Une alternative à la climatisation ? Des scientifiques testent une vieille technologie pour refroidir une pièce

WSU

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Le refroidissement est important. Surtout dans les climats secs et humides. Mais les climatiseurs de nos maisons, bureaux et voitures sont responsables d’environ 1 950 millions de tonnes d’émissions de dioxyde de carbone par an, soit l’équivalent de 3,94 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre.

Afin de trouver une solution durable et une alternative aux climatiseurs, les chercheurs de l'Université de l'État de Washington (WSU) expérimentent une chambre de 60 pieds carrés pour tester d'anciennes méthodes de refroidissement.

« Le refroidissement est de plus en plus demandé dans les bâtiments, en particulier à mesure que le climat se réchauffe », a déclaré Al-Hassawi, professeur adjoint à l'École de conception et de construction de la WSU, dans un communiqué de presse. « Il pourrait y avoir des systèmes mécaniques, mais comment pouvons-nous commencer par refroidir les bâtiments – avant de compter sur les systèmes mécaniques ?

Les chercheurs n'utilisent pas d'électricité mais des systèmes passifs qui utilisent des tours éoliennes pour évaporer l'eau afin de refroidir les températures.

La chambre d'essai, qui ressemble beaucoup à un énorme conteneur maritime, est alimentée par l'énergie solaire avec un stockage sur batterie et ne nécessite aucune alimentation électrique. La chambre peut être chauffée à une température comprise entre 125 et 130 degrés Fahrenheit (52 et 54 degrés Celsius) dans le but de tester l'effet de refroidissement du système.

Le système de refroidissement passif à évacuation descendante a été testé dans les conditions chaudes et sèches de Phoenix, en Arizona.

« Nous pouvons simuler des conditions extrêmes », a déclaré Al-Hassawi. « Avec des modèles à plus petite échelle, nous pouvons également effectuer des tests beaucoup plus rapides et obtenir des résultats plus tôt que de devoir attendre la construction de prototypes à grande échelle. »

C'est un problème préoccupant. Sur les 1 950 millions de tonnes d'émissions annuelles de dioxyde de carbone dues aux climatiseurs, 531 millions de tonnes proviennent de l'énergie dépensée pour contrôler la température et 599 millions de tonnes pour éliminer l'humidité.

« Avec l'augmentation de la population mondiale, il y aura beaucoup de nouvelles constructions dans les années à venir, et une grande partie d'entre elles auront lieu dans les pays en développement », a déclaré Al-Hassawi.

« Donc, si nous construisons comme nous l'avons fait et continuons à compter sur des systèmes mécaniques pour répondre aux demandes de refroidissement, cela va devenir un problème. Il faudra beaucoup plus de climatisation, en particulier avec l'augmentation de la population dans les régions les plus chaudes du monde », a-t-il ajouté.

Les systèmes de refroidissement passif remontent à environ 2 500 avant JC dans l’Égypte ancienne. La stratégie utilisée pour le refroidissement consiste à capter les brises à l’aide de tours éoliennes. Dans les zones chaudes, l’humidité s’évapore, ce qui refroidit l’air. L’air refroidi devient lourd et s’enfonce par gravité dans un espace habitable en contrebas.

« Il s'agit d'une technologie plus ancienne, mais il y a eu une tentative d'innover et d'utiliser un mélange de technologies nouvelles et existantes pour améliorer les performances et la capacité de refroidissement de ces systèmes », a-t-il déclaré. "C'est pourquoi des recherches comme celle-ci seraient vraiment utiles", a-t-il déclaré. « Comment pouvons-nous aborder la conception des bâtiments, faire revivre certaines de ces stratégies plus anciennes et les inclure dans la construction de bâtiments contemporains ? La chambre d’essai devient une plateforme pour ce faire.

Les chercheurs espèrent qu’à mesure que la Terre continue de se réchauffer, les climatiseurs seront remplacés par ces conceptions de systèmes passifs.

L'étude a été publiée dans Energies.

Résumé de l'étude :

La demande énergétique pour le refroidissement mécanique actif des locaux devrait doubler d’ici 2050. Une adoption plus large des systèmes de refroidissement passifs peut contribuer à réduire la demande. Cependant, la familiarité avec ces systèmes reste faible et l'innovation dans le domaine est limitée en raison du manque de méthodes d'évaluation des performances rentables et accessibles. Cet article rend compte de la conception, de la construction et de la mise en service d’une chambre d’essais environnementaux autonome et abordable. La nouvelle chambre reproduit une gamme de conditions extérieures courantes dans les régions chaudes et sèches, permettant ainsi de tester tout au long de l'année des prototypes à échelle réduite. Les données des tests d'étalonnage sont rapportées, ne montrant aucune différence significative en termes d'efficacité d'évaporation lorsqu'un prototype à échelle réduite testé dans la chambre est comparé aux ensembles de données issus de tests antérieurs à grande échelle. L'analyse des résultats à l'aide d'un test t bilatéral sur un échantillon indépendant avec un intervalle de confiance de 95 % a révélé une valeur p de 0,75. Même si les vitesses d'air de sortie mesurées pour les prototypes à échelle réduite et à grande échelle différaient dans une certaine mesure (erreur quadratique moyenne de 0,45 m/s), les résultats ont néanmoins été jugés comparables en raison des erreurs introduites par le changement rapide de la vitesse et de la direction du vent à pleine puissance. échelle. Les futures modifications de la chambre corrigeront les désalignements entre les données collectées sur les deux échelles et empêcheront les augmentations observées des niveaux d'humidité relative de la chambre pendant les tests.