La climatisation représente près d’un quart de la consommation électrique des bâtiments. Et malheureusement, cette part ne cesse d’augmenter avec le réchauffement climatique. Outre leur consommation d’énergie importante, ces systèmes qui permettent de préserver le confort thermique au sein des pièces utilisent pour la plupart des fluides frigorigènes néfastes pour l’environnement. Une solution alternative consiste à recourir à un matériau élastocalorique pour remplacer le réfrigérant nécessaire au fonctionnement des climatiseurs conventionnels. Pour info, l’effet élastocalorique est un phénomène thermomécanique qui entraine un changement de température sous l’effet d’une contrainte mécanique appliquée à un matériau. Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong viennent justement d’annoncer une avancée importante dans ce domaine.
Une percée intéressante
Les précédentes tentatives visant à concevoir des appareils de climatisation basés sur l’effet élastocalorique peinaient à dépasser l’échelle du kilowatt. Cela n’est pas le cas du dispositif mis au point par les professeurs Sun Qingping et Yao Shuhuai de HKUST qui est capable de refroidir toute une pièce grâce à sa puissance élevée. À noter que l’équipe a publié un article scientifique consacré à cet exploit dans la revue Nature Energy. D’après elle, sa solution révolutionnaire pourrait remodeler l’industrie de la climatisation et contribuer à l’atteinte des objectifs en termes d’émission de carbone. Cette avancée a été rendue possible en grande partie par l’exploitation des résultats d’une étude précédente menée par les mêmes chercheurs.
Une architecture multicellulaire
Les scientifiques chinois ont trouvé une solution pour résoudre les problèmes qui limitaient l’efficacité des appareils de refroidissement à semi-conducteurs basés sur l’effet élastocalorique. Parmi ceux-ci figuraient la difficulté d’équilibrer la puissance de refroidissement spécifique avec la masse active totale et l’efficacité médiocre du processus de transfert de chaleur pendant le fonctionnement à haute fréquence. Leur approche repose sur l’adoption d’une architecture multicellulaire qui consiste notamment à relier en série une dizaine d’unités de refroidissement élastocaloriques. Chaque unité se compose de quatre tubes en alliage nickel-titane à paroi mince.
Des performances prometteuses
Les tubes ultra légèrs ont pour rôle de faciliter l’échange de chaleur. Par ailleurs, le nouveau climatiseur à effet élastocalorique utilise du nanofluide de graphène à la place de l’eau distillée présente dans les conceptions précédentes. Lors des tests, les chercheurs ont mesuré une puissance de refroidissement spécifique de 12,3 W/g à une fréquence de 3,5 Hz. Mieux encore, l’appareil a fourni une puissance de refroidissement totale supérieure à 1 kW, soit 1284 watts, une première mondiale ! Il a été en mesure de refroidir une pièce de 2,3 m³. Celle-ci a vu sa température se stabiliser entre 21 et 22 °C au bout de 15 minutes de refroidissement alors qu’à l’extérieur, il faisait entre 30 et 31 °C.
« Cette réalisation démontre le potentiel d’application à grande échelle de la technologie de refroidissement élastocalorique. Nous travaillons avec l’industrie pour accélérer sa commercialisation. Alors que la réglementation mondiale sur les hydrofluorocarbures (HFC) se durcit, cette technologie de refroidissement à zéro émission et à haut rendement énergétique est prête à remodeler l’industrie de la climatisation et à fournir une solution technique clé pour la neutralité carbone », a déclaré le professeur Sun Qingping. Plus d’infos : hkust.edu.hk. Cette technologie qui n’est qu’au début de son développement deviendra-t-elle la norme du refroidissement dans le futur ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
