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Utiliser l’intelligence artificielle pour concevoir des pompes à chaleur plus efficaces

Les pompes à chaleur sont déjà incroyablement efficaces. Les chercheurs en Suisse disent qu’ils peuvent augmenter encore plus l’efficacité en utilisant l’intelligence artificielle.

Une équipe de recherche dirigée par Jürg Alexander Schiffmann de L’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPF) utilise l’IA pour concevoir des compresseurs qui réduisent la consommation de chaleur d’une pompe à chaleur d’environ 25%.

Contrairement aux fours ou chaudières conventionnels, qui brûlent du combustible pour produire de la chaleur, les pompes à chaleur utilisent l’électricité pour déplacer la chaleur d’un endroit à un autre. À l’aide d’un compresseur et d’un réfrigérant, les pompes à chaleur expulsent la chaleur de l’intérieur vers l’extérieur pendant la saison de refroidissement ou captent la chaleur extérieure du sol ou de l’air et l’extraient d’hiver en hiver.

Dans ce cas, la recherche s’est concentrée sur le compresseur de la pompe à chaleur. Les pompes à chaleur conventionnelles utilisent des pistons pour comprimer le réfrigérant liquide en circulation. Les pistons doivent être lubrifiés pour éviter les frottements qui peuvent réduire l’efficacité du transfert de chaleur.

Ici, la conception de la recherche utilise à la place des micro-turbocompresseurs 10 fois moins que les appareils alternatifs qu’ils remplacent. Les micro turbocompresseurs évitent les frottements en travaillant sans huile sur les paliers à gaz. Selon l’équipe de recherche, en réduisant la friction, le système de micro-turbocompresseur améliore le coefficient de transfert de chaleur de 20 à 30%.

Le laboratoire de Schiffmann s’est tourné vers l’apprentissage automatique pour optimiser la taille du micro turbocompresseur pour chaque pompe à chaleur. L’équipe a saisi les résultats de 500 000 simulations dans des algorithmes d’apprentissage automatique pour créer des équations permettant de remplir le graphique de la pompe à chaleur. Les équations résultantes peuvent être utilisées pour dimensionner même de très petits compresseurs pour différents modèles de pompes à chaleur.

Selon les chercheurs, l’utilisation de l’IA raccourcit et simplifie considérablement le processus de conception d’une pompe à chaleur.

Sur le marché dans cinq ans?

Une telle technologie de micro-turbocompresseur est « mature », indique le communiqué de presse de l’EPFL. « ‘Maturité’ de notre point de vue signifie que nous avons prouvé la faisabilité technique de telles machines », a déclaré Schiffmann, professeur adjoint au laboratoire de conception mécanique appliquée de l’EPFL, dans un e-mail à Greentech Media.

« Le fabricant de compresseurs devrait pouvoir reprendre notre technologie et l’inclure dans le développement de ses produits », a-t-il ajouté.

Cependant, Schiffmann a averti qu’il restait beaucoup de travail sur la commercialisation de la technologie. « Une étape importante de l’industrialisation doit être franchie avant que nos machines ne deviennent un produit économiquement viable. »

Jusqu’à présent, le laboratoire n’a testé que des prototypes de pompes à chaleur à micro-turbocompresseur.

« La production de centaines de milliers voire de millions par an nécessite une refonte importante de la production de masse », a-t-il déclaré. « Il est préférable de supposer que les pompes à chaleur avec micro-turbocompresseurs seront disponibles sur le marché dans environ cinq ans. »

Schiffmann a déclaré que l’industrie souhaitait déjà adopter cette technologie. « Nous avons déjà contacté plusieurs sociétés qui souhaitent utiliser notre méthode », a-t-il ajouté, sans divulguer de sociétés spécifiques.

« Ils préfèrent rester » sous le radar « pour l’instant », a-t-il déclaré.