ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

Annexes
installation aisée dans tout type d’enveloppe du bâtiment. Stéphane Lepers a modélisé ce
nouveau procédé sous TRNSYS, présenté et développé dans cette partie. Ce chapitre a pour
objet de décrire les principales fonctionnalités de cette technologie ainsi que le modèle
retenu pour la simulation thermique du bâtiment dans TRNSYS.
A6.2. Principe de fonctionnement
La thèse de doctorat de (Ahmad, 2004) de laquelle ont été tirées les principales
caractéristiques des MCP permet d’expliquer le principe de fonctionnement d’une part et
justifie d’autre part le choix du procédé modélisé dans cette partie.
Les MCP changent d’état en fonction des variations de la température du milieu ambiant,
comme la glace qui se transforme en eau lorsque la barre du zéro degré est franchie. Une
fusion qui s’accompagne de l’absorption de calories ambiante et de leur réémission lorsque
la température redevient négative, entraînant la solidification de l’eau. C’est sur ce principe
physico-chimique connu que s’appuie la mise au point des MCP (Cnidep, 2007). (Ahmad,
2004) illustre ce propos en reprenant l’exemple de l’eau : l’énergie demandée pour fondre 1
kg de glace est équivalent à 80 fois l’énergie demandée pour augmenter la température de 1
kg d’eau de 1°C, autrement dit, alors que l'on a besoin d'une énergie de 4,2 kJ pour
diminuer la température de 1 kg d’eau d'une température de 1 °C à 0°C, il faut 335 kJ pour
compléter sa solidification en glace à T = 0°C.
Figure A 53. Equivalence entre la chaleur latente nécessaire pour fondre 1 kg de glace et la chaleur
sensible nécessaire pour chauffer l'eau liquide (Ahmad, 2004)
Le principe des MCP réside sur le stockage par chaleur latente (avec changement de phase)
qui requiert des quantités d’énergie supérieure à celles du stockage par chaleur sensible.
Par rapport au stockage par chaleur sensible, le stockage par chaleur latente permet, entre
autre, de stocker de 5 à 14 fois plus de chaleur que les matériaux de stockage à chaleur
sensible dans la gamme des températures de confort en thermique du bâtiment (20 à 30°C).
Par ailleurs, lors de la décharge d'énergie thermique, la température de la surface de MCP
reste proche de la valeur de la température de changement d'état permettant ainsi un
contrôle passif de la température de surface. La quantité d'énergie de la décharge ne
dépend donc que de la température de l'environnement. En fonction du MCP choisi, le
point de fusion varie. De fait, différents types de matériaux sont exploités en fonction des
températures désirées. La quantité de chaleur échangée en joule s’exprime :
Équation A 21
La différence de comportement entre un corps pur et un mélange est illustrée en présentant
l’enthalpie spécifique en fonction de la température sur la Figure A suivante qui montre, et
ceci est le principal avantage des matériaux à changement de phase, que la température de
changement de phase est quasiment constante pour les corps purs et les composés définis :
Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI 296 Université Claude Bernard