# Matériau à changement de phase au service de la bioclimatique

Nadera Madjoudj* et Khaled Imessad

Centre de Développement des Energies Renouvelables, CDER

B.P. 62, Route de l'Observatoire, Bouzaréah, 16340 Algiers, Algeria

(reçu le 10 Décembre 2016 - accepté le 25 Décembre 2016)

**Résumé** - Le matériau à changement de phase (MCP) représente une alternative durable pour réduire la consommation énergétique. Il permet d'augmenter le confort thermique des occupants. L'incorporation du MCP pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments a suscité un intérêt particulier de nombreux scientifiques, car il permet de stocker et de libérer de grandes quantités d'énergie sous forme de chaleur lors du processus de fusion et de solidification du matériau. Cet article constitue une première étape de l'étude menée au sein de l'équipe bioclimatique, sur l'intégration des MCP dans l'enveloppe du bâtiment. L'exploitation d'une centaine d'articles et de rapports a permis de dresser une synthèse sur les MCP ainsi que sur les travaux effectués sur le stockage de la chaleur latente. Ce dernier constitue un défi à relever pour des bâtiments énergétiquement plus efficaces.

**Abstract** - Phase change material (PCM) is a sustainable alternative to reducing energy consumption. It increases the thermal comfort of the occupants. The incorporation of PCM for heating and cooling of buildings has attracted an interest of many scientists because it allows to store and release large amounts of energy in the form of heat during the process of melting and solidification of the material. This article is a first step in the study carried out by the bioclimatic team on the integration of PCM in the building envelope. About hundred publications and reports were used to prepare this document. The use of this material is a challenge for energetically more efficient buildings.

**Keywords:** Thermal storage - Phase change materials - Building envelope.

## 1. INTRODUCTION

Dans le contexte actuel de la demande en énergie croissante, la dépendance aux énergies fossiles conduira à une crise énergétique dans un futur proche. Actuellement, bien que les ressources énergétiques renouvelables soient utilisées à grande échelle, l'acceptabilité sociale reste un défi à relever. La faible densité du rayonnement solaire à la surface terrestre et ses fluctuations encourage à l'introduction d'un moyen de stockage d'énergie par chaleur latente.

Les études effectuées dans le passé ont montré que la première application d'un matériau à changement de phase portait sur le chauffage et la climatisation dans les bâtiments [1, 2]. Vers les années 40, Telkes a conçu un système de chauffage solaire résidentiel et en 1948, l'étude expérimentale sur le changement de phase a débuté à Dover, dans le Massachusetts.

La maison expérimentale de 4 m³ de sel de Glauber, emballés dans des fûts en acier disposés dans des zones vitrées ensoleillées et ventilées mécaniquement pour déplacer l'air chaud dans l'espace de vie pendant l'hiver. Mais, ce matériau perdait de sa capacité de changement de phase au cours de la seconde saison en se désintégrant. Au début des années 70, la crise du carburant à encourager la communauté scientifique à reprendre leurs investigations sur les MCP pour conserver le combustible et développer des

<footnote>* n.madjoudj@cder.dz</footnote>
sources d'énergie alternatives. Dès lors, la recherche et le développement sur les MCP n'a cessé de progresser [3-10].

## 2. MATERIAU A CHANGEMENT DE PHASE

Les MCP, appelés matériaux à changement de phase, sont des éléments de stockage de chaleur latente lors du processus de fusion et de sa restitution pendant la solidification en conservant une température constante [11, 12]. Ces matériaux possèdent une densité importante de stockage d'énergie et une capacité à maintenir une température constante tout en absorbant la chaleur pendant la fusion et en la restituant lors de la solidification [12]. Cet intérêt s'est développé dans le domaine de la gestion thermique et des systèmes d'énergie solaire des bâtiments et des serres.

Les MCP fondent et se solidifient dans une large plage de températures, ce qui les rend attrayants pour diverses applications. Parmi ces matériaux, les cires de paraffine qui sont bon marché avec une densité de stockage thermique modérée et une faible conductivité thermique. Les sels hydratés sont des MCP avec une plus grande densité de stockage d'énergie et une plus grande conductivité thermique mais ils présentent un super-refroidissement et une ségrégation de phase.

Farid et al. [13] ont mis l'accent sur les matériaux MCP (paraffines, sels hydratés), l'encapsulation et d'autres applications, allant du stockage de chaleur et de fraîcheur dans les bâtiments à l'entreposage thermique dans les satellites, ainsi que les vêtements de protection.

Kuznik et al., 2008 [14] se sont intéressés à l'évaluation des MCP en se basant sur les propriétés et les applications. Ils ont décrit le MCP comme un matériau possédant la capacité de stocker de l'énergie thermique. L'augmentation de la température provoque un changement d'état solide à liquide par réaction endothermique accompagnée d'une absorption de chaleur.

D'autre part, la diminution de la température induit un changement de la phase liquide à la phase solide par réaction exothermique avec une libération de chaleur. Le MCP permet de stabiliser les fluctuations thermiques extrêmes afin que les variations se fassent plus lentement dans le bâtiment pour réduire la quantité de chauffage ou de refroidissement diminuant ainsi la consommation en carburant ainsi que les émissions en CO2.

### 2.1. Classification et critères de sélection d'un MCP

De nombreux MCP solide-liquide existent [15]. Ils sont classés suivant leur température de fusion, leur chaleur latente de changement de phase ainsi que leurs caractéristiques thermo-physiques. Les sels hydratés (MCP inorganique) ne sont pas tous utilisés dans l'enveloppe du bâtiment [16] en raison de: la corrosion engendrée par leurs présences; la tenue mécanique des matériaux qui les contiennent; le vieillissement propre; l'inflammabilité ainsi que la plage de température en inadéquation avec le confort requis à l'intérieur du bâtiment. La figure 1 représente la classification des MCP.

Le choix d'un MCP dépend du domaine d'application, d'où l'intérêt de définir les critères de sélection d'un MCP [18]. La température et la plage de fusion sont considérées comme les plus importants dans le choix du type de MCP. La plage de fusion est déterminée en fonction de l'application souhaitée (bâtiment, transport, alimentaire, textile). Ces matériaux doivent avoir une chaleur latente de fusion importante. Afin de faciliter et accélérer les cycles de charge et de décharge, il est intéressant de choisir une bonne conductivité thermique.
<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>Fig. 1: Classification des matériaux à changement de phase [17]</figcaption></figure>

Aussi, le matériau doit avoir une capacité de stockage intéressante et être chimiquement stable dans le temps, il doit par ailleurs être non-toxique et non inflammable. La compatibilité avec les autres matériaux [13, 18] doit être respecter pour éviter toute réaction chimique entre le MCP et les composantes d'une paroi.

Les études effectuées par Farid et al. [13] ont permis de conclure sur la fusion en dessous de 15 °C des MCP pour le stockage de la fraîcheur dans des applications de conditionnement d'air, tandis que les matériaux qui fondent au-dessus de 90 °C sont utilisés pour la réfrigération par absorption. Tous les matériaux qui fondent entre deux températures concernent des applications de construction domestique.

Les travaux d'Agyenim et al. [19] révèlent que le chauffage et le refroidissement domestique pour les MCP se situent entre 0 et 65 °C. De nombreuses études ont été effectuées sur différents types et caractéristiques de MCP, ainsi que sur leurs domaines d'applications [15, 20]. Pasupathy et al., 2008 [20] ont résumé les critères de sélection d'un MCP intégré dans le bâtiment (figure 2).

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Fig. 2: Critères de sélection d'un MCP pour le stockage de la chaleur latente [20]</figcaption></figure>

## 2.2 Conditionnement des MCP

Les MCP peuvent être conditionnées dans des billes microscopiques en plastique mélangées au plâtre ou au béton ou incorporés dans les pores d'un matériau porteur par imprégnation (figure 3). La micro encapsulation est une méthode dans laquelle le MCP est confiné dans petites sphères dont le diamètre est de l'ordre du micromètre, sous
forme sphérique ou de petits cylindres longitudinaux. Ce matériau de stockage est alors appelé coulis. La macro encapsulation est une méthode dans laquelle le MCP est emballé dans des contenants aux dimensions variant du décimètre au mètre (figure 4).

L'avantage de l'encapsulation du MCP permet de fournir une importante zone de transfert thermique. Lane [21, 22] a répertorié plus de 200 matériaux utilisés pour le stockage thermique avec un changement de phase dans une plage de température variant de 10 à 90 °C. Il a évalué la faisabilité technique et économique d'utilisation des MCP encapsulés pour des applications de chauffage solaire résidentiel et a développé des moyens d'encapsulation de certains matériaux dans des conteneurs métallique et en plastique. L'intégration des MCP sous forme de capsules dans les surfaces peut améliorer le stockage énergétique dans l'enveloppe du bâtiment [23].

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Fig. 3: MCP micro-encapsulés: (a) état liquide et état poudre
(b) image microscopique électronique à balayage de nombreuses capsules [24]</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Fig. 4: MCP macro-encapsulés - conditionnement en (a) balle inoxydable en (b) sac plastique et en (c) briquettes plastiques [25, 26]</figcaption></figure>

## 2.3 Mesure des propriétés thermiques des MCP

De nombreux chercheurs se sont intéressés à l'étude des propriétés thermiques des MCP. Cabeza et al. et Lai et al. [27, 28] ont étudié le transfert de chaleur dans un bâtiment dans un climat chaud. Kosny et al. [29], quant à eux, se sont intéressés à l'amélioration des propriétés isolantes des bâtiments dans un climat froid. Tyagi et al. [30] ont montré que les parois minces en MCP sont plus légères en poids par rapport aux matériaux en béton et en maçonnerie traditionnelle.

Kuznik et al. [31] ont analysé le comportement d'une paroi seule. Ils ont montré l'impossibilité du couplage entre la paroi et la température de la pièce, mais ils ont pu le traiter dans son ensemble en tenant compte les apports thermiques par les fenêtres et ceux résultant des appareils de conditionnement. L'analyse de l'échange du flux a permis de quantifier les énergies stockées et déstockées par la paroi avec l'hypothèse de l'évolution de la température intérieure, ce qui a permis de déterminer l'épaisseur optimale du MCP à considérer dans une paroi.
Une matrice à base de paraffine, de polyéthylène haute densité et de graphite expansé (HCE-SSCPM) a été introduite dans un système de chauffage par plancher [32]. Les caractéristiques du système ont été comparées à celles d'un système de stockage d'énergie sans changement de phase et d'un système de climatisation conventionnel.

Les résultats ont montré que l'amélioration de la conductivité thermique du MCP pourrait améliorer significativement l'efficacité énergétique du système de chauffage et réduire l'épaisseur des matériaux isolants. Afin d'obtenir une conductivité thermique élevée, des améliorations ont été apportées aux MCP en intégrant des fibres métalliques [33, 34], des particules métalliques, des nanoparticules et du carbone [35-38].

Les auteurs [39, 40] ont utilisé le graphite expansé comme agent de renforcement thermique pour fabriquer un nouveau type de HCE-SSCPM, les résultats ainsi obtenus, ont montré que la conductivité thermique est de cinq fois supérieure à celle du matériau sans graphite expansé et plus importante que d'autres formes stabilisées de MCP préparés selon une méthode similaire [41-43].

## 2.4 Potentiel du MCP et confort thermique

Le potentiel des MCP a suscité un intérêt particulier par Ahmad et al. [44] et Schossig et al. [45], en vue d'améliorer l'inertie thermique des bâtiments légers et de réduire les pics de températures. Selon Castell et al. [46], la régulation de la température des MCP représente un indicateur de performance indispensable. Le déplacement de la charge maximale requiert une collecte de données de consommation pour déplacer la consommation de pointe vers les heures creuses [47, 48].

Pour le stockage hors pointe, la fusion et la solidification du MCP permet de stocker de l'énergie sous forme d'énergie thermique latente pour la rendre disponible à un moment adéquat. Des chercheurs [49, 20, 50] ont évalué le potentiel économique de l'énergie lié à l'utilisation du MCP. Ceci, afin de réduire la demande de pointe en chauffage et en rafraichissement ou de déplacer la demande de pointe en temps creux pour la réduction des factures énergétiques.

## 3. INTEGRATION DU MCP A L'ENVELOPPE DU BATIMENT

Les bâtiments ont besoin d'une attention particulière pour réduire la consommation énergétique mondiale et les émissions de gaz à effet de serre. Le bâtiment est considéré comme un système thermodynamique complexe, soumis à des sollicitations internes et externes.

Les sollicitations externes représentent les conditions climatiques telle la température de l'air, la vitesse du vent et le rayonnement solaire. Les sollicitations internes quant à elles, proviennent des charges internes. La température de l'air intérieur est liée aux propriétés du matériau de l'enveloppe du bâtiment, particulièrement sa résistance thermique et sa capacité calorifique.

L'ambiance dans une pièce est ressentie comme confortable quand les variations de température dans l'espace sont minimales, d'un endroit à l'autre, ou dans le temps et cela soit pendant la journée soit d'une saison à l'autre. La façon de créer cette sensation de confort dans une construction est l'utilisation de matériaux contenant des MCP. (Tableau 1).

Intégré aux matériaux de l'enveloppe du bâtiment, le MCP permet d'augmenter l'inertie thermique de l'enveloppe. Dans l'optique d'avoir un mode de chauffage propre et respectueux de l'environnement, de nombreuses études sur les applications du MCP
dans le bâtiment [51-55] ont permis de d'avancer que ces matériaux peuvent stocker ou libérer une grande quantité de chaleur au cours du processus de changement de phase.

L'enveloppe du bâtiment possède des surfaces importantes et donc un grand potentiel pour le stockage de l'énergie thermique (Ortiz et al., 2010) [56]. L'intégration d'un MCP adapté aux murs, aux plafonds et aux planchers des bâtiments peut rendre possible la capture directe de l'énergie solaire facilitant ainsi, le stockage de quantités importantes en énergie thermique dans l'enveloppe du bâtiment.

Un type de tuiles à base de MCP destiné à stabiliser la température de l'air intérieur en hiver a été développé et breveté par Ceron et al. [57]. Les panneaux de gypse imprégnés de MCP pourraient être installés lors de la construction ou de la réhabilitation d'un bâtiment.

Le béton représente le matériau le plus répandu dans l'industrie du bâtiment à travers le monde. Ainsi, la technologie du MCP fut intégrée au béton donnant une matrice à base de béton-MCP. La masse thermique importante du béton permet de stockée pendant la journée l'énergie thermique pour la restituée la nuit, ce qui réduit la demande en refroidissement et en chauffage. L'ajout du MCP au béton peut améliorer sa capacité de stockage thermique.

Hawes et al. [58] ont étudié le stockage de chaleur latente du béton avec différents types de MCP. L'incorporation du PCM dans des blocs de béton a été faite immersion dans un bain de MCP liquide.

Une autre méthode d'application potentielle de l'incorporation du MCP dans le béton a été effectuée par Zhang et al. [59] et Bentz et al. [60], des agrégats légers à haute porosité sont utilisés comme matrice. Bentz et al. [60] ont étudié le mortier de stockage thermique avec des agrégats de schistes expansés légers mélangés à de la paraffine ou à des polyéthylène-glycols pour améliorer le transfert de chaleur entre le MCP et le béton.

<table><caption>**Tableau 1:** Applications potentielles de stockage de l'énergie thermique par les MCP [61].</caption><thead><tr><td>Méthode d'utilisation du MCP</td><td>Applications</td><td>Objectif</td><td>Secteur</td></tr></thead><tbody><tr><td>Stockage par MPC réparti dans la cloison (plâtre, ciment, PVC, mousse, verre, nids d'abeille</td><td>Chauffage et conditionnement d'air des locaux</td><td>Consommation heures creuses et conservation</td><td>Tous</td></tr><tr><td>Chauffage électrique avec stockage MCP</td><td>Chauffage des locaux</td><td>Consommation heures creuses et conservation</td><td>Résidentiel, commercial et institutionnel</td></tr><tr><td>Stockage MCP dans les gaines aérauliques pour le chauffage et la climatisation</td><td>Chauffage et conditionnement d'air des locaux</td><td>Consommation heures creuses</td><td>Commercial, institutionnel et industriel</td></tr><tr><td>Préchauffage d'air à MCP pour pompe à chaleur</td><td>Chauffage des locaux</td><td>Consommation heures creuses et conservation</td><td>Résidentiel, commercial et institutionnel</td></tr><tr><td>Murs rideaux</td><td>Chauffage des locaux</td><td>Conservation</td><td>Commercial, industriel et institutionnel</td></tr><tr><td>Chauffe-eau avec le stockage par les MCP</td><td>Chauffage des locaux</td><td>Consommation heures creuses</td><td>Résidentiel, commercial et institutionnel</td></tr></tbody></table>
Dans l'enveloppe du bâtiment, l'intégration des MCP se fait de telle sorte qu'ils puissent échanger directement de la chaleur avec la pièce (Tableaux 2 et 3). Les tableaux 2 et 3 recensent les systèmes passifs rencontrés dans la littérature [30, 20].

## 3.1 Parois verticales en MCP (murs)

De nombreux auteurs [62, 63] ont simulé et testé un mur Trombe utilisant du CaCl₂·6H₂O comme matériau de stockage de la chaleur. Bourdeau [64] a étudié le comportement d'un mur Trombe en polyéthylène placés derrière un double vitrage. Une série de tests ont été réalisés à Los Alamos National Laboratory, pour valider le modèle numérique démontrant qu'un mur Trombe muni d'un accumulateur de chaleur latente est plus efficace qu'un mur en béton classique [65, 66]. Cette étude a montré que l'épaisseur optimale d'une paroi en MCP est quatre plus mince qu'une paroi en béton.

Knowles [67] a utilisé les paraffines mélangés aux copeaux en métal pour augmenter la conductivité et l'efficacité du mur. L'étude réalisée par Ahmad [18] sur l'intégration du MCP à l'enveloppe du bâtiment le considère comme accumulateur thermique. L'étude effectuée par Voelker et al. [68] a permis d'examiner l'effet d'un système de chauffage au sol radiant auquel est intégré un MCP. Le matériau a permis d'économiser environ 25 % d'eau utilisée pour le refroidissement, tandis que la température à la surface du plancher en MCP était de 4°C inférieure à celle d'un plancher radiant standard.

Younsi [69], quant à lui, a étudié l'intégration des éléments de type MCP 27 sels hydratés avec un point de fusion de 27°C dans les murs solaires passifs. Il a étudié les caractéristiques thermiques du processus de fusion du MCP sur une paroi verticale d'une enceinte rectangulaire. Des études effectuées pour équilibrer les fluctuations thermiques intérieures à travers les panneaux muraux en MCP pour assurer le confort des occupants du bâtiment [70, 71].

<table><caption>Tableau 2: Systèmes passifs verticaux de stockage de chaleur latente [72]</caption><thead><tr><th>schéma</th><th>Types de parois</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td><strong>Mur en béton imprégné de MCP</strong><br>Le béton constituant l'enveloppe du bâtiment contient un MCP micro-encapsulé pour augmenter sa capacité thermique. Cette solution est délicate car la MCP peut altérer les propriétés mécaniques du béton.</td></tr><tr><td></td><td><strong>Mur Trombe en MCP</strong><br>en partant de l'extérieur, la paroi est constituée de: un isolant transparent, une lame d'air, un MCP et une couche d'isolant. Pendant la journée, le rayonnement solaire chauffe le MCP.<br>Pendant la nuit, les orifices se trouvant enhaut et en bas de la paroi sont ouverts. Le MCP crée alors un écoulement convectif qui alimente enair chaud la pièce</td></tr><tr><td></td><td><strong>Volets en MCP</strong><br>Le MCP stocke de la chaleur pendant la journée alors queles volets sont ouverts. Une partie de cette chaleur estrayonnée pendant la nuit dans la pièce, au travers des fenêtres.</td></tr><tr><td></td><td><strong>Parois légères en MCP</strong><br>Les parois intérieures verticales de la pièce sont multi-couches. L'une de ces couches, disposée proche del'ambiance intérieure, contient un MCP.</td></tr></tbody></table>
## 3.2 Parois horizontales en MCP (plafonds, planchers)

L'étude de performance d'un système de chauffage dans une structure de plancher [73] par rayonnement à basse température a été mené avec des matériaux de stockage de chaleur (sable et MCP) et des tuyaux de chauffage en polyéthylène. Les résultats ont montré que la structure du sol avec le tapis capillaire fournit un profil de température plus uniforme dans la direction verticale et nécessite un temps plus court pour atteindre la température ambiante que les cas avec des bobines de polyéthylène. Après interruption de la source de chaleur, le plancher en MCP libère de la chaleur environ deux fois plus longtemps que le sable.

Comini et al. [74] ont appliqué le MCP sur une couche de béton thermiquement isolée par le bas et dans laquelle sont encastrés des tubes au sein d'une dalle chauffante.

Shoenfelder [75] a breveté l'invention d'une dalle chauffante constituée d'une brique creuse en béton dans laquelle il a confiné de la paraffine. Il a introduit de la poudre métallique et des résidus de béton et une grille dans la paraffine pour augmenter la conductivité thermique de la dalle chauffante.

Kunping et al. [76, 77] ont effectué des travaux sur un système de chauffage par plancher auquel est intégré un MCP. Ce plancher est chauffé de 23 heures à 7 heures, puis arrêté quand la température du plancher atteint 65°C. De 9 heures à 16 heures, les volets sont ouverts pour faire circuler l'air par convection naturelle où par un ventilateur pour augmenter la température de l'air avant de l'injecter dans le bâtiment pour le chauffer.

Kailiang Huang et al. [78] ont proposé une conception d'un plancher en MCP encapsulé en macro. Ils ont démontré que l'utilisation de ce type de matériau comme couche de stockage dans le système de chauffage d'eau solaire augmente considérablement la capacité du stockage thermique du plancher. Après 200 cycles thermiques accélérés, ils enregistrent une absence de dégradation du MCP.

Farid et al. [79] ont construit des plaques contenant des MCP encapsulés sous forme de sphères en plastique avec environ 10% d'espace vide pour permettre la dilatation. Athienithis et al. [80] ont étudié le transfert de chaleur transitoire dans les systèmes de chauffage au sol économisant jusqu'à 30 %.

Les MCP peuvent stocker de la chaleur la nuit avec la puissance électrique à bas prix pour la libérer pendant la journée [79, 81]. Cependant, ces matériaux présentent des inconvénients: une faible conductivité thermique, une faible efficacité de stockage d'énergie et des problèmes de conditionnement.

<table><caption>**Tableau 3:** Systèmes passifs horizontaux de stockage de chaleur latente [72]</caption><thead><tr><th>schéma</th><th>Types de parois</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td><strong>Plancher Chauffant en MCP</strong><br>Une couche en MCP est introduite entre le plancher et la pièce. Pendant la période creuse, le MCP stocke la chaleur libérée par le chauffage au sol pour la restituer durant la journée.</td></tr><tr><td></td><td><strong>Plafond en MCP</strong><br>Les panneaux constituant le plafond contiennent des MCP. Des réflecteurs peuvent être placés dans les ouvertures de la pièce pour diriger les rayons du soleil vers le plafond.</td></tr></tbody></table>
Zhang [82] a proposé un système de chauffage solaire en MCP appliqué à un immeuble à bureaux, pour un environnement intérieur confortable en hiver. Ce système se compose de collecteurs solaires de caloduc, d'un dispositif de stockage thermique à changement de phase vertical et d'un système de chauffage radiant au sol.

Les résultats montrent qu'il constitue une alternative au système de chauffage solaire traditionnel pouvant augmenter l'utilisation de 30 % d'énergie solaire.

## 4. RETOUR D'EXPERIENCE SUR LA MODELISATION DES MCP

La modélisation des matériaux à changement de phase intégrés au bâtiment a fait l'objet de plusieurs travaux de recherches [14, 83-85]. Une approche simplifiée a été développé pour le calcul du transfert de chaleur dans le MCP intégré au plancher chauffant [86].

Farid & al. [87] ont appliqué la méthode de la capacité calorifique à un système à géométrie multidimensionnelle où la dalle en MCP est divisée en une zone solide, une zone de fusion et une zone de changement de phase. La prise en compte du changement de phase dans les codes numériques de conduction a été listée par Alexiades et al. [83].

Il en résulte trois méthodes dans la littérature: la méthode du maillage adaptatif (le maillage est recalculé à chaque pas de temps pour que la frontière entre les deux zones coïncide avec la frontière entre les volumes du maillage); le pas de temps adaptatif (l'intervalle entre deux pas de temps est calculé pour que la frontière entre deux itérations coïncide avec la frontière entre les volumes d'un maillage fixe) et le front-tracking (représentée sous la forme d'une courbe paramétrique).

Kuznik et al. [14] ont simulé le comportement thermique du matériau EnergainTM avec un code de conduction 1D en utilisant la méthode de la capacité thermique effective. Le changement de phase peut être pris en compte dans l'équation de la chaleur en utilisant soit la méthode de la capacité de chaleur efficace [89-91], soit la méthode de l'enthalpie [92-93].

Ces méthodes permettent l'utilisation d'une formulation de l'équation de chaleur à l'ensemble du domaine en évitant la résolution de la position du front de fusion.

Les études numériques effectuées sur des parois verticales d'un bâtiment comportant un MCP peuvent être listé selon: une équation de chaleur unidirectionnelle [83, 14, 94-98]; une équation de chaleur bidimensionnelle [99, 100]; une équation de chaleur unidirectionnelle dans un mur [5, 101-103] et une équation de chaleur à deux ou trois dimensions dans le mur [104].

## 5. CONCLUSION

L'intégration des MCP réduit l'empreinte énergétique des bâtiments. Un large éventail de recherche montre le potentiel d'intégration des MCP dans les bâtiments. De nombreuses études ont balayé un champ très large, allant de la caractérisation des MCP à leur incorporation dans les bâtiments, ainsi que des économies potentielles en énergie.

Les MCP ont la capacité de réduire la température maximale de l'environnement intérieur, de réduire les températures excédentaires au-delà de la gamme de confort thermique, d'améliorer les performances énergétiques globales du bâtiment et d'augmenter la résistance thermique comme une couche isolante.

Les matériaux de stockage de chaleur latente avec un changement de phase liquide-solide fournissent une solution prometteuse pour le développement des systèmes de stockage thermique efficaces dans les bâtiments. La masse thermique des structures du
bâtiment peut être augmentée par l'incorporation du MCP dans les matériaux de construction en vue d'améliorer le confort des occupants et de réduire la consommation énergétique.

L'incorporation d'un MCP appropriée dans l'enveloppe, constitue une solution efficace pour la réduction de la consommation énergétique pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments. Dans un travail futur, nous comptons appliquer le MCP à un plancher chauffant et développer un module sous Matlab pour l'introduire dans la plate-forme de simulation Trnsys.

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