L'impact environnemental du secteur du bâtiment est très important, tant du point de vue de la consommation des ressources naturelles que du point de vue de la consommation énergétique pour assurer les conditions de confort hygrothermique dans les locaux résidentiels ou tertiaires. Dans le but de réduire l'impact de la construction de bâtiments neufs, la terre crue, matériau vernaculaire et ancestral, semble être une alternative crédible au tout béton. La terre crue est un matériau naturel issu de la décomposition lente du substrat rocheux local. Il en résulte une grande diversité dans la composition des différentes typologies de terre, couramment décrite par différents indicateurs (granularité, texture, type et activité des argiles). Les fibres végétales éventuellement ajoutées à la terre sont systématiquement issues de ressources agricoles ou naturelles, et donc fortement dépendantes des cultures locales. La terre et les fibres sont donc des matières premières peu transformées, non industrialisées et non standardisées, et présentent de fortes variabilités du fait de leur origine naturelle. De plus, il existe différents procédés de construction avec différents niveaux et procédés de compactage souvent manuels et difficilement reproductibles d’un opérateur à l’autre. Contrairement aux matériaux conventionnels, les propriétés des matériaux bio-sourcés et géo-sourcés sont peu stables. Alors que les concepteurs et modélisateurs utilisent en général les moyennes des mesures expérimentales sur un faible nombre d’essais comme valeur efficace, plusieurs recherches ont montré une variabilité aléatoire et spatiale importantes des propriétés hygrothermiques d’un même composite terre crue – ajouts végétales. Ainsi, la propagation partielle ou erronée de ces variabilités (basée sur des résultats pas toujours représentatifs des mesures, et/ou négligeant la variabilité spatiale) pourrait conduire à un mauvais dimensionnement ou une mauvaise estimation des performances des bâtiments en terre crue, tout comme cela est largement prouvé pour des ouvrages en béton armé.
La simulation du comportement énergétique des bâtiments utilisant des matériaux de construction géo ou bio sourcés donc largement hygroscopiques est un véritable enjeu, en termes de réglementation et labellisation. Aujourd’hui, nous manquons de modèles de référence pour le comportement hygrothermique qui propose une modélisation dynamique des échanges hygrothermiques entre l’enveloppe du bâtiment et l’ambiance habitable. En effet, Les techniques de simulation actuelles pour estimer le comportement énergétique des bâtiments sont fondées sur des approches physiques incapables de prendre en compte toutes les conditions et situations réelles. Peu d'outils de simulation du bâtiment détaillent précisément l'enveloppe et ces outils ne prennent pas en compte les gradients hydriques entre ambiances extérieure et intérieure, considérés comme peu influents pour la plupart des logiciels de simulation actuels.
L’objectif de ce projet est d’implémenter une démarche stochastique de prise en compte de la variabilité des propriétés hygrothermique de la terre crue dans un outil de conception de parois de bâtiment (TRNSYS). Une plateforme de co-simulation sera développée par l’équipe. Elle sera utilisée pour y intégrer cette méthodologie et avoir une plateforme de co-simulation complète allant de l’échelle du matériau avec la prise en compte de la variabilité à l’échelle de la paroi en utilisant le modèle réduit de transferts couplés de chaleur et d’humidité, puis à l’échelle du bâtiment avec des simulations thermiques dynamiques pour évaluer les besoins en chauffage/climatisation, la consommation énergétique et le confort des usagers.