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Une « machine à accélérer le temps » recrée trois ans d’intempéries en trois jours

Des chercheurs de Concordia et du Berkeley Lab établissent une nouvelle norme industrielle de mise à l’épreuve des toits frais
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Montréal, le 22 mars 2017 –
Les changements climatiques dévastent l’environnement. Certes, les émissions de gaz carbonique en sont la principale cause. Mais le phénomène des îlots de chaleur en milieu urbain – exacerbé par les toits foncés et le bitume – accentue pour les citadins les méfaits du réchauffement planétaire.

Parmi les solutions au problème, on compte les toits frais, qui sont faits de matériaux légers et réfléchissants. Ces surfaces préservent la fraîcheur des bâtiments, ce qui diminue la consommation d’énergie, et elles redirigent la lumière du soleil vers le ciel.

Mais comme tout ce qui est exposé aux éléments, les toits frais s’usent et s’encrassent avec le temps. Ce processus normal réduit peu à peu leur pouvoir réfléchissant, et la question est donc de savoir jusqu’à quel point. Par ailleurs, est-il possible de freiner la perte de rendement?

En collaboration avec des chercheurs du Laboratoire national Lawrence-Berkeley en Californie, une équipe d’ingénieurs de l’Université Concordia a entrepris de simuler en laboratoire l’exposition de toits frais aux intempéries. Ils sont ainsi parvenus à reproduire en quelques jours, pour les besoins de l’évaluation la réflectance solaire des toits, des effets équivalant à trois ans de vieillissement.

ASTM International, un organisme de normalisation qui fait autorité, a récemment approuvé cette nouvelle méthode à titre de pratique à suivre pour l’industrie. Un compte rendu des travaux de l’équipe a été publié dans la revue Solar Energy Materials and Solar Cells.

« En gros, nous avons conçu une machine à accélérer le temps pour les toits frais », résume Hashem Akbari, professeur au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental.

« En ramenant le délai d’évaluation des produits de trois ans à trois jours, notre nouvelle méthode normalisée par l’ASTM accélérera la mise en marché de toits frais à haut rendement non seulement au Canada et aux États-Unis, mais partout dans le monde. »

La méthode est exécutée en laboratoire. Une portion de la toiture est d’abord placée pendant une journée dans un dispositif commercial de vieillissement qui reproduit l’exposition aux intempéries – chaleur, humidité et rayonnement ultraviolet. Ce traitement fait en sorte que le matériau se comporte comme s’il avait été exposé aux éléments durant une période beaucoup plus longue.

Ensuite, les chercheurs utilisent un dispositif de salissement pour vaporiser un mélange spécialement composé de poussière, de suie, de particules de matières organiques et de sels sur le matériau durant environ dix secondes. Une fois sèche, la portion de toiture est remise dans le simulateur d’intempéries une journée supplémentaire afin de simuler les effets nettoyants de la rosée et de la pluie.

Les chercheurs ont appliqué cette méthode à 25 matériaux différents, notamment des membranes d’étanchéité monocouches, des revêtements, des tuiles et des bardeaux d’asphalte.

Ils ont également élaboré différents mélanges de salissures afin de reproduire les caractéristiques précises de trois milieux : un climat chaud et humide (comme celui de Miami, en Floride); un climat chaud et sec (comme celui de Phoenix, en Arizona); et un climat tempéré caractérisé par une atmosphère polluée (comme celui de Cleveland, en Ohio).

Un quatrième mélange de salissures a été conçu pour simuler la réflectance solaire moyenne mesurée pour les trois milieux.

« Pour chaque endroit, relate le Pr Akbari, nous avons constaté que notre nouvelle méthode était environ 400 fois plus rapide que l’exposition naturelle aux éléments, coûtait environ 80 pour cent moins cher pour la mise à l’épreuve d’un seul matériau, pouvait faciliter un prototypage rapide et permettait de récupérer trois années de présence du produit sur le marché qui, autrement, seraient perdues – ce qui représente des ventes de l’ordre de 4,5 à 9 millions de dollars par produit. Cette méthode permet donc d’économiser temps et argent. »

La machine à accélérer le temps pour la mise à l’épreuve des toits frais a d’ailleurs obtenu l’un des 100 prix en recherche-développement de la revue R&D Magazine. Accordées sur évaluation par un comité indépendant, ces récompenses visent à souligner les 100 technologies et services les plus marquants lancés au cours de l’année précédente.

Partenaires de recherche : Pour mettre au point ce protocole, le Pr Akbari a travaillé avec une équipe de scientifiques et d’adjoints de recherche du Berkeley Lab composée de : Mohamad Sleiman, Hugo Destaillats, Sharon Chen, Thomas Kirchstetter, Haley Gilbert, Paul Berdahl et Ronnen Levinson, sans compter la collaboration du CRRC (Cool Roof Rating Council) et de plus de 40 partenaires de l’industrie. Ce projet de recherche a été subventionné par le Bureau des technologies en bâtiment du Département américain de l’énergie, de l’efficience énergétique et de l’énergie renouvelable.

 

Source

Cléa Desjardins
Cléa Desjardins
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