Groupe  de  Travail  «  Vecteurs/Stockages/Réseaux  »  du  CNRS  

Fiche  de  synthèse  «  sujet  de  recherche  »  période  2008-­‐2014    

Stockage  de  chaleur  par  chaleur  latente  

 

Rédacteur  :         Laurent  ZALEWSKI   Date  :  11/2015    Domaine  :              o vecteurs        x stockages  o réseaux  

 Degré  de  maturité  (TRL)  :  5  

 Laboratoire  :  LGCgE          EA  4515   Tutelles  :  Université  d'Artois  

 Responsable  scientifique  du  sujet  (mail)  :  ZALEWSKI  Laurent  (laurent.zalewski@univ-­‐artois.fr)  

 Chercheurs    et    enseignants-­‐chercheurs  LGCGE  impliqués  :  Laurent  ZALEWSKI,  Stéphane  LASSUE,  Didier  DEFER,  Pierre  TITTELEIN  

Laboratoires  partenaires  :  CETHIL,  LaTEP  

Responsable  scientifique  du  projet  :  Jean-­‐Pierre  DUMAS  <jean-­‐pierre.dumas@univ-­‐pau.fr>    Rôle  du  laboratoire  sur  le  sujet  :   o coordinateur                x partenaire  

 Industriels  partenaires  :   Aucun  

 Sujet  :  Utilisation   de  méthodes   d'identification   pour   la   Caractérisation   de  Matériaux   à   Changement   de  Phases  (MCP).  

Problématique  :  La  modélisation  du  comportement  énergétique  et  thermique  des  bâtiments  intégrant  des  MCP  passe  par  la  connaissance  fine  du  processus  de  transition  de  phase.  Les  codes  de  calcul  commerciaux  utilisés  par   les  professionnels  du  bâtiment  utilisent   souvent  des   caractéristiques  apparentes  qui   sont  mal  évaluées   par   des   pratiques   actuelles.   Il   est   donc   indispensable   de   déterminer   avec   précision   les  caractéristiques  thermophysiques  afin  que  les  résultats  numériques  soient  représentatifs  des  phénomènes  physiques.  

Objectifs   :   Les   méthodes   employées   couramment   pour   déterminer   avec   précision   les   caractéristiques  thermophysiques,  notamment   la  calorimétrie,  n’étant  pas  toujours  suffisamment  exactes,  nous  travaillons  à   la   caractérisation   des   MCP   par   des   méthodes   d’identification   (méthodes   inverses   ou   algorithmes  génétiques(AG))   donnant   des   résultats   plus   conformes   à   la   physique   des   changements   de   phases.   Dans  le  cadre  de  ce  projet,  les  propriétés  thermophysiques  (conductivité,  capacité  spécifique  et  chaleur  latente)  d'un  matériau   composite   ont   été   déterminées   à   partir   d'un   dispositif   expérimental   fluxmétrique   et   des  méthodes   d'identification   susmentionnées.   L'intérêt   est   de   caractériser   le   matériau   dans   sa   forme   et  dimensions  de  sa  future  utilisation.  Pour  cette  étude,  un  matériau  composite  à  base  d'un  mortier  ciment  et  d'un  matériau  à   changement  de  phase  micro-­‐encapsulé  a  été  élaboré.   Les   travaux  menés  ont  permis  de  montrer   l'intérêt   du   stockage   latent   et   de   développer   des   modèles   numériques   fiables   à   partir   d'une  courbe  enthalpique  du  matériau  tant  à  l'échelle  du  matériau  que  du  bâtiment.  

Applications  industrielles  et  commerciales  :  A  l’origine,  le  domaine  du  bâtiment  mais  peut  être  étendu  à  tous   les  domaines  utilisant  des  MCP.  

Compétences  et  Moyens  disponibles  :  • Dispositifs  expérimentaux  fluxmétriques  de  caractérisation  thermophysiques  des  MCP  (Dimensions  ;  

50x50  cm²  et  1x1m²).  • Caractérisation  du  composant  et  simulations  à  l'échelle  du  composant  et  du  bâtiment.  

 Financements  obtenus  (CNRS,  ANR,  Europe,  industriels,..)  :  ANR  MICMCP  (Programme  Stock-­‐E  2010).    Valorisations  (nb  de  publis,  brevets,..)  :  une  dizaine  de  publications  et  communications.    Principaux  résultats  :  • Méthode    d’identification    des    propriétés    thermiques    des    MCP    et    en    particulier    l’enthalpie    en  

fonction  de  la  température  pour  tous  types  de  matériaux.  

Principaux  verrous  actuels  :  • Identification  de  la  conductivité  (couplage  résistance  de  contact/conductivité)  

Perspectives  :  • Mise  en  œuvre  d’un  protocole  d'expériences  qui  entrera  dans  la  procédure  d’évaluation  technique  

des  composants  des  industriels  du  bâtiment  intégrant  des  MCP  • Recherche  de  partenaires  industriels  pour  applications  

 Positionnement   du   sujet   au   niveau   national,   européen,   international  :   Projet   très   complémentaire   aux  travaux   réalisés   dans   le   cadre   de   la    «   Task   42   Annex   24    Compact   Thermal   Energy   Storage:   Material  Development  for  System  Integration  »  de  l’Agence  Internationale  de  l’Energie.  

Commentaires  complémentaires  :  

   

Dispositif  expérimental  fluxmétrique     Comparaison  capacité  de  stockage  d'un  mortier  classique  (CM)    et  d'un  mortier  contenant  20%  de  MCP  mico-­‐encapsulé  

   Caractérisation  et  détermination  de  la  courbe    

enthalpique  du  matériau  composite  

Modélisation  à  partir  de  la  courbe  enthalpique  du  comportement  thermique  du  matériau  composite  lors  de  la  fusion  et  de  la  

solidification  du  MCP