EFFET DE L’INTEGRATION D’UNE COUCHE DE MATERIAU A CHANGEMENT DE PHASE (MCP) DANS UN MUR DE BATIMENT SUR LES PERFORMANCES ENERGETIQUES

Abstract

D’après plusieurs études, le secteur du bâtiment est considéré comme le plus grand consommateur d’énergie. En été plus de 41% de cette énergie consommée est orientée vers la climatisation. Face aux enjeux énergétiques actuels, les acteurs du bâtiment cherchent à adopter des techniques innovantes afin de réduire cette consommation. L’intégration des matériaux à changement de phase dans les murs figure parmi les techniques les plus prometteuses. Dans ce contexte s’inscrit ce travail, et vise à étudier, par la méthode des différences finies, l’effet de l'intégration d’une couche de matériau à changement de phase dans les murs extérieurs d’un bâtiment, supposé situé à la ville de Chlef, sur l’amélioration de l’efficacité énergétique durant la période estivale. Trois configurations (mur sans MCP et deux configurations différentes pour celui avec MCP) de mur ont été examinées. Afin d’évaluer les performances énergétiques, pour les cas étudiés, la méthode enthalpique explicite a été implanter sous l’environnement Matlab. Les résultats de la simulation trouvés ont montré que l’intégration d’une couche de MCP dans le mur est très bénéfique quant à la réduction de la consommation d’énergie. L’exploitation optimale de ce matériau passe par un choix judicieux de son emplacement dans le mur ainsi que de l’épaisseur de la couche. Mots clés : Matériaux à changement de phase, méthode enthalpique explicite, mur, méthodes des différences finis. Abstract According to several studies, the building sector is considered to be the biggest consumer of energy. In summer, over 41% of this energy is used for air conditioning. Faced with today's energy challenges, the building industry is looking to adopt innovative techniques to reduce this consumption. Integrating phase-change material into walls is one of the most promising techniques. The aim of this work is to use the finite-difference method to study the effect of integrating a layer of phase-change materials into the external walls of a building, assumed to be located in the town of Chlef, on improving energy efficiency during the summer period. Three wall configurations (wall without PCMs and two different configurations for the wall with PCMs) were examined. In order to evaluate the energy performance for the cases studied, the explicit enthalpy method was implemented in the Matlab environment. The simulation results showed that incorporating a layer of PCM into the wall is highly beneficial in terms of reducing energy consumption. Optimum use of this material depends on a judicious choice of its position in the wall and the thickness of the layer. Key words : Phase change materials, explicit enthalpy method, wall, finite difference methods. ملخص وفقً دراسات، يعتبر قطاع البناء أكبر مستهلك للطاقة. في الصيف، يتم توجيه أكثر من 41 ٪من هذه الطاقة ا لعدة المستهلكة نحو تكييف الهواء. في مواجهة تحديات الطاقة الحالية، يسعى الفاعلين في قطاع البناء إلى اعتماد تقنيات مبتكرة لتقليل هذا االستهالك. يعد دمج مواد تغيير الطور في الجدران أحد أكثر التقنيات الواعدة. في هذا السياق، يندرج هذا العمل والذي يهدف إلى دراسة، بطريقة الفروق المحدودة، تأثير دمج طبقة من مواد متغيرة الطور في الجدران الخارجية لمبنى، يفترض أنه يقع في مدينة الشلف، على كفاءة استهالك الطاقة خالل فترة الصيف. تم فحص ثالثة تركيبات للجدار )تركيبة بدون طبقة مواد متغيرة الطور واآلخرتين بوجودها مع اختالف موضعها(. من أجل تقييم نجاعة الدمج، بالنسبة للحاالت المدروسة، تم زرع طريقة المحتوى الحراري الصريح في بيئة ماتالب. أظهرت نتائج المحاكاة التي تم العثور عليها أن تضمين طبقة من مواد متغيرة الطور في الجدار مفيد للغاية في تقليل استهالك الطاقة. يتطلب االستخدام األمثل لهذه المادة اختيا ًرا حكي ًما لموقعها في الجدار وكذلك سمك الطبقة. الكلمات المفتاحية: مواد متغيرة الطور ، طريقة المحتوى الحراري الصريح ، الجدار ، طريقة الفروق المحدودة.