Solutions Durables pour le Refroidissement et le Chauffage des Bâtiments

Une Nouvelle Approche pour Gérer la Température

Avec l’augmentation continue des températures mondiales, la nécessité de solutions de refroidissement durables devient de plus en plus pressante. Des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont mis au point une méthode économique et évolutive pour refroidir les bâtiments en été et les chauffer en hiver.

Une Étude Révolutionnaire

Sous la direction d’Aaswath Raman, professeur associé en science des matériaux et ingénierie à l’école d’ingénierie Samueli de l’UCLA, une étude récente publiée dans Cell Reports Physical Science présente une approche innovante pour contrôler le flux de chaleur rayonnante à travers des matériaux de construction courants, améliorant ainsi la gestion thermique.

Comprendre la Chaleur Rayonnante

La chaleur rayonnante se manifeste lorsque des surfaces chaudes réchauffent notre corps et nos espaces de vie par le biais d’ondes électromagnétiques. Ce phénomène se produit sur l’ensemble du spectre au niveau du sol entre les bâtiments et leur environnement. Cependant, l’échange de chaleur entre les bâtiments et le ciel se produit principalement dans une bande plus étroite du spectre infrarouge, connue sous le nom de fenêtre de transmission atmosphérique. Cette différence dans le transfert de chaleur rayonnante a historiquement compliqué le refroidissement des bâtiments avec des surfaces orientées vers le ciel limitées.

Leçons du Passé

Raman souligne que des villes historiques comme Santorin en Grèce ou Jodhpur en Inde ont depuis longtemps adopté des techniques de refroidissement en rendant les toits et les murs réfléchissants. Bien que l’intérêt pour les revêtements de toiture réfléchissants ait considérablement augmenté ces dernières années, le refroidissement des murs et des fenêtres représente un défi plus subtil et complexe.

Matériaux Innovants pour un Confort Amélioré

Les chercheurs ont entrepris de reproduire le succès des peintures super blanches en développant des matériaux capables de gérer passivement le mouvement de chaleur entre les bâtiments et leur environnement. En appliquant ces matériaux novateurs sur les murs et les fenêtres, ils ont démontré leur capacité à maintenir les bâtiments plus frais en été et plus chauds en hiver, offrant ainsi une solution prometteuse pour des espaces plus écoénergétiques et confortables.

Matériaux Courants, Impact Élevé

« Nous avons été particulièrement enthousiasmés de découvrir que des matériaux comme le polypropylène, que nous avons obtenus à partir de plastiques ménagers, peuvent émettre ou absorber de la chaleur de manière sélective dans la fenêtre atmosphérique », a déclaré Raman. Ces matériaux, bien que banals, pourraient bientôt réguler thermiquement les bâtiments grâce à leur évolutivité.

Économie d’Énergie et Réduction des Émissions

L’approche innovante de l’équipe utilise non seulement des matériaux économiques, mais contribue également à la conservation de l’énergie en réduisant le besoin de climatisation et de chauffage. Cela permet non seulement d’économiser de l’argent, mais aussi de diminuer les émissions de dioxyde de carbone.

Un Mécanisme Passif pour un Avenir Durable

« Le mécanisme que nous avons proposé est entièrement passif, ce qui en fait une méthode durable pour refroidir et chauffer les bâtiments en fonction des saisons, tout en générant des économies d’énergie inexploitées », a ajouté Jyotirmoy Mandal, premier auteur de l’étude et ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Raman.

Impact sur les Communautés Vulnérables

Les chercheurs estiment que cette nouvelle méthode peut être facilement mise à l’échelle et aura un impact significatif sur les communautés à faible revenu, souvent privées de systèmes de refroidissement et de chauffage, en particulier celles touchées par des événements climatiques extrêmes.

Perspectives d’Avenir

Raman et son équipe travaillent à démontrer l’efficacité de cette approche sur des bâtiments plus grands et à évaluer les économies d’énergie dans le monde réel, en se concentrant sur les communautés vulnérables à la chaleur dans le sud de la Californie.

Financement et Collaboration

Cette étude a bénéficié de financements provenant de diverses sources, notamment la Schmidt Science Fellowship, le Rhodes Trust, la Fondation Alfred P. Sloan et la National Science Foundation. D’autres contributeurs à la recherche incluent John Brewer, Jyothis Anand, Arvind Ramachandran et Sagar Mandal.

Référence de l’Étude

Mandal, J., Anand, J., Mandal, S., Brewer, J., Ramachandran, A., & Raman, A. P. (2024). Radiative cooling and thermoregulation in the earth’s glow. Cell Reports Physical Science. DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.102065