Le revêtement de toit intelligent réfléchit la chaleur en été et la retient en hiver

Les ingénieurs de Berkeley Lab ont développé un revêtement de toit qui peut garder un bâtiment plus chaud ou plus frais, selon la météo. Lorsqu'il fait chaud, le matériau réfléchit la lumière du soleil et la chaleur, mais ce refroidissement radiatif s'éteint automatiquement en hiver, ce qui réduit la consommation d'énergie pour le chauffage et le refroidissement.

Les systèmes de refroidissement par rayonnement fonctionnent en extrayant le rayonnement thermique (c'est-à-dire la chaleur) d'un bâtiment, puis en l'émettant vers le ciel. Parce que l'atmosphère est transparente à ces longueurs d'onde, la chaleur s'échappe directement dans l'espace. D'autres versions utilisent des surfaces réfléchissantes comme des peintures super blanches pour faire rebondir la lumière du soleil et la chaleur, gardant le bâtiment plus frais.

Mais si ces systèmes fonctionnent bien pour garder votre maison au frais en été, ils la gardent également au frais en hiver. Ainsi, pour la nouvelle étude, l'équipe a développé un revêtement qui pourrait automatiquement passer à piéger la chaleur à la place lorsque le mercure baisse. Ils appellent le matériau un revêtement radiatif adaptatif à la température (TARC).

La clé de la technologie est un composé étrange appelé dioxyde de vanadium (VO2). En 2017, l'équipe a découvert une propriété inhabituelle du VO2 - lorsqu'il atteint 67 ° C (153 ° F), le matériau conduira l'électricité mais pas la chaleur, en violation apparente de la physique connue.

Maintenant, l'équipe a mis cette bizarrerie au travail. L'idée est que lorsque le temps se réchauffe, le matériau absorbe et émet de la lumière infrarouge thermique et l'éloigne ainsi du bâtiment. Mais lorsque le temps est frais, le matériau est transparent à la chaleur, ce qui lui permet de passer directement du soleil au bâtiment.

L'équipe a testé l'appareil en utilisant des patchs à couche mince de 2 cm2 (0,8 po2) de TARC et les a comparés à des échantillons de matériaux de toit commerciaux sombres et blancs. Les appareils sans fil ont mesuré les changements de lumière directe du soleil et de température.

Et bien sûr, le TARC a étonnamment bien fonctionné. Selon les mesures, le TARC réfléchissait environ 75 % de la lumière du soleil quel que soit le temps, mais lorsque la température ambiante était supérieure à 30 °C (86 °F), il émettait jusqu'à 90 % de sa chaleur vers le ciel. Lorsque le temps s'est refroidi en dessous de 15 ° C (59 ° F), le TARC n'a émis que 20% de sa chaleur.

À l'aide des données recueillies, l'équipe a simulé le fonctionnement du TARC tout au long de l'année dans 15 zones climatiques différentes à travers le continent américain et a estimé que le ménage américain moyen pourrait économiser jusqu'à 10 % de sa facture d'électricité en utilisant le TARC.

Les chercheurs disent que le TARC pourrait également être adapté comme matériau de régulation de la température pour les voitures, l'électronique, les satellites et même les tissus pour les tentes ou les vêtements. Fait intéressant, une équipe indépendante vient d'annoncer un revêtement similaire pour le verre et les fenêtres, utilisant des nanoparticules de dioxyde de vanadium comme l'un de ses ingrédients actifs.

Ensuite, l'équipe prévoit de mener des expériences à l'aide de prototypes TARC plus grands, pour tester à quel point cela pourrait être pratique en tant que revêtement de toit.

La recherche a été publiée dans la revue Science.

Source : laboratoire de Berkeley