Stockage thermique par changement de phase matériaux et applications

Abstract

Cette étude vise à fournir une synthèse des développements dans le champ du stockage thermique par changement de phase identifiant les principaux paramètres de recherche et de développement dans ce domaine. Des listes des matériaux candidats potentiels pour les différentes applications de stockage sont mentionnées. L'état de recherche entrepris par des universités et des laboratoires est aussi cité, fournissant aux chercheurs et décideurs des connaissances de base des matériaux de changement de phase (MCP). Pour l'élaboration des propriétés thermo physiques des matériaux, nous proposons une méthode simple (T-history). Elle permet de déterminer non seulement la température de changement de phase, la surfusion, les chaleurs spécifiques (solide et liquide), chaleur latente et les conductivités thermiques de chaque état à l'aide des courbes de températures qu'on peut les obtenir facilement avec simple manipulation. La seconde partie concerne une des applications prometteuses des MCP dans le bâtiment. . L'incorporation des matériaux à changement de phase dans l'enveloppe des bâtiments reste la solution la plus rapide et la moins coûteuse qui permet de diminuer la consommation d'énergie de chauffage/climatisation tout en assurant la qualité et le confort des occupants. Un modèle mathématique basé sur les bilans thermiques a été développé pour simuler le comportement thermique d'une maison de référence et voir l'impact de l'incorporation des matériaux à changement de phase dans l'enveloppe. Une série de simulations thermiques et des analyses comparatives dans des conditions proches de plusieurs régions du pays ont montré les avantages d'employer la chaleur latente, basse température pour la conception passive des bâtiments. Une maison munie de wallboard gypse/PCM de 8 cm d'épaisseur permet de stocker l'électricité sous forme de chaleur ou de froid pendant les heures creuses et maintenir la température intérieure dans des conditions satisfaisantes de confort thermiques pendant 18 heures. Nous avons aussi procédé à une analyse du stockage thermique dans des capsules sphériques remplies d'un matériau à changement de phase. Un modèle théorique unidimensionnel à deux phases séparées a été proposé. Nous avons aussi étudié l'influence de certains paramètres sur le comportement thermique du stockage.