Etude et analyse de transfert de chaleur et d’humidité avec changement de phase dans les matériaux de construction poreux

Abstract

L'intégration des matériaux passifs innovants dans les enveloppes de bâtiment est un moyen pertinent de réduire la consommation d'énergie et d'assurer un niveau élevé de confort intérieur de l’habitat. Le polystyrène expansé (PSE) est l'un des matériaux le plus utilisé dans le secteur des constructions résidentielles et commerciales en Algérie. Tandis que ce dernier contient le hexabromocyclododecane (HBCD), qu’est considéré comme un matériau persistant organique polluant (POP). En revanche, la Diatomite est une matière naturelle, écologique, et très abondante en Algérie, se caractérise par une faible conductivité thermique et une porosité élevée. Le but de notre thèse est d’étudier la possibilité d’utiliser un nouveau matériau de contrôle de l’humidité à changement de phase (MCHCP) à base de la diatomite et les matériaux à changement de phase (MCP) en remplacement du polystyrène expansé (PSE) dans l’isolation hygrothermique de la construction. Un modèle bidimensionnel de transfert couplé de chaleur et d'humidité a été développé, validé par le biais de tests benchmark de la littérature, et résolu numériquement à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics. L'effet de l’PSE, de la diatomite, et du MCHCP sur le niveau de confort de l'environnement intérieur du bâtiment à paroi multicouches a été étudié et comparé. Différents taux de remplissage du MCHCP et de ses emplacements dans les briques creuses locales sont considérés pour atteindre la meilleure performance hygrothermique. Les fluctuations de température interne et d'humidité relative obtenues à partir de l'étude sont considérablement réduites par rapport à l'PSE. De plus, l'emplacement optimal du MCHCP dans la brique creuse est atteint lorsqu'il est rempli à 66% du côté interne. La possibilité d’utiliser ce dernier comme plaque isolante à l’intérieur de l’enveloppe prenant en considération les différentes données météorologiques de certaines villes du monde entier a été vérifiée numériquement. Il a été constaté que le MCHCP avait le potentiel d’économiser jusqu’à 50% d’énergie par rapport au PSE, et pourrait constituer l’une des solutions permettant de remplacer le PSE dans l’isolation thermique du bâtiment.