Des tests à l’université du Kansas montrent le potentiel du béton de chanvre dans les bâtiments nets zéro

Le béton de chanvre n’a pas réussi à surpasser les mousses à base de produits pétrochimiques en termes de performances d’isolation, mais peut toujours être un remplacement viable des matériaux de construction traditionnels dans les bâtiments durables «net zéro», ont découvert des expériences menées à la Kansas State University.

Les étudiants diplômés d’un séminaire unique en son genre dirigé par Michael Gibson, professeur au département d’architecture de l’université, ont examiné l’utilisation du béton de chanvre dans les sols, les murs, les plafonds et les toits.

« Il y a une courbe d’apprentissage abrupte avec ce matériel », a déclaré Gibson. « En fin de compte, nous avons appris que le béton de chanvre est un excellent matériau avec un grand potentiel immédiat d’utilisation au Kansas, en particulier avec la croissance si rapide de la culture industrielle du chanvre », a déclaré Gibson.

Les bâtiments nets zéro produisent suffisamment d’énergie sur place pour atteindre ou dépasser leur consommation énergétique totale et éliminer les émissions de gaz à effet de serre.

Modélisation énergétique

La modélisation énergétique a montré que, bien qu’il soit difficile d’égaler les performances de la mousse isolante conventionnelle avec des matériaux à base de chanvre, l’utilisation de béton de chanvre dans les murs et d’ouate fabriquée à partir de fibres libériennes de chanvre dans les structures de plafond, pourrait se combiner pour atteindre les niveaux de performance recherchés dans des bâtiments performants.

Les recherches plus larges de Gibson sur les logements à consommation énergétique nette zéro dans le climat du Kansas ont démontré que les charges de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) liées à l’isolation ne représentent qu’environ 20 % des coûts énergétiques annuels (l’éclairage et les appareils contribuent à 15 % et 65 %, respectivement).

« Ainsi, dans une maison nette zéro bien conçue qui utilise une conception passive, une réduction de charge et des systèmes de construction efficaces, des changements modestes du niveau d’isolation n’ont pas d’impact significatif sur la capacité nette zéro », a déclaré Gibson. « Le béton de chanvre et l’isolation au chanvre pourraient encore amener la maison à moins de 20% à 30% d’une maison isolée à la mousse et pourraient aboutir à une conception réussie à énergie nette zéro. »

Demandes de revêtement de sol

Un groupe d’étudiants du séminaire de Gibson a surmonté des blocs de béton de chanvre avec du béton pour le revêtement de sol, puis a examiné les valeurs R, des indicateurs critiques qui reflètent la capacité d’un matériau à résister au transfert de chaleur par conduction ; les charges de chauffage et de refroidissement ; et tampon thermique, dans lequel une masse de matériau absorbe et libère de la chaleur.

L’ajout d’une fine couche supérieure de béton à un plancher de blocs de béton de chanvre a considérablement amélioré les capacités de stockage thermique de l’assemblage du plancher, selon des résultats modélisés par ordinateur.

Les étudiants ont trouvé six pouces de béton de chanvre avec une couche de béton de deux pouces offrant des performances similaires à une dalle de béton de quatre pouces isolée en continu avec de la mousse R-10. Les étudiants ont constaté que le béton de chanvre de plus en plus épais dans les revêtements de sol augmentait la consommation d’énergie à mesure que le matériau intérieur s’éloignait de plus en plus de la température du sol.

L’expérience a également montré que le béton avec un taux de ciment élevé collait mieux avec des blocs de béton de chanvre qu’une gamme d’autres matériaux testés, y compris des granulats de pierre, de la porcelaine recyclée et un mélange d’épis de maïs et de ciment.

Des blocs de béton de chanvre dans le sol pourraient également faire partie d’une solution préfabriquée pour les bâtiments à consommation énergétique nulle et autres bâtiments à faible consommation d’énergie, a noté Gibson.

Encadrement mural quadrillé

Une deuxième équipe de séminaire a développé une grille pour servir d’ossature structurelle porteuse et de revêtement pour les murs qui a montré des performances équivalentes aux méthodes d’ossature en béton de chanvre à montants décalés et glissées couramment utilisées. La technique de la grille pourrait également être incorporée dans la construction préfabriquée, a suggéré Gibson.

Des expériences ont montré que des murs en béton de chanvre de huit pouces d’épaisseur plus faciles à construire, tout en étant 18 % moins efficaces que des murs de 12 pouces d’épaisseur, n’entraînaient qu’une modeste réduction de l’efficacité énergétique dans une petite maison.

« Bien que la formation de glissement et les murs à montants décalés ajoutent de la complexité pour éviter les ponts thermiques dans la charpente, le mur de grille plus facile à construire a une valeur U seulement 6 % supérieure à celle d’un mur formé par glissement et seulement 4 % supérieure à celle d’un mur à montants décalés. d’épaisseur similaire », a déclaré Gibson, notant que la perte pourrait être surmontée en ajoutant un panneau photovoltaïque à l’infrastructure énergétique globale du bâtiment.

Bast frappe au-dessus de la tête

Alors que le séminaire continue d’étudier les matériaux de remplacement pour l’isolation en mousse à base de produits pétrochimiques afin d’empêcher la condensation dans les plafonds et les toits non ventilés, Gibson a recommandé que le rembourrage en fibres libériennes de chanvre soit préférable au béton de chanvre pour ces parties d’un bâtiment. Les modèles développés par les étudiants ont montré qu’une épaisseur minimale de 12 pouces de béton de chanvre serait nécessaire dans un plafond pour rendre pratique une maison nette zéro, apportant un poids excessif.

« Les futurs architectes diplômés de cette classe peuvent vraiment changer le visage de la construction respectueuse de l’environnement et apprendre au pays comment exploiter et économiser nos ressources naturelles. La construction est l’une des nombreuses utilisations du chanvre industriel et il a le potentiel d’avoir un impact énorme sur notre empreinte carbone », a déclaré Sarah Stephens, PDG de Midwest Hemp Technology, qui a participé au séminaire britannique.

Le séminaire a été assisté par Angel Romero Jr., qui a de l’expérience avec le stuc et qui a récemment lancé une entreprise de construction en béton de chanvre à Dodge City, Kansas.

Le rôle de l’enveloppe dans les bâtiments nets zéro ou positifs

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Centrale Brattørkaia / Snøhetta. Image © Ivar Kvaal