À Versailles, un modèle simule jusqu’à dix heures de retard thermique

À Versailles, des chercheurs du GEMaC ont calculé comment intégrer à une paroi un matériau capable d’absorber de la chaleur lorsqu’il chauffe, puis de la restituer lorsqu’il refroidit. Dans la configuration la plus performante du modèle, le pic thermique est retardé de neuf à dix heures. Mais il faut pour cela deux couches actives d’environ 25 mm chacune. La piste ressemble donc moins à une peinture intelligente qu’à un véritable élément de construction.

L’étude, publiée en mars dans Materials & Design par Ahmed Slimani et Kamel Boukheddaden, porte sur des matériaux dits à transition de spin. Certains composés changent d’état électronique lorsqu’ils atteignent une température donnée. Cette transition absorbe de l’énergie ; le phénomène inverse la restitue lorsque le matériau refroidit. Le changement s’accompagne aussi de propriétés thermochromiques qui peuvent modifier la réflectivité solaire du matériau.

Le principe n’est pas nouveau. Une équipe espagnole avait montré expérimentalement en 2022 que la chaleur d’un rayonnement solaire simulé pouvait déclencher cette transition et réduire les fluctuations de température. Le travail mené avec le GEMaC franchit une autre étape : il cherche, par simulation, les caractéristiques qu’un tel matériau devrait avoir pour fonctionner comme protection thermique d’un bâtiment.

Les chercheurs font varier notamment l’épaisseur, la diffusion de la chaleur et les propriétés qui déterminent la température de transition. Leur modèle situe les meilleures configurations à une épaisseur de 40 à 50 mm pour une couche unique. Avec deux couches symétriques d’environ 25 mm, l’effet tampon est plus marqué et le passage du pic de chaleur est retardé de neuf à dix heures. Dans un cycle quotidien, l’intérêt recherché est de reporter ce maximum thermique vers une période où l’extérieur a déjà commencé à refroidir.

Cette épaisseur dit aussi ce qui sépare encore le calcul d’une façade réelle. L’étude ne teste ni panneau, ni mur, ni bâtiment équipé : elle fournit des paramètres pour de futures expériences. Elle ne mesure donc pas d’économie de climatisation. Il faudrait encore fabriquer une telle couche, vérifier son comportement dans une paroi complète, sa durabilité et son intérêt économique.

À Versailles, le GEMaC, laboratoire UVSQ-CNRS installé dans le bâtiment Fermat, avenue des États-Unis, travaille depuis plusieurs années sur les matériaux à transition de spin. Une thèse en cours, dirigée par Kamel Boukheddaden, porte précisément sur la visualisation, le contrôle et la modélisation de leurs transitions de phase.

Ces calculs donnent désormais au laboratoire versaillais des paramètres précis à éprouver sur une paroi réelle.