Les matériaux à changement de phase sont bien connus pour améliorer la rétention de chaleur des éléments auxquels ils sont intégrés. Ils sont en fait constitués de composés de paraffines encapsulés. Notons qu’il existe autant de types de matériaux à changement de phase que de degrés de fusion auxquels ils deviennent efficaces.
Ces matériaux sont d’autant plus utiles qu’ils peuvent être implantés à n’importe quel composé d’un bâtiment sans changer la conception. Dans l’étude menée par le Laboratoire de Transfert Thermique et Énergétique, on a plutôt évalué leur efficacité dans un plancher.
L’étudiant à la maîtrise Axel Arnault explique d’une façon imagée que le processus de fusion des capsules de micro-matériaux sont comparables à l’eau quand elle passe de la phase liquide à solide. Pour refroidir le matériau, il faut lui extraire sa chaleur. Et lorsque cette extraction se fait, la chaleur emmagasinée dans la paraffine liquide est redistribuée dans la pièce, détaille-t-il. Si la température d’une pièce chute, c’est donc que le matériau sous sa phase solide se l’approprie. Par radiation et convection, donc, le matériau à changement de phase minimisera la variation de température dans la pièce.
Au gré du climat de Québec
Des chercheurs avaient déjà démontré que les variations météorologiques affectent les changements de phase des matériaux. L’équipe de chercheurs supervisée par le pofesseur Louis Gosselin s’est donc penchée sur les variations climatiques de la ville de Québec. Leurs observations ont été menées dans une pièce de type atrium, relate Axel Arnault. Trois paramètres ont été étudiés, soit l’épaisseur à donner aux matériaux, la profondeur à laquelle les intégrer et la température de fusion minimisant la consommation d’énergie.
Les résultats démontrent que pour conserver une température idéale de 22 degrés dans cette pièce, les matériaux à changement de phase devaient premièrement être «intégrés à la surface du plancher et avoir une épaisseur de 1 à 5 centimètres». Axel Arnault détaille que la simulation saisonnière basée sur une journée-type de chaque saison pointait une température de fusion de 25 à 35 degrés pour la paraffine. Selon la simulation basée sur une année, une fusion à 26 à 35 degrés serait plutôt nécessaire pour que la paraffine du matériau à changement de phase maintienne la température constante dans la pièce à 22 degrés par radiation et convection.
Plusieurs études sur le sujet ont été menées en amont, mais il reste à mettre les calculs obtenus dans les laboratoires en pratique. «Nous voulions démontrer que les études réalisées ne sont pas le fruit du hasard: que ces matériaux sont possibles à implanter», souligne M. Arnault, mentionnant la participation de l’étudiant au doctorat François Mathieu-Potvin, à titre de co-auteur ayant collaboré avec lui et Louis Gosselin. Il reste désormais à établir des balises en normalisant la configuration des pièces dans lesquelles les matériaux pourraient être utilisés, pointe finalement l’étudiant-chercheur.
