Comment les miroirs de haute technologie peuvent envoyer de la chaleur dans l'espace

Léa Fasten

Dans la petite suite arrière d'un bâtiment industriel léger près de l'aéroport de San Francisco, Eli Goldstein regarde par-dessus un ensemble de panneaux argentés inclinés sur des rayonnages métalliques. Les panneaux ressemblent à de simples miroirs, mais alors que Goldstein les contourne, il désigne la pompe à eau noire le long du bord gauche, les tuyaux de cuivre passant sous la surface et la boîte en métal à la base.

Ce que sa société, SkyCool Systems, a construit est une technologie de refroidissement qui peut agir comme un condenseur - un composant standard de tout système de climatisation ou de réfrigération commercial qui abaisse la température du réfrigérant entrant, le convertissant de vapeur en liquide. Mais au lieu de compter sur des ventilateurs électriques, comme le font généralement les condenseurs, celui-ci repose sur des matériaux avancés qui peuvent évacuer la chaleur et la libérer dans la haute atmosphère ou même dans l'espace.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de janvier 2018

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Goldstein et son cofondateur, Aaswath Raman, pensent que les panneaux de la spin-out de Stanford pourraient réduire considérablement les coûts et les besoins énergétiques de la climatisation et de la réfrigération. Cela soulagerait l'un des plus gros drains du réseau électrique et l'une des sources les plus importantes d'émissions de gaz à effet de serre.

L'espace de travail de SkyCool à Burlingame, en Californie. Léa Fasten

Tous les objets dégagent de la chaleur sous forme de rayonnement thermique. Mais l'air qui les entoure, principalement sous forme de molécules d'eau, absorbe et renvoie une partie de la chaleur. Cependant, une partie des émissions dans la gamme de l'infrarouge moyen peut glisser au-delà de ces composés, permettant aux surfaces qui émettent un rayonnement à ces longueurs d'onde de devenir plus froides que l'air environnant. Les chercheurs de Stanford ont développé un film mince qui a été réglé pour émettre de la chaleur infrarouge exactement dans cette bande. La plus grande avancée, cependant, consistait à coupler ces propriétés radiatives avec des propriétés réfléchissantes, permettant aux matériaux de renvoyer presque toute la chaleur du soleil. Sans cette deuxième capacité, le soleil compenserait largement l'effet de refroidissement pendant la journée.

L'équipe a récemment démontré que les panneaux pouvaient réduire les besoins en électricité de refroidissement d'un immeuble de bureaux de 21 % en été.

Les systèmes de climatisation et de réfrigération produisent un réfrigérant chaud comme sous-produit normal, mais il doit être refroidi et condensé avant de revenir dans les machines. Dans les panneaux SkyCool, ce processus commence par le passage du réfrigérant dans un tuyau et dans un échangeur de chaleur, situé à l'avant des panneaux ici.

Une petite pompe fait circuler un mélange d'eau et d'antigel à travers le système de panneaux et de l'autre côté de l'échangeur de chaleur.

La chaleur du réfrigérant est transférée au mélange d'eau à travers des plaques métalliques à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Le liquide chauffé s'écoule de l'échangeur de chaleur par des tuyaux. Léa Fasten

Taylor Steindel, l'ingénieur principal en mécanique de SkyCool, montre comment la pompe et les tuyaux se fixent au système.

Léa Fasten

Le cofondateur de SkyCool, Aaswath Raman. Léa Fasten

Les panneaux SkyCool, recouverts d'un mince film optique multicouche, évacuent la chaleur de l'eau lorsqu'elle s'écoule dans les tuyaux et la diffusent. Ils reflètent également la lumière du soleil pour rester au frais. Ici, Steindel et Goldstein installent les panneaux à l'extérieur sous le regard de Raman. Léa Fasten

L'eau refroidie retourne dans l'échangeur de chaleur par le tuyau visible ici à droite du panneau. Il continue de circuler dans les tuyaux, absorbant et dispersant la chaleur en boucle. Séparément, le réfrigérant maintenant refroidi retourne ensuite dans le système de climatisation ou de réfrigération d'où il provient, après avoir atteint le rejet de chaleur nécessaire. Léa Fasten

Une application d'imagerie thermique pour iPhone et une caméra jointe montrent la fraîcheur des panneaux et des tuyaux (en violet) par rapport au bitume (en orange). Léa Fasten

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