Prototype 2 – Tests thermiques en chambres climatiques

Le projet SB&WRC s'inscrit dans le cadre du programme européen Interreg VA France (Manche) Angleterre et bénéficie d’un soutien financier du FEDER.

1. Conception et développement d'un apareil Hot Box

Pour déterminer les propriétés thermiques d’un matériau de construction à une échelle réelle, un appareil Hot Box est souvent utilisé.

Avec cet appareil, un mur à tester est positionné entre deux ambiances, l'une chaude et l'autre froide. Une fois que l'état d'équilibre est atteint, la mesure de la chaleur dissipée pour maintenir un gradient de température constant à travers la paroi de l'échantillon est effectuée. Grâce à ces données, la puissance dissipée et la différence de température entre les deux atmosphères permettent de calculer les performances thermiques du mur. Ainsi, la résistance thermique du prototype peut être déterminée en utilisant la relation suivante :

Une fois que la résistance thermique du prototype est connue, une conductivité thermique effective peut être calculée en utilisant la relation suivante :

λ: conductivité thermique effective du prototype, W/(m.K)
L: épaisseur du prototype, m

Dans ce projet, les performances thermiques du prototype 2, composé de polyester recyclé de produits de rembourrés d’assise et de couchage (PRAC), tels les matelas, insérés dans un cadre de lamelles agglomérées de bois (panneaux OSB) seront étudiées. Pour ce faire, un système de mesure est développé en suivant les normes ASTM C1363-11 et NF EN ISO 8990. La figure 1 montre un schéma typique d'un appareil Hot Box.

Figure 1 : Schéma d'un dispositif de Hot Box classique [ASTM C1363]

Notre système de mesure est constitué de deux chambres climatiques séparées par un mur en polyuréthane. Le mur de séparation contient une ouverture de 2 mx 2 m où l’échantillon à caractériser doit être placé. Une chambre de dosage ayant une ouverture de 1,27 mx 1,46 m a été construite. Un système de chauffage a été placé à l'intérieur de cette chambre de dosage et est alimenté par une alimentation en courant continu. Les températures des deux côtés du mur sont mesurées par des thermocouples de type T, liés à un système d’acquisition de données. Un programme LabVIEW a été créé sur un ordinateur pour effectuer la régulation de la température, l’acquisition de données et le traitement du signal. Une vue d'ensemble de la configuration expérimentale est représentée à la figure 2.

À ce jour, la boîte chaude gardée ainsi construite a été testée sur les matériaux de référence que sont les panneaux de fibres de bois et le polystyrène expansé. Les premiers résultats sont très encourageants. Dans les jours qui suivent, le prototype 2 sera testé dans la boîte chaude gardée.

Figure 2. Vue d'ensemble du dispositif expérimental utilisé pour la caractérisation thermique du prototype 2

2. Déploiement du prototype 2

Après leur réception, les duvets recyclés ont d’abord été nettoyés et assainis. Puis le polyester a été extrait des duvets et placé, couche par couche, à l’intérieur de la boîte OSB construite.

La boîte construite en bois OSB possède les dimensions suivantes : 2m de hauteur, 2m de large et 0,1m d’épaisseur. Le poids du polyester placé dans la boîte est d’environ 8kg.

Les différentes étapes de l’élaboration du prototype 2 (configuration 1) sont illustrées dans les images qui suivent :

Figure 3 : Illustration des différentes étapes de l’élaboration du prototype 2

Dans les jours qui suivent, deux autres configurations du prototype 2 vont être testées sous l’appareil Hot Box. En premier lieu, nous allons remplacer une face OSN par une couche de Tyvek (Tyvek + polyester + OSB). En second lieu, le polyester sera placé entre deux couches de Tyvek (Tyvek + polyester + Tyvek). Les propriétés thermiques de ces trois configurations du prototype 2 seront finalement comparées.

Article rédigé par notre partenaire ESITC Caen.