Projet MICMCP : Utilisation de Méthodes d’Identification pour la Caractérisation de Matériaux à Changement de Phases (MCP)

CETHIL – Centre d’énergétique et de thermique de Lyon (INSA de Lyon)

LGCgE – Laboratoire de Génie Civil et géoEnvironnement (Université d’Artois)

L’emploi des Matériaux à Changement de Phase (MCP) est une solution intéressante pour améliorer la thermique des bâtiments à cause de leur forte densité de stockage d’énergie par la chaleur latente de transformation. Il sera montré dans le cas d’un mur et dans le cas d’un bâtiment que la connaissance détaillée du processus de fusion est nécessaire et que les erreurs dues aux déterminations classiques peuvent être très importantes. Ainsi, dans le cadre du projet MICMCP, nous avons mis au point des caractérisations originales des MCP par des méthodes d’identification inverses donnant des résultats plus conformes à la thermodynamique. Nous proposons l’identification par des expériences sur des échantillons de taille et de complexité croissantes : des petits échantillons étudiés en calorimétrie (DSC) et des échantillons macroscopiques (litres) étudiés avec des maquettes proches des configurations commerciales des MCP. Les modèles d’identification ne pouvant tenir compte que de la conduction nous avons modélisé d’éventuels phénomènes de convection naturelle afin de fixer les limites de contraintes (masse échantillon, vitesse réchauffement…) où cette convection pourrait influencer les résultats.

Apports scientifiques du laboratoire

• Démonstration de la non validité des méthodes classiques avec utilisation des “capacités équivalentes” à tous niveaux de volumes y compris pour les bâtiments. Sauf à faire de graves erreurs, la description correcte thermodynamiquement des fusions est nécessaire.
• Validation des modèles directs pour la DSC tant pour les corps purs que les solutions.
• Validation des modèles directs à échelle macro pour les MCP seuls ou contenus dans des matériaux composites
• Mise au point des méthodes d’inversion adaptées, particulièrement par DSC : identification de l’enthalpie “vraie” quelles que soient les vitesses de chauffe.
• Développement et validation d’un modèle de changement de phase avec convection naturelle utilisant la méthode de Boltzmann sur gaz réseau (LBM)
• Mise en évidence du caractère négligeable de la convection naturelle dans nos procédures DSC
• Développement et validation d’un modèle de paroi contenant des MCP intégré dans l’environnement Dymola.

Pour en savoir plus : 

Page du projet sur le site de l’ANR

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