ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

A6. LES MATERIAUX A
CHANGEMENT DE PHASE
Annexes
La température d’un bâtiment peut être une variable d’optimisation. Le respect d’une
température donnée est ainsi très important (amélioration du confort, réduction des besoins
énergétiques). La température dépend du bâtiment, des échanges avec les parois, et des
flux entrants et sortants. En particulier, il est important de maîtriser la température du flux
entrant, qui peut être sujet à des oscillations, soit à cause de variations des conditions
extérieures, soit à cause de perturbations internes au bâtiment, soit à cause de la
convergence, en entrée, de plusieurs flux à débits et températures variables. Les matériaux
à changement de phase (MCP) sont souvent utilisés comme stabilisateurs de température
en améliorant le stockage de la chaleur dans le bâtiment.
A6.1. Introduction
L’utilisation des MCP doit permettre de stocker/ déstocker l’énergie provenant des apports
solaires ou internes. Les applications dans le cadre de constructions légères permettent de
conduire à une amélioration du confort thermique des usagers et à une réduction des
consommations d’énergie (Kuznik et al, 2006). Le stockage d'énergie thermique peut se faire
par plusieurs moyens :
� Stockage par chaleur sensible : eau, huiles synthétiques, vapeur d'eau sous
pression, sels fondus sans changement de phase, céramiques, béton, ...
� Stockage par chaleur latente : transitions de phases Solide/Liquide, Liquide /Gaz,
Solide /Gaz, Solide /Solide de produits organiques (paraffines, acides gras, ...) ou
inorganiques (eau, sels, métaux, ...)
� Stockage thermochimique par réactions chimiques endo/exothermiques,
adsorption, absorption (Dgemp, 2007).
Le principe sur lequel repose le fonctionnement des matériaux à changement de phase est
le stockage par chaleur latente. Un descriptif de l’état de l’art de cette technologie peut être
trouvé dans la thèse de doctorat de (Ahmad, 2004) ou encore dans les cahiers du Centre
Scientifique et Technique du Bâtiment (Cstb, 1983). Ce procédé s’inscrit dans une
« enveloppe du bâtiment en rupture technologique qui intègre systématiquement des
matériaux et composants de nouvelle génération » (Cnisf, 2007). Ses mérites sont souvent
cités pour l’amélioration du confort d’été notamment dans le cadre de bâtiments anciens ne
disposant pas de parois inertes. La découverte des MCP ne date pas d’hier et ceux-ci
servent depuis de nombreuses années, comme par exemple dans les magasins de glaces de
l’industrie de la réfrigération qui profitent de l’électricité ‘hors pointe’ moins chère.
Cependant, l’amélioration relativement récente des systèmes de conditionnement a permis
des applications innovatrices des MCP comme masse thermique interactive dans un
bâtiment. (Annales, 2006) ont étudié un nouveau produit réalisé par la société DuPont de
Nemours qui est constitué à 60% de MCP, dont la température de fusion a été choisie à
environ 22°C. Ce produit s’apparente à un panneau polymérique, relativement souple, de 5
mm d’épaisseur (les auteurs montrent par ailleurs la pertinence du choix de l’épaisseur de 5
mm et de la température de fusion). La nouveauté de ce procédé tient du fait de
l’encapsulation d’une quantité importante de matière active dans un polymère
thermoplastique qui, après transformation en un panneau relativement mince, permet une
Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI 295 Université Claude Bernard