Optimisation de l'intégration de matériaux à changement de phase micro-dispersés dans une paroi isolante soumise à un flux thermique solaire variable
Abstract
L'intégration de matériaux à changement de phase (MCP) dans les bâtiments en particulier au niveaude leurs murs fait l'objet depuis plus d'une dizaine d'années d'un intérêt croissant et d'un nombreimportant de travaux. La présente étude concerne les applications liées à l'isolation thermique età l'augmentation de l'inertie thermique des parois légères. Le matériau dont le comportement estétudié ici par simulation numérique est constitué d'une matrice polymère comportant des inclusionsde MCP obtenues par dispersion du MCP liquide à l'aide d'un procédé d'émulsification. Dans cetteétude, nous proposons un modèle pour analyser le comportement thermique de ce matériau lorsqu'ilest utilisé comme isolant plan soumis à des modulations thermiques variables sur l'une de ses facesreprésentatives d'un flux thermique solaire. Le modèle utilisé couple le transfert thermique dansle mur au transfert thermique et à la cristallisation/fusion au sein même des inclusions de MCPconsidérées comme sphériques. Les deux processus sont modélisés par la méthode des volumesfinis, ainsi que par la méthode enthalpique pour le changement de phase. Les résultats de simulationpermettent de suivre l'évolution des températures dans le mur et de quantifier les échanges d'énergieentre les deux côtés du mur. En faisant varier l'épaisseur (L) de ce dernier ainsi que la fractionvolumique de MCP (\varphi), les conditions pour lesquelles l'effet négatif lié conductivité thermique élevéedu MCP l'emporte sur les bénéfices liés aux caractéristiques énergétiques du changement de phasedu MCP sont mises en évidence. Ces résultats seront à la base d'études futures visant, pour un MCPet un environnement climatique donnés, à déterminer en fonction des deux paramètres de contrôlechoisis (épaisseur et charge en MCP du matériau isolant) les conditions optimales d'intégration duMCP au sein des murs de bâtiments d'habitation.