Amélioration du confort thermique par utilisation des MCP dans l’enveloppe du bâtiment

Yamina Harnane1, ⋆, Sihem Bouzid1, Abdelhafid Brima2, Sonia Berkane2
: harnane\_y@yahoo.fr
1 Université d’Oum El Bouaghi
2 Université Batna 2
Mots clés : simulation; confort thermique; PCM
Résumé :

L’enveloppe des bâtiments traditionnels est restée pendant très longtemps un moyen passif permettant d’une part de limiter les pertes ou les apports thermiques d’autre part, d’assurer une certaine climatisation de par son inertie thermique. Une des façons de diminuer les besoins énergétiques d’un bâtiment est donc la conception d’une enveloppe économe en énergie, limitant les déperditions et récupérant au maximum les apports passifs. Pour atteindre ces objectifs, il existe un certain nombre de principes de base dont les plus importants sont l’isolation et l’inertie thermique. L’utilisation des Matériaux à Changement de Phase (MCP) dans les parois elles-mêmes permet de substituer au stockage par chaleur sensible un stockage par chaleur latente qui nécessite un volume bien moindre pour la même quantité d’énergie thermique. L’objectif de ce travail consiste en une étude numérique de l’amélioration du confort thermique par l’utilisation des matériaux à changement de phase par son intégration comme solution pour les bâtiments. L’utilisation des MCP dont la température de changement de phase est proche de celle conduisant au meilleur confort. Le comportement thermique des différents types de parois (mur référence et mur composé de MCP) est donc étudié par simulation numérique via le logiciel commercial Fluent 14.0. Les deux types de murs sont soumis aux mêmes conditions aux limites et initiales. Les PCM choisi sont : la paraffine RT28, le sel CaCl2.6 et l’acide gras A26. L’équation de l’énergie tenant compte du changement de phase est résolue numériquement en régime instationnaire pour Δt = 1 s et un temps total égal à 43200 s (une période de 12 heures). Le MCP est disposé dans la partie externe de l’enveloppe. La couche en béton construit le mur interne. Nous avons comparé la densité de flux journalier en kWh/m² dégagé par la paroi interne qui est en contact direct avec l’environnement intérieur. En termes de consommation énergétique, l’acide gras A26 réduit d’une façon considérable les apports thermiques vers l’intérieur. Cela est dû principalement à la faible diffusivité thermique du matériau A26. Une étude paramétrique a été menée, pour dégager le MCP, son emplacement et son épaisseur optimaux. Les cas d’études sont traités sous les mêmes conditions avec le même objectif : le calcul du flux de chaleur interne mis en jeu. Cette grandeur est comparée à celle d’un mur de référence, nous a permis de déterminer les paramètres optimaux qui nous donnent une consommation minimale d’énergie.

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