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Valeur de la Capacité Tampon Hydrique (VCTH ou MBV)

La valeur du tampon hydrique ou MBV ("Moisture Buffer Value" en anglais), représente la capacité d'un matériau à échanger de l'humidité avec son environnement. Elle est utilisée, notamment dans le domaine du bâtiment, pour estimer le comportement hygrothermique dynamique du matériau lorsqu'il est exposé à une ambiance intérieure^[1]. Elle permet d'avoir une information supplémentaire pour déterminer le confort thermique et plus particulièrement sur la régulation de l'humidité relative ambiante.

La MBV s'exprime en kg/(m²⋅%HR) et indique la quantité moyenne eau qui est échangée par sorption ou désorption lorsque les surfaces du matériau sont soumises à des variations humidité relative sur un temps donné^[2]. Il faut distinguer la MBV idéale, calculable, qui néglige la résistance de la lame d'air à la surface et la MBV réelle, ou expérimentale, obtenue par l'expérience et prenant en compte la résistance due à la lame d'air en contact avec la surface du matériau.

La description théorique de la capacité tampon hydrique d'un matériau est l'effusivité hydrique^[3], par analogie avec les transferts de chaleur et l'effusivité thermique. Cette effusivité hydrique : b_m, s'exprime en kg m⁻² Pa⁻¹ s^−1/2) et décrit la capacité d'un matériau à absorber ou à libérer de l'humidité.

Principe de l'essai

A ce jour il n'existe pas encore de norme pour cet essai, mais le projet NORDTEST propose un protocole d'essai standardisé^[4].

Les éprouvettes, sont scellées sur toutes les faces sauf une ou deux, de sorte que la surface exposée soit d'au moins 0,01 m² et que l'épaisseur soit supérieure à la profondeur de pénétration pour les variations quotidiennes d'humidité.

Elles sont placées dans une enceinte climatique, à une température constante de 23 °C et sont soumises à des cycles d'humidité relative variant de 33%HR pendant 16 heures à 75%HR pendant 8 heures. Un cycle a donc une période de 24 heures. D'autres conditions d'humidité relative sont également proposées : 33/54%HR ; 54/75%HR ; 75/93%HR.

Ces valeurs ont été choisies pour représenter les conditions réelles d'utilisation de certains locaux à occupation discontinue, tels que les chambres et les bureaux par exemple ; mais aussi pour des raisons pratiques permettant à l'opérateur de l'essai de réaliser les mesures pendant ses heures de travail.

La masse des éprouvettes est mesurée a minima avant tout changement de consigne. La MBV peut être déterminé une fois que les différences entre les mesures de masses sont stabilisées sur plusieurs cycles (variation inférieure à 5%).

Les MBV de sorption et de désorption s'obtiennent par le calcul suivant :

MBV={\Delta m \over \ A(HR_{haute}-HR_{basse})}

où :

m est la masse du matériau en [kg] ou en [g].
A est la surface exposée de l'éprouvette en [m²].
HR_haute et HR_basse sont les valeurs humidité relative hautes et basses en [%].

La MBV d'un matériau s'obtient en moyennant les MBV de sorption et de désorption des trois derniers cycles stabilisés. Sur le dernier cycle, il est proposé de mesurer cinq fois la masse des éprouvettes durant la phase de 8 heures de forte humidité relative.

Exemple de résultats

Dans le cadre du projet NORDTEST, quelques matériaux de construction ont été testés par plusieurs établissements, possédant du matériel différent, dans le but d'observer s'il est possible d'obtenir des résultats similaires quels que soient l'opérateur et le matériel.

Les matériaux testés sont les suivants :

MBV expérimentales issues du "Round Robin"^[5], à 23 °C avec des cycles de 8h/16h
Matériau	MBV minimum [g/(m² %HR)]	MBV intermédiaire [g/(m² %HR)]	MBV maximum [g/(m² %HR)]
Bois d'épicéa	1,12	1,15	1,22
Béton	0,35	0,37	0,42
Plaque de plâtre	0,57	0,65	0,69
Bois contreplaqué avec vernis	0,39	0,46	0,54
Béton de granulats légers avec stuc	0,72	0,72	0,81
Béton cellulaire	0,96	1,05	1,11
Brique de terre cuite	0,35	0,39	0,69
Bois de bouleau	0,61	0,91	1,03

Le protocole NORDTEST propose également une échelle permettant d'interpréter les résultats en classant les valeurs suivant cinq niveaux :

Classification des MBV pratiques^[6]
MBV expérimentale	Minimum du niveau	Maximum du niveau
MBV expérimentale	[g/(m² %HR)] à 8h/16h
Négligeable	0	0,2
Limitée	0,2	0,5
Moyenne	0,5	1
Bonne	1	2
Excellente	2	>2

Références

↑ Anh Dung Tran Le, Etude des transferts hygrothermiques dans le béton de chanvre et leur application au bâtiment, 2010, 222 p. (lire en ligne), pages 29-39
↑ (en) Carsten Rode, « Moisture Buffer Value of Building Materials », Non périodique,‎ 23 avril 2006, p. 15 (lire en ligne)
↑ (en) Kaisa Svennberg, Moisture Buffering in the Indoor Environment, 2006, 211 p. (ISBN 91-88722-36-8, lire en ligne), page 30
↑ (en) Carsten Rode, « NORDTEST Project on Moisture Buffer Value of Materials », Non périodique,‎ 2005, p. 6 (lire en ligne)
↑ (en) Carsten Rode, « Moisture Buffering of Building Materials », Non périodique,‎ 2005, p. 78 (ISSN 1601-2917, lire en ligne)
↑ (en) Matthew R. HALL, Materials for Energy Efficiency and Thermal Comfort in Buildings, 21 avril 2010, 760 p. (ISBN 978-1-84569-927-7, lire en ligne)

Annexes

Articles connexes

Liens externes

Portail de la physique

[1] Anh Dung Tran Le, Etude des transferts hygrothermiques dans le béton de chanvre et leur application au bâtiment, 2010, 222 p. (lire en ligne), pages 29-39

[2] (en) Carsten Rode, « Moisture Buffer Value of Building Materials », Non périodique,‎ 23 avril 2006, p. 15 (lire en ligne)

[3] (en) Kaisa Svennberg, Moisture Buffering in the Indoor Environment, 2006, 211 p. (ISBN 91-88722-36-8, lire en ligne), page 30

[4] (en) Carsten Rode, « NORDTEST Project on Moisture Buffer Value of Materials », Non périodique,‎ 2005, p. 6 (lire en ligne)

[5] (en) Carsten Rode, « Moisture Buffering of Building Materials », Non périodique,‎ 2005, p. 78 (ISSN 1601-2917, lire en ligne)

[6] (en) Matthew R. HALL, Materials for Energy Efficiency and Thermal Comfort in Buildings, 21 avril 2010, 760 p. (ISBN 978-1-84569-927-7, lire en ligne)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

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+{{ébauche|physique|}}
 == Valeur de la Capacité Tampon Hydrique (VCTH ou MBV) ==
-La valeur du tampon hydrique ou MBV ("Moisture Buffer Value" en anglais), représente la capacité d'un [[matériau]] à échanger de [[Humidité|l'humidité]] avec son [[environnement]]. Elle est utilisée, notamment dans le domaine du [[Génie civil|bâtiment]], pour estimer le comportement [[Hygrothermie|hygrothermique]] dynamique du matériau lorsqu'il est exposé à une ambiance intérieure<ref>{{Ouvrage|langue=Français|auteur1=Anh Dung Tran Le|titre=Etude des transferts hygrothermiques dans le béton de chanvre et leur application au bâtiment|passage=pages 29-39|lieu=|éditeur=|date=2010|pages totales=222|isbn=|lire en ligne=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00590819v1/document}}</ref>. Elle permet d'avoir une information supplémentaire pour déterminer le [[confort thermique]] et plus particulièrement sur la régulation de [[Humidité relative|l'humidité relative]] ambiante.
+La valeur du tampon hydrique ou MBV ("Moisture Buffer Value" en anglais), représente la capacité d'un [[Matériau de construction|matériau]] à échanger de l'[[humidité]] avec son [[environnement]]. Elle est utilisée, notamment dans le domaine du [[Génie civil|bâtiment]], pour estimer le comportement [[Hygrothermie|hygrothermique]] dynamique du matériau lorsqu'il est exposé à une ambiance intérieure<ref>{{Ouvrage|langue=fr|auteur1=Anh Dung Tran Le|titre=Etude des transferts hygrothermiques dans le béton de chanvre et leur application au bâtiment|éditeur=|année=2010|pages totales=222|passage=pages 29-39|isbn=|lire en ligne=https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00590819v1/document}}</ref>. Elle permet d'avoir une information supplémentaire pour déterminer le [[confort thermique]] et plus particulièrement sur la régulation de l'[[humidité relative]] ambiante.
-La MBV s'exprime en kg/(m².%HR) et indique la quantité moyenne [[Eau|d'eau]] qui est échangée [[Sorption|par sorption]] ou [[désorption]] lorsque les surfaces du [[Matériau de construction|matériau]] sont soumises à des variations [[Humidité relative|d'humidité relative]] sur un temps donné<ref>{{Article|langue=anglais|auteur1=Carsten Rode|titre=Moisture Buffer Value of Building Materials|périodique=Non périodique|date=23/04/2006|issn=|lire en ligne=https://www.kuleuven.be/bwf/projects/annex41/protected/data/DTU%20Apr%202006%20BGinf%20A41-T4-Dk-06-1.pdf|pages=15}}</ref>. Il faut distinguer la MBV idéale, calculable, qui néglige la résistance de la lame d'air à la surface et la MBV réelle, ou expérimentale, obtenue par l'expérience et prenant en compte la résistance due à la lame d'air en contact avec la surface du matériau.
+La MBV s'exprime en kg/(m{{2}}⋅%HR) et indique la quantité moyenne eau qui est échangée par [[sorption]] ou [[désorption]] lorsque les surfaces du matériau sont soumises à des variations humidité relative sur un temps donné<ref>{{Article|langue=anglais|auteur1=Carsten Rode|titre=Moisture Buffer Value of Building Materials|périodique=Non périodique|date=23/04/2006|issn=|lire en ligne=https://www.kuleuven.be/bwf/projects/annex41/protected/data/DTU%20Apr%202006%20BGinf%20A41-T4-Dk-06-1.pdf|pages=15}}</ref>. Il faut distinguer la MBV idéale, calculable, qui néglige la résistance de la lame d'air à la surface et la MBV réelle, ou expérimentale, obtenue par l'expérience et prenant en compte la résistance due à la lame d'air en contact avec la surface du matériau.
-La description [[Théorie|théorique]] de la capacité tampon hydrique d'un matériau est l'[[Effusivité hydrique|effusivité hydrique]]<ref>{{Ouvrage|langue=Anglais|auteur1=Kaisa Svennberg|titre=Moisture Buffering in the Indoor Environment|passage=page 30|lieu=|éditeur=|date=2006|pages totales=211|isbn=91-88722-36-8|lire en ligne=http://www.byfy.lth.se/fileadmin/byfy/files/TVBH-1000pdf/TVBH-1016KSVweb.pdf}}</ref>, par [[analogie]] avec les [[Transfert thermique|transferts de chaleur]] et [[Effusivité thermique|l'effusivité thermique]]. Cette [[Effusivité hydrique|effusivité hydrique]] : b<sub>m</sub>, s'exprime en kg/(m².Pa.s<sup>1/2</sup>) et décrit la capacité d'un matériau à absorber ou à libérer de [[Humidité|l'humidité]].
+La description théorique de la capacité tampon hydrique d'un matériau est l'[[effusivité hydrique]]<ref>{{Ouvrage|langue=en|auteur1=Kaisa Svennberg|titre=Moisture Buffering in the Indoor Environment|éditeur=|année=2006|pages totales=211|passage=page 30|isbn=91-88722-36-8|lire en ligne=http://www.byfy.lth.se/fileadmin/byfy/files/TVBH-1000pdf/TVBH-1016KSVweb.pdf}}</ref>, par [[analogie]] avec les [[Transfert thermique|transferts de chaleur]] et l'[[effusivité thermique]]. Cette effusivité hydrique : b{{ind|m}}, s'exprime en {{unité||kg||m|-2|Pa|-1|s|-1/2}}) et décrit la capacité d'un matériau à absorber ou à libérer de l'humidité.
 == Principe de l'essai ==
 A ce jour il n'existe pas encore de [[Norme et standard techniques|norme]] pour cet essai, mais le projet NORDTEST propose un [[Méthode expérimentale|protocole]] d'essai standardisé<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Carsten Rode|titre=NORDTEST Project on Moisture Buffer Value of Materials|périodique=Non périodique|date=2005|issn=|lire en ligne=http://orbit.dtu.dk/fedora/objects/orbit:59257/datastreams/file_5077721/content|pages=6}}</ref>.
-Les éprouvettes, sont [[Étanchéité|scellées]] sur toutes les faces sauf une ou deux, de sorte que la surface exposée soit d'au moins 0.01 m² et que l'épaisseur soit supérieure à la profondeur de pénétration pour les variations quotidiennes [[Humidité relative|d'humidité]].
+Les éprouvettes, sont [[Étanchéité|scellées]] sur toutes les faces sauf une ou deux, de sorte que la surface exposée soit d'au moins {{nb|0.01 m2}} et que l'épaisseur soit supérieure à la profondeur de pénétration pour les variations quotidiennes [[Humidité relative|d'humidité]].
-Elles sont placées dans une [[Chambre d'essai|enceinte climatique]], à une température constante de 23°C et sont soumises à des [[Phénomène périodique|cycles]] [[Humidité relative|d'humidité relative]] variant de 33%HR pendant 16 heures à 75%HR pendant 8 heures. Un cycle a donc une période de 24 heures. D'autres conditions d'[[Humidité relative|humidité relative]] sont également proposées : 33/54%HR ; 54/75%HR ; 75/93%HR.
+Elles sont placées dans une [[Chambre d'essai|enceinte climatique]], à une température constante de 23 °C et sont soumises à des [[Phénomène périodique|cycles]] d'[[humidité relative]] variant de 33%HR pendant 16 heures à 75%HR pendant 8 heures. Un cycle a donc une période de 24 heures. D'autres conditions d'humidité relative sont également proposées : 33/54%HR ; 54/75%HR ; 75/93%HR.
 Ces valeurs ont été choisies pour représenter les conditions réelles d'utilisation de certains locaux à occupation discontinue, tels que les chambres et les bureaux par exemple ; mais aussi pour des raisons pratiques permettant à l'opérateur de l'essai de réaliser les mesures pendant ses heures de travail.
 La [[masse]] des éprouvettes est mesurée a minima avant tout changement de [[Valeur de consigne|consigne]]. La MBV peut être déterminé une fois que les différences entre les mesures de masses sont stabilisées sur plusieurs cycles (variation inférieure à 5%).
-Les MBV de [[sorption]] et de [[désorption]] s'obtiennent par le calcul suivant :
-<math>MBV = {\Delta m\over\ A(HR_{haute} - HR_{basse})}</math>
+Les MBV de [[sorption]] et de [[désorption]] s'obtiennent par le calcul suivant :
+:<math>MBV = {\Delta m\over\ A(HR_{haute} - HR_{basse})}</math>
 où :
 * m est la masse du matériau en [kg] ou en [g].
-* A est la surface exposée de l'éprouvette.
+* A est la surface exposée de l'éprouvette en [m{{2}}].
-* HR<sub>haute</sub> et HR<sub>basse</sub> sont les valeurs [[Humidité relative|d'humidité relative]] hautes et basses (par exemple, 75% et 33%).
+* HR{{ind|haute}} et HR{{ind|basse}} sont les valeurs humidité relative hautes et basses en [%].
-La MBV d'un [[Matériau de construction|matériau]] s'obtient en [[Moyenne|moyennant]] les MBV de [[sorption]] et de [[désorption]] du dernier cycle stabilisé. Sur ce dernier cycle, il est proposé de mesurer cinq fois la masse des éprouvettes durant la phase de 8 heures de forte humidité relative.
+La MBV d'un [[Matériau de construction|matériau]] s'obtient en [[Moyenne|moyennant]] les MBV de [[sorption]] et de [[désorption]] des trois derniers cycles stabilisés. Sur le dernier cycle, il est proposé de mesurer cinq fois la masse des éprouvettes durant la phase de 8 heures de forte humidité relative.
 == Exemple de résultats ==
-Dans le cadre du projet NORDTEST, quelques matériaux de construction ont été testés par plusieurs établissements, possédant du matériel différent, dans le but d'observer s'il est possible d'obtenir des résultats similaires quel que soient l'opérateur et le matériel.
+Dans le cadre du projet NORDTEST, quelques matériaux de construction ont été testés par plusieurs établissements, possédant du matériel différent, dans le but d'observer s'il est possible d'obtenir des résultats similaires quels que soient l'opérateur et le matériel.
 Les matériaux testés sont les suivants :
-{| class="wikitable"
+{| class="wikitable" style="text-align:right;"
-|+MBV expérimentales issues du "Round Robin"<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Carsten Rode|titre=Moisture Buffering of Building Materials|périodique=Non périodique|date=2005|issn=1601-2917|lire en ligne=http://orbit.dtu.dk/fedora/objects/orbit:75984/datastreams/file_2415500/content|pages=78}}</ref>, à 23°C avec des cycles de 8h/16h
+|+MBV expérimentales issues du "Round Robin"<ref>{{Article|langue=Anglais|auteur1=Carsten Rode|titre=Moisture Buffering of Building Materials|périodique=Non périodique|date=2005|issn=1601-2917|lire en ligne=http://orbit.dtu.dk/fedora/objects/orbit:75984/datastreams/file_2415500/content|pages=78}}</ref>, à 23 °C avec des cycles de 8h/16h
 !Matériau
-!MBV minimum [g/(m².%HR)]
+!MBV minimum<br>[g/(m{{2}} %HR)]
-!MBV intermédiaire [g/(m².%HR)]
+!MBV intermédiaire<br>[g/(m{{2}} %HR)]
-!MBV maximum [g/(m².%HR)]
+!MBV maximum<br>[g/(m{{2}} %HR)]
 |-
-|Bois [[Épicéa|d'épicéa]]
+|align="left"|Bois d'[[épicéa]]
-|1.12
+|1,12
-|1.15
+|1,15
-|1.22
+|1,22
 |-
-|[[Béton]]
+|align="left"|[[Béton]]
-|0.35
+|0,35
-|0.37
+|0,37
-|0.42
+|0,42
 |-
-|[[Plaque de plâtre|Panneau de gypse]]
+|align="left"|[[Plaque de plâtre]]
-|0.57
+|0,57
-|0.65
+|0,65
-|0.69
+|0,69
 |-
-|[[Contreplaqué|Bois contreplaqué]] avec [[vernis]]
+|align="left"|Bois [[contreplaqué]] avec [[Vernis (peinture)|vernis]]
-|0.39
+|0,39
-|0.46
+|0,46
-|0.54
+|0,54
 |-
-|[[Béton]] de [[Granulat|granulats]] légers avec [[stuc]]
+|align="left"|[[Béton]] de [[Granulat|granulats]] légers avec [[stuc]]
-|0.72
+|0,72
-|0.72
+|0,72
-|0.81
+|0,81
 |-
-|[[Béton cellulaire curé à l'air libre|Béton cellulaire]]
+|align="left"|[[Béton cellulaire curé à l'air libre|Béton cellulaire]]
-|0.96
+|0,96
-|1.05
+|1,05
-|1.11
+|1,11
 |-
-|[[Brique (matériau)|Brique de terre cuite]]
+|align="left"|[[Brique (matériau)|Brique de terre cuite]]
-|0.35
+|0,35
-|0.39
+|0,39
-|0.69
+|0,69
 |-
-|[[Bouleau|Bois de bouleau]]
+|align="left"|Bois de [[bouleau]]
-|0.61
+|0,61
-|0.91
+|0,91
-|1.03
+|1,03
 |}
 Le protocole NORDTEST propose également une échelle permettant d'interpréter les résultats en classant les valeurs suivant cinq niveaux :
-{| class="wikitable"
+{| class="wikitable" style="text-align:right;"
-|+Classification des MBV pratiques<ref>{{Ouvrage|langue=Anglais|auteur1=Matthew R. HALL|titre=Materials for Energy Efficiency and Thermal Comfort in Buildings|passage=|lieu=|éditeur=|date=21/04/2010|pages totales=|isbn=9781845699277|lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/book/9781845695262/materials-for-energy-efficiency-and-thermal-comfort-in-buildings}}</ref>
+|+Classification des MBV pratiques<ref>{{Ouvrage|langue=en|auteur1=Matthew R. HALL|titre=Materials for Energy Efficiency and Thermal Comfort in Buildings|éditeur=|date=21/04/2010|pages totales=760|isbn=978-1-84569-927-7|lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/book/9781845695262/materials-for-energy-efficiency-and-thermal-comfort-in-buildings}}</ref>
 ! rowspan="2" |MBV expérimentale
-!Minimum du niveau
+!Minimum<br>du niveau
-!Maximum du niveau
+!Maximum<br>du niveau
 |-
-! colspan="2" |[g/(m².%HR)] à 8h/16h
+! colspan="2" |[g/(m{{2}} %HR)] à 8h/16h
 |-
-|Négligeable
+|align="left"|Négligeable
 |0
-|0.2
+|0,2
 |-
-|Limitée
+|align="left"|Limitée
-|0.2
+|0,2
-|0.5
+|0,5
 |-
-|Moyenne
+|align="left"|Moyenne
-|0.5
+|0,5
 |1
 |-
-|Bonne
+|align="left"|Bonne
 |1
 |2
 |-
-|Excellente
+|align="left"|Excellente
 |2
 |>2
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 == Annexes ==
 === Articles connexes ===
 * [[Effusivité thermique]]
 * [[Humidité relative]]
+*[[Diffusion de la matière]]
 * [[Confort thermique]]
 * [[Matériau de construction|Matériaux de construction]]
+*[[Génie civil]]
+*[[Sorption]]
+*[[Désorption]]
 === Liens externes ===
+* {{Lien brisé |url= https://rugc15.sciencesconf.org/54493/document |titre=rugc15.sciencesconf.org/54493/… |brisé le=25-12-2023}}
-* http://www.cohesion-territoires.gouv.fr/IMG/pdf/document_technique_fonctionnement_hygrothermique_des_materiaux_biosources.pdf
-* https://rugc15.sciencesconf.org/54493/document
 * http://augc2013.ens-cachan.fr/Data/Articles/Contribution1291.pdf
 * http://ibpsa.fr/jdownloads/Conferences_et_Congres/IBPSA_France/2015_journeeIBPSA/presentations-27052015/ibpsa-collet.pdf
-<br />
+{{Portail|physique|}}<br />
+[[Catégorie:Thermodynamique]]