Les termites déjouent les humains en matière de systèmes de CVC

Les termitières peuvent nous apprendre le secret de la création de bâtiments "vivants et respirants" qui consomment moins d'énergie.

D. Andreen

Alors que les humains ont construit des McMansions et d'autres structures qui ne privilégient ni l'efficacité ni la performance, d'autres membres du monde animal ont travaillé sur des conceptions brillantes conçues pour répondre au mieux à leurs besoins. Certes, les personnes pratiquant l'architecture vernaculaire ont leurs bâtiments compris. Mais dans trop d'endroits, nous avons des structures qui ne fonctionnent pas avec la nature, et nous finissons par compter sur des engins de contrôle du climat gourmands en ressources pour garder nos maisons habitables.

Actuellement, 25 % de l'énergie produite dans le monde est utilisée pour chauffer et refroidir les maisons et les bâtiments commerciaux. "Alors que les revenus augmentent et que notre planète se réchauffe, le nombre d'unités de climatisation devrait tripler, passant de 1,6 milliard d'unités aujourd'hui à 4,8 milliards en 2050", selon le Climate Portal du MIT. "Non seulement ce processus consomme beaucoup d'électricité, mais les climatiseurs ont également tendance à laisser échapper des réfrigérants, qui sont souvent des hydrofluorocarbures : des gaz à effet de serre des centaines de fois plus puissants que le dioxyde de carbone."

La question est la suivante : comment pouvons-nous passer à des moyens abordables, à faible émission de carbone et non polluants pour refroidir et chauffer nos bâtiments ?

Apprendre des termites, évidemment !

Dans une nouvelle étude publiée dans Frontiers for Materials, les chercheurs ont révélé comment les termitières peuvent nous apprendre à créer des climats intérieurs confortables qui n'ont pas l'empreinte carbone de la climatisation, explique Mischa Dijkstra dans Frontiers Science News.

"Les scientifiques ont étudié le" complexe de sortie "des termites Macrotermes michaelseni de Namibie, qui semble favoriser la régulation de l'humidité et l'échange de gaz", écrit Dijkstra "Ils ont montré que la disposition de ce réseau de tunnels en forme de treillis peut intercepter le vent autour de la termitière pour créer des turbulences à l'intérieur, qui peuvent alimenter la ventilation et contrôler le climat intérieur."

"Ces propriétés peuvent être copiées pour créer un climat confortable dans des bâtiments humains avec peu d'énergie", ajoute-t-il.

De nombreux termites sont connus comme des ingénieurs de l'écosystème, des espèces qui créent, détruisent, modifient ou maintiennent des habitats de manière significative. Et nous ne parlons pas des termites qui ont un goût pour votre maison, en soi. On parle de termites qui construisent des gratte-ciel.

Certains genres de termites construisent des monticules atteignant 26 pieds de hauteur, faisant de leurs tours les plus grandes structures construites par des animaux au monde. (Il y a des rapports non confirmés d'un monticule de 42 pieds en République du Congo construit par une espèce africaine connue sous le nom de termite guerrier !)

Pendant des dizaines de millions d'années, les termites ont perfectionné leurs méthodes de construction et il y a des leçons à tirer.

"Ici, nous montrons que le" complexe de sortie ", un réseau complexe de tunnels interconnectés trouvés dans les termitières, peut être utilisé pour favoriser les flux d'air, de chaleur et d'humidité de nouvelles manières dans l'architecture humaine", a déclaré le Dr David Andréen, un senior maître de conférences à l'Université de Lund et premier auteur de l'étude.

Pour l'étude, Andréen et le co-auteur, le Dr Rupert Soar, professeur agrégé à l'École d'architecture, de design et d'environnement bâti de l'Université Nottingham Trent, se sont tournés vers Macrotermes michaelseni. Aussi connus sous le nom de termites géants, plus d'un million d'individus peuvent constituer une colonie.

L'équipe s'est concentrée sur le complexe de sortie, un réseau dense de tunnels en forme de treillis, comme vous pouvez le voir sur la photo du haut. Cette structure relie des conduits plus larges à l'intérieur avec l'extérieur. "Pendant la saison des pluies (de novembre à avril), lorsque le monticule se développe, cela s'étend sur sa surface orientée au nord, directement exposée au soleil de midi", écrit Dijkstra. "En dehors de cette saison, les travailleurs des termites maintiennent les tunnels de sortie bloqués. On pense que le complexe permet l'évaporation de l'excès d'humidité, tout en maintenant une ventilation adéquate."

Andréen et Soar ont scanné et imprimé en 3D une copie d'un fragment d'un véritable complexe de sortie et ont exploré comment la disposition de la structure crée des flux oscillants semblables à des impulsions.

Grâce à diverses expériences, ils ont découvert que les tunnels du complexe interagissent avec le vent soufflant à l'extérieur de manière à améliorer le transfert de masse de l'air pour la ventilation. Les oscillations du vent à certaines fréquences génèrent des turbulences à l'intérieur, expliquent-ils. L'effet est d'évacuer les gaz respiratoires et l'excès d'humidité du centre du monticule.

D. Andreen

"Lors de la ventilation d'un bâtiment, vous souhaitez préserver le délicat équilibre de température et d'humidité créé à l'intérieur, sans entraver le mouvement de l'air vicié vers l'extérieur et de l'air frais vers l'intérieur. La plupart des systèmes CVC ont du mal avec cela. Ici, nous avons une interface structurée qui permet l'échange des gaz respiratoires, simplement en raison des différences de concentration entre un côté et l'autre. Les conditions à l'intérieur sont ainsi maintenues », a expliqué Soar.

Les auteurs concluent que le complexe de sortie peut créer une ventilation éolienne des termitières avec seulement des vents faibles à l'extérieur du monticule - et que, lorsqu'il est appliqué aux structures humaines, il pourrait faciliter le contrôle du climat et la ventilation.

D. Andreen et R. Soar

"Nous imaginons que les murs de construction du futur, fabriqués avec des technologies émergentes telles que les imprimantes à lit de poudre, contiendront des réseaux similaires au complexe de sortie. Ceux-ci permettront de déplacer l'air, grâce à des capteurs et des actionneurs intégrés qui ne nécessitent que d'infimes quantités d'énergie. ", a déclaré Andréen.

"L'impression 3D à l'échelle de la construction ne sera possible que lorsque nous pourrons concevoir des structures aussi complexes que dans la nature", a déclaré Soar. "Le complexe d'évacuation est un exemple de structure compliquée qui pourrait résoudre plusieurs problèmes simultanément : maintenir le confort à l'intérieur de nos maisons, tout en régulant le flux de gaz respiratoires et d'humidité à travers l'enveloppe du bâtiment."

"Nous sommes au bord de la transition vers une construction proche de la nature : pour la première fois, il sera peut-être possible de concevoir un véritable bâtiment vivant et respirant."

Et ainsi conclut cette leçon de nos professeurs de termites. Vous pouvez trouver l'étude complète ici : Métamatériaux inspirés des termites pour les enveloppes de bâtiments à flux actif.