Développement de micro-caloduc pour le bâtiment et l’électronique : modélisation et expérimentation

L'objectif de cette étude est d’introduire un système de transfert thermique passif dont les performances seront optimisées pour réduire l’effet de l’humidité dans les matériaux de construction bio sourcés et particulièrement dans les mélanges en Bauge. La solution étudiée est les caloducs combinant le transfert thermique par changement de phase et une flexibilité d’application que ça soit pour chauffage comme dans notre cas ou pour refroidissement comme il est courant dans le domaine du refroidissement passif. Cette technologie permet la gestion thermique avec toute simplicité, sans encombrement ni consommation de l’énergie. Le caloduc est en effet un dispositif fermé généralement conçu en cuivre ayant une architecture interne permettant la circulation du fluide entre la zone chauffante (évaporateur) et la zone refroidie (condenseur). Différents prototypes expérimentaux ont été construits au laboratoire pour caractériser en premier lieu les propriétés thermiques des mélanges en bauge, étudier le transfert thermique dans différents caloducs poreux et à micro canaux et aussi pour étudier l’application des caloducs dans ces mélanges de bauge en se basant sur une méthode standardisée de caractérisation hydrique des matériaux de construction. Nombreuses études expérimentales sont introduites. L'influence du taux de chargement, type de fluide, type de structure interne, dimensions, géométrie, et aussi la puissance électrique est détaillée et analysée. En parallèle, des modèles mathématiques thermiques et hydrauliques ont été développés pour prédire les performances du caloduc poreux et à micro canaux. Une comparaison avec les résultats expérimentaux est également effectuée permettant une vérification des modèles. Aussi, une étude d’optimisation est introduite en comparant les performances des différents caloducs et en étudiant l’effet d’utilisation des MCPs côté évaporateur et condenseur. Enfin, l’application des caloducs dans les bâtiments est mise en évidence par une étude expérimentale en intégrant les caloducs dans les mélanges en bauge. L’étude est réalisée dans une chambre climatique simulant différents cycles de variation d’humidité afin d’évaluer l’effet du caloduc sur les performances hygrothermiques de ce matériau.