Optimizing Thermal Strategies with Raw Earth Materials for Housing

Abstract

El proyecto Estudio de las estrategias térmicas de implantación de materiales a base de tierra cruda en la vivienda fue realizado en Centrale Lyon en colaboración con amàco. En un contexto de transición ecológica y búsqueda de soluciones constructivas sostenibles, el objetivo fue evaluar el rendimiento térmico de estos materiales e identificar las condiciones óptimas de implementación.

Tras un análisis de las propiedades térmicas de las distintas formas de tierra cruda y una revisión del estado del arte de las técnicas constructivas asociadas, se realizaron simulaciones térmicas dinámicas con los programas Kozibu y Pléiades. El estudio se dividió en dos etapas complementarias: en la primera, se simuló un volumen de vivienda vacío; en la segunda, el volumen estaba habitado por cuatro personas e incluía aire acondicionado y calefacción. Se simularon diferentes configuraciones de capas de paredes y, mediante un plan de experiencia, se identificaron los parámetros más influyentes. El objetivo fue medir su impacto en el confort térmico y el consumo energético.

Los resultados muestran que los materiales con alta inercia térmica y densidad, combinados con un mayor espesor de muro, ofrecen un mejor confort. El espesor del aislamiento también resulta determinante, mientras que algunas configuraciones que aprovechan mejor la inercia térmica resultan poco eficientes energéticamente. Ninguna de las soluciones probadas cumple con los umbrales establecidos por la normativa RE2020.

Este proyecto permitió profundizar competencias en simulación térmica dinámica y análisis estadístico, al tiempo que destacó el potencial de la tierra cruda como material de construcción sostenible, siempre que se dominen sus particularidades técnicas y normativas.

The project Study of Thermal Strategies for Implementing Raw Earth Materials in Housing was carried out at Centrale Lyon in collaboration with amàco. In the context of ecological transition and the search for sustainable construction solutions, the aim was to evaluate the thermal performance of these materials and identify optimal implementation conditions.

After analyzing the thermal properties of various types of raw earth and reviewing the state of the art in associated construction techniques, dynamic thermal simulations were conducted using the Kozibu and Pléiades software. The study was divided into two complementary stages: in the first, a vacant housing volume was simulated; in the second, the volume was inhabited by four people and included air conditioning and heating. Different wall layer configurations were simulated, and a design of experiments was used to identify the most influential parameters. The goal was to measure their impact on thermal comfort and energy consumption.

The results show that materials with high thermal inertia and density, combined with greater wall thickness, provide better comfort. Insulation thickness also proved to be a key factor, while some configurations that better exploited thermal inertia were less energy-efficient. None of the tested solutions met the thresholds set by the RE2020 regulation.

This project made it possible to deepen skills in dynamic thermal simulation and statistical analysis, while highlighting the potential of earth as a sustainable building material—provided its technical and regulatory specificities are well managed.