Matériaux à changement de phase
Les matériaux à changement de phase (MCP) sont capables de changer d’état physique (de solide à liquide) selon la température. Ils sont appliqués le plus souvent sur les surfaces des espaces publics ou des bâtiments et sont appréciés pour leur capacité à renforcer le stockage de chaleur des structures tout en réduisant leurs besoins de refroidissement. S’ils sont peu adaptés aux constructions à inertie lourde, ils se révèlent efficaces pour les bâtiments à inertie légère, permettant de limiter les hausses de température intérieure et le recours à la climatisation, notamment avec une ventilation nocturne et des protections solaires adéquates. Leur coût élevé et la production limitée freinent à ce stade le déploiement de cette solution innovante malgré ses avantages pour le confort thermique et l'environnement.
Le rayonnement solaire irradiant un toit ou un mur de béton ou de brique est en partie absorbé par le matériau du bâtiment. Ce rayonnement est ensuite transformé en chaleur et accumulé à l’intérieur de la paroi ce qui peut provoquer une augmentation de la température intérieure.
Les toits, les façades et les revêtements des trottoirs et des chaussées sont généralement constitués de matériaux qui ont une forte inertie thermique (béton, brique, pierre, etc.). Ils ont une grande capacité à stocker de la chaleur et contribuent à renforcer le phénomène d’ICU.
- Les matériaux à changement de phase ne sont ni des isolants, ni un système de chauffage ou de climatisation. Ils apportent une certaine inertie sur une épaisseur limitée, ce qui participe au confort l'été et à la valorisation des apports solaires passifs.
- Les MCP sont des matériaux innovants qui régulent leur température par leur capacité élevée d’absorption et de stockage de l’énergie thermique. Il existe de nombreux types de matériaux à changement de phase de natures physico-chimiques très différentes.
- L’utilisation de MCP permet d’augmenter la capacité de stockage de la chaleur du bâtiment et des surfaces urbaines et de diminuer ainsi leur température de surface maximale. Elle limite également les besoins de refroidissement du bâtiment, et réduit donc les émissions de chaleur liées à la climatisation dans l’espace urbain.
Consulter l'article "Pour que les murs retiennent la chaleur ou la fraîcheur" publié dans les Echos (2005)
Les plaques de matériaux à changement de phase (MCP) sont des composés installés dans les murs et plafonds des bâtiments pour réguler la température. Ils peuvent se présenter sous la forme de plaques de plâtre ou de panneau rigide avec deux faces en aluminium et ils renferment de la paraffine qui absorbe la chaleur quand elle fond et la restitue quand elle se solidifie, limitant ainsi les pics de température. Bien que très fines 0,56 mm, ces plaques stockent autant de chaleur qu'un mur de béton bien plus épais (5 à 7 cm), offrant ainsi une solution esthétique et pratique pour le contrôle thermique des espaces intérieurs.
L'enduit à changement de phase est une couche de finition (3 mm d'épaisseur) appliquée à l'intérieur des bâtiments. Il peut être posé par projection mécanique, à la spatule ou à la taloche, et offre la possibilité d'être poncé, recouvert de papier peint ou d'un autre enduit. Cet enduit vise à réguler thermiquement les espaces habitables, idéalement dans les constructions à faible inertie comme les maisons à ossature bois. Les MCP peuvent également être utilisés sous forme de revêtement de chaussée ou certains composants de toitures (tuiles, etc.).
Les MCP s’appliquent dans les espaces publics (incorporés dans les chaussées en asphalte et en béton, dans les trottoirs) et dans les bâtiments (intégrés dans des revêtements de toits et murs, essentiellement dans les toits et les murs légers ; associés à une membrane de toit, dans les tuiles).
Le choix du MCP est lié à sa température de fusion comparée aux conditions climatiques locales. La diminution de température de surface la plus importante se produit lorsque la température quotidienne de pointe s’approche de la température de fusion des matériaux. L’ utilisation des MCP doit être adaptée au climat local: sont notamment préconisées des températures de fusion optimales variant entre 10°C et 30°C, 23°C pour le sud de la France par exemple.
- Les MPC, en plein essor, sont encore très peu accessibles. Les MCP ne sont pas encore utilisés dans les projets et les données de performance ne sont pas disponibles.
- Ce sont des produit composites dont la disponibilité de la ressource et la fin de vie du matériaux est à prendre en considération : alliage de sels organiques et d’eau, paraffines…
- Empreinte carbone élevée : Produits énergivores en fabrication
- Un vieillissement prématuré et une dégradation des performances de ce type de matériau a été constaté sur une expérimentation en grandeur réelle.
- Une sur-ventilation nocturne des bâtiments est nécessaire pour évacuer la chaleur rediffusée progressivement par les matériaux à changement de phase.
Consulter l'appel à projets « Nos communes d’abord » (clôture : 01/05/2024)
