Le refroidissement passif fait référence à des technologies ou à des caractéristiques de conception qui abaissent la température dans les espaces sans nécessiter de consommation d'énergie.
La stratégie utilise des sources d'énergie gratuites et renouvelables (vent et soleil) pour alimenter le refroidissement et la ventilation, de sorte que le besoin d'utiliser un système de refroidissement mécanique puisse être réduit, voire éliminé. Acier Gi
Alors que la demande énergétique pour le refroidissement mécanique actif des locaux devrait doubler d’ici 2050, les chercheurs étudient des moyens alternatifs, tels que les systèmes de refroidissement passifs, pour contribuer à réduire la demande.
À l'Université de l'État de Washington, par exemple, des chercheurs ont conçu un espace de 60 pieds carrés.chambre pour tester les systèmes passifs.Leur prototype utilise les effets combinés des éoliennes et de l’évaporation de l’eau au lieu de l’électricité pour refroidir les espaces.
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« 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.« Il pourrait y avoir des systèmes mécaniques, mais comment pouvons-nous commencer par refroidir les bâtiments avant de compter sur les systèmes mécaniques ?
Al-Hassawi, l'auteur principal de l'étude publiée dans la revue Energies, a décrit comment son équipe a transformé un conteneur maritime en une chambre alimentée à l'énergie solaire.Les besoins électriques étaient assurés par des panneaux photovoltaïques et un parc de batteries ;une pompe à chaleur mini-split assurait le contrôle principal du chauffage, du refroidissement et de la déshumidification ;et des panneaux de géomousse ont été utilisés comme isolation intérieure pour modérer les échanges thermiques avec l'environnement extérieur et augmenter l'efficacité des contrôles environnementaux de la chambre.
De plus, les panneaux de géomousse étaient recouverts de tôle galvanisée de calibre 22, ce qui minimisait la friction et les turbulences, ont noté les chercheurs.
Complètement indépendante du réseau électrique, la chambre peut être chauffée à une plage de température comprise entre 125 et 130°F toute l'année pour tester les innovations en matière de refroidissement, en mesurant la température, l'humidité et la vitesse de l'air à l'intérieur et autour d'un système de refroidissement.
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Les chercheurs ont calibré la chambre en utilisant les résultats d'une expérience à grande échelle menée sur un système de refroidissement passif à courant descendant testé dans les conditions chaudes et sèches de Phoenix, en Arizona.
Le transfert de chaleur par évaporation directe de l'eau remonte à l'Égypte ancienne et constitue l'un des plus anciens moyens de refroidissement passif, ont souligné les auteurs.Plus récemment, des innovations dans la conception des tours éoliennes ont mis en évidence la façon dont un système de refroidissement par évaporation directe à support rigide pouvait être placé au sommet de la tour, provoquant la chute d'air plus lourd et plus frais vers le bas par gravité.Cette conception, développée dans les années 1980, a été baptisée tour de refroidissement par évaporation passive à courant descendant (PDECT).
L'expérience du système de refroidissement passif d'Al-Hassawi crée un cadre unique pour simuler des conditions extrêmes."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 d'un prototype à grande échelle", a-t-il déclaré.
Le journal note que les bâtiments consomment environ 60 % de l'électricité mondiale, dont près de 20 % servent à les maintenir au frais.Aux États-Unis, près de 90 % des maisons et appartements résidentiels utilisent des climatiseurs mécaniques.Selon les auteurs, le problème lié à l'alimentation des unités de climatisation est qu'elles dépendent de l'électricité souvent générée par des combustibles fossiles, ce qui augmente les émissions de carbone.
Les systèmes de refroidissement passif sont parfois utilisés dans des endroits chauds comme Phoenix, mais Al-Hassawi a fait valoir que la familiarité avec les techniques de refroidissement passif est en grande partie mal comprise.
Une stratégie de refroidissement passif pourrait être applicable aussi bien aux constructions existantes qu'aux nouvelles constructions, a-t-il déclaré : « 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. »
Les auteurs ont noté que la recherche visant à tester les systèmes de refroidissement passifs nécessite des investissements et une formation considérables.La chambre d'essai offre une plate-forme d'expérimentation et d'innovation, et Al-Hassawi espère que les partenaires industriels prendront note de la conception et de son potentiel.
Les étudiants ont déjà construit des prototypes de systèmes de refroidissement utilisant le système de refroidissement passif à courant descendant, a-t-il noté.Ceux-ci seront testés au cours du prochain semestre.
Al-Hassawi, OD;Drake, D. Innovations dans les méthodes d'évaluation des performances de refroidissement passif à courant descendant : conception et construction d'une nouvelle chambre d'essai environnemental.Énergies 2023, 16, 4371. https://doi.org/10.3390/en16114371
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