Les cloisons sèches « fondantes » gardent les pièces au frais

Des matériaux de construction qui absorbent la chaleur pendant la journée et la libèrent la nuit, éliminant le besoin de climatisation dans certains climats, seront bientôt sur le marché aux États-Unis. La société de Caroline du Nord National Gypse teste des plaques de plâtre – les panneaux de plâtre qui composent les murs de la plupart des nouveaux bâtiments – contenant des capsules qui absorbent la chaleur pour refroidir passivement un bâtiment. Les capsules, fabriquées par le géant de la chimie BASF , peuvent être incorporés dans une gamme de matériaux de construction et sont déjà présents dans certains produits en Europe.

Tueurs AC : Ces microcapsules acryliques sont remplies d'une cire de paraffine qui peut absorber la chaleur des bâtiments.

Les matériaux à changement de phase à l'intérieur des capsules BASF gardent une pièce fraîche de la même manière que les glaçons refroidissent une boisson : en absorbant la chaleur lorsqu'ils fondent. Chaque capsule de polymère contient des cires de paraffine qui fondent à environ la température ambiante, ce qui leur permet de maintenir la température d'une pièce constante tout au long de la journée. Les cires fonctionnent mieux dans les climats qui se refroidissent la nuit, permettant aux matériaux à l'intérieur des capsules de se solidifier et de libérer la chaleur qu'ils ont stockée pendant la journée.

Dans certains climats du sud de l'Europe, par exemple, les matériaux absorbent suffisamment de chaleur pendant la journée pour économiser 20 % de l'électricité nécessaire à la climatisation. En Europe du Nord, où les températures nocturnes sont plus fraîches, un bâtiment incorporant les matériaux peut ne pas avoir besoin du tout de climatiseur, explique Peter Schossig, ingénieur à l'Institut Fraunhofer de Munich, en Allemagne, dont le groupe de recherche a travaillé avec BASF pour développer les capsules.

Le travail fait partie d'une poussée dans l'industrie de la construction vers des matériaux de construction plus écologiques qui aident à maintenir des températures confortables sans utiliser d'électricité. Selon l'Energy Information Administration des États-Unis, les bâtiments consomment plus de 70 % de l'électricité produite en Amérique, et environ 8 % de cette quantité est utilisée pour la climatisation des maisons et des bureaux. Les matériaux de construction légers largement utilisés, notamment la charpente en bois et les cloisons sèches, permettent aux entrepreneurs de construire rapidement des bâtiments, mais ils ne stockent pas beaucoup de chaleur, de sorte que les températures à l'intérieur fluctuent tout au long de la journée.

Les matériaux à changement de phase offrent un moyen d'ajouter de la masse thermique aux matériaux de construction légers, selon Léon glicksman , professeur de technologie du bâtiment et de génie mécanique au MIT. Depuis les années 1950, plusieurs entreprises ont tenté de développer des systèmes de refroidissement passifs qui tirent parti des matériaux à changement de phase. Mais ils ont eu un succès limité car il est difficile d'incorporer ces nouveaux matériaux dans les substances de construction existantes.

BASF fabrique les microcapsules en battant rapidement de la cire fondue dans de l'eau chaude. Comme la cire et l'eau se repoussent, la cire forme de petites gouttelettes. Lorsque les chercheurs ajoutent des précurseurs acryliques au mélange, la répulsion entre la cire et l'eau les pousse à recouvrir la surface des gouttelettes. Enfin, ils ajoutent un catalyseur pour former une coque en polymère acrylique autour de la cire. Le mélange humide résultant peut ensuite être ajouté à la poudre utilisée pour fabriquer des cloisons sèches ou séché et incorporé dans d'autres matériaux de construction, y compris le béton et les plâtres.

Géant de la chimie DuPont fabrique également des matériaux à changement de phase encapsulés et les a incorporés dans des panneaux absorbant la chaleur qu'elle commercialise en Europe. La stratégie de BASF est un peu différente : la société vend les capsules à d'autres sociétés pour les incorporer dans une gamme de matériaux de construction, notamment des panneaux de plafond, des blocs de béton cellulaire et des cloisons sèches. Sur la base des prix de l'électricité allemands et des conditions climatiques, une étude menée par BASF a estimé qu'une maison familiale faite de plâtre incorporant 360 grammes de matériau à changement de phase (pour un coût de 4 883 $) permettrait d'économiser suffisamment d'électricité pour récupérer le coût dans les cinq ans. .

National Gypsum travaille avec le National Renewable Energy Laboratory et le Conseil de coordination des technologies émergentes de Californie pour tester sur le terrain ses panneaux absorbant la chaleur, qui seront commercialisés sous le nom Thermalcore . Les panneaux sont fabriqués en mélangeant la solution de microcapsule-eau de BASF avec du gypse, le minéral utilisé pour fabriquer des cloisons sèches. Les paraffines utilisées par BASF peuvent être adaptées pour fondre à différentes températures ; ceux des panneaux de National Gypsum se liquéfient à 22,8 ºC (environ 73 ºF). Selon l'entreprise, les panneaux peuvent stocker 22 unités thermiques britanniques par pied carré.

Il faudra au moins un an à National Gypsum pour tester les performances des panneaux au cours des quatre saisons avant de les mettre sur le marché. Un porte-parole a déclaré que la société pourrait reformuler les panneaux pour inclure plus ou moins de capsules, en fonction de leurs performances dans le climat de l'ouest des États-Unis. Les données des essais sur le terrain seront également utilisées pour modéliser dans quelle mesure les panneaux contribuent à réduire la consommation d'énergie.

Jusqu'à présent, les capsules absorbant la chaleur n'ont été testées que dans des systèmes passifs. Mais ils pourraient également être utilisés dans des systèmes actifs dans des climats plus chauds, explique Glicksman du MIT. Dans les bâtiments commerciaux, vous pouvez faire fonctionner le climatiseur la nuit lorsque l'électricité est moins chère et utiliser les matériaux à changement de phase pour maintenir des températures plus basses pendant la journée, dit-il. Schossig dit que son groupe de recherche et BASF collectent des données à partir de systèmes actifs expérimentaux.

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