Utilisation des Matériaux à Changement de Phase (MCP) en climatisation passive et chauffage d intersaison
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- Christian Vachon
- il y a 8 ans
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1 Utilisation des Matériaux à Changement de Phase (MCP) en climatisation passive et chauffage d intersaison Contrat ADEME - PUCA N C 0073 Notifié le 28/12/2004 D. QUENARD H. SALLEE K. JOHANNES A. HUSAUNNDEE PA Consult 07/04/06 DER/CPM PAGE 1
2 Trois Types de Panneaux Isolation : Panneaux Isolants sous Vide Apports Solaires Contrôlés Vitrages / Protections Solaires Stockage de Chaleur Réémission Matériaux à Changement de Phase Technologie Complémentaire : Ventilation Nocturne PAGE 2
3 Trois Echelles d Analyse Matériaux : Analyse Thermique : λ, C p, L Composants : Réponse à des sollicitations contrôlées (rampes, sinusoïdes ) Maquettes : Comportement en site extérieur PAGE 3
4 Choix des MCP Matériaux à Changement de Phase Enthalpie (kj/l) PEG 40 Température de Fusion ( C) Acide Gras Eutectique (Myristique-Caprique) T f = 21.5 C Paraffine T f = 25 C Sel Hydraté Eutectique (Chlorure Calcium + Potassium) T f = 27 C PAGE 4
5 Enthalpie DSC - µcalorimétrie Sensibilité à la Vitesse de mesure et à la Masse 15 3 C/min 0.3 C/min 10 Pâtre + MCP L=28 J/g.K Cp J/g.K 5 T «onset» L=25 J/g.K T C Source : IEA ECES Annexe 17 PAGE 5
6 Enthalpie - Surfusion 350 Exemple de courbe expérimentale ,05 C/min 3 C/heure Surfusion Sel Acide gras Paraffine Exothermique Cp J/g.K refroidissement MCP : - Acide gras - Paraffine - Sel Hydraté 0-50 chauffage Endothermique T C PAGE 6
7 PAROI EN BRIQUES DE VERRE Paraffine, Acide Gras, Brique Verre vide T1 échangeur - Sollicitation Sinusoïdale 29 Amortissement T e m p é ra tu re ( C ) 27 T2 Brique Vide T2 Paraffine Déphasage T2 Acide Gras Temps (h) PAGE 7
8 Cellules jumelles Cloison en Briques de verre Température C Cellules jumelles Sel 27.5 C 60 Air Intérieur (MCP) amortissement 3 C amortissement 5 C Briques MCP zone de fusion Air Intérieur Air Extérieur Rayonnement W/m² Chaleur Sensible : ρc p Chaleur Latente : L /07/ /07/ /07/2006 Temps Jours PAGE 8
9 Comparaison Expérience/Simulation Acide Gras - Briques de verre TRNSYS avec Module MCP 1D C p fct affine par morceau Convection dans les briques et surfusion non-prises en compte Modèle en cours d amélioration PAGE 9
10 Cellules Jumelles Simulation - Briques de verre Influence de l épaisseur de la brique de verre T [ C] TEXT ep=0.02 ep=0.06 ep=0.08 ep=0.10 EHZ Ehz [W/m ²] Faible au-delà de 6 cm /6/06 00:00 10/6/06 12:00 11/6/06 00:00 11/6/06 12:00 12/6/06 00:00 12/6/06 12:00 13/6/06 00:00 PAGE 10
![10 EHZ Ehz [W/m ²] 5000 4500 4000 3500 3000 Faible au-delà de 6 cm 25 20 2500 2000 15 1500](/docs-images/40/8388606/images/page_10.jpg "10 1000 5 500 0 0 10/6/06 00:00 10/6/06 12:00 11/6/06 00:00 11/6/06 12:00 12/6/06 00:00")
11 Simulation SIMBAD Bureau - CEN TC89 WG6 Apports importants, une occupation intermittente et une inertie légère 2,8m 5m² 3,6m 2 occupants de 7h à 19h, taux d occupation de 80% 252 W Equipements 114 W 5,5m PAGE 11
12 Caractérisation du bureau Protections solaires mobile en fonction de l intensité lumineuse, protections solaires baissées en inoccupation Système d éclairage de 12 W/m² Fenêtres ouvertes à moitié en occupation si text > 20 C Sur-ventilation nocturne de 5 vol/h de 22h à 7h Système de ventilation assurant 25m3/h par personne en occupation 80% de surface couvert de MCP faux plafond PAGE 12
13 Simulations Combinaisons Climat et MCP Trappes été acide gras semaine chaude Trappes été paraffine Nice été acide gras Nice mi-saison acide gras Carpentras été acide gras Carpentras mi-saison acide gras Mâcon été acide gras Mâcon mi-saison acide gras PAGE 13
14 Résultats Influence de la sur-ventilation Acide gras 5mm à Trappes en été Top [ C] mcp 5mm Text [ C] Top sans mcp sans surventilation [ C] Top sans mcp avec surventilation [ C] Température en C heure sur une semaine au mois d'août Les MCP et la sur-ventilation nocturne sont complémentaires pour assurer le confort pendant l après midi PAGE 14
15 Conclusions & Perspectives Intérêt des MCP pour le confort d été Cellules Simples Validation des modèles Amortissement maximum obtenu: 12 C Sur-ventilation nocturne pour améliorer la solidification des MCP. Cellules Jumelles Efficacité plus faible que pour les cellules simples (rapport surface/volume) Amortissement maximum obtenu: 5 C Comparaison difficile des différents MCP testés Modification des cellules : contrôler les apports solaires, ventilation nocturne PAGE 15
16 Conclusions & Perspectives Amélioration des modèles : Surfusion, Cp réel à vitesse lente, ponts thermiques, convection dans les briques Étudier l influence du climat, du volume, de la quantité de MCP, du stockage à chaleur sensible équivalente Approche expérimentale en conditions contrôlées et en site réel (bureau, logement) : IMCPBAT - RENOKIT Sélectionner le matériau adapté pour un bâtiment donné et un site donné (Zones Climatiques ) Guide de Pré-Sélection : usage, Tic, type de bâtiments, zones climatiques PAGE 16
17 Merci de votre Attention PAGE 17
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