Étude de l’effet d’un film végétal sur le comportement hygrothermique et la consommation énergétique d’une paroi multicouche : approche expérimentale et numérique

Innover pour accroître les performances constructives et assumer les enjeux de la préservation énergétique et du développement durable : C'est le  défi qui mobilise l’ESTP et son réseau de partenaires publics et privés. L’Institut de Recherche de l’ESTP a ainsi été créé en 2009. Il regroupe les personnels de recherche et les laboratoires des campus ESTP de Cachan, Dijon et de Troyes. L’Institut de recherche a été évalué pour la première fois par l’AERES en 2014. Depuis 2016, il est laboratoire d’accueil de l’École Doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (SIE) de l’Université Paris-Est (UPE). 

Grâce à un ancrage au cœur des politiques territoriales parallèlement à un objectif de développement international, l’Institut de Recherche vise à acquérir une dimension qui lui permettra de se positionner au cœur d’un réseau académique fort, de répondre aux besoins d’innovation du secteur et de devenir pour l’école un vecteur de croissance par le biais de la recherche appliquée.

Contexte
Le secteur du bâtiment constitue un poste majeur de consommation énergétique et un contributeur non négligeable aux émissions de gaz à effet de serre. Cette situation, bien que problématique, recèle un potentiel important pour optimiser l’efficacité énergétique et atténuer l’empreinte carbone des constructions. L’amélioration de la performance énergétique et de la durabilité environnementale des bâtiments apparaît ainsi comme un enjeu central du développement durable. Le contrôle des ambiances intérieures est un levier essentiel : en maîtrisant les paramètres hygrothermiques, on peut non seulement garantir le confort des occupants, mais également diminuer la demande énergétique et les rejets polluants. Pour atteindre ces objectifs, il est pertinent d’agir sur plusieurs niveaux : l’optimisation de l’enveloppe thermique du bâti, l’efficacité des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, ainsi que l’intégration stratégique de solutions fondées sur les énergies renouvelables.
Dans le cadre de la transition écologique, les façades végétalisées suscitent un intérêt croissant. Grâce à leurs caractéristiques morphologiques et physiologiques, elles offrent une solution passive permettant de réduire la consommation énergétique des bâtiments et d’améliorer le confort hygrothermique des occupants.
Dans ce cadre, l’ESTP propose un stage de recherche visant à évaluer l’impact d’un film végétal mobile sur le comportement hygrothermique d’un bâtiment. Le travail s’appuiera sur une démarche combinant expérimentation et modélisation numérique.
Sur le plan expérimental, des capteurs seront installés sur les faces intérieure et extérieure du mur ainsi que sur le film végétal. Les mesures porteront sur plusieurs aspects : le confort hygrothermique, les effets sur la consommation énergétique, l’impact sur la lumière naturelle et le développement du végétal en milieu urbain. Ces données expérimentales alimenteront ensuite un modèle numérique sous Comsol Multiphysics et/ou TRNSYS, afin de simuler le comportement hygrothermique des parois « avec » et « sans » film végétal. Cette approche permettra de quantifier le potentiel de réduction énergétique et d’amélioration du confort.
Travail à réaliser dans le cadre de ce stage
Le stagiaire sera chargé des missions suivantes :

1.Etat de l’art
oSynthétiser les connaissances sur les façades végétalisées.
oIdentifier les modèles de transfert chaleur et d’humidité applicables.

2.Mise en place de l’expérimentation
oInstaller et calibrer les capteurs (T°, HR, flux thermiques) sur la paroi et sur le film végétal.
oDéfinir un protocole de suivi (durée, fréquence, etc.).

3.Analyse des données
oTraiter les mesures pour quantifier l’effet du film sur les flux thermiques et l’humidité.
oDétecter les phénomènes d’amortissement et de déphasage thermique.

4.Modélisation numérique
oConstruire un modèle hygrothermique sous Comsol Multiphysics et/ou TRNSYS.
oRéaliser des simulations « avec » et « sans » film végétal.

5.Évaluation des performances
oEstimer la réduction des flux thermiques, l’impact sur l’ambiance intérieure et la diminution potentielle des besoins énergétiques.

Le candidat doit être un étudiant en Master 2 ou équivalent, avec une spécialisation en thermique.
Les compétences attendues sont :
▪Rigueur scientifique dans la mise en place et l’exploitation des mesures.
▪Solides bases en thermique du bâtiment.
▪Esprit d’initiative pour mener à bien la mission et optimiser l’usage des démonstrateurs.
▪Capacité d’analyse et de synthèse pour interpréter les résultats et formuler des recommandations.
▪Des compétences en instrumentation, ainsi qu’en modélisation numérique.