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Conference papers

Caractérisation des matériaux à changement de phase pour la simulation thermique des bâtiments

Résumé : L'objectif du projet Stock-e MICMCP, pour « Méthodes d'Inversion et de Caractérisation pour les Matériaux à Changement de Phase », est de proposer une méthode fiable d'analyse des MCP afin d'estimer leurs propriétés thermophysiques et notamment la fonction régissant l'évolution de leur enthalpie avec la température. La première étape consiste à mettre en place un protocole basé sur une méthode d'inversion s'appuyant à la fois sur un modèle numérique et sur des mesures expérimentales. On définit ainsi une fonction « objectif », en comparant le flux thermique numérique et expérimental, que l'on minimise en adaptant la valeur des coefficients thermodynamiques. Après une classique analyse de sensibilité à différents paramètres, cette méthode a été appliquée à des mesures de calorimétrie (DSC) faisant intervenir des échantillons microscopiques puis à des mesures réalisées sur des échantillons macroscopiques, plus représentatifs des conditions réelles d'utilisation des MCP. Les résultats correspondants montrent un très bon accord entre les solutions numériques et les mesures ; par ailleurs, la méthode permet de reconstruire une fonction d'état qui respecte les principes de base de la thermodynamique (notamment l'indépendance en fonction de la vitesse de chauffe/refroidissement de l'échantillon) contrairement à l'ensemble des autres méthodes couramment utilisées dans le domaine. Enfin, dans le cas d'échantillons macroscopiques, seule la présente méthode conduit à une estimation de la fonction enthalpie qui soit apte à rendre compte du caractère non symétrique de la fusion et de la cristallisation observé expérimentalement. La seconde étape du projet a consisté à mettre en exergue l'intérêt d'une détermination rigoureuse des paramètres thermophysiques des MCP dans le cadre d'une utilisation pour des simulations thermiques dynamiques de bâtiments. L'idée est donc de comparer des résultats de simulation pour lesquels la modélisation thermodynamique du MCP est basée sur la méthode présentée ci-dessus avec des résultats utilisant les procédures habituellement mises en oeuvre pour caractériser le MCP. Dans un premier temps, cette procédure a été testée sur un mur unique, incluant des MCP puis sur une maison, de type Mozart, dans laquelle on a inclut des MCP. Les résultats montrent clairement que la modélisation du comportement thermodynamique du MCP, c'est-à-dire la forme de la fonction enthalpie, impacte de manière significative les conclusions que l'on peut tirer de leur présence et de l'influence associée sur le comportement thermique d'un bâtiment. Finalement, il apparaît qu'une possible inclusion de MCP dans un bâtiment ne peut être objectivement analysée qu'à la condition de caractériser fidèlement leur comportement thermodynamique ; ce point est certainement l'une des clefs de voute pour l'utilisation future de tels matériaux dans le domaine du bâtiment.
Document type :
Conference papers
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https://hal-univ-pau.archives-ouvertes.fr/hal-02151275
Contributor : Responsable Hal Latep Latep - Uppa <>
Submitted on : Saturday, June 8, 2019 - 1:04:43 PM
Last modification on : Thursday, July 9, 2020 - 3:40:16 AM

File

Bedecarrats_SFT_2015.pdf
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Identifiers

  • HAL Id : hal-02151275, version 1

Citation

Jean-Pierre Bedecarrats, Damien David, Didier Defer, Jean-Pierre Dumas, Erwin Franquet, et al.. Caractérisation des matériaux à changement de phase pour la simulation thermique des bâtiments. 23ème congrès de la Société Française de Thermique SFT 2015, May 2015, La Rochelle, France. ⟨hal-02151275⟩

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