Une approche holistique pour l’étude de la performance énergétique et hygrothermique des bâtiments
L’industrie de la construction, une industrie unique?
La construction est une grande industrie, mais elle est fragmentée en plusieurs micro-industries qui ne communiquent pas nécessairement les unes avec les autres. D’un côté, de nombreux manufacturiers qui développent sans cesse de nouveaux produits et systèmes. De l’autre, les entrepreneurs qui doivent installer ces produits dans des bâtiments neufs ou existants. Au centre, l’architecte et l’ingénieur doivent les intégrer et assembler le tout. Ce n’est pas parce qu’un matériau est performant qu’il est nécessairement compatible avec tout. Rénover, en ne considérant pas l’influence d’une technologie dans un système et de ce système sur l’ensemble du bâtiment, peut avoir de graves conséquences sur l’intégrité d’un immeuble. Toute intégration de nouveau produit ou système d’enveloppe doit donc être étudiée de façon globale, en tenant compte des particularités des produits, des systèmes d’enveloppe, du bâtiment et du climat où il se trouve.
Au service du bâtiment depuis plus de vingt-cinq ans
Wahid Maref, nouvellement professeur au Département de génie de la construction de l’École de technologie supérieure (ÉTS), a fait de ce défi son pain quotidien depuis 25 ans. Ses recherches ont toujours été guidées par les besoins de l’industrie. Ingénieur en génie mécanique de formation à l’École Nationale Polytechnique d’Alger (ENPA-Algérie), sa carrière en science du bâtiment a commencé par un DEA (diplôme d’études approfondies) en conversion d’énergie à l’Université Paris VI (France), et au Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB). Son projet de recherche de DEA, qui portait sur l’étude de chauffage par plafond rayonnant, lui a donné envie de continuer dans la recherche scientifique avec un doctorat à l’Institut national polytechnique de Toulouse (INPT)/Institut en mécanique des fluides de Toulouse (IMFT) et au Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB), où il s’est attaqué à un nouveau défi : l’étude du phénomène de condensation des gaz de combustion dans les conduits de cheminées. Wahid Maref a mené ce projet sur trois fronts qui le suivront durant toute sa carrière : la modélisation numérique (CFD), l’expérimentation en laboratoire à pleine échelle et l’expérimentation en chantier. Ces travaux de recherche l’ont mené à la création d’une norme CEN (comité européen de normalisation) pour le dimensionnement des conduits de cheminées.
La poursuite de la recherche au Canada
C’est ensuite à Ottawa, au Canada, que Wahid Maref a décidé de poursuivre sa carrière au Conseil national de recherche du Canada (CNRC), qui s’appelle CNRC-Construction. Le poste qu’il occupe, chercheur principal, exige des habiletés tant en modélisation qu’en expérimentation laboratoire et chantier, ce qui correspond parfaitement à son profil. Il y demeurera 20 ans et deviendra un expert en science du bâtiment. Il a conçu de nombreux designs et modèles hygrothermiques et a élaboré de multiples directives de conception de différents systèmes d’enveloppe. Il est expert en évaluation de la gestion des risques de produits et de systèmes d’enveloppe innovants, ce qui inclut la modélisation hygrothermique, les essais en laboratoire et in situ. Ses projets de recherche viennent épauler soit des clients particuliers (approbation de nouveaux matériaux ou systèmes), soit des consortiums, lorsque la problématique est commune à une industrie. Wahid Maref prépare le plan de recherche et supervise les différentes étapes : développement du modèle numérique, validation du modèle au moyen de l’expérimentation à pleine échelle et étude paramétrique pour estimer le comportement d’un système sous des conditions non étudiées. Cette dernière étape est cruciale, ne serait-ce que pour tenir compte du large éventail des conditions climatiques au Canada en particulier et en Amérique du Nord en général.
Outre ses fonctions au CNRC, il est membre des groupes de travail et comités techniques associés à plusieurs normes nationales et internationales et d’organisations professionnelles comme ASHRAE, CIB W040, etc. En tant qu’expert dans le domaine de la science du bâtiment, il offre un soutien sur des questions techniques à l’industrie nord-américaine de la construction et à d’autres industries connexes. Wahid Maref est l’auteur de plus de 250 revues techniques, journaux scientifiques, documents et rapports techniques liés à la gestion de l’humidité et à la performance énergétique des bâtiments. Il anime des ateliers et des séminaires, en tant que conférencier international invité, portant sur le regard de la science du bâtiment à travers l’Amérique du Nord et l’Europe, adaptés à différents intervenants, pour rappeler les bases de la science et de la physique du bâtiment et parler des nouvelles tendances en construction.
Axes de recherche poursuivis à l’ÉTS
Étant donné que le parc immobilier est bien développé et important au Québec et au Canada, les travaux du professeur Maref à l’ÉTS suivront la tendance actuelle de l’innovation et de la rénovation. Son but est d’améliorer la performance énergétique et hygrothermique de l’existant et d’évaluer les nouveaux concepts et les nouvelles stratégies de construction. Le but est d’amener les anciennes bâtisses aux normes énergétiques actuelles, comme les nouvelles exigences en matière d’efficacité énergétique pour les bâtiments résidentiels du Québec. L’ajout par exemple d’isolant thermique à l’extérieur des murs existants est une des options à considérer par les propriétaires de bâtiment. L’effet des propriétés de régulation de la chaleur, de l’air et de la vapeur de l’isolant thermique sur l’accumulation d’humidité dans la cavité murale résultant de la condensation hivernale est un des sujets d’intérêt sur lequel des travaux de recherche sont justifiés. Cela passe par des tests et par de la modélisation des matériaux, des systèmes innovants et des nouvelles technologies dans le but de réduire la consommation énergétique des bâtiments ainsi que le risque de condensation dans l’enveloppe du bâtiment.
Parmi les sujets de recherche dont traite le professeur Maref :
- La performance énergétique de l’enveloppe du bâtiment;
- Les risques de condensations dans l’enveloppe du bâtiment;
- Les systèmes de drainage;
- Les problèmes de mouillage et de séchage des murs et des matériaux;
- L’isolation thermique : rajout d’isolants de l’extérieur et/ou de l’intérieur;
- Les produits et les systèmes réfléchissants et leur impact sur la performance énergétique de l’enveloppe;
- L’évaluation des matériaux innovants comme les panneaux isolants sous vide et leur applicabilité et leur durabilité;
- L’étanchéité à l’air de l’enveloppe du bâtiment; etc.
Son approche s’adapte aux contraintes de chacun des projets et il n’hésite pas à s’exposer à l’expérience des gens de terrain. Maintenant qu’il est en milieu universitaire, il veut partager sa riche expérience de recherche fondamentale et appliquée avec des étudiants qui veulent tenter leur expérience dans la recherche en science du bâtiment et les faire profiter des contacts qu’il a développés avec l’industrie.
Les étudiants intéressés par ce domaine de recherche peuvent contacter le professeur Wahid Maref.
