PDF] Développement d'un mur capteur-stockeur solaire pour le chauffage des bâtiments à très basse consommation d'énergie

L’exploitation des energies renouvelables est une voie necessaire afin de lutter contre le rechauffement climatique, et afin d’anticiper la rarefaction des matieres premieres. Le mur capteur/stockeur solaire applique aux bâtiments a tres basses consommations d’energie s’inscrit dans cette volonte d’une transition vers les energies renouvelables. Dans le cadre de ces travaux de these, l’energie solaire est stockee dans des materiaux a changement de phase qui permettent un stockage de chaleur latente plus dense que le stockage sensible des materiaux de construction traditionnels. Cette energie est restituee a l’ambiance interieure par la circulation d’air neuf a travers l’element de stockage. Un mur capteur/stockeur solaire a ete developpe en s’appuyant sur une revue bibliographique prealable des differents travaux scientifiques menes pour des problematiques similaires. Le dispositif a ete experimente en environnement reel dans un premier temps, integre a l’enveloppe d’un petit bâtiment en bois fortement isole. La quantite de chaleur captee par le mur peut atteindre 2 kWh.m-2.jour-1, pour une quantite de chaleur restituee a l’air de 1,5 kWh.jour-1. Le dispositif a ete teste en conditions maitrisees de laboratoire. Une attention particuliere a ete portee a la mesure de temperature au sein meme du MCP, afin d’analyser le comportement thermique de ce dernier. Deux phenomenes ont ete observes : le recouvrement de la phase liquide sur la phase solide et l’homogeneisation des temperatures en phase liquide. Le comportement thermique du MCP depend des interactions entre trois flux : le flux de charge (apport solaire), le flux de decharge (energie restituee a l’air) et un flux vertical induit par le recouvrement de la phase liquide sur la phase solide. Par ailleurs, un modele numerique dynamique du mur capteur a ete developpe en volumes finis. Ce modele permet de simuler l’effet de serre du mur capteur, le stockage de chaleur et les phases de solidification et de fusion du MCP, et la restitution de chaleur a l’air entrant dans le bâtiment. Les resultats numeriques alors obtenus ont ete confrontes aux donnees experimentales. Le modele a ete valide pour la temperature d’air soufflee (en sortie du mur capteur). L’ecart entre valeurs experimentales, sur des periodes journalieres, est en moyenne de 0,6°C pour la temperature d’air souffle et est inferieur a 10 % pour l’energie fournie a l’air prechauffe. Ces differences sont inferieures aux incertitudes de mesures et a l’incertitude du calcul energetique. Le modele ainsi valide peut etre couple au code de simulation thermique dynamique du bâtiment TRNSYS.