MCP / PCM : la climatisation à changement de phase!

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Christophe
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MCP / PCM : la climatisation à changement de phase!




par Christophe » 13/06/12, 22:39

Pour une climatisation passive des bâtiments : les matériaux à changement de phase

Les matériaux à changement de phase (MCP) ont la capacité de stocker de la chaleur avant de la restituer. En période de surchauffe, le MCP fond et la chaleur est emmagasinée. Lorsque le bâtiment se refroidit, le MCP se solidifie et l’énergie stockée est restituée. Ce nouveau matériau donne donc la possibilité d’accroître l’inertie thermique et de réduire les besoins en climatisation. Une solution écologique et économique.

Vincent Pessey d’Alcimed, société de conseil et d’aide à la décision appliquée aux sciences de la vie et à la chimie, explique que « les PCM (Phase Change Materials), placés dans les cloisons, fondent et absorbent l’énergie thermique excédentaire lorsque la température extérieure dépasse leur température de fusion (en journée) et se solidifient en restituant l’énergie accumulée lorsque la température redescend (la nuit) ». L’énergie est par conséquent stockée sous forme de chaleur latente. Les MCP peuvent être utilisés en climatisation passive voire en chauffage d’intersaison.
Les enjeux
Du fait du réchauffement climatique, la consommation d’énergie liée à la climatisation ne fait qu’augmenter, impactant fortement l’environnement. Limiter les besoins en climatisation est devenu un véritable enjeu. Les retours d’expérience montrent que les pics de température dans une pièce équipée de PCM peuvent être réduits de 3 à 4°C et la consommation d’électricité liée à la climatisation chuter de 30 %. Pouvoir stocker l’énergie évite également de recourir à de fortes épaisseurs de matériaux lourds comme le béton et de créer une forte inertie pouvant conduire à des surchauffes lors de charges internes importantes (ordinateurs dans les bureaux).

Daniel Quénard, du CSTB, souligne l’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, ce qui est intéressant dans le contexte actuel du prix de l’énergie et de la raréfaction programmées des énergies fossiles, d’autant plus que les PCM ont une durée de vie très longue, identique à celle du bâtiment.
Intégration aux matériaux de construction
Le changement de phase a lieu selon les matériaux entre 19 et 27°C, températures correspondant aux valeurs limites respectivement fixées pour le confort d’hiver et d’été. Les MCP (paraffine, polymère, acide gras…) peuvent être incorporés dans les matériaux de construction (plâtre, béton, certains plastiques) et même dans une matrice de graphite, qui a l’avantage d’avoir une excellente conductivité thermique. Les paraffines, chimiquement stables, sont les substances les plus répandues.

Elles peuvent être conditionnées dans des billes de plastique microscopique (microencapsulation) mélangées au plâtre ou au béton, ou bien incorporées dans les pores d’un matériau porteur (imprégnation), ce qui permet de les rajouter lors d’une rénovation. 3 cm d’enduit contenant 30 % de MCP sont équivalents à 18 cm de béton ou 23 cm de brique en termes d’inertie thermique.
Les MCP sont indestructibles, inertes et non toxiques ; ils ne nécessitent pas de maintenance. Outre les parois constitutives des bâtiments, les MCP peuvent aussi être intégrés dans les faux plafonds. Le CSTB précise qu’un système de ventilation nocturne optimise le relargage des calories, ce qui permet de régénérer plus efficacement les MCP.
Recherches et premières expériences

Des produits commencent à être commercialisés (environ 50 €/m2), comme le Micronal® (paraffine dans des microcapsules de polymère) de BASF ou Energain® (composite paraffine/polyéthylène) de Dupont de Nemours : des références existent à l’étranger et des suivis expérimentauxin situ ont lieu en France. De nombreux autres types de matériaux et de mises en forme sont également à l’étude. Un autre type de MCP à transition solide/solide fait l’objet de recherches, car passer d’une phase solide à une autre permet d’emmagasiner plus de chaleur que les phases solide/liquide ; le fait qu’ils soient en permanence solides est intéressant pour la construction, parce que plus facilement conditionnables et utilisables tels quels.

Le CSTB estime que des points particuliers doivent encore faire l’objet d’améliorations et de recherches spécifiques : meilleure définition de la plage fusion/solidification, comportement au feu, caractérisation des produits secondaires éventuellement émis (nocivité potentielle), conditionnement et durabilité aux cycles fusion/solidification. Des recherches sont également engagées sur le couplage matériau à changement de phase et super isolant (VIP) pour réaliser des enveloppes légères présentant à la fois une bonne isolation et une inertie thermique significative. Les MCP ont sans aucun doute un avenir prometteur pour réduire les consommations de climatisation tout en préservant un bon niveau de confort pour les bâtiments à faible inertie.

Par Pascale Maes, Journaliste


Source: http://www.techniques-ingenieur.fr/actu ... cle_73628/
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par Obamot » 14/06/12, 08:38

Au premier abord on trouve ça génial, comme dit pour des bureaux dans le tertiaire.

Après réflexion on peut trouver ça tangent, pourquoi(?):
— parce que pour que ça marche de façon optimale il faudrait – comme c'est spécifié – l'intégrer directement au béton. En effet, le béton étant un matériau lourd, il va avoir tendance à emmagasiner la chaleur la journée, ce qui sera très bien parce que cela fera fondre la parafine;
— ensuite, là nuit la parafine se solidifiera pour diffuser la chaleur emmagasinée. Oui mais il n'y a personne dans les bureaux la nuit!
— enfin, cela implique de renoncer à de l'isolation extérieure. Parce que si le béton est parfaitement enrobé, il n'absorbera pas la chaleur, donc il ne fera pas fondre la parafine... Résultat = zéro.

Il serait plus intéressant de faire ça dans des habitations, et de faire circuler cette parafine dans des éléments de façade, la dalle d'un parking extérieur ou le terre-plein devant la maison (etc), et de la stocker à la cave dans un container/réservoir avec un échangeur connecté à la circulation d'eau chaude du chauffage central (et bien sûr ce ne serait optimalement opérationnel que durant la mi-saison voire un été un peu frais, ce qui est déjà pas si mal).
Cela pourrait venir en appoint du système de maisons Jenni, afin d'éviter au maximum d'entammer le capital calorique du grand réservoir!
https://www.econologie.com/forums/chauffage- ... 11285.html

Dans ce cas, je vois mieux un fluide que de la parafine, car si les tuyaux sont bouchés, tintin...

Enfin il faudra encore sérieusement réfléchir aux applications possibles. Et bien peser le pour et le contre des scénario de mise en œuvre. Mais l'idée est excellente.
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par Lapin » 14/06/12, 10:19

Je trouve ca super. Mais pour le recyclage, lors qu il faudra detruire le
batiment, ca se passe comment ?
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par cortejuan » 06/11/12, 23:19

Bonsoir,

voilà un sujet qui m'intéresse depuis longtemps. Lorsque j'ai installé ma première serre en 1980, j'avais pensé utiliser des sels minéraux, j'en avais discuté avec les profs de chimie de mon univ. sans succès.

Je vois que ça commence à prendre forme mais j'ai cherché sur la toile et n'ai trouvé que des panneaux tout faits (micronal et energain) et très chers. Vous les spécialistes, savez-vous si ces microbilles sont disponibles en vrac afin de les conditionner pour des usages autres que le bâtiment ?

Autre question, les MCP-paraffine étant adaptés pour le bâtiment, le changement de phase se situe autour de 20 degrés. Je cherche un CP autour de 10 degrés...

Cordialement
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par dedeleco » 07/11/12, 00:57

Bonsoir,
Il y en a en cherchant bien, voir les liens que j'avais mis ailleurs sur econologie, comme genre paraffines ou huiles (d'olives), avec le bon poids moléculaire qui fixe la T de fusion, mais leur prix sera entre 1€ et 10€ le litre, pour 20 à 100KWh/m3 environ !!


Alors que la terre gratuite sous nos pieds stocke 3 à 10KWh/m3 !!

Donc encore la terre est aussi intéressante.
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par Alain G » 07/11/12, 07:52

dedeleco a écrit :Bonsoir,
Il y en a en cherchant bien, voir les liens que j'avais mis ailleurs sur econologie, comme genre paraffines ou huiles (d'olives), avec le bon poids moléculaire qui fixe la T de fusion, mais leur prix sera entre 1€ et 10€ le litre, pour 20 à 100KWh/m3 environ !!


Alors que la terre gratuite sous nos pieds stocke 3 à 10KWh/m3 !!

Donc encore la terre est aussi intéressante.


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par cortejuan » 07/11/12, 13:33

Bonjour,

je reprécise ma question : y a-t-il la possibilité de trouver des paraffines de type energain ou micronal en vrac.

Trouver de la paraffine massive ça ne pose pas de problème, je cherche de la paraffine encapsulée.

A moinsse que l'on me donne la recette pour réaliser des microbilles encapsulée sur le coin de mon établi...

Cordialement
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par Lapin » 07/11/12, 14:07

N y a t il pas un risque en cas d incendie ?

La parafine ,ne risque t elle pas de suinter du beton .

cortejuan a écrit :A moinsse que l'on me donne la recette pour réaliser des microbilles encapsulée sur le coin de mon établi...


Peut etre en pulverisant la parafine liquide au dessus d une bache en hiver au moyen d un pistolet a peinture.
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par Gaston » 07/11/12, 14:19

Lapin a écrit :
cortejuan a écrit :A moinsse que l'on me donne la recette pour réaliser des microbilles encapsulée sur le coin de mon établi...


Peut etre en pulverisant la parafine liquide au dessus d une bache en hiver au moyen d un pistolet a peinture.
Ca va (peut être) faire des billes, mais pour les encapsuler afin que l'ensemble ne redevienne pas liquide lorsque la paraffine fond :?:
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par Lapin » 07/11/12, 22:32

Gaston a écrit :mais pour les encapsuler afin que l'ensemble ne redevienne pas liquide lorsque la paraffine fond :?:


Dans une betoniere sans les plaque pour praliner ? Mais tout cela semble bien complique.
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