Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phase ? par Maïwenn LARNICOL |...

Vendredi 24 octobre

Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phase ?

Maïwenn LARNICOL, CRM – CRM GROUP | Metallic & Inorganic Coatings Department

Avec le soutien de :

Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phase ?

24 octobre 2014 – Liège créative

M. Larnicol, N. Nutal, J. Crahay

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2 Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phases – 24 octobre 2014

« Bridge between science & market. Turning innovations into value creation »

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CRM Group CRM Group is a research centre in metallurgy founded in 1948 Global budget (2013) >30 Mio € CRM Group integrates the talents and the assets of 230 researchers,PHD’s, technicians & employees Enhanced capability to compete through innovation in the world economy

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CRM Group – Locations

Gent 4

Sart-Tilman

Sart-Tilman

Sart-Tilman

Ivoz-Ramet

Gent Liège

EcoTechnoPôle

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5"""Opera(onal"units"

OPERATIONAL ORGANISATION"""CRM"Group"

16"""Technical"ac(vi(es"

Metal"Produc(on"&"Recycling"

•  Raw"material"processing"•  Mel(ng"&"Refining"•  Recycling"&"Valorisa(on"

Metal"Processing"

•  Cas(ng,"solidifica(on"•  Process"technology"•  Product"metallurgy"

Metal"Surface"&"Coa(ngs"

•  Metallic"Coa(ng"•  Organic"Coa(ng"•  Surface"func(onalisa(on"

Metal"Applica(ons"&"Construc(on"solu(ons"

•  Building"&"Structure"•  Civil"engineering"•  Metal"Working"&"Assembly"•  Solu(ons"&"In"use"proper(es"

Industrial"solu(ons"

•  Engineering"&"Thermal"technologies"•  Pilot"facili(es"&"Technologies"for"CCL"•  Industrial"process"control"&"

measurement"

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CRM Group !  CRM Group’s Key R&D Pilot Facilities

!  Pilot lines :

!  Rotary hearth furnace

!  Continuous casting !  Continuous hot rolling

!  Annealing and hot dip galvanizing !  Vacuum deposition

!  Surface treatment

!  Organic coatings !  Electro galvanizing

Continuous annealing & galvanising line Continuous hot rolling line Organic coating line

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CRM Group – Industrial Members

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Plan de la présentation ❚  Contexte énergétique, notion de confort thermique et de stockage de

chaleur

❚  Principe de fonctionnement des matériaux à changement de phases

❚  Présentation des différentes familles de matériaux à changement de phases : propriétés, avantages et inconvénients

❚  Domaines d’application

❚  Apport dans la construction

❚  Expériences du CRM sur les PCM ❚  Projet Mirage (Plan Marshall RW Pôle Mecatech)

❚  Projet Retermat (RW)

❚  Retour d’expériences de la littérature

❚  Conclusions

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❚  Conclusions

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Contexte énergétique ❚  Réglementations thermiques européennes

❚  Objectif de diminution des rejets en CO2

❚  Préservation des ressources naturelles

❚  Diminuer les pertes thermiques

❚  Incitation à une meilleure isolation thermique des bâtiments

❚  Conserver un niveau de confort élevé

43% de l’énergie résidentielle est utilisée pour le chauffage et le refroidissement de l’air ambiant.

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La notion de confort thermique "  ”Etat de satisfaction du corps vis-à-vis de l’environnement thermique".

"  Varie d’un individu à l’autre.

"  Dépend du niveau d’activité physique.

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Existence de conditions d’ambiance optimales

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Zone de confort thermique

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Variation de la température ambiante

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Masse des bâtiments ⇔ température intérieure Bâtiment avec une forte inertie thermique: ❚  conserve une temperature stable. ❚  s’échauffe et se refroidit très lentement.

Bâtiment avec une faible inertie thermique :

❚  suit sans amortissement ni retard les fluctuations de la température extérieure.

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Parer à la surchauffe estivale des bâtiments

❚  En été, la surchauffe des bâtiments durant les périodes de forte

chaleur devient un problème majeur.

❚  Comment améliorer le confort thermique des bâtiments à faible

inertie ?

❚  Plusieurs possibilités:

❚  Augmenter la masse du bâtiment (inertie thermique)

❚  Réduire les apports solaires dans les bâtiments

❚  Installer des climatiseurs

et / ou

❚  Stocker de l’énergie

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Problématique liée à l’installation des climatiseurs ❚  Le recours à des systèmes de climatisation électriques est de plus en

plus fréquent. ⇒ en contradiction avec la recherche de la performance

énergétique des bâtiments

Si 2 millions de logements étaient équipés d’un système d’air conditionné ⇒ la puissance supplémentaire à fournir serait de 4.000 MW

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❚  Améliorer le rendement entre la production d’énergie et la consommation

❚  La demande en énergie fluctue au cours de la journée

⇒  Fluctuations de la demande énergétique

⇒  Difficile à gérer!

⇒  Amortissement des pics nécessaires!

Pourquoi stocker de la chaleur? S

tock

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éner

gétiq

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Stockage de chaleur

Libération d’énergie

Cas réel Cas idéal

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❚  Réduire le gaspillage des énergies domestiques

❚  Le stockage de chaleur permet d’aider à diminuer les

besoins en chauffage et climatisation

❚  Economiser

❚  Reporter la consommation énergétique la nuit lorsque le

coût est plus bas

⇒  Libérer la chaleur stockée quand elle est nécessaire.

Pourquoi stocker de la chaleur? S

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Solution de stockage énergétique

Utiliser des matériaux à changement de phase

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❚  Conclusions

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Définition

Specific heat

Latent heat

Liquid state

Solid state

Solid/liquid

Solid/solid

Gazeous state

Liquid/gazeous

Solid/gazeous

❚  Stockage de chaleur

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Définition

❚  Les matériaux à changement de phases sont des composés qui absorbent et libèrent de la chaleur lors d’une transformation de phase (solide-liquide ou liquide gaz) à température constante.

Sto

ckag

e de

cha

leur

❚  Ex: l’eau ❚  Température de fusion : ~0°C => chaleur latente : 333kj/kg

❚  Equivalence : eau de 1 à 80°C => 332kj/kg

❚  Ex: fer ❚  Temperature de fusion : ~1540°C => chaleur latente : 247kj/kg

❚  Equivalence : chauffage du fer de 1 to 550°C => 247kj/kg

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Principe de fonctionnement des PCM

❚  Quand les PCM atteignent

leur température de fusion,

ils absorbent une quantité

de chaleur sans devenir plus

chaud.

❚  Quand la température

ambiante chute, les PCM se

solidifient libérant la

chaleur latente stockée.

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Stockage passif de chaleur dans les bâtiments

❚  L’énergie thermique apportée par les

radiations solaires est stockée dans les

murs (ou tout autre support) dans la

journée). ⇒ Les PCM retardent

l’augmentation de la température

ambiante.

❚  L’énergie stockée dans les PCM est

libérée la nuit dans la pièce quand la

température diminue.

Applied Energy Volume 86, Issue 10

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n.


Créer de l’inertie thermique en réduisant la masse

❚  Une paroi en plâtre de 1.5 cm avec

des PCM présenterait la même

capacité de stockage de chaleur

qu’un mur de 9 cm en béton ou

d’un mur en brique de 12 cm.

❚  Applicable en rénovation.

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chaleur








❚  Conclusions

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Lat

ent h

eat d

ensi

ty [kJ/L

]

Paraffin

Composés organiques (1/3)

❚  Paraffines (chaînes linéaires n-alcanes)

❚  Structure : CH3(CH2)nCH3

Compound Formula Melting point (°C)

Latent heat (kJ/

kg)

Density in solid state

(g/L)

n-Hexadecane C16H34 17 237 760 n-Eicosane C20H42 38 283 780

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Lat

ent h

eat d

ensi

ty [kJ/L

]

Fatty acids

Composés organiques (2/3)


Latent heat (kJ/

kg)


(g/L)

Caprylic acid CH3(CH2)6COOH 16 149 981

Capric acid CH3(CH2)8COOH 32 153 1004

❚  Acides gras

❚  Structure : CH3(CH2)nCOOH

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]

Paraffines

Sugar alcohols

Composés organiques(3/3)

❚  Sucres (polyalcools)

❚  Structure : HOCH2(CH(OH))nCH2OH


Latent heat (kJ/

kg)


(g/L)

Xylitol C5H7(OH)5 94 263 1520 Galactitol C6H8(OH)6 188 351 1420

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]

Salt hydrates

Composés inorganiques (1/3)

❚  Sels hydratés (déshydratation) :

Compound Melting

point (°C) Latent

heat (kJ/kg)


(g/L) CaCl2.6H2O 30 174 1802 LiNO3.2H2O 30 296 1460 MgCl2.6H2O 117 165 1569

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ty [kJ/L

]

Nitrates

Chlorides

Hydroxides

Carbonates

Fluorides


❚  Sels purs

Compound Melting point (°C)

Latent heat (kJ/

kg)


(g/L)

KNO3 333 266 1900 KOH 380 150 2044 NaCl 800 492 2160

K2CO3 897 236 2290 KF 857 452 2370

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n.



❚  Métaux (large plage de température et gamme variable en stockage de chaleur)

Compound Melting point

(°C) Latent heat (kJ/

kg) Density in solid

state (g/L) Lithium 180 432 530

Tin 232 58.5 7280 Zinc 420 113 7180

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n.


Composés eutectiques

❚  Large gamme de composés => large domaine de température et quantité de chaleur stockée variable

Sel + sel hydraté

Sel + eau

Sels

Solutions mixtes d’organiques

Alliages métalliques

Compound Melting point (°C)

Latent heat (kJ/

kg)

Density in solid state (g/

L) CaCl2 + MgCl2.6H2O

(50/50) 25 95 1590

NaCl + H2O (22.4/77.6) -21 222 1108

KNO3 + NaNO3 (54/46) 222 100 2050

Miristic acid + Capric acid (34/66) 24 147 1018

CuZnSi (74/19/7) 765 125 7170

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Propriétés des paraffines ❚  Une chaleur de fusion entre 180 et 230kJ/kg

❚  Pas de ségrétation de phases

❚  Variation de volume pendant le changement de phase (jusqu’à 15%)

❚  Faible conductivité thermique (0.18-0.25 W/mK)

❚  Chimiquement stable et inerte

❚  Surfusion négligeable

❚  Non toxique, 100% recyclable

❚  Inflammable

❚  Un coût variable en fonction de la pureté

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n.


Propriétés des sels hydratés ❚  Une chaleur de fusion élevée par unité de volume

❚  Une conductivité thermique plus élevée que les paraffines (le double)

❚  Une faible variation de volume pendant le changement de phase

❚  Une bonne compatibilité avec le plastique

❚  Une certaine toxicité

❚  Une certaine corrosivité

❚  Problèmes de surfusion et de séparation de phases

❚  Un coût variable

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n.


❚  La surfusion

❚  La température de changement d’état évolue avec le temps et le nombre de cycles thermiques.

❚  Pour se solidifier, le composé doit atteindre une température plus basse que requise (parfois plusieurs dizaines de degrés)

❚  Solutions : utiliser des agents de nucléation ou provoquer la solidification à l’aide d’une source froide.

Problèmes liés aux sels hydratés

Cas idéal Cas réel

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❚  Faible conductivité thermique ❚  Ralentit les échanges thermiques, diminue le taux de stockage / déstockage

de la chaleur pendant les cycles de fusion / solidification.

❚  Solutions :

❚  Accroître la diffusivité thermique en utilisant des ailettes, une matrice métallique ou de la mousse conductrice en fibre de carbone.

❚  Favoriser une grande surface d’échange

❚  Choisir un conditionnement adapté

Problèmes liés aux PCM

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❚  Changement de volume et/ou fuite de matière liquide

❚  Solutions : utiliser la macro-encapsulation (sacs, bouteilles plastiques, boîtes en fer blanc, sphères, nodules…)

❚  Limite la séparation de phase

❚  Améliore le transfert de chaleur

❚  Sert de structure autoporteuse aux PCM


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❚  Compatibilité avec les autres matériaux ❚  Emballage métalliques: problème de corrosion avec les PCM inorganiques

❚  Emballages plastiques : perte de stabilité

❚  Solutions : Réaliser des tests de compatibilité et choisir le container adéquat


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❚  Changement de volume et/ou fuite de matière liquide ❚  Solutions : utiliser la micro-encapsulation

❚  Permet d’éviter une séparation de phase trop importante

❚  Améliore le transfert de chaleur

❚  Applicable à une large gamme de PCM organique et inorganique

❚  S’intègre à diverses matrices (enduits, plâtre…)


J.W. Salari, 2011, Thesis:”Pickering emulsions, colloidosomes & micro-encapsulation”

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❚  Absorption sur matériaux poreux: plâtre, béton, mousse

❚  Absorption/adsorption dans des poudres sèches de

silice

Autre forme de conditionnement

Plaque de plâtre Knauf PCM SmartBoard ® Micronal ®

Béton cellulaire H + H Deutschland GmbH CelBloc Plus ®

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chaleur








❚  Conclusions

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Textile

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n.


Stockage de chaleur ❚  Centrale solaire / Système spaciaux

❚  Stockage de chaleur solaire

❚  Production d’eau chaude

❚  Applications médicales

❚  Alimentation: transport, restaurant, glaces

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Stockage de chaleur ❚  Refroidissement et pré-chauffage des moteurs électriques

❚  Protection thermique des systèmes électroniques

❚  Securité: maintenance d’un niveau de température dans des

locaux comprenant des systèmes électriques/ électroniques

❚  Amortir les pics de transformations énergétiques durant des

réactions chimiques

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chaleur








❚  Conclusions

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Le stockage de l’énergie thermique dans le bâtiment

❚  Réduction des pics de demande en énergie

❚  Réduction des coûts par la consommation d’électricité en heures creuses

❚  Utilisation des apports solaires : production décalée

❚  Rejet différé de la chaleur (ventilation nocturne)

❚  Amélioration du confort par lissage des fluctuations

❚  Suppression des surchauffes

⇒ Réduction de la consommation énergétique

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Caractéristiques du PCM dans une paroi ❚  Température de fusion du PCM choisie dans la gamme de confort

thermique la mieux adaptée.

❚  Chaleur latente la plus élevée possible pour utiliser le moins de matériaux possible.

❚  Densité du matériau élevée pour assurer un stockage compact

❚  Conductivité thermique la plus élevée possible

❚  Changement de volume faible, pas de surfusion

❚  Bon marché et disponible

❚  Bonne tenue au feu de la paroi et pas d’émission de composants volatiles

❚  Répartition judicieuse du PCM dans la paroi (int, ext…)

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Méthodes d’incorporation des PCM aux matériaux de construction

❚  Incorporation directe des PCM au mélange humide des matériaux de construction

❚  Incorporation directe par imprégnation du PCM fondu aux matériaux poreux

❚  Incorporation indirecte par encapsulation

❚  Incorporation directe dans des revêtements (plastiques, caoutchouc, polyuéthane

❚  Incorporation de granulats

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n.


Composite PCM Melting point (°C)

Freezing point (°C)

Latent heat (J/g)

Methyl palmitate-sterate/gypsum 22.6 23.8 41

Dodecanol/gypsum 20 21 47 Dodecanol/pumice concrete block 12 14.9 12.7

Capric–lauric acids/gypsum 19.1 35.2

Capric acid/perlite 31.8 31.6 98.1 Capric acid/perlite 31.8 31.6 98.1

Capric–lauric acids/gypsum 15.0 24.3 39

Emerest2326/gypsum 16.9 19.3 35

Composite PCM 13.6 23.5 106

Plaques de plâtre

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Comparaison PCM / air conditionné

❚  Simulations BASF

Utilisation 50 jours 5h/jour 0.19 euros / 1 kWh

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Chauffage par le sol

❚  Circulation d’eau ou utilisation de résistances électriques ❚  Pas de tarif heures creuses

❚  Température de dalle ~30°C

❚  Ajout de PCM: stockage de chaleur latente pendant les heures creuses

❚  Autorégulation de la température de la pièce

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Technologies existantes ❚  Injection de PCM dans des capsules coniques

❚  Sels hydratés, 29°C ❚  Capsules en polyéthylène haute densité / PVC thermoformé /

scellage thermique feuille aluminisée polyéthylène / PVC / polyester

❚  Fabrication en bande des capsules posées sur l’isolant ❚  Tubes et cables passent entre le capsules, en fonction de la

source d’énergie choisie

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Chauffage par le sol

❚  Granulés de paraffine pour système de chauffage électrique

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Système de stockage passif

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n.


"  Exemple d’application aux plafonds : #  Plafonds réfrigérés avec une plaque métallique d’un côté (pour

l’accrochage), et un plaque de plâtre « Micronal PCM SmartBoard » : ILKA ZELL (D)

Système de stockage avec décharge active

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Application verre : PCM comme source de chaleur pour l’hiver...

Heatable partition walls: an additional heat source for extremely cold days

Solar house Ebnat-Kappel / Switzerland(2000)

Architect: Dieter Schwarz, Domat / Ems (Switzerland)

Parois modulables en verre

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Et pour l’été...

•  Isolation thermique translucide •  Protection contre la chaleur excessive •  Transformation de l'énergie •  Collecteur thermique

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n.


Autres développements

❚  Stockage des PCM dans les gaines de chauffage et de refroidissement

❚  Préchauffage de l’air des pompes à chaleur

❚  Chauffe-eau avec PCM.

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chaleur








❚  Conclusions

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❚  Projet : MIRAGE

Améliorer le confort thermique des bâtiments à faible inertie thermique

2008-2011

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n.


Mission ❚  CoRI:

❚  Intégration de PCM dans différentes matrices (PUR, mortier

epoxy, résine biosourcée) sur support acier.

❚  Préparation de panneaux de petits formats (A4)

❚  Caractérisation thermique (DSC) et microstructurale des

matrices intégrants des PCM

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Mission ❚  CRM :

❚  Test de différentes matrices

❚  Préparation de panneaux de grands formats (plusieurs m²)

❚  Caractérisation thermique (DSC) + T-history

❚  Evaluation du comportement thermique de ces panneaux

dans un bâtiment en exposition intérieure naturelle.

❚  Test dans bâtiments expérimentaux

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Mission

❚  BCT

❚  Etablissement de simulations utilisant les résultats

expérimentaux des mesures de température des PCM pour

prédire le comportement thermique des PCM.

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n.


Test de panneaux Energain dans un Algeco

•  Etude comparative de deux bâtiments modulaires

•  Ventilation nocturne (20°C)

•  238 kg de PCM introduit / panneaux de 20 mm d’épaisseur

•  Simulation du bâtiment avec Trnsys

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n.


Quantité de PCM théorique nécessaire pour maintenir une température inférieure à 25 °C dans l'Algeco

Panneaux Energain placé dans les faux-plafonds : "  Absorption théorique de 4.6 kWh "  Maximum de chaleur absorbée : 3.0 kWh

#  Efficacité de 63%

"  Quantité de froid nécessaire pour maintenir une température de 25°C dans l’algeco pour les conditions météo estivales : 9.9 kWh

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n.


Préconisations

❚  Introduction de PCM dans un bâtiment

❚  Quantité de PCM conséquente (~300 kg) pour Algeco

❚  Favoriser le maximum de surface d’échange

❚  Favoriser le chauffage et refroidissement naturel des

panneaux

❚  Réfrigération nocturne pour décharger complètement les

PCM la nuit.

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n.

69 Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phases – 24 octobre 2014 69

Préparation de panneaux

Panneau de 0.8 m² (épaisseur : 2,2 cm)

Serpentin Cu pour la décharge active

des PCM

15 kg de Polyuréthane + 4.25 kg de

PCM

Chaleur stockée : 467 kJ soit 130 Wh

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Wha

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M)?

❚  Propriétés thermiques ❚  Differential scanning calorimetry (DSC)

Outils de caractérisation des propriétés thermiques des PCM

Temperature (°C) H

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71 Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phases – 24 octobre 2014 71 Umicore- 06/01/2010 - PCM

Micronal

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72 Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phases – 24 octobre 2014 72 Umicore- 06/01/2010 - PCM

Paraffine brute RT20

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n.


Développement d’un T-history

❚  Propriétés thermodynamiques des PCM et autres matériaux ❚  Cp (solide, liquide), ΔH

❚  Masse analysée plus élevée qu’en

DSC

n-octadecane

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n.


❚  Avantages /limites des deux méthodes

Caractérisation des propriétés thermiques des PCM

DSC T-history

ΔH

Cp

Température de fusion

Précision Ok $ ~ok %

Masse d’échantillon ~1-10mg & ~10g $

Prix Elevé & Bon marché $

Visualisation surfusion

Nombre d’échantillons analysés 1 & >2 $

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Essais en ambiance estivale

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PU : effet croissant

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T(°

C)

Time

Tendance sur plusieurs jours

CH2 PU 0,8 m² CH4 air CH6 PU + 25% CH7 PU Ref

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PU : Efficacité jusqu’à 15h30

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10:13 10:23 10:33 10:43 10:53 11:03 11:13 11:23 11:32 11:42 11:52

T(°C)

Time

Chauffage

CH11*ambiance*PCM*+*colle CH13*Barreau*PCM*+*colle CH14*ambiance*PCM CH15*Barreau*PCM

Barreaux métalliques + PCM

Pur PCM : 32g/barreau Total = 256g Phase liquide + PCM : 70g dont 14g de PCM; Total = 112g

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Calcul énergétique (kJ) Ti#=#21.2°C,#Tf#=#27°C Barreau#PCM Barreau#H2O#+#PCM Barreau#pur#H2OPhase&solide 3 1 0Fusion 29 13 0Phase&liquide 0 0 0Eau 0 11 20Energie&totale&stockée 32 24 20

Ti#=#21.2°C,#Tf#=#37.7°C Barreau#PCM Barreau#H2O#+#PCM Barreau#pur#H2OPhase&solide 3 5 0Fusion 29 13 0Phase&liquide 5 2 0Eau 0 31 57Energie&totale&stockée 45 50 57

Si large plage de montée en température, l’eau devient compétitive!

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❚  Projet : MIRAGE

❚  Installation

Confort thermique- Bâtiment à faible inertie thermique

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Implantation des PCM

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Climsel C22

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Micronal (23°C)

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Eau

Day 1 Day 2

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Projet RETERMAT

Revêtements intérieurs à base de MCP pour une régulation thermique des bâtiments

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Missions

❚  Mesure précise des caractéristiques énergétiques des PCM

❚  Etude des PCM disponibles sur le marché

❚  Préparation de panneaux d’enduit Maxit

❚  Tests dans 2 cellules jumelées identiques ❚  Test d’enduits ❚  Test d’éléments métalliques + PCM ❚  Test de textiles

❚  Simulation numérique d’un bâtiment

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Missions

❚  Préparation de structures métalliques avec PCM

❚  Travail sur la décharge active des PCM par circulation d’eau.

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Structures métalliques avec PCM (Micronal et Micronal + eau)

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Chaise avec PCM

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Vérandas expérimentales du CSTC

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Résultats sur le projet

❚  100kg PCM permettent d’induire une variation de la température ambiante de 1.9°C

❚  Epaisseur enduit : maximum 15 à 20 mm ❚  Au delà, pas plus d’efficacité.

❚  Meilleure efficacité des PCM avec l’eau ❚  Décharge active aussi améliorée.

❚  Simulation PROBE: 1 à 5 kg/m² de PCM en fonction des conditions d’utilisation du bâtiment.

❚  D’une manière générale, problème de décharge lorsque plusieurs jours chauds se succèdent.

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Préconisations CSTC

❚  L’utilisation des PCM ne change pas les principes

généraux de lutte contre la surchauffe

❚  Réduire les gains solaires et internes (éclairage)

❚  Ventiler intensivement la nuit.

❚  Rendre accessible la masse thermique stockée pour une

meilleure efficacité.

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chaleur








❚  Conclusions

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Un certain nombre d’études réalisées en Europe :

Titre de l’exposé

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Retour d’expériences

❚  PCM incorporés dans des granulats + conditionnement

en vrac dans une paroi en polycarbonate

❚  Nécessité d’incorporer une grande quantité de granulats

compte-tenu de la faible proportion de paraffine.

❚  Peu d’échange réactif des granulats avec l’ambiance

❚  Incorporation d’un PCM liquide (PEG600) dans un

panneau en polycarbonate

❚  Déterioration du panneau dû au cyclage thermique

M. Ahmad , 2004, PhD Thesis

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Retour d’expériences

❚  Utilisation d’un panneau plus souple en PVC pour

conditionner un PCM liquide PEG600

❚  Meilleure tenue du panneau aux sollications thermique.

M. Ahmad , 2004, PhD Thesis

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Retour d’expériences CSTB ❚  « Intérêt des PCM dans la rénovation des bâtiments tertiaires à

structure légère, afin de renforcer leur inertie thermique et

améliorer leur confort d’été.

❚  Si les PCM sont écologiques, ils sont aussi économiques : une étude

réalisée en 2007 par le Centre de Thermique de Lyon évalue un

retour sur investissement à 8 ans. »

❚  Intérêt pour un couplage PCM + super isolant (VIP) afin de réaliser

une enveloppe légère présentant à la fois une bonne isolation et

une inertie thermique significative. http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/environnement-thematique_191/pour-une-climatisation-passive-des-batiments-les-materiaux-a-changement-de-phase-article_73628/

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❚  Conclusions

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Conclusions ❚  L’utilisation des matériaux à changement de phases constitue une

solution intéressante pour améliorer l’inertie thermique des structures légères des bâtiments.

❚  Il est cependant nécessaire de bien sélectionner le PCM utilisé en fonction des variations de la température du bâtiment.

❚  Une ventilation naturelle n’est pas suffisante pour décharger le PCM quand la chaleur est présente plusieurs jours de suite.

❚  Le couplage des PCM avec à un système de décharge dynamique est à considérer pour s’affranchir de la climatisation: recourir à des solutions mixtes?

❚  Solution du futur : l’utilisation conjointe de PCM avec une source d’énergie d’origine renouvelable comme une cuve avec PCM + une pompe à chaleur.

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Pourquoi les PCM ont du mal à s’implanter sur le marché ❚  les PCM intégrés dans des finitions « ne prennent pas » car il y a le

coût, et le fait que les PCM ne sont pas pris en compte dans les logiciels qui permettent de calculer les performances énergétiques d’un bâtiment. (PEB en Belgique et RT2012 en France).

❚  Les logiciels de simulation thermique dynamique (Trnsys, Energyplus) commencent à les prendre en compte pour une utilisation dans les parois mais cela reste plus complexe pour simuler des systèmes.

❚  Le format des panneaux proposés n’est pas toujours adéquat pour des applications bâtiment.

❚  Le coût des PCM reste élevé, peu d’approvisionnement grand public.

Confort thermique : un avenir pour les matériaux à changement de phase ? par Maïwenn LARNICOL |...

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