Transformation de l\u0092eau en glace, fonte de la cire\u0085 Ces r\u00e9actions physiques bien connues reposent sur un principe simple : celui des mat\u00e9riaux \u00e0 changement de phase (MCP). Au-del\u00e0 d\u0092une certaine temp\u00e9rature, les mati\u00e8res solides se liqu\u00e9fient en absorbant les calories de l\u0092atmosph\u00e8re ambiante. Redevenant solides lorsque la temp\u00e9rature diminue, elles restituent alors les calories. De ce principe est n\u00e9ea l\u0092id\u00e9e que les MCP pouvaient \u00eatre employ\u00e9s dans les b\u00e2timents pour faire des \u00e9conomies d\u0092\u00e9nergie.\u000bL\u0092hypoth\u00e8se n\u0092est pas neuve, et la recherche battait son plein au milieu des ann\u00e9es 1970, apr\u00e8s le premier choc p\u00e9trolier ; des d\u00e9veloppements qui n\u0092ont pour la plupart jamais vu le jour en raison du co\u00fbt de ces techniques et du fait que les \u00e9conomies d\u0092\u00e9nergie ont ensuite vite perdu de leur int\u00e9r\u00eat. Aujourd\u0092hui que la pr\u00e9servation de l\u0092environnement est au go\u00fbt du jour et surtout que l\u0092\u00e9nergie est suffisamment ch\u00e8re pour justifier son \u00e9conomie, le stockage de l\u0092\u00e9nergie thermique devient un march\u00e9 \u00e0 part enti\u00e8re. Les mat\u00e9riaux \u00e0 changement de phase renaissent donc de leurs cendres sous de multiples applications.\u000b\u000bStocker la chaleur\u000bSp\u00e9cialis\u00e9e dans le stockage d\u0092\u00e9nergie thermique par les MCP, la jeune entreprise Kaplan Energy a, entre autres, mis au point des microcapsules destin\u00e9es \u00e0 am\u00e9liorer le rendement des chauffe-eau. \u00ab L\u0092id\u00e9e est de continuer \u00e0 utiliser l\u0092\u00e9nergie produite, m\u00eame quand la source n\u0092est plus l\u00e0 \u00bb, nous explique \u00adYann \u00adKaplan, directeur de l\u0092entreprise. Le principe est particuli\u00e8rement compr\u00e9hensible dans le cas de l\u0092\u00e9nergie solaire qui a pour d\u00e9faut d\u0092\u00eatre intermittente. Si elle est abondante \u00e0 certains moments de la journ\u00e9e, son stockage est cependant limit\u00e9. Ainsi, quand l\u0092eau du ballon arrive \u00e0 la temp\u00e9rature voulue (g\u00e9n\u00e9ralement 60\u00b0C), au lieu que le syst\u00e8me s\u0092arr\u00eate, les microcapsules continuent \u00e0 absorber l\u0092\u00e9nergie solaire, contribuant \u00e0 augmenter le volume \u00e9nerg\u00e9tique de la cuve de stockage sans pour autant que l\u0092eau ne monte en temp\u00e9rature. Cette technique a pour autre avantage d\u0092am\u00e9liorer le rendement des capteurs thermiques, car celui‑ci est d\u0092autant plus \u00e9lev\u00e9 que la diff\u00e9rence de temp\u00e9rature entre le liquide caloporteur et la temp\u00e9rature du capteur est importante.\u000bCe m\u00eame proc\u00e9d\u00e9 est \u00e9galement employ\u00e9 au service des pompes \u00e0 chaleur. Ces derni\u00e8res ont en effet une dur\u00e9e de vie inversement proportionnelle \u00e0 leur nombre de cycles. Le fait de pouvoir stocker davantage d\u0092\u00e9nergie dans les cuves tampons, en plus d\u0092accro\u00eetre les \u00e9conomies d\u0092\u00e9nergie, leur offre donc une long\u00e9vit\u00e9 plus grande. Piles \u00e0 combustible, incin\u00e9ration des d\u00e9chets, chauffage bois\u0085, les MCP peuvent ainsi servir quelle que soit la source d\u0092\u00e9nergie.\u000b\u000bInertie de faible \u00e9paisseur\u000bLes propri\u00e9t\u00e9s des mat\u00e9riaux \u00e0 changement de phase connaissent aussi des applications dans les mat\u00e9riaux de construction. \u00ab On a construit un peu trop l\u00e9ger ces derni\u00e8res ann\u00e9es, ce qui pose notamment des probl\u00e8mes de confort d\u0092\u00e9t\u00e9 \u00bb, explique \u00adDaniel \u00adQuenard, chef de la division mat\u00e9riaux au CSTB. En cause, le manque d\u0092inertie de certaines constructions, particuli\u00e8rement les syst\u00e8mes l\u00e9gers comme l\u0092ossature bois, la charpente m\u00e9tallique, les fa\u00e7ades-\u00adrideaux en verre\u0085 Que ce soit en plaques comme le \u00adDupont Energain, ou sous forme d\u0092\u00e9l\u00e9ments incorpor\u00e9s directement aux mat\u00e9riaux de construction comme le Micronal de BASF ou les microcapsules mises au point par Kaplan Energy, les MCP s\u0092int\u00e8grent dans les sols, murs, plafonds\u0085, cela afin de \u00ab mimer \u00bb l\u0092\u00e9paisseur du mur.\u000bLe principe est toujours le m\u00eame : lorsque la temp\u00e9rature de la pi\u00e8ce d\u00e9passe la temp\u00e9rature de fusion du MCP, celui‑ci va fondre et absorber la chaleur surabondante (\u00e9t\u00e9) ou pr\u00e9sente au mauvais moment de la journ\u00e9e (hiver), afin de maintenir une temp\u00e9rature agr\u00e9able dans la pi\u00e8ce et ainsi retarder l\u0092utilisation des syst\u00e8mes de climatisation ou de chauffage. En thermique d\u0092hiver, on privil\u00e9giera une temp\u00e9rature de fusion autour de 19\u00b0C \u00e0 20\u00b0C et de 25\u00b0C \u00e0 26\u00b0C en \u00e9t\u00e9 ; malheureusement, un mat\u00e9riau ne peut pr\u00e9senter deux points de fusion. \u00ab L\u0092\u00e9conomie se situerait entre 8% et 15% l\u0092hiver et \u00e0 pr\u00e8s de 35% l\u0092\u00e9t\u00e9 \u00bb, estime \u00adRaoul \u00adRioual, sp\u00e9cialiste Energain France pour \u00adDupont de Nemours.\u000bDe bien belles performances qu\u0092il faut pourtant relativiser. \u00ab L\u0092utilisation des MCP est tr\u00e8s d\u00e9licate et r\u00e9clame des calculs pr\u00e9liminaires pour v\u00e9rifier leur efficacit\u00e9 selon le b\u00e2timent consid\u00e9r\u00e9, son utilisation et sa localisation \u00bb, pr\u00e9vient \u00adDaniel \u00adQuenard. \u00adRaoul \u00adRioual conseille principalement de recourir \u00e0 l\u0092Energain dans des pi\u00e8ces orient\u00e9es sur un axe sud-ouest avec de grandes surfaces vitr\u00e9es, un syst\u00e8me constructif l\u00e9ger et soumis \u00e0 d\u0092importants apports solaires. Les locaux du rez-\u00adde-\u00adchauss\u00e9e ne sont g\u00e9n\u00e9ralement pas concern\u00e9s ; souvent implant\u00e9s sur une dalle b\u00e9ton, ils poss\u00e8dent d\u00e9j\u00e0 une certaine inertie. On peut \u00e9galement imaginer une application dans des salles de r\u00e9union qui montent tr\u00e8s vite en temp\u00e9rature lorsqu\u0092elles sont utilis\u00e9es (concentration de personnes, ordinateurs, sonos\u0085). \u00adDaniel \u00adQuenard estime cependant que les \u00e9changes thermiques par convection sont trop lents pour ce genre d\u0092utilisation.\u000b\u000bUn fonctionnement sous assistance\u000bLa principale difficult\u00e9 provient du fait que, pour agir, les mat\u00e9riaux \u00e0 changement de phase doivent n\u00e9cessairement se resolidifier \u00e0 un moment ou \u00e0 un autre. Ils ne peuvent, en th\u00e9orie, s\u0092int\u00e9grer que dans des locaux bien isol\u00e9s et surtout \u00eatre associ\u00e9s \u00e0 une surventilation nocturne afin de se r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer plus efficacement. Encore faut‑il que la temp\u00e9rature ext\u00e9rieure redescende la nuit en dessous du seuil de fusion, ce qui n\u0092est pas toujours le cas, surtout en ville.\u000bL\u0092efficacit\u00e9 des MCP n\u0092est donc pas \u00e9vidente et, \u00e9tant donn\u00e9 leur prix \u00e9lev\u00e9, il faut pouvoir juger des b\u00e9n\u00e9fices apport\u00e9s par l\u0092installation et l\u0092investissement qu\u0092elle n\u00e9cessite. \u00ab On peut parfois arriver au m\u00eame r\u00e9sultat simplement avec de l\u0092eau, qui n\u0092est pas ch\u00e8re et qui poss\u00e8de une certaine inertie, pr\u00e9vient \u00adDaniel \u00adQuenard. Il faut savoir aussi qu\u0092un fonctionnement purement passif semble difficile et qu\u0092une petite assistance est toujours bienvenue. \u00bb Les MCP seraient ainsi d\u0092autant plus efficaces qu\u0092ils seraient aid\u00e9s par une pompe \u00e0 chaleur, un puits canadien ou tout syst\u00e8me permettant de rafra\u00eechir un local.\u000b\u000bDe multiples d\u00e9veloppements\u000bBeaucoup de travaux sont en cours pour essayer d\u0092associer les MCP aux syst\u00e8mes de conditionnement d\u0092air, en s\u0092int\u00e9grant dans un \u00e9changeur par exemple. D\u0092autres applications sont \u00e9galement promises \u00e0 des d\u00e9veloppements futurs. L\u0092int\u00e9gration de MCP coupl\u00e9s \u00e0 des cellules photovolta\u00efques, dans des fa\u00e7ades double peau, a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e pour pr\u00e9chauffer l\u0092air neuf et minimiser les chutes de rendement des cellules par une \u00e9l\u00e9vation de temp\u00e9rature en face arri\u00e8re. Avec une temp\u00e9rature de fusion proche de la temp\u00e9rature de ros\u00e9e, ils pourraient produire un enduit qui, sur les faces expos\u00e9es au soleil, \u00e9viterait la condensation et donc les moisissures. Sur le m\u00eame principe, un mat\u00e9riau \u00e0 changement de phase \u00e0 0,5\u00b0C, int\u00e9gr\u00e9 au bitume, peut \u00e9viter le gel de certains passages routiers.\u000bLes MCP constituent donc un march\u00e9 prometteur. \u00ab Plus on avance, plus on arrive \u00e0 surmonter les probl\u00e8mes techniques et plus l\u0092\u00e9tendue des applications augmente \u00bb, s\u0092enthousiasme \u00adYann \u00adKaplan. Le secteur est en pleine effervescence et les industriels, nous laissant dans l\u0092expectative, annoncent des nouveaut\u00e9s et am\u00e9liorations, sans doute d\u00e8s janvier 2011 !\b\u000b\u000bAur\u00e9lie Cheyssial<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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