ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

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A6.7. Applications particulières : Couplage de MCP à d’autres dispositifs bioclimatiques Annexes Les MCP peuvent être couplés avec plusieurs systèmes actifs (plancher chauffant ou encore capteurs solaires) mais aussi passifs. C’est ce dernier point qui est développé ici, par l’étude de l’adjonction de serre, ou de vitrage par exemple. A6.7.1. Chauffage des serres avec stockage d’énergie à MCP Le couplage de MCP à une serre peut permettre d’une part les surchauffes produites par la serre en journée, et d’autre part de restituer les calories en soirée, quand on en a le plus besoin. Deux systèmes sont schématisés sur la figure suivante : Figure A 56. Récupérateur sur air extérieur (à gauche) et récupérateur dans lequel le MCP fond quand l’air de la serre et chaud et se solidifie quand il est froid (à droite) (Ahmad, 2004) A6.7.2. Façade couplant effet de serre et MCP Une autre application de l’installation des MCP est l’association avec un vitrage. Cette application peut s’apparenter au mur capteur accumulateur étudié dans la partie réservée à cet effet. La lumière solaire est absorbée par le MCP après passage au travers du vitrage. Le MCP fond pendant la journée et se refroidit durant la nuit. La présence d’une protection ou encore de vitrages performants peut éviter les pertes vers l’extérieur. De même, une vitre dont la surface est constituée de prismes limite les surchauffes du MCP en renvoyant la lumière lorsque le soleil est haut sur l’horizon. A6.7.3. Fenêtres à MCP (Ahmad, 2004) présente ce système : la fenêtre est constituée de deux vitrages entre lesquels peut circuler le MCP. Le MCP liquide est introduit dans l’intervalle entre les deux vitrages par l’intermédiaire d’une pompe qui est activée pour une différence de température donnée. En mesurant la transmittance et la réflectance des doubles vitrages avec différentes épaisseurs d’intervalles remplis de MCP, une forte réduction du rayonnement ultra violet et infra rouge est relevée tout en gardant une bonne visibilité. Un modèle numérique de ce type de fenêtre à une dimension a été développé et a montré la capacité du MCP à réduire les pertes ou les gains de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur. Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI 300 Université Claude Bernard
A6.8. Modélisation des MCP Annexes Plusieurs modèles de MCP ont été développés. Les principes physiques sur lesquels ils reposent sont présentés et tirés de la thèse de (Ahmad, 2004). Dans la deuxième partie le Type 250 qui modélise une cloison de MCP dans une paroi interne à un bâtiment développé par (Lepers, 2007) dans le cadre de son post-doctorat est décrit. A6.8.1. Les échanges thermiques dans les MCP Les conditions intérieure et extérieure influent sur le changement d’état d’une paroi à MCP. D’une part, Les conditions météorologiques extérieures fluctuent de façon saisonnière et journalière. D’autre part à l’intérieur du bâtiment la production de charges internes et les échanges thermiques entre deux zones adjacentes, provoquent des variations de la température intérieure. Le stockage peut agir comme un volant thermique et limiter ces fluctuations. Pour ce faire une analyse thermique est nécessaire par la prise en compte des paramètres suivants : D’une part les caractéristiques du MCP (température de fusion, chaleur latente, propriétés thermo physiques de matériaux notamment la conductivité thermique et la capacité thermique massique). D’autre part de la répartition des MCP dans les parois qui sera différente selon que l’on veuille éviter les surchauffes de la surface extérieure des murs (le MCP est placé proche de la surface extérieure) ou encore réguler la température intérieure (le MCP est placé près de la surface intérieure). Mais aussi des variations des températures de chaque côté du mur (extérieur ou intérieur du bâtiment). Et enfin des apports convectifs ou radiatifs et en particulier le coefficient d’échange par convection naturelle peut être insuffisant pour déstocker l’énergie et il est souvent nécessaire d’utiliser des moyens actifs. La modélisation des parois à MCP nécessite l’intégration de certains facteurs décrits cidessous (Ahmad, 2004) : � Les échanges thermiques : Fonction du côté de paroi considéré. Pour les cloisons : échangent la chaleur essentiellement avec l’atmosphère intérieure. Pour les murs de béton : peuvent échanger à la fois du côté intérieur et du côté extérieur � Le type de paroi : La paroi est constituée d’une partie qui stocke la chaleur sous forme de chaleur sensible et du MCP qui stocke la chaleur sous forme de chaleur latente � Le cycle thermique : Fonction des matériaux utilisés, de la taille du bâtiment, du taux de renouvellement d’air et de sa distribution dans la pièce. A6.8.2. Présentation du Type exploité pour modéliser les MCP dans TRNSYS Le modèle unidimensionnel utilisé dans cette simulation a été développé dans l’environnement TRNSYS par LEPERS à l’INSA de Lyon. Il permet d’évaluer le comportement thermique d’une paroi contenant une couche de MCP avec, de chaque côté, une ou plusieurs couches de matériaux quelconques. La paroi multi couches est modélisée selon un schéma implicite par une approche résistance/capacité (cf. Figure A 57). Les matériaux situés de chaque côté du MCP sont modélisés dans le type MCP par une conductance unitaire à spécifier par l’utilisateur (pour 1 m² de surface) correspondant à la conductance des couches adjacentes au MCP, telles que définies dans le modèle de bâtiment de TRNSYS (Type 56). Le MCP est discrétisé en N couches (N pouvant varier de 2 à 100). Les conditions aux limites (Type Fourier) sont les températures de surface fournies Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI 301 Université Claude Bernard
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