Nouveaux composants actifs pour la gestion énergétique de l'enveloppe légère des bâtiments. Couplage matériaux à changement de phase, super-isolation, apports solaires

New active components for thermal management of the light envelope of buildings. Coupling phase change materials, super-insulation, solar energy

• Auteur / Autrice : Maha Ahmad
• Direction : André Bontemps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

L'objectif de cette étude est la réalisation de composants de la structure des bâtiments incorporant des Matériaux à Changement de Phase (MCP) couplés à un super-isolant (VIP, Vacuum Insulation Panel), pour d'une part améliorer l'inertie thermique des parois et le confort à l'intérieur des locaux et d'autre part pour réaliser une enveloppe légère l'étude est divisée en deux parties. La première partie est relative à l'étude des propriétés thermiques des parois soit expérimentalemenl soit par simulation numérique. Cette partie a permis de choisir le type de paroi ainsi que le MCP. La deuxième partie concerne l'étude de deux cellule-tests isolées avec un VIP. Une cellule est équipée de panneaux contenant le MCP couplés avec le super isolant. Des mesures de températures et de flux ont permis de caractériser le comportement thermique des deux cellules pour différentes conditions climatiques. Une simulation numérique réalisée à l'aide du logiciel TRNSYS modifié donne des résultats en bon accord avec l'expérience L'étude montre ainsi que telles parois permettent un stockage efficace de l'énergie solaire entrant par les faces vitrées. En été comme er hiver, l'amplitude de la température intérieure de la cellule avec MCP est diminuée de 20. C sur un cycle journalier. Le MCP donc joue convenablement son rôle d'" amortisseur thermique" et les fluctuations des températures intérieures sont considérablement réduites. Les panneaux définis dans cette étude sont susceptibles de développements ultérieurs.

The objective of this study is the realization of building components incorporating a Phase Change Material (PCM) cou pied with a Vacuuri Insulation Panel (VIP) (i) to improve thermal inertia of the walls and comfort inside the buildings (ii) to build a light envelope. The study is shared in two parts. The first part deals with the thermal study of walls either experimentally or by numerical simulation in order to choose the panels and the PCMs. The second part concerns the study of two test-ce Ils with super-insulated light wallboards, one of them being equipped with PCM panels. Temperature and heat flux measurements allowed us to characterize the thermal behaviour of the two cells submitted to climatic conditions. A numerical simulation with the TRNSYS software has been carried out. This simulation required the implementation of a new computational module in the software. An excellent agreement was found with the experimental results over a large period of time (severé months) thus demonstrating the validity of the mode!. This study showed that the efficiency of PCM is remarkable with a reduction of the indoor temperature amplitude of approximately 20. C in the test-cell. The PCM structure showed significant heat storage and de-storage. PCM panels developed within the framework of this study seem interesting for future development.