Stockage thermique pour le chauffage thermodynamique à air des logements – Stock-Air2

Le projet « Stock-air 2 » vise à réaliser et à réguler une solution couplant une pompe à chaleur air/air et un stockage thermique par matériaux à changement de phase(MCP) pour répondre à la demande d’effacement de la pointe électrique de 18h00 à 20h00. Cette solution technologique est énergétiquement pertinente tant pour la rénovation du chauffage par effet Joule du parc existant que pour les bâtiments basse consommation de demain. En effet le stockage par changement de phase solide / liquide stabilise la température de condensation de la pompe à chaleur, ce qui permet de choisir un niveau qui maximise le coefficient de performance saisonnier. D’autre part, le changement de phase permet des fonctionnements continus du système thermodynamique et limite drastiquement les pertes énergétiques dues aux cycles de fonctionnement courts associés aux faibles charges thermiques.
Ce projet a pour ambition de mener un développement qui va d’une recherche amont portant sur de nouveaux matériaux jusqu'à une recherche appliquée portant sur des systèmes de chauffage intégrant un stockage d’énergie testés en conditions réelles d’utilisation. Les MCP développés présenteront des changements de phase adaptés aux niveaux de température des systèmes de chauffage à air c’est-à -dire entre 30 et 50 °C. Ces MCP seront intégrés dans des échangeurs stockeurs/déstockeurs. Deux grandes options techniques seront étudiées en parallèle :
- intégration du MCP dans le condenseur de la pompe à chaleur en tirant avantage des hauts coefficients d’échange thermique
- intégration dans le circuit aéraulique en améliorant la surface d’échange air/ paroi.
Le projet est conduit selon une double approche : systémique faisant appel à la simulation numérique, et technologique pour développer des matériaux et des systèmes à vitesses de stockage-déstockage adaptées au système de chauffage visé. Une des originalités du projet vise à lever les obstacles liés au retard aux changements de phase ainsi qu’aux changements de phase partiels par intégration de MCP dans des surfaces d’échange à flux thermiques élevés (de 40 à 500 W/m2.K). Une des tâches du projet porte sur la conception de conteneurs de MCP. Les qualités demandées à ces conteneurs seront : une très faible perméance au matériau actif, une résistance à la corrosion, une résistance à la fatigue, une bonne performance d’échange thermique. Le projet permettra la réalisation et les tests de deux démonstrateurs physiques d’échangeurs-stockeurs : l’un destiné à être intégré dans le condenseur d’une PAC (unité intérieure) et l’autre intégré en gaines ou plénum. Une fois ces systèmes mis au point en laboratoire, ils seront testés dans des maisons individuelles occupées normalement. Les performances analysées seront aussi bien énergétiques qu’en confort ressenti par les occupants.