Matériaux à changements de phase (MCP) pour le confort d'été
Farah Souayfane2017
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Amélioration de l'efficacité thermique d'un chauffe-eau solaire par l'utilisation de matériaux à changement de phase (MCP)
Le but de ce travail est d'étudier numériquement l'importance des matériaux à changement de phase (MCPs), par l'analyse de leur potentiel de stockage de l'énergie solaire par chaleur latente d'un matériau à changement de phase dans une installation pour produire l'eau chaude sanitaire. L'étude consiste à comparer le comportement thermique de deux chauffe-eaux solaires: un chauffe-eau solaire-classique et un chauffe-eau solaire MCP. Le modèle mathématique utilisé pour simuler le changement de phase dans le MCP est basé sur la formulation enthalpique de l'équation de conservation de l'énergie. La méthode des différences finies est employée pour la résolution numérique du modèle retenu. Pour valider le modèle mathématique, une comparaison des prédictions numériques réalisées avec une solution analytique. Les résultats montrent que l'énergie stockée par chauffe-eau solaire MCP est presque 320% plus que l'énergie stockée par chauffe-eau solaire classique.
Amélioration du confort thermique par intégration de Matériau à Changement de Phase (MCP) dans les planchers/plafondsde bâtiment à structure légère
2013
Pour limiter les besoins en climatisation nous prop osons d'augmenter l'inertie des bâtiments en introduisant une paraffine stabilisee par une matri ce polymere (MCP) dans les cavites d'une dalle alve olee pouvant etre utilisee comme plancher/plafond. Le co mportement thermique de deux dalles avec ou sans MC P est etudie pour une condition de temperature periodique imposee sur l'une des faces. Les resultats montren t que i) l'amplitude des oscillations en temperature de la f ace opposee est diminuee et ii) le dephasage entre les deux faces est plus important si la dalle contient un MC P, demontrant ainsi la capacite de ce composant a a ugmenter l'inertie de la paroi. Une simulation numerique, validee par les resultats experimentaux, offre la possibilite d'optimiser la quantite et la repartition du MCP lo rs d'un scenario de climat donne. Des resultats pou r differentes repartitions du MCP sont presentes et discutes.
Compréhension des effets de l'inertie thermique : cas des parois contenant des matériaux à changement de phase (MCP)
2000
Using phase change material in buildings allows to stock/destock energy coming from solar radiations or internal loads. Application of such method to light weight walls leads to enhance the thermal comfort and to reduce the energy consumption. The software "CODYMUR" has been adapted to take into account phase change materials. To demonstrate its capabilities, we used it to find the
Etude des transferts conductifs en régime variable de parois contenant des matériaux à changement de phase (MCP)
L'utilisation des matériaux à changement de phase (MCP) doit permettre de stocker/déstocker l'énergie provenant des apports solaires ou internes. Les applications au cas des constructions légères permettront de conduire à une amélioration du confort thermique des usagers et à une réduction des consommations d'énergie. Le logiciel « CODYMUR » qui a été adapté pour prendre en compte les MCP est décrit dans le présent article et nous montrerons comment l'épaisseur optimale de matériau peut être définie sur la base des données d'un MCP développé par la société DuPont.
AMELIORATION DU CONFORT D'ETE SUR DES BATIMENTS A OSSATURE LEGERE PAR DES MATERIAUX A CHANGEMENT DE PHASE
L'intégration des matériaux à changement de phase (MCP) dans les bâtiments est un moyen intéressant pour réduire les consommations énergétiques ou pour améliorer le confort d'été au sein des bâtiments. Afin d'évaluer le potentiel des MCP, un bâtiment de bureaux va être équipé de ce matériau avec un suivi expérimental détaillé. La MCP utilisé a été fourni par la société Dupont de Nemours et se présente sous la forme d'un panneau flexible de 5 mm d'épaisseur. Le bâtiment concerné est un bâtiment à faible inertie d'une vingtaine d'années qui a fait l'objet d'une réhabilitation. La simulation des locaux a été réalisée au moyen du logiciel CoDyBa qui permet de prendre en compte les matériaux à changement de phase. Les résultas montrent l'amélioration apportée par le MCP au niveau du confort d'été même si on envisage une autre orientation ou un autre site dans la simulation. L'amélioration est plus importante si on réalise une sur ventilation nocturne et le gain de température résultante des deux effets (MCP et ventilation nocturne) atteint jusqu'à 7°C.
Etude paramétrique d'un échangeur thermique air / Matériaux à Changement de Phase pour le rafraichissement des bâtiments
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), 2010
Caractérisation thermophysique du comportement de matériaux à changement de phase à échelle macro
Résumé -L'objectif de cet article est de présenter une nouvelle méthode de caractérisation thermique de matériaux contenant des matériaux à changement de phase à partir de mesures fluxmétriques et de températures. Le dispositif expérimental et l'instrumentation utilisée y sont décrits. Le principal objectif de la méthode est la détermination la chaleur latente et les températures de changement d'état du matériau. La caractérisation permet également de déterminer les conductivités et chaleur massique des matériaux en l'état de mise en oeuvre.
Matériaux écologiques
terrevivante Parpaings de ciment, acier, aluminium, PVC, laines minérales... peuvent être remplacés par la terre, le bois, les fibres végétales ou la pierre Enjeux et principes généraux Chaque année, le secteur du bâtiment produit 20 millions de tonnes de déchets, assemblages de divers matériaux (plastique, aluminium, plâtre...) difficiles à séparer et à recycler, ce qui induit des gaspillages énergétiques, la création de nouvelles décharges et des risques de pollution de l'eau et des sols par des produits potentiellement toxiques. D'autre part, l'«énergie grise» des matériaux synthétiques (nécessaire à leur fabrication, au transport, à leur mise en oeuvre) est nettement supérieure à celle des matériaux traditionnels peu transformés issus de ressources locales. Par ailleurs, la découverte de la nocivité de l'amiante, des laines minérales ou des PVC par exemple devrait engager à la prudence et dissuader de recourir systématiquement à ces nouveaux matériaux. La qualification de «matériaux écologiques» intègre l'impact à la fois sur notre santé et sur notre environnement. Elle est définie par les critères suivants : matériaux issus de ressources renouvelables, peu énergivores, indemnes d'émanation toxique, durables, recyclables et ne générant pas de déchets toxiques en fin de vie. La perméabilité à la vapeur d'eau est une propriété commune des matériaux de construction, d'isolation ou de finition (peintures, enduits) écologiques. La «respiration» des murs favorise la régulation naturelle de l'hygrométrie d'une habitation. Qualité de l'air intérieur pour la santé des résidents et des murs de la maison, économies de chauffage, les bénéfices de cette prise en compte sont significatifs pour les habitants. Selon leur densité, les matériaux de construction jouent le rôle de masses thermiques (matériaux denses) ou d'isolants (matériaux légers et poreux). Les matériaux denses augmentent l'inertie du bâtiment. En se réchauffant, ils mobilisent une quantité de chaleur qui réduit les amplitudes de température jour/nuit, été/hiver. Les isolants, quant à eux, freinent la transmission de chaleur entre l'air chaud et l'air froid. Une bonne isolation valorise efficacement les apports de chauffage même ponctuels alors que l'inertie s'oppose à des variations brusques de température. De façon générale, on veillera à équilibrer leur proportion dans la conception du bâtiment pour bénéficier de ces propriétés complémentaires. Les filières de distribution spécialisées proposent aujourd'hui une large gamme de matériaux écologiques à découvrir. Leurs techniques de mise en oeuvre sont nombreuses. Elles font appel à la fois à des savoir-faire traditionnels remis au goût du jour (terre crue, paille ou bois) et à des techniques modernes (briques de terre cuite alvéolées ou des briques de chanvre). Certaines d'entre elles sont tout à fait à la portée de
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Qu'est ce que les matériaux à changement de phases (fonctionnements, applications...)
Etude d'un matériau de stockage par changement de phase pour le système de climatisation solaire d'un hôtel net-zéro- énergie en région tropicale
2019
Dans les pays tropicaux, la majeure partie de la consommation d'energie dans les bâtiments est due aux systemes de climatisation. La solution proposee pour atteindre un niveau net-zero-energie est celle du couplage du solaire photovoltaique avec une machine frigorifique classique. Un stockage est necessaire pour assurer le rafraichissement la nuit. Le materiau a changement de phase choisi comme stockage est un melange d'acides gras derives de l'huile de coco incorpore dans une matrice de graphite expanse compresse. La conception et la caracterisation de ce composite sont detaillees a l'aide de resultats de simulation et experimentaux.
Caractérisation des matériaux à changement de phase pour la simulation thermique des bâtiments
2015
L'objectif du projet Stock-e MICMCP, pour « Methodes d'Inversion et de Caracterisation pour les Materiaux a Changement de Phase », est de proposer une methode fiable d'analyse des MCP afin d'estimer leurs proprietes thermophysiques et notamment la fonction regissant l'evolution de leur enthalpie avec la temperature. La premiere etape consiste a mettre en place un protocole base sur une methode d'inversion s'appuyant a la fois sur un modele numerique et sur des mesures experimentales. On definit ainsi une fonction « objectif », en comparant le flux thermique numerique et experimental, que l'on minimise en adaptant la valeur des coefficients thermodynamiques. Apres une classique analyse de sensibilite a differents parametres, cette methode a ete appliquee a des mesures de calorimetrie (DSC) faisant intervenir des echantillons microscopiques puis a des mesures realisees sur des echantillons macroscopiques, plus representatifs des conditions reelles d'...
Etude expérimentale et simulation numérique du comportement thermique de cellules-test ayant des parois couplant Matériaux à Changement de Phase (MCP) et Super-Isolant (VIP)
2005
-L'utilisation de Matériaux à Changements de Phase (MCP) dans le bâtiment permet d'augmenter l'inertie thermique tout en gardant de faibles épaisseurs de parois. Le couplage avec un super-isolant permet d'augmenter encore cette inertie en limitant considérablement les pertes thermiques. Dans ce travail, on teste le comportement thermique d'une cellule ayant des parois associant MCP et VIP en la comparant à une cellule ayant des parois ne comportant pas de MCP. Les résultats obtenus démontrent la validité du concept. Une simulation numérique permet de prévoir le comportement de ces cellules dans un environnement climatique réel. Nomenclature C Capacité thermique, J.K-1 Symboles grecs t Temps, s φ Densité de flux, W.m-2 T Température, K ou °C Indices
Procédure de caractérisation des matériaux à changement de phase
2012
Résumé : L’article présente une méthode de caractérisation des propriétés thermophysiques d’un panneau d’inertie thermique intégrant des matériaux à changement de phase (MCP). Ce panneau commercial Energain ® de DuPontTM est utilisé dans l’enveloppe du bâtiment pour réduire les pics de température. Les conductivités thermiques et les chaleurs massiques ont été déterminées pour les états solide et liquide, ainsi que les quantités de chaleur totale et latente selon le cycle de chauffe ou de refroidissement. Des différences ont été constatées entre les données de la littérature, du manufacturier et de l’expérimentation proposée. Ces différences illustrent la complexité du comportement thermique des matériaux contenant des MCP.
Transfert de chaleur dans une brique contenant un matériau à changement de phase
… to Congress of …, 2010
Des briques remplies d'un matériau à changement de phase (MCP) à base de paraffine sont proposées pour augmenter l'inertie thermique des parois de bâtiments. L'enthalpie de fusion, la température de transition solide -liquide et la conductivité thermique du MCP sont évaluées au moyen de techniques usuelles (micro-DSC et conductimètre à fil chaud). Une étude comparative du comportement thermique d'une brique creuse et d'une brique contenant le MCP, soumises simultanément à une sollicitation thermique, est présentée.
Rafraîchissement d’air passif : Conception-dimensionnement-réalisation d’un échangeur air-matériau à changement de phase
2010
-Un échangeur de chaleur air-matériau à changement de phase (MCP) est conçu, dimensionné et réalisé dans un but de rafraîchissement d'air semi-passif en bâtiment en période estivale. Cet échangeur est construit en aluminium. Les MCP utilisés, caractérisés en laboratoire, sont des paraffines dont la plage de fonte s'étale pour l'essentiel entre 20 et 23°C. Ce système sera intégré dans un prototype de maison solaire à énergie positive qui sera présenté à Madrid en juin 2010 dans le cadre du concours interuniversitaire Solar Décathlon Europe 2010 (http://www.napevomo.com).
Propriétés thermophysiques et comportement thermique d'un composite polymère -matériau à changement de phase. Application aux parois de l'enveloppe légère des bâtiments
– Un matériau à changement de phase (MCP) à base de paraffine est proposé pour augmenter l'inertie thermique des parois de bâtiments. L'enthalpie de fusion, la température de transition solide – liquide et la conductivité thermique du MCP sont évaluées par les techniques usuelles (μDSC et conductimètre à fil chaud). Les résultats d'une étude expérimentale sur la réponse du MCP à un cycle stockage-déstockage sont présentés et analysés. Les résultats sont comparés à ceux d'une simulation développée sous Comsol Multiphysics.
Système intégré de rafraîchissement d’air pour le bâtiment à base de matériaux à changement de phase
Air-cooling systems using latent heat thermal energy storage (LHTES) are potential alternatives to air-conditioners for summer climate control in buildings. However, the performances of such systems are tightly linked to weather conditions and the configuration of the building to be cooled. The aim of this doctoral work is to develop a design support tool allowing optimally dimensioning an air-cooling system using phase change material at the preliminary design stage. A dynamic thermal model, simulating the behaviour an LHTES device exchanging with air, is developed and coupled with a building performance program. The LHTES and the co-simulation models are validated by comparison with experiments carried out on two prototypes of LHTES device and the experimental platform of zero energy building NAPEVOMO. Finally, a first design support tool using genetic algorithm is developed to define the optimal configuration of an air-cooling system for the summer comfort in NAPEVOMO house.
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