Amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments publics du sud du Bénin par utilisation des matériaux biosourcés locaux

L’efficacité énergétique des bâtiments est un moyen fiable de lutte contre le réchauffement climatique de la planète. Dans ce registre, l’enveloppe de bâtiment représente un élément essentiel dans la réduction de la consommation énergétique des bâtiments. Cependant, les enveloppes en matériaux conventionnels généralement utilisées, particulièrement au Bénin, présentent de mauvaises performances hygrothermiques et énergétiques au vu du contexte climatique du pays. Pour y remédier, les matériaux en terre biosourcée se présentent comme une solution efficace et écologique dans la réduction de la consommation énergétique des bâtiments. Ainsi, un matériau en argile – paille de chiendent a été proposé dans la présente étude pour la construction de bâtiments durables. Il se compose en masse par rapport à la masse totale d’échantillon d’environ 55% d’argile, 36% de concassé 0/5, 8% de ciment, 0 à 1,5% de paille de chiendent et 12 à 14% d’eau. Il a été réalisé en blocs de terre comprimée (BTC). Au total, quatre formulations ont été mises en œuvre par variation de la teneur en paille de chiendent. Il s’agit des BTC_8-0 (BTC contenant 8% de ciment et 0% de paille de chiendent), BTC_8-0,5, BTC_8-1 et BTC_8-1,5. La caractérisation physique de ces blocs a principalement permis de déterminer leurs masses volumiques qui varient de 1932 kg/m^3 à 1692 kg/m^3 et leurs porosités accessibles comprises entre 27,1% et 33% lorsque la teneur en paille de chiendent passe respectivement de 0 à 1,5%. Leur employabilité dans l’enveloppe du bâtiment a été vérifiée en effectuant des essais de résistance à la compression et de durabilité sur les matériaux. Pour des teneurs en paille de 0 à 1%, les blocs fabriqués présentent des propriétés mécaniques (résistances aux compressions sèche ‘DCS’ et humide ‘WCS’) supérieures aux seuils normatifs. En revanche, pour le BTC_8-1,5 les DCS et WCS obtenues sont en dessous des limites tolérables dans la construction de bâtiment (DCS=1,76 MPa<2 MPa et WCS=0,56 MPa<1 MPa). Bien que cette dernière formulation présente de bons indices de durabilité (résistance à l’abrasion et à l’érosion), tout comme les autres formulations, elle a été en partie écartée dans la suite de l’étude. La détermination des propriétés thermiques des BTC a permis d’observer une décroissance de la conductivité thermique en fonction de la teneur en paille quel que soit l’humidité des blocs. Par exemple, pour les BTC soumis à une humidité relative de 85% (humidité relative moyenne de l’air dans la région d’étude), les conductivités thermiques mesurées varient de 0,82 W/m.K à 0,67 W/m.K pour les teneurs en paille allant de 0 à 1,5%. Sur le plan hygrique, la présence dominante de la kaolinite dans l’argile et sa stabilisation physique avec le concassé 0/5 ont limité le taux d’absorption d’eau des blocs. A 88% d’humidité relative, les teneurs en humidité d’équilibre sont égales à 2,92% pour le BTC_8-0 et 2,6% pour le BTC_8-1. Avec des capacités tampons d’humidité allant de 1,98 (BTC_8-0) à 2,14 g/m^2.%RH (BTC_8-1), les blocs se sont montrés relativement plus hygroscopiques que les matériaux conventionnels de construction. Par ailleurs, les performances hygrothermiques et énergétiques des blocs ont été évaluées à travers des simulations WUFI un bâtiment de bureaux situé dans la ville de Cotonou au Bénin. A cet effet, une enquête de confort réalisée auprès des occupants dudit bâtiment a permis de déterminer les conditions de confort intérieur à simuler que sont : une température de confort de 26,1°C et une humidité relative comprise entre 40 et 70%. Ainsi, le remplacement de l’enveloppe conventionnelle du bâtiment d’étude par une enveloppe en BTC argile – paille de chiendent a permis des économies respectives de 3 et 8,2% des charges de déshumidification et de climatisation du bureau simulé. Pour finir, les comportements affichés par les BTC en argile – paille de chiendent lors des simulations ont été remarqués pendant des expérimentations de transfert couplé de chaleur et d’humidité à travers des parois en argile – paille de chiendent et en blocs de bétons creux en chambre climatique.