Un système d'ombrage réglable qui s'adapte de façon autonome au cours de la journée, sans capteurs ni moteurs et en grande partie sans entretien ? C'est tout à fait possible :un doctorant de l'ETH à l'Institut des matériaux de construction a développé une alternative aux brise-soleil motorisés.

Il fait chaud en ville en été, et les bâtiments exposés à la lumière directe du soleil deviennent particulièrement chauds. La nuit, il peut alors être difficile de se débarrasser de cette chaleur accumulée. Ces jours, beaucoup de gens rêvent d'une climatisation efficace. Chiara Vailati a eu un autre rêve :après avoir terminé ses études en Italie, l'ingénieur civil a poursuivi l'idée de créer un pare-soleil réglable et autonome pour les maisons, pour réduire la quantité de chaleur qui pénètre dans un bâtiment et donc le besoin de refroidissement. Elle avait des exigences élevées :« Je voulais que le système soit fait de matériaux respectueux de l'environnement, consomment très peu d'énergie et ont des coûts d'installation et de maintenance faibles, " se souvient Vailati.

Vailati a depuis pu concrétiser son idée :lors de son projet de doctorat avec le professeur Ingo Burgert à l'Institut des matériaux de construction de l'ETH Zurich, elle a conçu un système d'ombrage innovant. Quiconque imagine désormais un ombrage high-tech entièrement automatique avec des capteurs, des actionneurs et des commandes complexes est loin d'être le cas. Le prototype de Vailati est peut-être high-tech, mais c'est toujours d'une modestie rafraîchissante. Le système utilise des planches de bois produisant de l'ombre et ne nécessite aucun capteur ni moteur, ni même d'électricité. Cependant, il change toujours en fonction des conditions météorologiques :les planches se déplacent de manière autonome. Plusieurs paires de planches alignées en parallèle créent une sorte de toit qui s'ouvre et se ferme. La construction peut être placée, par exemple, horizontalement au-dessus d'une fenêtre sur la façade d'un bâtiment.

"Nous nous sommes inspirés des pommes de pin pour le mouvement autonome des planches, " dit Vailati. Les écailles de ces cônes réagissent aux changements d'humidité :si l'humidité diminue, les écailles se plient et passent d'une forme droite à une forme incurvée - de sorte que le cône s'ouvre par temps sec. C'est la structure du cône qui rend cela possible :les écailles sont constituées de deux couches connectées qui se contractent à des degrés différents lorsque l'humidité diminue.

Le bois bicouche est un matériau réactif

Vailati a transféré ce principe de fonctionnement aux planches de bois bicouches. Les couches se composent de différents types de bois, dont les fibres sont également orientées perpendiculairement les unes aux autres. C'est une idée fascinante :« Comme son modèle naturel, les doubles couches de bois profitent des variations d'humidité au cours de la journée, " explique Vailati. Dans l'air humide du matin et de la nuit, les planches sont plates et verticales, tandis qu'à midi, quand le soleil est haut et que l'air est plus sec, ils se plient sensiblement et fournissent ainsi de l'ombre.

Alternative aux planches motorisées

Cette idée apparemment simple a nécessité des années de recherche. Vailati a dû relever deux défis en particulier. Premièrement, il a été nécessaire d'augmenter les structures bicouches initialement très petites à la longueur de planche standard d'un demi-mètre, sans que le matériau se déforme de manière incontrôlable. Deuxièmement, le système a réagi trop lentement par rapport aux planches motorisées conventionnelles. "Je devais trouver un moyen d'accélérer la cinétique de la bicouche, " dit Vailati. Des motifs rayés dans le bois et un rapport finement ajusté des épaisseurs de couche ont contribué à accélérer le mouvement. Enfin, Vailati a également mis à profit son expérience d'ingénieur civil :pour augmenter l'ombrage, elle a couplé les planches bicouches. "Cela a considérablement augmenté le temps de réaction, " dit-elle joyeusement.

L'ETH Zurich a breveté son invention. Et Vailati a soutenu sa thèse de doctorat en février, et a récemment commencé à travailler comme post-doctorant à l'Empa dans le groupe Matériaux et composants énergétiques du bâtiment. Un petit prototype de son dispositif d'ombrage se trouve encore sur le toit d'un bâtiment de l'ETH sur le campus de Hönggerberg. Particulièrement lors de journées comme celles-ci, son ombre agréablement fraîche serait une bénédiction.