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Jun 20, 2023

La peinture retient la chaleur à l’intérieur en hiver et à l’extérieur en été

Les chercheurs montrent que leurs peintures nouvellement inventées, qu'ils produisent dans une large gamme de couleurs, peuvent réduire les besoins en chauffage et en climatisation dans les bâtiments et autres espaces, comme les trains.

Les chercheurs montrent que leurs peintures nouvellement inventées, qu'ils produisent dans une large gamme de couleurs, peuvent réduire les besoins en chauffage et en climatisation dans les bâtiments et autres espaces, comme les trains et les camions pour les marchandises réfrigérées.

Objets de différents matériaux et de formes variées, recouverts des nouvelles peintures. (Crédit image : Yucan Peng)

Des scientifiques de l'Université de Stanford ont inventé un nouveau type de peinture capable de garder les maisons et autres bâtiments plus frais en été et plus chauds en hiver, réduisant ainsi considérablement la consommation d'énergie, les coûts et les émissions de gaz à effet de serre.

Le chauffage et le refroidissement des locaux représentent environ 13 pour cent de la consommation mondiale d’énergie et environ 11 pour cent des émissions de gaz à effet de serre. Les nouvelles peintures ont réduit l'énergie utilisée pour le chauffage d'environ 36 pour cent dans des expériences utilisant des environnements artificiels et froids, selon une étude publiée aujourd'hui dans les Actes de l'Académie nationale des sciences. Ils ont réduit l'énergie nécessaire au refroidissement de près de 21 % dans des conditions de chaleur artificielle. Dans des simulations d'un immeuble d'appartements typique de taille moyenne dans différentes zones climatiques à travers les États-Unis, avec la nouvelle peinture sur les murs extérieurs et les toits, la consommation totale d'énergie pour le chauffage, la ventilation et la climatisation a diminué de 7,4 % au cours d'une année.

"L'énergie et les émissions liées au chauffage devraient continuer à baisser en raison des gains d'efficacité énergétique, mais l'utilisation de la climatisation est en augmentation, en particulier dans les économies en développement dans un monde en réchauffement", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Yi Cui, professeur de science et d'ingénierie des matériaux. , de sciences et d'ingénierie énergétiques et de science des photons au Laboratoire national des accélérateurs du SLAC.

"Pour le chauffage et la climatisation, nous devons réduire l'énergie et les émissions à l'échelle mondiale pour atteindre nos objectifs de zéro émission", a déclaré Cui, qui dirige le Precourt Institute for Energy et le Sustainability Accelerator, tous deux au sein de la Stanford Doerr School of Sustainability. « La manière de réduire les échanges thermiques entre les espaces de vie et de travail humains et leur environnement fait l'objet de plus en plus d'attention, et de nouveaux matériaux pour une meilleure isolation, comme les films à faible émissivité pour les fenêtres, sont en demande. »

Yucan Peng (Crédit image : avec l'aimable autorisation de Yucan Peng)

Les peintures à faible émissivité actuelles ont généralement une couleur métallique argentée ou grise, dont l'esthétique limite leur utilisation. Les peintures nouvellement inventées comportent deux couches appliquées séparément : une couche inférieure réfléchissant les infrarouges utilisant des flocons d'aluminium et une couche supérieure ultra fine et transparente aux infrarouges utilisant des nanoparticules inorganiques disponibles dans une large gamme de couleurs. Le spectre infrarouge de la lumière solaire est responsable de 49 % du réchauffement naturel de la planète lorsqu'il est absorbé par les surfaces.

Pour empêcher la chaleur de pénétrer, la peinture peut être appliquée sur les murs extérieurs et les toits. La majeure partie de cette lumière infrarouge traverse la couche de couleur des nouvelles peintures, se reflète sur la couche inférieure et ressort sous forme de lumière, sans être absorbée par les matériaux de construction sous forme de chaleur. Pour conserver la chaleur à l'intérieur, les peintures sont appliquées sur les murs intérieurs où, là encore, la couche inférieure reflète les ondes infrarouges qui transfèrent l'énergie à travers l'espace et sont invisibles à l'œil humain.

Plus précisément, jusqu'à environ 80 % de la lumière infrarouge moyenne élevée est réfléchie par les peintures, effectuant l'essentiel du travail de maintien de la chaleur à l'intérieur par temps froid et à l'extérieur par temps chaud. La couche de couleur reflète également une partie de la lumière proche infrarouge, améliorant ainsi la réduction de la climatisation. L'équipe de recherche a testé leurs peintures en blanc, bleu, rouge, jaune, vert, orange, violet et gris foncé. Selon les chercheurs, elles étaient 10 fois meilleures que les peintures conventionnelles des mêmes couleurs pour réfléchir la lumière infrarouge moyenne élevée.

Les peintures peuvent être appliquées au-delà des bâtiments pour améliorer l’efficacité énergétique ailleurs. Par exemple, ils pourraient couvrir les camions et les wagons utilisés pour le transport réfrigéré, dans lesquels les coûts de refroidissement peuvent représenter jusqu'à la moitié du budget de transport.

Jian-Cheng Lai (Crédit image : avec l'aimable autorisation de Jian-Cheng Lai)