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Centre Scientifique et Technique de la Construction

25/04/2018

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Des enduits pour une climatisation douce ? 2010/03.11

CT Plafonnage et jointoyageEtudiés depuis les années 1970 pour leur capacité à stocker de l'énergie thermique, les matériaux à changement de phase (MCP) ont connu de multiples applications dans différents secteurs. Paradoxalement, des applications concrètes dans le domaine du bâtiment ne sont proposées que depuis peu sur le marché. Parmi celles-ci, l'utilisation sous forme d'enduit intérieur semble offrir d'intéressantes possibilités.

1. Principe de fonctionnement

Fig. 1 Capacité de stockage de l’énergie (pour un échauffement du matériau de 20 à 26 °C).
Fig. 1 Capacité de stockage de l'énergie (pour un échauffement du matériau de 20 à 26 °C).
Tout matériau peut changer de phase, c'est-à-dire passer d'un état à l'autre, selon les conditions de température et de pression qu'il subit. Ce changement s'accompagne toujours d'un échange de chaleur avec le milieu environnant. C'est le principe de la chaleur latente. L'intérêt des matériaux dont il est ici question (le plus souvent à base de paraffine) est de pouvoir passer de l'état solide à liquide (et inversement) à des températures ambiantes (20 à 26 °C).

Judicieusement choisis et intégrés dans des matériaux de finition intérieure, ils pourraient donc capter la chaleur au moment où la température d'un local commencerait à croître significativement et provoquer ainsi une stabilisation temporaire de cette dernière. (cf. figure 1). Puis, lorsque la température diminuerait suffisamment, ils seraient capables de restituer la chaleur précédemment emmagasinée en revenant à leur état initial solide. Ce phénomène 'naturel' pourrait être répété un grand nombre de fois, sans que cela n'entraîne une détérioration du système, et présenterait un intérêt non négligeable dans la maîtrise des phénomènes de surchauffe dans les bâtiments à faible inertie thermique (à ossature en bois, p. ex.) ou dont la masse thermique est peu accessible du fait de la présence de faux plafonds, de sols surélevés ou encore d'un isolant du côté intérieur. Différentes études réalisées à l'étranger annoncent des abaissements de température compris entre 3 et 5 °C.

2. Application dans les enduits

Etant donné qu'ils peuvent être conditionnés sous forme de poudre micro-encapsulée, il est facile d'incorporer les MCP aux matériaux confectionnés à base d'un liant minéral ou organique. Parmi ceux-ci, les enduits de finition murale présentent l'avantage d'offrir une grande surface d'échange avec l'ambiance intérieure, ce qui aura pour effet d'améliorer le rendement du système.

Des produits de ce type existent actuellement sur le marché sous la forme d'un enduit prédosé prêt-à-gâcher. Ils sont à appliquer sur une épaisseur d'environ 15 mm. Une formulation de ce type contenant 30 % en masse de MCP a été testée au CSTC dans le cadre d'un vaste projet de recherche.

3. Le projet RETERMAT

Mené en collaboration avec trois autres centres de recherche (CRM, CENTEXBEL, CERTECH) et financé partiellement par la Région wallonne, le projet vise à évaluer les performances de ces produits sous différentes applications et à modéliser leurs effets afin de pouvoir correctement dimensionner le système : quelle quantité de MCP faut-il mettre en œuvre pour avoir un effet sensible en période de surchauffe ?

Sur le plan expérimental, de nombreuses mesures ont été effectuées dans les cellules jumelées du CSTC. Ces deux cellules, d'une surface au sol de 9 m² chacune, sont parfaitement identiques sur le plan de la géométrie et de la constitution des parois et sont en contact avec le même environnement. Elles comportent chacune une surface vitrée de 3 m² orientée au sud. Les murs (28 m² au total) de l'une d'entre elles ayant été revêtus au moyen d'enduits à MCP et ceux de l'autre avec un enduit traditionnel de même épaisseur, des comparaisons précises de température intérieure ont pu être effectuées pour différentes périodes d'ensoleillement. Parallèlement à ces mesures, un outil de modélisation a été développé afin de pouvoir évaluer le comportement d'autres configurations de locaux.

4. Les premiers résultats

Fig. 2 Evolution de la température dans les cellules jumelées au cours d’une journée d’été ensoleillée.
Fig. 2 Evolution de la température dans les cellules jumelées au cours d'une journée d'été ensoleillée.
A ce stade de réalisation du projet, les observations suivantes ont pu être effectuées : Une information plus complète sur les résultats de la recherche sera rédigée prochainement.


F. de Barquin, ir., chef du département 'Matériaux, technologie et enveloppe', CSTC
G. Flamant, ir., chef du laboratoire 'Caractéristiques énergétiques', CSTC