Un nouveau type de pompe à chaleur a été présenté le 20 novembre dernier lors de la réunion annuelle de l’American Physical Society’s Division of Fluid Dynamics à Indianapolis, dans l’Indiana. Il s’agit d’un nouveau dispositif qui utilise le son et l’eau pour refroidir ou réchauffer l’air. Le prototype est trois fois plus efficace que les modèles comparables existants et peut également égaler les systèmes de climatisation actuels en termes d’efficacité. Comme les réfrigérateurs, les pompes à chaleur refroidissent les bâtiments en retirant la chaleur qui se trouve à l’intérieur et en la repoussant à l’extérieur. Mais ces systèmes peuvent par ailleurs inverser le processus et chauffer un espace clos.
Une pompe à chaleur thermoacoustique
Le prototype développé par Guy Ramon et ses collègues du Technion-Israel Institute of Technology à Haïfa est plus efficace que les modèles de pompe à chaleur existants. Si ces derniers utilisent des pièces mécaniques pour changer la température, le nouveau dispositif le fait avec des ondes sonores, ce qui réduit la consommation d’énergie. Toutefois, même s’il existe déjà des pompes à chaleur thermoacoustiques, la plupart possèdent une faible efficacité. Seul le réfrigérateur qui se trouvait à bord de la navette spatiale Discovery en 1992 était assez puissant pour être utilisé.
Les caractéristiques de la nouvelle pompe à chaleur
Le prototype de l’équipe de Guy Ramon est constitué d’un tube métallique rempli d’azote. Un haut-parleur est relié à l’une de ses extrémités et émet un son qui est 100 fois plus puissant que celui d’une tronçonneuse. Sous l’effet des ondes sonores, l’azote se compresse et se dilate. Il se refroidit lorsqu’on le laisse se dilater vers l’extrémité du tube se trouvant du côté du haut-parleur. C’est comme lorsqu’on vaporise un parfum avec un brumisateur et que celui-ci se refroidit en se dissipant. Selon les explications de Ramon, le volume de bruit est extrêmement élevé à l’intérieur du tube alors que l’on n’entend absolument rien à l’extérieur. Même s’il existe déjà d’autres types de pompe à chaleur qui exploitent le son de la même manière, l’invention de l’équipe de Ramon utilise un autre matériau pour refroidir davantage le gaz : l’eau. Le système se sert d’une pile de bandes de papier humides placée à l’autre extrémité du tube. La condensation et la dilatation de l’azote entraîne l’évaporation d’une partie de cette eau, provoquant une libération d’énergie. Le gaz devient alors plus froid. Pour produire de la chaleur, il suffit d’inverser le processus.
L’efficacité du nouveau dispositif
Selon Ramon, le nouveau dispositif, qui sert à démontrer le concept, serait cent fois moins puissant que les pompes à chaleur classiques. Toutefois, il a ajouté que leur invention fonctionne efficacement. En effet, il peut éliminer jusqu’à quatre fois plus de chaleur pour chaque unité d’énergie consommée. Son efficacité est ainsi comparable à celle des climatiseurs domestiques et est trois fois supérieure à celle d’anciennes pompes à chaleur thermoacoustiques. Pour Simone Hochgreb, de l’Université de Cambridge, n’ayant pas participé à l’étude, ce genre de dispositif est prometteur puisqu’il pourrait être assez efficace pour fonctionner entièrement à l’énergie solaire. Cependant, elle a indiqué que l’ajout de la pile de bandes humides pourrait compliquer sa fabrication alors que les dispositifs thermoacoustiques ont l’avantage d’être faciles à assembler. Ramon et ses collègues espèrent améliorer leur dispositif en optimisant chacun de ses composants.