intervenants dans la conception de l’habitat, la transformation qu’a subie cette conception au cours du temps et la qualité des ambiances (hygrothermiques et lumineuses) dans ces espaces. Une attention particulière est apportée à la cour, forme traditionnelle de l’espace extérieur dans l’architecture vernaculaire ainsi qu’à ses fonctions. Pour l’habitat contemporain cet espace prend majoritairement la forme d’un balcon ou d’une loggia. Dans une deuxième phase, nous abordons l’interrelation entre l’espace extérieur et la question de la qualité des ambiances dans l’habitat palestinien (traditionnel et contemporain) à travers deux approches : qualitative et quantitative. Dans la première, nous effectuons une étude analytique et bioclimatique de l’habitat traditionnel dans deux villes climatiquement différentes. Nous investiguons ensuite les caractéristiques et la dimension socio-environnementale de l’habitat contemporain par le biais d’une enquête. Pour la seconde approche, nous réalisons des campagnes de mesures in-situ dans des exemples de différente typologie d’habitat en vue de valider les résultats obtenus par la première approche. Enfin, en termes de conclusion, nous proposons un ensemble de recommandations et principes conceptuels susceptibles d’améliorer la qualité des ambiances dans le futur habitat palestinien. / Palestine has been witnessing enormous political, economical, social, cultural, urban…. transformation over the past 50 years resulted in changing the architectural residential designs from introverted into extraverted schemes. The latter are almost identical to all Palestine despite different climatic zones. Unlike traditional designs, contemporary architecture have, unfortunately, focused on issues such as cost, size, form and aesthetics rather than environmental, energetic, functional and socio-cultural values. Moreover, in contemporary housing, architects are more interested in interior environment than exterior. For all of these reasons, this new type of habitat extrovert is being questioned that justifying our study. This research focuses on the role of private outdoor space (traditional and modern) regarding spatial, environmental and human characteristics, How a courtyard is vital for sustainable housing in Palestine?To answer such questions, a state of the art of different benchmarks and factors involved in the housing design was presented in the first phase, the transformation it has been witnessing over time the hygrothermal quality and luminous environments. Particular attention was paid to the courtyard, a traditional form of outdoor space in the vernacular architecture and its functions. For contemporary dwelling this space takes mostly the form of a balcony or a loggia.In the second phase, the interrelationship between outdoor space and environmental quality of the Palestinian residences (traditional and contemporary) was discussed following two approaches: qualitative and quantitative. In the first one, an analytical and bioclimatic study of traditional dwellings in two cities (Jericho and Nablus) of two different climatic zones of Palestine was carried out. Then, the characteristics and the socio-environmental dimension in the contemporary housing design were investigated by conducting a questionnaire survey. For the second approach, in-situ measurements were carried out in a number of different habitat types to validate the outcomes of the first approach. Finally, in terms of conclusion, a set of design principles and recommendations were suggested that may improve the environmental quality in any future Palestinian residences.

L'accroissement des performances des équipements de Traction ferroviaire, reposait essentiellement jusqu'à maintenant, sur l'intégration des innovations dans le domaine des composants électriques et des matériaux diélectriques mais la standardisation de sous-ensembles réutilisables nous conduit à reconsidérer les assemblages structuraux des coffres de traction (convertisseurs de puissance). Ces coffres de traction sont assemblés actuellement avec des éléments de fixation mécanique (boulon, rivet), le but est donc d'améliorer la connaissance des comportements mécaniques de ces types d'assemblages à travers d'une étude expérimentale basée sur des essais statiques et dynamiques sur des joints boulonnés et rivetés. Ces essais nous ont permis de valider des modèles numériques par des éléments finis en utilisant les codes de calcul ABAQUS et ANSYS. La deuxième partie de la thèse concerne les assemblages par collage structural. Nous avons étudié la possibilité de remplacer les assemblages mécaniques classiques par l'assemblage par collage structural. La première phase de notre travail a été de recenser et sélectionner des adhésifs structuraux susceptibles de répondre à notre cahier de charge. Dans cette partie les travaux suivants ont été réalisés : - Etude des comportements des adhésifs en tant que matériau, ce qui a nécessité de réaliser des éprouvettes massiques. - Réalisation d'essais expérimentaux en statique et en dynamique sur des joints collés avec l'adhésif sélectionné. - Création des modèles numériques non linéaires en 3D sur ABAQUS pour les joints collés. - Etude hygrothermique accélérée afin d'étudier l'effet du vieillissement sur les assemblages collés en fonction de l'humidité et de la température. / Increased performance of railway traction equipment, until now relied primarily on the integration of innovations in the field of electrical and dielectric materials, but the standardization of subassemblies reusable us to reconsider the structural assemblies of the traction cubicles (power converters). These cubicles are assembled now with mechanical fasteners (bolts, rivets), the first goal is to improve knowledge of the mechanical behaviour of these types of joints through an experimental study based on statics and dynamics tests of bolted and riveted joints. These tests have allowed us to validate numerical models of finite elements by using the computer codes ABAQUS® and ANSYS®. The second part of the thesis deals with the structural adhesive joints. We studied the possibility of replacing conventional mechanical assembly structural bonding. The first phase of our work was to identify and select structural adhesives that could meet our specifications. In this section the following work has been made: - Study of thermo-mechanical behaviour of the adhesive with the bulk Adhesive Test Specimens. - Statics and dynamics test in the bonded joint. - Non-linear 3D finite elements models. - Hygrothermal accelerated to study the effect of aging on the adhesive according to the humidity and temperature.

Actuellement l’industrie montre un intérêt croissant pour le développement de matériaux composites intégrant des constituants issus de la biomasse. Dans ce contexte, différentes fibres lignocellulosiques sont envisageables en tant qu'alternative aux fibres de verre pour le renforcement des matrices thermoplastiques ou thermodurcissables. En effet, les fibres végétales présentent des caractéristiques physiques intéressantes, telles qu’une faible densité et de bonnes propriétés mécaniques spécifiques, associées à un impact environnemental réduit, leur permettant ainsi de répondre à des problématiques sociétales. Cependant, la forte variabilité naturelle des dimensions et des propriétés mécaniques des fibres végétales rend nécessaire le développement de méthodologies de caractérisation spécifiques permettant en particulier de quantifier leur forte sensibilité à l’humidité. La première partie de cette thèse présente la mise en place d'une stratégie de caractérisation des dimensions transversales des fibres végétales s’appuyant sur une technique de balayage laser associée à une modélisation géométrique fiabilisée. Cette méthodologie est validée sur la base d’une étude dimensionnelle de faisceaux de fibres issus de différentes espèces végétales morphologiquement contrastées (lin, chanvre, ortie, sisal, palmier). La modélisation proposée permet de réduire de manière significative la dispersion des propriétés mécaniques des faisceaux de fibres étudiés. Dans une seconde partie, l’effet de l’humidité sur les variations dimensionnelles et le comportement mécanique des fibres végétales est quantifié. Les résultats révèlent des phénomènes de gonflement et de plastification des parois cellulaires différenciés selon la composition biochimique et la microstructure des différentes espèces végétales. / Currently, the industry is showing a growing interest in the development of composite materials incorporating components derived from biomass. In this context, various plant species can be used as reinforcement of thermoplastic and thermoset, in substitution to glass fibres. Indeed, natural fibres have interesting physical characteristics, such as their low density and good specific mechanical properties associated with the fact that they reduce environmental impacts answering to societal problems. However, the high natural variability of their dimensions and mechanical properties make it necessary to develop specific characterization methods particularly to quantify their high humidity sensitivity. The first part of this study presents the development of characterization methodologies of natural fibres transverse dimensions based on an automated laser scanning technique associated with a reliable geometric modeling and validated on plant species with contrasted morphologies (flax, hemp, sisal, nettle, and palm). The proposed modeling makes it possible to drastically reduce the mechanical properties dispersion of the studied fibre bundles. In a second part the effect of humidity conditions on the dimensional variations and the mechanical behavior of natural fibres are quantified. The results revealed contrasted swelling and plasticization behaviour, depending on biochemical composition and microstructure of plant species.

En France, Le secteur du bâtiment représente 40% de la consommation énergétique et 25% des émissions de CO₂. Afin de réduire ces impacts, une nouvelle Réglementation Thermique 2012, est rentrée en application. Dans ce contexte, l’Ecole Centrale de Lille et l’entreprise Norpac ont choisi d’engager une thèse CIFRE dans le but de développer un nouveau système d’isolation thermique par l’extérieur pour le bâtiment. Le choix s’est porté sur l’utilisation de matériaux textiles pour composer ce système appelé « Isolpac », en partenariat avec les entreprises Dickson, PEG, et l’association CLUBTEX. Les travaux de recherche ont d’abord été consacrés à la caractérisation hygrothermique, mécanique et chimique des différents matériaux qui composent le nouveau panneau d’isolation afin de définir leur propriétés intrinsèques, de les comparer avec des matériaux classiques, et de pouvoir valider leur choix pour le nouveau système. Deux méthodes d’essais de vieillissement accéléré ont été appliquées aux toiles.Ensuite, un intérêt particulier a été porté sur l’équilibre hygrothermique du panneau, à travers une simulation dynamique sur le logiciel Wufi® réalisée suite à la caractérisation préalable. En outre, la réaction au feu des panneaux et des perspectives d’essais pour garantir les performances mécaniques ont été étudiées.Enfin, la recherche de techniques de fixation et d’assemblage des panneaux est présentée. Des essais de pose in situ à l’échelle 1 ont été réalisés. Les perspectives d’essais liés à la résistance mécanique et au feu du système sont présentées. Un projet de façade démonstratrice est décrit afin d’être le support d’une demande d’avis technique expérimental du CSTB. / In France, the building industry represents 40% of the total energy consumption and 25% of the total carbon dioxide emissions. In the objective of decreasing those impacts, a new thermal regulation called “Réglementation Thermique 2012” (RT2012), has been applied. In that context, the Ecole Centrale de Lille and the company Norpac, have chosen to engage a CIFRE thesis in order to develop a new external thermal insulation system for buildings. It was chosen to use textile materials to compose that system called “Isolpac”, in partnership with Dickson, PEG and the CLUBTEX association. At first, the research work was devoted to the hygrothermal, mechanical and chemical characterisation of the different materials composing the new insulation panel, to define the intrinsic properties of different materials, to compare them with conventional materials, in order to validate the choice of materials for the new insulation system. Two accelerated ageing methods were applied on the fabrics.Then, a particular interest is focused on the hygrothermal equilibrium of the panel by using a dynamic simulation on the software Wufi® following the previous characterization. Moreover, a work on the fire reaction of the panel and on the perspectives of other tests needed to guarantee the mechanical strength was carried out.Finally, the search of fixation and assembling techniques for the panels is presented. Installation in situ at scale one were made. The perspectives of tests for qualifying the mechanical strength and the fire resistance are described. A project of a demonstrating façade is presented to be the support for a demand of an Experimental Technical Agreement of the CSTB

De nos jours, l'humidité dans les bâtiments est une problématique majeure car elle impacte simultanément la consommation énergétique, le confort des occupants, ainsi que les risques de moisissures dans l'envelope du bâtiment. Les matériaux de construction ont la capacité d'absorber et de libérer de grandes quantités de vapeur d'eau et peuvent par conséquent amortir les variations d'humidité relative intérieure. Cette proporiété est appelée tampon hygrique. Elle est liée aux échanges de vapeur d'eau entre l'air intérieur et les parois, à la ventilation, et aux sources de vapeur. Cet effet a été précédemment mis en évidence à l'échelle du matériau et de la paroi par des expériences de laboratoire et des modèles numériques. Cependant, peu de modèles décrivent de manière réaliste les sources intérieures dues à la présence et aux activités des occupants. Dans ce travail, un modèle hygrothermique à l'échelle de la pièce a été développé en Python afin d'investiguer l'influence du scénario d'occupation, et l'impact du tampon hygrique des parois sur l'air intérieur. Ce modèle regroupe les transferts couplés d'énergie et de masse dans les parois, ainsi que les sources intérieures décrites par un système de conditionnement d'air et par la présence et les activités des occupants. Ce dernier étant modélisé de manière stochastique par un modèle implémenté dans une plateforme nommée No-MASS. Des indicateurs de performance sur les besoins énergétiques, le confort hygrique intérieur, et les risques liés aux moisissures dans les parois ont été définis pour quantifier la performance hygrothermique d'une pièce. La sensibilité des indicateurs de performance vis-à-vis du scénario d'occupation a été évaluée en simulant des scénarios stochastique, déterministe et constant. Les résultats ont montré une influence marginale du scénario à l'échelle de l'année. [...} / Humidity in buildings has nowadays become a major concern as it impacts simultaneously the energy consumption, the occupants' comfort and the moisture related risks in the buildings envelope. Buildings materials have the ability to absorb and release large amounts of moisture and therefore they may dampen the indoor relative humidity variations. This is called the moisture buffering capacity. It depends on the vapour exchanges between the air and the walls, the ventilation and the indoor moisture sources. This property was previously highlighted at material and wall scales through laboratory experiments and numerical models. However, few models describe the indoor sources due to the occupants' presence and activities in a realistic way. In this work, a hygrothermal room model was developed in Python to investigate the influence of the occupancy scenario and of the impact of the walls moisture buffering on indoor air balance. This model regroups the coupled heat and mass transfer in the walls, as well as the indoor sources depicted by the air-conditioning system and the occupants' presence and activities. The numerical modelling of the latter relies on a stochastic occupancy model implemented in a platform called No-MASS. Performance indicators on the energy demand, the indoor hygric comfort and the moisture related risks in the walls were defined to quantify the hygothermal performance of a room. The sensitivity of the performance indicators towards the occupancy scenario was assessed by simulating a stochastic occupancy scenario, a deterministic one and a constant one. Results showed a marginal influence of the scenario at year scale. However, at smaller time scales (seasonal or monthly), their impact on the indoor relative humidity dampening was not negligible, mainly due to the consideration of a seasonal effect for the stochastic scenario. [...]

Les nouveaux renforts NCF (Non Crimp Fabrics) sont adaptés aux procédés RTM (Resin Transfer Moulding) ou RIM (Resin Infusion Moulding) et permettent d'élaborer des structures aéronautiques complexes et de grande taille. Cependant, la présence de la couture peut conduire à une morphologie spécifique hétérogène du matériau avec un réseau 3D de zones riches en résine. Ces dernières, sous cycles de vieillissement hygrothermiques, sont à l'origine d'un état spécifique de fissuration. Ainsi, le présent travail se concentre sur la caractérisation morphologique et la fissuration d'une famille particulière des NCF - NC2® (Non Crimp New Concept), soumis au vieillissement hygrothermique cyclique. Pour cela, des cycles accélérés de vieillissement sont définis, diverses méthodes de caractérisation sont utilisées et différentes variables représentatives sont introduites. Au sujet de la morphologie du matériau, une hétérogénéité multi-échelles a été visualisée en surface et dans l'épaisseur en effectuant des coupes sous microscope 2D et de la reconstruction volumique sous tomographie 3D à RX. En ce qui concerne la fissuration hygrothermique, son initiation et son développement ainsi que sa morphologie ont été étudiés. L'influence de la morphologie et des paramètres de chargement au cours des cycles a été identifiée. De plus, afin de maîtriser le comportement des zones riches en résine, un couplage thermique/hygrothermique-mécanique à différents états de vieillissement du matériau a été décrit finement par des mesures de champs. Enfin, la tenue mécanique du matériau vieilli a été étudiée.