Matériaux à changement de phase (MCP) : la régulation thermique passive et intelligente

Publié le 09/09/2025 à 15h51

, mis à jour le 09/09/2025 à 16h13

Solution innovante en matière de confort et de régulation thermique, les matériaux à changement de phase (MCP) pourraient bien révolutionner les secteurs de l’habitat et du bâtiment moderne.

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Réponse efficace aux enjeux de régulation thermique requis par les dernières réglementations environnementales, l’usage de matériaux à changement de phase permet d’atteindre des résultats significatifs. Le constat ? Une réduction jusqu’à 50 % des montants de factures d’énergie et un confort thermique inégalé. En bref : une technologie idéale pour les constructions durables modernes.

Définition, avantages et budget de mise en œuvre dans un bâtiment ou une maison individuelle : on fait le point sur ces matériaux à changement de phase (MCP) qui risquent de vous changer la vie !

Qu'est-ce qu'un matériau à changement de phase (MCP), et comment ça fonctionne ?

Un matériau à changement de phase (MCP ou PCM pour Phase Change Material en anglais) est une substance capable d’absorber ou de restituer une grande quantité d’énergie lors de sa transition d’un état à un autre. Tel un glaçon qui se transforme en liquide, un matériau à changement de phase passe de l’état solide à l’état liquide, ou inversement, tout en conservant une température constante.

Ce phénomène repose sur la chaleur latente de fusion, qui permet au matériau de stocker de l’énergie sans subir de variation de température.

À la différence des matériaux de construction traditionnels (pierre, brique) qui fonctionnent grâce à leur inertie thermique sensible (variation de température proportionnelle à la chaleur stockée), les MCP utilisent la chaleur latente, ce qui leur confère une capacité de stockage d’énergie 5 à 14 fois supérieure à masse égale.

MCP : l’apport d’une régulation thermique passive 100 % naturelle

Concrètement, les matériaux à changement de phase agissent comme des tampons thermiques naturels. Le concept ? Lorsque la température ambiante monte, le matériau absorbe l’excédent de chaleur et fond. Cette phase de fusion latente limite la hausse de température dans la pièce.

Et, lorsque la température baisse, le matériau à changement de phase se solidifie et restitue la chaleur accumulée, ce qui contribue à maintenir un climat intérieur stable.

L’efficacité repose sur le choix d’un point de transition thermique adapté (généralement situé entre 21 et 26 °C pour le bâtiment), garantissant une régulation optimale du confort en été comme en hiver.

Les matériaux thermorégulateurs permettent la création de **constructions bioclimatiques qui optimisent la performance énergétique des bâtiments.**

Zoom sur les 3 catégories de matériaux à changement de phase

1. Les MCP organiques

Les matériaux à changement de phase organiques sont conçus à partir de paraffine ou de matériaux non paraffineux (pétrole, animaux, plantes, acides gras d’origine végétale ou matières biodégradables). Par exemple, la température de fusion de la cire de paraffine est atteinte entre 20 et 60° C et permet d'assurer une bonne stabilité thermique.

Les esters (dérivés des acides carboxyliques) offrent une performance de régulation thermique élevée. Ces MCP sont appréciés pour leurs caractéristiques non toxiques et non corrosives.

2. Les MCP inorganiques

Les matériaux à changement de phase inorganiques sont composés de minéraux et de sels naturels. À l’instar des sels hydratés et des alliages métalliques, ces MCP sont dotés d’une capacité de chaleur latente importante. Les métaux à bas point de fusion offrent une conductivité thermique particulièrement élevée. Très utilisés dans le secteur du bâtiment, ils sont toutefois corrosifs, sujets à la ségrégation et à la surfusion.

3. Les MCP eutectiques

Ces matériaux hybrides offrent une capacité de stockage d’énergie optimisée et des performances thermiques sur mesure qui s’adaptent aux besoins énergétiques.

Les mélanges de MCP organiques permettent d’optimiser la température de fusion tandis que les mélanges de MCP organiques et inorganiques offrent une combinaison des avantages que confèrent les différents matériaux.

Des matériaux durables et économiques pour un confort thermique amélioré

La stabilité de température apportée par les MCP est gage de confort thermique passif. Ce type de matériau assure une réduction des écarts thermiques même lors de changements de saison ou de variations de température radicales à l’extérieur.

En été, les matériaux à changement de phase offrent un rafraîchissement passif sans climatisation, et l’hiver, ils restituent la chaleur pour remonter les températures durant les périodes froides.

Une stabilité thermique permet d’éviter les cas de surchauffe et de sous-chauffe. C’est donc un moyen de maintenir des températures correctes et d'assurer un confort thermique en intérieur, quelle que soit la saison.

L’isolation performante des matériaux à changement de phase permet aussi un stockage des apports gratuits en chauffage. L’écrêtage des pics de température entraîne une diminution des besoins de climatisation. Résultat ? Une optimisation des systèmes de chauffage, l’utilisation d’énergie pendant les heures creuses et un impact direct sur les factures d’énergie.

Focus sur les bénéfices environnementaux des MCP

Réduction des émissions de CO2 : la thermorégulation des MCP entraîne une baisse de la consommation énergétique et donc, une empreinte carbone diminuée.
Matériaux durables : les structures à changement de phase ont l’avantage d’avoir une longue durée de vie et peuvent rester efficaces pendant plus de 20 ans.
Solutions passives : autonomes, les MCP ne nécessitent aucune énergie pour fonctionner.
Compatibilité RE2020 : solution peu consommatrice d’énergie et gage de confort, les MCP sont une aubaine pour la mise en place de constructions passives en phase avec les exigences de la RE2020 et les projets de rénovation énergétique.

Quels sont les inconvénients des MCP ?

Les contraintes techniques

Température de fusion fixe : fonctionnant à partir de la restitution des températures emmagasinée par le matériau, la régulation thermique du MCP doit s’adapter au climat.
Conductivité thermique faible : l’échange d’énergie entre le MCP et son environnement est parfois lent. Pour compenser, il faut optimiser la conception des systèmes (ajout d’additifs conducteurs, choix de matériaux d’enrobage plus performants ou augmentation de la surface de contact).
Risque de fuite : lors de leur passage de l’état solide à l’état liquide, certains MCP peuvent s’échapper du matériau support. L’encapsulation (macro-capsules, sachets, panneaux étanches) est indispensable.
Compatibilité matériaux : certains MCP peuvent interagir chimiquement avec les matériaux de construction traditionnels (métaux, liants, plâtres, ciments). Ces réactions risquent d’endommager les supports. Avant intégration, une vérification des compatibilités est recommandée.

Les contraintes de mise en œuvre

Si l’intégration des MCP est simple sur le papier, il est nécessaire d’avoir une formation professionnelle spécifique pour assurer une bonne gestion de leur mise en œuvre.

Choix du MCP bâtiment : une étude thermique préalable est indispensable.
Dimensionnement : les calculs d’optimisation thermiques peuvent être complexes.
Réglementation : le cadre normatif est en évolution et dépend des lois énergétiques en vigueur.

En plus des limites liées à la mise en œuvre de ces installations, les MCP appartiennent à un marché de niche qui les rend plus rares à la fabrication. L’offre étant récente et limitée, leur prix est aussi souvent plus élevé. On manque également de visibilité sur leur efficacité à long terme.

Mise en œuvre des MCP dans le bâtiment : combien ça coûte et quels sont les retours sur investissement ?

Coûts liés à la mise en œuvre des MCP

Poste de dépense	Coût indicatif	Remarques
MCP	15 à 30 €/kg	Dépend du type et de la qualité du matériau.
Panneaux avec MCP intégrés	50 à 80 €/m²	Solution prête à l’emploi, adaptée au neuf comme à la rénovation.
Enduits thermorégulateurs	30 à 50 €/m²	Application directe sur des supports existants.
Installation	Surcoût de 20 à 30 % comparé aux matériaux traditionnels (pierre, ciment…)	Requiert une main-d’œuvre et une mise en œuvre professionnelle spécialisée.

Retours sur investissement des MCP

Bénéfice attendu	Gain estimé	Impact sur la consommation
Économies sur le chauffage	De 10 à 30 %	Réduction notable des besoins énergétiques en hiver.
Économies sur la climatisation	De 20 à 40 %	Baisse des consommations estivales, confort thermique passif.
Durée d’amortissement	10 à 15 ans	Dépend du climat et de l’application (murs, sols, plafonds)
Valeur ajoutée immobilière	Variable selon les conditions de vente du bien immobilier	Plus-value à la revente grâce à la performance énergétique et au confort.

Les aides pour financer l’installation des MCP

Crédit d’impôt : certains équipements intégrant une logique d’isolation thermique intelligente peuvent bénéficier d’aides fiscales. L’éligibilité varie selon les évolutions réglementaires (remplacements successifs du CITE par MaPrimeRénov’).
Aides locales : certaines collectivités territoriales soutiennent les projets innovants en matière de performance énergétique.
Programmes de recherche et d’innovation : solution encore émergente, le MCP est éligible aux subventions de l’ADEME dédiées à l’expérimentation ou des programmes européens (Horizon Europe, FEDER).
Financements spécialisés : les banques et organismes de crédit proposent de plus en plus de prêts verts ou de financements dédiés aux technologies innovantes du bâtiment.

La Rédaction

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