Matériaux à changement de phase

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Malgré ce qu'on peut lire, 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. Mais ces matériaux, en plein essor, sont encore très peu accessibles.

Principe des matériaux à changement de phase

Lorsqu'un liquide se transforme en gaz ou un solide en liquide, il consomme de la chaleur. À l'inverse, un gaz qui se transforme en liquide (ou un liquide en solide) émet une importante quantité de chaleur. Cette transformation se fait dans certaines conditions de température et de pression. C'est ce qu'on appelle la « chaleur latente ».

A contrario, les matériaux lourds comme le béton ou la brique échangent de l’énergie par « chaleur sensible » : lorsqu'ils absorbent de la chaleur, ils s’échauffent lentement et quand ils émettent de la chaleur, ils se refroidissent lentement.

Les matériaux à changement de phase (parfois nommés par leur acronyme : MCP) échangent de l'énergie par chaleur latente en absorbant ou en diffusant de la chaleur en changeant d'état, sans que leur température de surface en soit affectée.

Intérêt des matériaux à changement de phase

Inertie à faible épaisseur

L'intérêt premier des matériaux à changement de phase est d'apporter de l'inertie, c'est-à-dire la capacité de pouvoir accumuler de la chaleur ou de la fraîcheur. La différence avec les matériaux « classiques » d'inertie (comme la pierre ou le béton exemple) repose sur l'épaisseur nécessaire pour la même quantité de chaleur emmagasinée, sans augmentation substantielle de la température du matériau.

Stocker les apports solaires en hiver

L'hiver, une fenêtre au sud permet un gain énergétique : c'est ce qu'on appelle les apports solaires. Disposer de matériaux à inertie à l'intérieur de votre logement permet d'emmagasiner cette chaleur. La montée en température due aux apports solaires est ainsi lissée, améliorant votre confort, tout en faisant des économies de chauffage. En effet, grâce à ce « lissage », votre système de chauffage pourra plus facilement prendre en compte cet apport de chaleur solaire.

Limiter les surchauffes d'été

L'inertie permet aussi d'atténuer les pics de température des après-midi d'été. Mais attention, on ne peut pas se passer d’un rafraîchissement naturel la nuit ou au petit matin (par sur-ventilation nocturne), pour évacuer la chaleur rediffusée progressivement par les matériaux à changement de phase. Cette ventilation permet en quelque sorte de « recharger » le mécanisme.

Des matériaux à changement de phase peu disponibles sur le marché

Présentation des matériaux

Les matériaux que l'on peut trouver utilisent quasiment tous le système de micro-billes de cire ou paraffine encapsulées dans une matière plastique (polymère acrylique).

Ils peuvent se présenter sous la forme de plaques, comme par exemple les plaques de plâtre Knauf SmartBoard comprenant le matériau à changement de phase Micronal® de chez BASF, ou d'un panneau rigide avec deux faces en aluminium, comme Energain® développé par DuPont™.

Des enduits contenant des matériaux à changement de phase se développent également : Enerciel® de chez WINCO Technologies utilisant Inertek PCM118 de chez MCI Technologies, ou « Weber.mur Clima » de chez Saint-Gobain utilisant Micronal® de BASF.

L'obstacle du prix

Si la recherche est très dynamique sur ces matériaux, souvent qualifiés de « matériaux d'avenir », il est toutefois très difficile d'en trouver dans les magasins et les prix restent exorbitants : pour un enduit, comptez plus de 100 €/m² (en couche de 2 à 3 mm).

Matériaux à changement de phase « high-tech » ou ancestraux

Les matériaux anciens (chaux, terre, etc.) sont hygroscopiques, c'est-à-dire qu'ils peuvent absorber une certaine quantité d'eau sans se dégrader. Celle-ci est soit sous forme de vapeur, soit sous forme liquide : c'est le phénomène de condensation capillaire.

Ainsi disposer de ce type de matériaux du côté intérieur de vos murs permet une certaine régulation de l'humidité de l'air intérieur : plus ce dernier est humide, plus les murs emmagasinent cette humidité (jusqu'à une certaine limite). En été, le mur en se réchauffant va évacuer l'humidité accumulée, notamment du fait que l'air plus chaud peut contenir plus d'eau (sous forme de vapeur). Or comme on l'a vu, en s'évaporant l'eau consomme de l'énergie, ce qui a pour effet de refroidir l'air.

Les matériaux à changement de phase sont en quelque sorte la version « high-tech » des enduits chaux-chanvre ou terre-paille !

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