PhD RDC 14 - Développement de nouveaux matériaux de haute inertie thermique à base de bois
Ce projet a débuté en septembre 2015.
Problématique
Grâce à ses nombreux avantages, le bois a le vent en poupe. Ecologique, léger et esthétique, il ne cesse de nous étonner de par la multiplicité de ses applications. Bien qu’utilisé depuis des millénaires dans le domaine de la construction, il semble raisonnable de penser que nous n’utilisons encore qu’une infime partie de son potentiel. Sa légèreté permet de faciliter la construction mais induit un effet indésirable : un manque de masse thermique, qui entraine une demande énergétique plus élevée pour maintenir le confort intérieur. Afin d’augmenter la masse thermique des structures en bois, je m’intéresse aux matériaux à changement de phase (PCM en anglais, Phase changing materials). Ces matériaux permettent de stocker une grande quantité de chaleur latente pour une masse et un volume faibles via une transformation physique le plus souvent liquide-solide. En d’autres termes, des composites bois-PCM pourraient permettre une construction légère dotée d’une isolation efficace, ouvrant la voie au développement de maisons passives. En considérant que le chauffage et la climatisation constituent plus de 50 ¨% des dépenses énergétiques domestiques, ces matériaux ont un potentiel écologique et économique considérable.
L’objectif de la recherche
L’objectif de ma thèse est de concevoir ces matériaux. Il conviendra de choisir le PCM, le procédé qui permettra de l’incorporer dans du bois et de réaliser des tests pour déterminer les bénéfices énergétiques. Il sera intéressant d’analyser le cycle de vie des matériaux pour assurer une cohérence écologique.
Méthodologie
Pour les applications intérieures, l’objectif est d’optimiser la conduction thermique des panneaux afin d’engendrer un échange thermique par convection suffisant avec l’air intérieur. Diverses techniques de mise en forme sont envisagées comme l’intégration brute du PCM, la micro ou macro encapsulation, l’intégration des PCM dans une matrice en partie biosourcée. Pour des applications structurelles, des possibilités existent en imprégnation et revêtement. Afin de tester les composites élaborés, il sera possible d’avoir recours à des tests sur panneaux mais aussi à des simulations plus complètes sur un prototype de maison en bois.
Applications potentielles et retombées industrielles
Les possibilités d’intégration de PCM dans l’enveloppe d’un bâtiment sont multiples : toiture, planchers et murs sont autant d’emplacements disponibles. Aujourd’hui, des panneaux PCM à matrice pétro-sourcée sont en circulation et permettent un bénéfice énergétique. Grâce à mes travaux, le domaine de la construction fera un pas de plus dans la construction écologique. Selon l’IEA, (International Energy Agency), la conservation d’énergie thermique par stockage, à la manière des PCM est indispensable pour une efficience énergétique.
damien.mathis.1@ulaval.ca
