Innovation

Adieu la climatisation ? L’invention d’un film de fenêtre « isolant » qui fait baisser la température des bâtiments

Développé par une équipe de recherche conjointe de l’Université de Corée du Sud et de l’Université de l’Indiana (États-Unis), ce film de fenêtre serait capable d’atténuer la température intérieure d’un bâtiment. C’est une solution innovante qui permet de réduire l’utilisation des climatiseurs électriques.

En raison du dérèglement climatique, la durée des étés se prolonge davantage année après année, avec des records de températures et des vagues de chaleur fréquentes et intenses. Ce changement augmente considérablement le taux d’utilisation de la climatisation dans les bâtiments. Cependant, les climatiseurs conventionnels sont responsables d’une part non négligeable d’émissions de gaz à effet de serre dans le monde (un milliard de tonnes de CO₂ par an en 2021). Actuellement, de nombreux chercheurs travaillent à développer des alternatives passives sans impact carbone. Dans cette étude récente, des scientifiques sud-coréens et américains ont, notamment, collaboré afin de mettre au point un refroidisseur radiatif translucide pour les fenêtres. Ils ont fait recours à des outils de pointe, en vue de déterminer la formule idéale pour abaisser la température à l’intérieur d’une pièce ou d’un immeuble entier, sans utiliser d’électricité. Décryptage.

Comment est conçu ce film climatisant ?

Ces chercheurs ont expérimentalement créé cette solution de refroidissement radiative et transparente sur la base de structures photoniques en couches. Ils ont essentiellement utilisé un schéma d’apprentissage actif assisté par l’informatique quantique. Ce qui leur a permis d’associer la production active de données, le recuit quantique et l’apprentissage automatique. Ils ont déjà démontré l’effet de refroidissement de ce nouveau film de fenêtre. Selon cette équipe de recherche, ce refroidisseur de nouvelle génération permet de réaliser des économies d’énergie jusqu’à 86,3 MJ/m par an dans les zones chaudes par rapport aux fenêtres en verre traditionnelles. Il affiche simultanément d’excellentes performances de refroidissement rayonnant et une grande transparence visible. Ces scientifiques ont précisé dans leur rapport d’étude qu’il est possible d’employer le schéma d’apprentissage actif assisté par recuit quantique pour concevoir divers autres matériaux complexes.

Les refroidisseurs radiatifs transparents peuvent être utilisés comme matériaux de fenêtre pour réduire les besoins en énergie de refroidissement des bâtiments et des automobiles.
Les refroidisseurs radiatifs transparents peuvent être utilisés comme matériaux de fenêtre pour réduire les besoins en énergie de refroidissement des bâtiments et des automobiles. Credit photo : ACS Energy Letters 2022, DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01969

Quelles sont ses caractéristiques ?

Au cours de cette étude, les chercheurs ont réalisé des modèles informatiques composés de fines couches de dioxyde de titane, de dioxyde de silicium, de nitrure de silicium et d’oxyde d’aluminium. Ces couches d’éléments chimiques ont été posées sur une base de verre et recouvertes d’un film de polydiméthylsiloxane. À l’aide d’une machine learning et de l’informatique avancée, le groupe a réussi à optimiser le type, l’association et l’ordre des strates de matériaux. Cette approche lui a permis d’effectuer l’optimisation plus rapidement, puisque toutes les combinaisons possibles sont efficacement testées en un rien de temps.

Comment fonctionne ce refroidisseur transparent ?

Ce film refroidisseur serait en mesure d’offrir aux occupants d’un bâtiment le même effet de refroidissement qu’un climatiseur classique (énergivore et émetteur de gaz à effet de serre). Il pourrait empêcher les rayons solaires infrarouges et ultraviolets de pénétrer le vitrage et de laisser passer la lumière naturelle. De cette façon, le risque de surchauffe pourrait être évité durant les périodes chaudes. De plus, avec ce nouveau revêtement translucide, il n’est pas nécessaire d’éclairer artificiellement l’intérieur d’un bâtiment le jour, évitant ainsi la hausse de la consommation d’énergie liée à l’éclairage.

Un revêtement de fenêtre transparent qui pourrait abaisser la température à l'intérieur des bâtiments, sans dépenser un seul watt d'énergie.
Un revêtement de fenêtre transparent qui pourrait abaisser la température à l’intérieur des bâtiments, sans dépenser un seul watt d’énergie. Crédit photo : ACS Energy Letters 2022, DOI : 10.1021/acsenergylett.2c01969

D’après cette équipe de chercheurs, lorsque ce concept de refroidisseur radiatif transparent est mis en œuvre dans les régions chaudes du monde, il pourra conduire à une baisse de 31 % de la consommation d’électricité liée à la climatisation par rapport aux fenêtres classiques. Par ailleurs, cette nouvelle technologie de rafraîchissement pourrait être utilisée dans d’autres secteurs tels que l’automobile, l’aviation, etc. Plus d’informations : ACS Publications


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Source
clubic.compubs.acs.org

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