1) L’analyse in situ des performances thermiques et énergétiques réalisées sur 20
constructions en bois massif montre un niveau de confort hygrothermique très satisfaisant pendant la
période de chauffage comme pendant les périodes les plus chaudes. A conditions égales, la
consommation mesurée pour le chauffage des maisons en bois massif pendant la période de
chauffage est en moyenne de 15% inférieure à celle calculée par la méthode de la RT2000.
Par ailleurs, on peut observer à partir des mesures de consommation sur les 20 maisons MBM,
que :
- la moyenne générale de ces consommations pour le chauffage est de 85 kWh/m2,
- seules 3 MBM, dépassent une valeur de 140 kWh/m2,
- plus d’un tiers (soit 7 MBM) ont une consommation annuelle mesurée pour le
chauffage inférieure à 60 kWh/m2, ce qui correspondant à un très bon niveau de
performance énergétique par rapport à l’habitat standard.
L’influence de l’épaisseur du mur sur la consommation d’énergie n’est pas très marquée par
rapport aux autres critères. L’effet d’atténuation thermique et de confort d’été des maisons en bois
massif est très insuffisamment traduit par les résultats des calculs de Tic comme le montre le fort écart
entre les valeurs mesurées sur 20 sites et les valeurs de Tic calculées pour ces mêmes maisons.
Tant par sa méthode que ses données de calcul, la RT2000 prend assez mal en compte le
comportement et les performances réelles de bâtiments à isolation répartie et inertie thermique. En
particulier, les qualités réelles de constructions Bois à ossature massive sont mal traduites par les 3
critères de consommation, coefficient de déperditions Ubât et confort d’été. Le critère « garde fou » qui
caractérise la paroi en régime thermique permanent est sûrement bien adapté à l’évaluation de parois légères (faible amortissement et faible déphasage des différents flux) mais s’avère inadapté à
l’évaluation des performances de parois lourdes comme les parois en bois massif et représente une
indication incomplète sur la qualité thermique réelle de ces solutions.

2) Les résultats d’une campagne de mesure menée sur le confort hygrothermique et la
qualité de l’air dans deux bâtiments tests en bois massif à usages différents en l’absence de
ventilation mécanique montre que :
- Le confort thermique est optimal dans le bâtiment d’habitation tant pendant la période
de chauffage que pendant les périodes chaudes. Comparé à la zone de confort basée
sur la norme proposée par Brager, on mesure bien le maintien et l’adaptation
permanente des niveaux thermiques intérieurs. Par contre, dans les bâtiments à usage
de bureaux, on trouve un taux de surchauffe trop important et une difficulté à maintenir
le confort thermique.
- Dans le bâtiment d’habitation, la charge d’humidité est dans la zone « nuit » supérieure
à celle de la zone « jour », observation sûrement liée à une moindre ventilation
naturelle dans les chambres. Dans le bâtiment de bureaux, la charge d’humidité est
supérieure dans la salle de réunion pendant la période froide (TextB5°C) à celle des
autres bureaux, mais elle reste toujours inférieure à celle du bâtiment d’habitation.
Dans tous les cas, il est important d’assurer un temps minimum et régulier d’ouverture
d’ouvrants pour renouveler l’air dans ces locaux.
- Le taux de confort basé sur les normes ASHRAE 55a-1995 et NF ISO 7730 corrigées
est très satisfaisant pour les deux bâtiments pendant la période Hiver (chauffage) ;
cette indication est aussi vérifiée à l’échelle de l’étude des 20 maisons. Le taux de
« sur chauffe » en période Eté atteint 25% du temps de mesure pour le bâtiment
d’habitation et 60% pour le bâtiment de bureaux. On en conclut que le taux de confort
dans les maisons en bois massif est lié à l’usage du bâtiment.
- Les mesures de qualité d’air intérieur (QAI) montrent que la concentration en CO2
dans le bâtiment d’habitation est maintenue à un niveau satisfaisant (taux de CO2
moyen de 580 ppm) par rapport aux valeurs de référence. Par ailleurs, le taux de CO2
dans le bâtiment de bureaux varie bien avec le nombre d’occupants. En particulier, un
taux de CO2 trop élevé est relevé dans un bureau de « faible volume » en
comparaison au bureau « principal » ; nous estimons que cette concentration élevée
est ici liée directement à l’absence d’une ventilation mécanique modulable
indispensable pour ce type de bâtiments.
- Le taux de renouvellement d’air dans ces bâtiments en madriers bois massif empilés
est très variable, allant de 0,14 à 1,15 volume par heure en fonction de l’exposition au
vent et vitesse du vent mesurée. La méthode de dépression utilisée pour mesurer la
perméabilité du bâtiment d’habitation, montre que la perméabilité moyenne à 4 Pa (I4)
est égale à 1,32 m³/(h.m²) ; ratio prenant en compte le volume de l’habitation et les
surfaces donnant sur l’extérieur. Cette valeur est légèrement supérieure à la valeur (I4)
de référence demandée par la RT 2000, elle correspond à la valeur par défaut de la
réglementation. Il sera donc indispensable de sensibiliser les constructeurs de
maisons Bois Massif à la nécessité de réduire les entrées d’air au niveau des ouvrants
et de limiter tous les défauts d’étanchéité aux liaisons.

3) Pour bien comprendre les comportements hygrothermiques des constructions en bois
massif, une étude plus détaillée à l’échelle de mur et des constituants de paroi a été réalisée.
La caractérisation hygrothermique d’un mur en madriers bois massif empilés, « madriers
contrecollés verticalement avec joint de colle entre madriers » met en évidence trois flux traversant
une telle paroi par deux chemins parallèles avec une hypothèse de transferts unidirectionnels.
Les propriétés physiques de chacun des éléments constitutifs de la paroi ont été déterminées.
L’isotherme de sorption a été obtenue par l’utilisation de la méthode statique des solutions salines
saturées. La méthode du voluménomètre à mercure a été utilisée pour estimer la masse volumique du
bois. Les propriétés thermiques du bois ont été mesurées dans la direction des fibres et dans la
direction perpendiculaire par les méthodes du fil chaud et du ruban chaud respectivement. Il est
ressorti de cette étude expérimentale la forte dépendance des propriétés thermiques du bois avec
l’humidité.
La méthode gravimétrique statique a été utilisée pour estimer le coefficient de diffusion de
vapeur d’eau à travers la paroi ; on remarque une forte résistance au transfert de vapeur au niveau du
joint de colle. Nous pouvons retenir que la présence d’un joint de colle ralentit fortement le passage de
vapeur d’eau dans le bois ; cette résistance peut avoir comme effet négatif la formation de
« zones humides » au milieu de paroi.
La perméabilité à l’air a été mesurée à l’aide du perméamètre TREFLE ; deux profils de
madriers et 3 types de joints entre madriers sont testés, les résultats montrent que le débit d’air à
travers un mètre linéaire de joint entre madriers est proche de celui mesuré à travers un m² de bois
massif, et 10 fois supérieur à celui traversant 1 m² de bois « contre collé ». On en conclut que
l’influence de l’épaisseur de madrier sur le débit d’air à travers le bois reste très faible ; compte tenu
de la forte perméabilité, c’est au niveau du joint en feutre que s’effectuera principalement l’écoulement
aéraulique.
Les valeurs de perméabilité obtenues en laboratoire à l’échelle de l’échantillon, sont de
beaucoup inférieures à celles obtenues à l’échelle de bâtiment ; on peut constater que les essais de
perméabilité réalisés au laboratoire dans des conditions optimales de serrage de madriers permettent
de comparer l’influence du profil, l’épaisseur de paroi ou du type de joint sur la perméabilité, mais ils
ne donnent pas la perméabilité réelle globale à l’échelle du bâtiment. Comme on l’a vu précédemment,
cette perméabilité globale de l’enveloppe résulte principalement des défauts d’étanchéité et ensuite,
des entrées d’air au niveau des empilements entre madriers.
Les valeurs et les propriétés obtenues à cette échelle ont servi de données de base à un
modèle de transport couplé de masse et de chaleur à l’échelle de la paroi. Cette paroi faisant partie
d’un bâtiment en bois massif, contre collée verticalement, plusieurs capteurs ont été placés au sein de
la paroi afin de suivre son évolution thermo-hydrique au cours du temps, suivi effectué en conditions
réelles sur plus d’une année.
Nous avons présenté d’abord, un modèle de transferts thermo-hydriques, « modèle de
référence » couramment utilisé dans les outils de calcul thermo hydrique d’enveloppe de bâtiments. Il
permet de reproduire convenablement les évolutions et les transferts au sein de la paroi.
Ensuite, ce modèle a été soumis à une « dégradation » en vue d’une éventuelle simplification du
processus ultérieur de caractérisation « in situ » des parois en bois. Dans ce nouveau modèle, les
transferts d’enthalpie liés aux transferts de vapeur et provoqués par les gradients de teneur en eau ont
été négligés face aux transferts induits par des gradients de température. Nous faisons référence à ce
modèle comme « modèle à découplage faible (MDF) ».
Enfin, une simulation de comportement hygrothermique a été réalisée en utilisant le modèle
MDF sur l’ensemble de la paroi en bois massif contrecollé avec joint de feutre entre madriers. Le
modèle de comportement hygrothermique de la paroi a été validé à partir des mesures effectuées sur
site ; il permet de bien présenter le transfert de chaleur et de masse à travers une telle paroi
composite.
Ce modèle, intégré dans un modèle complet de comportement de parois en bois massif, nous
permettra de calculer l’écart existant entre un modèle « simple » prenant en compte seulement les
caractéristiques thermiques moyennes d’une couche de bois massif et un modèle « hygrothermique
détaillé » intégrant toutes les caractéristiques et la géométrie de ce type de paroi.

Persspecttiivess
Pour aller plus loin dans l’étude thermique d’un bâtiment en bois massif, on se propose
d’intégrer le modèle de comportement thermo-hydrique de la paroi BM dans un environnement de
simulation bâtiment (SIMSPARK) bien adapté à la comparaison de différents modèles.
On pourra alors déterminer et optimiser :
- L’influence réelle du transfert couplé (chaleur, air, vapeur) sur la performance
énergétique de MBM,
- les conditions de confort hygro-thermique,
- l’adaptation du mur « respirant » à un bâtiment ventilé naturellement.
D’autres perspectives possibles dans le cadre d’un nouveau projet, consisterait à :
- Transférer la modélisation de l’échelle « paroi » vers l’échelle « bâtiment » en prenant
en compte des conditions climatiques diverses et plusieurs typologies de construction,
- Simplifier et réduire le modèle par une formulation adaptée prenant en compte les
performances spécifiques des enveloppes BM,
- Exploiter les résultats expérimentaux et les calculs pour, au plan réglementaire,
préparer :
o Un « dossier d’étude pour cas particulier » (procédure annexe V de la RT2005)
et intervenir auprès des pouvoirs publics,
o Les modalités de calcul de la prochaine réglementation thermique 2010 et en
particulier les nouveaux critères environnementaux qui pourraient être intégrés,
- Optimiser la conception des parois (épaisseur, géométrie, joint) en lien en particulier,
avec la ventilation naturelle des MBM,
Au plan plus général des performances énergétiques des MBM, la campagne de mesure des
consommations pour le chauffage donne une valeur moyenne pour les 20 maisons testées, de 90
kWh/m²/an. Pour plus de la moitié de ces maisons, la valeur est inférieure à 80 kWh/m2/an ; ces
performances traduites ensuite en consommations « conventionnelles » sont suffisantes pour
répondre aux exigences réglementaires, RT2000 et RT2005.
Tout en conservant les qualités et caractères spécifiques des MBM, à savoir, comportement hygrothermique,
confort hiver et été, qualité environnementale et durabilité, le prochain objectif est
d’atteindre un label « basse énergie » (type EFFINERGIE1) soit une consommation pour chauffage,
Eau Chaude Sanitaire et ventilation réduite à 50 kWh EP/m²/an (donc moins de 40 kWh EP/m²/an
pour le seul chauffage) .
Cet objectif oblige à un travail de conception thermique des constructions très détaillé intégrant en
particulier,
- une conception bioclimatique optimisée en lien avec la zone climatique et l’implantation,,
- un système de chauffage performant (PAC eau/eau) avec des solutions solaires thermiques
actives (chauffage et ECS),
- une ventilation « réduite » prenant en compte le caractère « respirant » des parois et
intégrant des solutions performantes (puit « canadien », gestion par sonde CO2),
- une étanchéité améliorée au niveau des ouvrants et réduisant les défauts souvent constatés,
- un bon comportement et une gestion adaptée des occupants.
Concernant le point initial de l’étude lié aux parois « Bois Massif », de nouveaux produits multiplis
(KLH, Ligntrend, Thoma Holz) sont maintenant utilisés sur le marché de la construction, avec ou sans
isolation extérieure supplémentaire. Le lien entre le travail effectué dans cette thèse et ces nouveaux
produits pourra être réalisé avec les constructeurs, en vue de développer de nouvelles solutions MBM
plus performantes.