Refroidissement radiatif de l’enceinte pour réduire la consommation d’énergie de la climatisation

Vers la neutralisation carbone : Refroidissement radiatif de l'enceinte pour réduire la consommation d'énergie de la climatisation

a Schéma de principe de l’échange thermique entre une enceinte activement régulée en température et l’espace extérieur via le toit. b Spectres idéaux pour la surface extérieure (rouge) et la surface intérieure (bleue) du système ECRC (Enhanced color-preserving radiative cooling). c Supérieur : image optique des motifs recouverts par les deux surfaces. En bas : boîtier simulé avec l’appareil. d Résultats expérimentaux : comparaison de la température ambiante et de la consommation d’énergie entre toit nu, toit avec miroir chauffant uniquement et toit avec ECRC. Crédit : Yining Zhu, Hao Luo, Chenying Yang, Bing Qin, Pintu Ghosh, Sandeep Kaur, Weidong Shen, Min Qiu, Pavel Belov et Qiang Li

Le consensus international est que l’atteinte du pic d’émission de carbone et la neutralité carbone qui en découle doivent être considérées comme les principaux défis mondiaux. Les recherches montrent que la consommation d’énergie des bâtiments représente plus de 35 % de la consommation totale d’énergie, dont les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation) représentent 44 %. Récemment, le refroidissement radiatif a été largement étudié en tant que méthode de refroidissement passif, qui peut réduire efficacement la température cible en augmentant l’émissivité thermique et la réflectivité solaire de la surface de l’objet.

Dans un nouvel article publié dans Sciences de la lumière et applications, une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Qiang Li de l’Université du Zhejiang et le professeur Min Qiu de l’Université Westlake, en Chine, et leurs collègues ont proposé une stratégie de gestion thermique par ingénierie photonique qui intègre un système amélioré de refroidissement radiatif préservant les couleurs (ECRC) dans des enceintes à régulation de température active existantes. Grâce à une régulation efficace de l’énergie, une économie d’énergie allant jusqu’à 63 % de la consommation d’énergie est réalisée.

Le système de refroidissement radiatif amélioré préservant les couleurs est conçu sur la base d’un modèle de transfert de chaleur qui implique des enceintes, des refroidisseurs actifs et l’environnement (atmosphère, espace extra-atmosphérique et soleil). Compte tenu de plusieurs facteurs, les auteurs proposent que la surface extérieure du bâtiment réfléchisse simultanément l’énergie solaire et rayonne l’énergie infrarouge, tandis que la surface intérieure doit empêcher le rayonnement thermique de pénétrer dans l’espace intérieur. Pour se combiner avec des bâtiments existants, les films enduits doivent être hautement transparents.

Les chercheurs ont conçu et fabriqué l’appareil en utilisant SiO2/TiO2 empiler le film comme surface extérieure et le film ITO-PET comme surface intérieure. Grâce à l’optimisation photonique, les performances spectrales sont encore améliorées, proches de l’idéal. Ensuite, une enceinte simulée est utilisée pour tester les performances de refroidissement et l’effet d’économie d’énergie de l’appareil. Les résultats montrent que dans les mêmes situations, la température intérieure de l’enceinte avec l’appareil est inférieure de 9,6 ℃ à celle sans l’appareil. De plus, lorsque la température intérieure est fixée à environ 26℃, la consommation d’énergie de l’enceinte avec l’appareil est réduite de 63% par rapport à celle sans l’appareil, ce qui prouve une remarquable capacité d’économie d’énergie de l’appareil.

De plus, en raison de la grande transparence globale de l’appareil dans la bande visible, presque aucune différence de couleur ne peut être détectée lors du recouvrement de surfaces décoratives avec l’appareil. Par conséquent, le dispositif peut être appliqué de manière flexible sur des toits ou des fenêtres existants sans sacrifier l’esthétique.


La cellule solaire continue de fonctionner longtemps après le coucher du soleil


Plus d’information:
Yining Zhu et al, Refroidissement radiatif passif préservant la couleur pour une enceinte à régulation de température active, Lumière : science et applications (2022). DOI : 10.1038/s41377-022-00810-y

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Vers la neutralisation du carbone : refroidissement radiatif de l’enceinte pour réduire la consommation d’énergie de la climatisation (6 mai 2022) récupéré le 6 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-carbon-neutralization-enclosure-radiative-cooling.html

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