Soutenance mémoire
L’isolation thermique des bâtiments, des chambres froides ou de s fours thermiques pose un gr and problème d’environnement et de santé publique à cause de l’utilisation d’isolant synthétique. Le Protocole de Montréal, un accord international conclu en 1987, vise à réduire et, à terme, éliminer complètement les substances qui appauvrissent la couche d’ozone [1], par une réduction nette de l’émission de gaz a effet de serre (GES), contribuant ainsi de manière significative à la protection du système climatique mondial. Dans la perspective d’une contribution à la maîtrise des problèmes environnementaux et de santé publique, nous envisageons une isolation thermique à partir de produits naturels biodégradables. Ainsi nous étudions le transfert thermique en régime dynamique fréquentiel [2] à travers un matériau filasse utilisable comme isolant thermique.
Signification et Origine de la Filasse
Signification de la Filasse
La Filasse est le nom commun donné aux Fibres végétales extraites des feuilles du Sisal et de la tige du Chanvre, utilisée entre autre comme isolant thermique.
Origine de la Filasse
Le Sisal
Le Sisal est une plante de moyenne taille, Elle existe en Afrique de l’est et à l’est du Mexique. Elle vit en moyenne entre sept et dix ans et produit en moyenne au cours de sa vie entre 200 et 250 feuilles utilisables commercialement, chaque feuille contient environ 1000 Fibres qui sont extraites par un processus dit de décortication.
Le Chanvre
Le Chanvre (Cannabis sativa), connu aussi sous son nom de cannabis, est une espèce de plante de grande taille (4m de haut), les cannabis se trouvaient d’abord dans les contreforts indiens auprès de l’Himalaya. Les uns disent que ces plantes proviennent des plaines de l’Asie centrale aux alentours du lac Baïkal. Les autres affirment que ce sont de plantes originaires de la Chine, dans les régions près du fleuve Jaune.
Notre étude ne portera que sur le chanvre ordinaire qui est la seule espèce dont la culture est autorisée dans plusieurs pays du monde et plus précisément sa tige qui contient des Fibres (Filasse) constituant environ 30% de sa masse qui sont extraites par un processus dit défibrage mécanique.
Les avantages et les inconvénients de la Filasse de chanvre
a- Avantages
• Croissance rapide, sans traitement ni engrais, économie en eau
• Production locale
• Procédé de transformation simple et peu polluant
• Isolant naturel, pas de pollution lors de la construction ou de la démolition.
• Bonne isolation thermique et acoustique
• Stabilisateur hygrométrique : permet de réaliser des murs perspirants étanche laisse passer l air et sont étanche
• Capte du CO2 pendant sa croissance et le stocke dans la construction
• Repousse les rongeurs, résiste aux mites.
b- Inconvénients
• La laine de chanvre revient plus chère que la laine de verre ou la laine de roche, cependant, ses performances thermique, hygrométrique, environnementale et sanitaire sont bien supérieures .
EVOLUTION DE LA DENSITE DU FLUX DE CHALEUR
EVOLUTION DE LA DENSITE DU FLUX DE CHALEUR EN FONCTION DE LA PROFONDEUR
La diminution de la densité de flux de chaleur à l’intérieur du matériau est due à l’absorption de la chaleur par le matériau ce qui se traduit par une élévation de température du matériau. La comparaison des différentes courbes montre que la densité de flux de chaleur transmise dans le matériau est importante à l ’interface x=0 si la fréquence excitatrice est élevée. Par contre dans le matériau, nous avons une faible transmission de la densité de flux pour les grandes fréquences ce qui correspond à une perte de densité de flux de chaleur due à l’absorption de la chaleur par le matériau qui se traduit par une élévation de température. Pour les faibles fréquences, la densité de flux de chaleur transmise est relativement stable (faible perte) de la face avant à la face arrière. Les courbes de la figure III.2.b présente le même profil. La densité de chaleur est importante à la face avant (échange de chaleur avec h1 important), puis décroit à l’intérieur du matériau en fonction de la profondeur. La décroissance ou perte de la densité de flux de chaleur transférée en fonction de la profondeur du matériau filasse est due en partie à l’absorption de chaleur par le matériau, ce qui provoque une élévation de température des différents points du matériau. La comparaison des trois courbes à la face avant (x=0), montre que la densité de flux de chaleur transférée dans le matériau est d’autant plus important que le coefficient d’échange thermique est important. L’augmentation de la densité de flux de chaleur observée au voisinage de la face arrière est due à l’influence de la quantité de chaleur échangée au niveau de la face arrière.
Les courbes des différentes figures présentent le même profil. Pour les faibles coefficients d’échange thermique, la densité de flux augmente régulièrement en fonction du coefficient d’échange thermique et tend vers une limite pour les grandes valeurs du coefficient d’échange thermique ce qui signifie que le matériau emmagasine de l’énergie.
DIAGRAMMES DE BODE DE L’IMPEDANCE ET DE SA PHASE
DIAGRAMME DE BODE DE L’IMPEDANCE
Les courbes présentent le même profil. Le module de l’impédance thermique est constant et faible pour les faibles fréquences excitatrices, ce qui correspond à un transfert de densité de flux de chaleur relativement important pour les faibles fréquences excitatrice. Pour les fréquences intermédiaires, le module de l’impédance augmente avec la fréquence excitatrice ce qui correspond à une diminution de flux de chaleur dans le matériau filasse quand la fréquence devient plus importante. Pour les fréquences élevées, le module de l’impédance est maximal et constant, ce qui correspond à un transfert minimal de flux de chaleur. La comparaison des courbes montre que la variation du module de l’impédance du matériau est d’autant plus important que la densité de flux de chaleur provenant à la face arrière est faible .
La résolution de l’équation de la chaleur en régime dynamique fréquentiel, a permis de proposer des expressions décrivant l’évolution de la température et de la densité de flux de chaleur à travers un matériau Filasse. Les profils des courbes d’évolution de la température et de la densité de flux de chaleurs ont permis d’étudier l’évolution de la chaleur à t ravers le matériau Filasse. Les influences de la fréquence excitatrice et du coefficient d’échange thermique à la face avant du matériau Filasse, ont permis de montrer les conditions de transfert optimal de chaleur à travers le matériau.
L’analogie électrique-thermique nous permet d’envisager l’étude du transfert thermique à partir de modèle électrique.
|
Table des matières
Introduction générale
Première Partie : Etude Bibliograghique
I-Introduction
II- Signification et Origine de la Filasse
II-1-Signification de la Filasse
II-2-Origine de la Filasse
II-2-1-Le Sisal
II-2-1-1-Production de la Filasse d’origine Sisal
II-2-1-2-Les domaines d’utilisation des Fibres du Sisal
II-2-2- Le Chanvre
II-2-2-1-Production de la Filasse d’origine Chanvre
II-2-2-2-Les domaines d’utilisation des Fibres du Chanvre
II-2-2-2- Les avantages et les inconvénients de la Filasse de chanvre
III-conclusion
Deuxième Partie :Etude Thermique
I-Introduction
II. ETUDE DU TRANSFERT DE CHALEUR
II.1 .SCHEMA DU DISPOSITIF D’ETUDE
II.2EXPRESSIONS DE LA TEMPERATURE ET DE LA DENSITE DE FLUX DE CHALEUR
II.2.1 EXPRESSIONS DE LA TEMPERATURE
II.2.2 EXPRESSIONS DE LA DENSITE DU FLUX DE CHALEUR
III. COURBES D’EVOLUTIONS DE LA TEMPERATURE ET DE LA DENSITE DE FLUX DE CHALEUR
III.1. EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DANS LE MATERIAU
III.1.A. EVOLUTIN DE LA TEMPERATURE EN FONCTION DE LA PROFONDEUR
III.1.B. EVOLUTION DE LA TEMPERATURE EN FONCTION DU COEFFICIENT D’ECHANGE THERMIQUE
III.2. EVOLUTION DE LA DENSITE DU FLUX DE CHALEUR
III.2.A. EVOLUTION DE LA DENSITE DU FLUX DE CHALEUR EN FONCTION DE LA PROFONDEUR
II.2.B. EVOLUTION DE LA DENSITE DU FLUX DE CHALEUR EN FONCTION DU COEFFICIENT D’ECHANGE THERMIQUE
IV. ETUDE DE L’IMPEDANCE DYNAMIQUE DU MATERIAU FILASSE
IV.1. EQUIVALENCE ENTRE GRANDEURS ELECTRIQUES ET THERMIQUES
IV.2. IMPEDANCE DYNAMIQUE DU MATÉRIAU
IV.2.a. EXPRESSION
IV.2.b. DIAGRAMMES DE BODE DE L’IMPEDANCE ET DE SA PHASE
V CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES MATHMATIQUES
