FlectoSol, une façade d’ombrage photovoltaïque équipée d’un « tracker » pneumatique pour refroidir les bâtiments

Les solutions d’ombrage de façade permettent d’éviter la surchauffe à l’intérieur du bâtiment en été, limitant le recours à la climatisation. Ces systèmes contribuent ainsi à améliorer la performance énergétique d’un bâtiment, voire à atteindre la « consommation d’énergie proche de zéro ». Dans ce récent projet de recherche, des étudiants-chercheurs de l’Université de Stuttgart et de l’Institut allemand du textile et de l’ingénierie des procédés ont conçu un système d’ombrage de façade pneumatique réactif à réglage continu. Équipé d’actionneurs pneumatiques innovants, ce dispositif est alimenté par des cellules photovoltaïques spécifiques. Découverte.

Comment a été développée cette solution d’ombrage ?

Ce système d’ombrage FlectoSol devrait apporter aux bâtiments une protection solaire adaptative, tout en récoltant de l’énergie propre. Pour cela, l’équipe a cherché un moyen pour permettre à cette solution d’effectuer un grand mouvement de flexion dans deux directions. En effet, elle a eu la brillante idée d’intégrer deux actionneurs pneumatiques dans un stratifié composite hybride en élastomère à base de polymère renforcé de fibres (GFRP) afin d’obtenir un mouvement allant de -80° à +80°. Selon elle, une étude paramétrique a été menée pour augmenter l’efficacité énergétique et la consommation de pression d’air de l’actionnement, sans affecter l’ombrage.

Les chercheurs ont mené une analyse approfondie de certains critères pouvant influencer le mouvement de flexion du dispositif, dont le « chevauchement » et le « rapport de rigidité » des actionneurs, ainsi que le GFRP environnant. Ils ont aussi vérifié l’effet de ces facteurs sur les paramètres cibles tels que l’angle de flexion, la largeur de l’ombre et la consommation de pression d’air. Ils ont ainsi constaté que le « chevauchement » avait un impact sur la largeur de l’ombre. Le « rapport de rigidité », quant à lui, a montré une influence linéaire sur la consommation de pression d’air. Ce qui signifie que lorsque ce « rapport de rigidité » est élevé, la consommation de pression d’air augmente.

Comment fonctionne ce système d’ombrage solaire ?

L’équipe de recherche a glissé les deux actionneurs pneumatiques dans les cavités des charnières formées par une couche de PTFE dans le stratifié composite hybride. Il est à souligner que ce stratifié et ces actionneurs ont été conçus par un procédé de pressage à chaud. De plus, les chercheurs ont appliqué un ruban autocollant en caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) autour de l’installation du stratifié composite sur la plaque d’acier inférieure pour minimiser les fuites de résine.

Ces actionneurs pneumatiques ont été testés sur un prototype d’ombrage de façade entièrement orienté vers le sud et recouvert de modules photovoltaïques octogonaux à couche mince pouvant se fléchir jusqu’à 80°. L’équipe a veillé à ce que les feuilles photovoltaïques adhèrent parfaitement au revêtement de surface en polyuréthane thermoplastique (TPU) du plastique renforcé de fibres. Elle s’est également assurée que les films photovoltaïques minces sont bien fonctionnels.

Les applications pratiques de cette découverte

D’après ces chercheurs allemands, l’intégration des actionneurs dans différentes couches de stratifié composite hybride GFRP-élastomère est une première mondiale. Dans ce contexte, ils prévoient de réaliser une série d’essais cycliques pour déterminer si cette technologie pourrait être utilisée dans des applications réelles. Les futurs essais permettront ainsi d’évaluer la résistance à la fatigue de cette solution d’ombrage pneumatique et son extensibilité pour diverses autres applications. D’ailleurs, il sera nécessaire d’analyser sa robustesse et sa résilience aux conditions extérieures telles que la neige et le vent. Pour obtenir plus de détails sur cette étude, rendez-vous sur Developments in the Built Environment. Que pensez-vous de cette innovation ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .