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Les maisons auront-elles un nez pour leur aération ?

Certains animaux des déserts, dont le rat kangourou (genre Dipodomys), ont développé un système nasal pour conserver la chaleur et l’humidité de l’air exhalé et réchauffer et humidifier l’air inhalé ensuite. Steven Vogel a essayé d’appliquer ce principe à la ventilation des maisons en affublant un modèle de laboratoire de deux nez.

Le rat kangourou prêtera-t-il son nez à nos maisons ? © Ken Hackman / USDA CC by Le rat kangourou prêtera-t-il son nez à nos maisons ? © Ken Hackman / USDA CC by

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Dans les maisons, la ventilation est très importante. Elle renouvelle l’air intérieur, vicié par les odeurs de cuisine, les polluants chimiques, les gaz de combustion, en le remplaçant par l’air extérieur. Mais cet échange d’air provoque des transferts de chaleur et d’humidité. Il faut alors chauffer ou rafraîchir et humidifier ou déshumidifier l’air entrant selon le cas.

Il existe déjà des systèmes dits à double flux qui assurent une régulation de la température de l’air entrant grâce à des échangeurs de chaleur entre les flux d’air sortant et entrant. Leur efficacité à transférer la chaleur varie de 70 à 90%.

Reste le problème de l’humidité que Steven Vogel, de la Duke University de Durham, a voulu résoudre en s’inspirant du nez du rat kangourou. Lorsque l’air exhalé, chaud et humide, traverse les cloisons nasales de cet animal, il se refroidit en cédant sa chaleur aux cloisons tandis que l’humidité se condense sur celles-ci. L’air inspiré, froid (la nuit, dans le désert) et sec, se réchauffe et s’humidifie au contact des cloisons. Avec un système à double flux, un tel fonctionnement serait impossible puisque les flux d’air entrant et sortant sont strictement séparés.

Une maison qui a du nez

Steven Vogel a créé un modèle physique de maison doté non pas de un mais de deux nez (l'expression est de l'auteur lui-même, qui parle de nosehouse). La question n'est pas simple car un bâtiment et un rat ne peuvent respirer de la même manière. Le volume intérieur du premier est constant tandis que les poumons du second font régulièrement varier le leur. Les deux nez du modèle travaillent de concert, l’un inspirant tandis que l’autre expire, à l’aide de ventilateurs. Les échanges d’air se font par ces deux nez, où l’air passe dans un sens, puis dans l’autre, récupérant chaleur et humidité au rythme de cette respiration domestique.

Cliquer pour agrandir. En a, un des échangeurs de chaleur, à peu près à l’échelle du modèle. En b, l’organisation du modèle de chambre avec ses deux nez échangeurs de chaleur. © Steven Vogel
Cliquer pour agrandir. En a, un des échangeurs de chaleur, à peu près à l’échelle du modèle. En b, l’organisation du modèle de chambre avec ses deux nez échangeurs de chaleur. © Steven Vogel

Le modèle montre que le principe fonctionne, même s’il ne s’agit que d’explorer la faisabilité physique de ce principe. La conception rudimentaire des nez les rend en effet encombrants et leur efficacité à maintenir une température constante en flux fermé malgré un système de chauffage n’est que de quelques minutes. Au-delà, la température se stabilise avec celle de l’extérieur.

L’expérience n’est qu’un début, dans l'espoir de concevoir un jour un système efficace, commode et à grande échelle pour la régulation de la température et de l’humidité de l’air intérieur. Les évolutions pourront porter sur l’amélioration de l’efficacité des nez et leur miniaturisation ainsi que sur leur disposition, enterrés dans le sol par exemple.

En attendant les évolutions de ce système étonnant, les ventilations à double flux couplées à des systèmes d’humidification-déshumidification remplissent le rôle de la régulation thermique et hydrique des échanges d’air entre l’intérieur et l’extérieur des habitations.


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