Technique verte pour HPZ

C'est décidé : le système énergétique suisse sera transformé de manière conséquente d'ici 2050. L'énergie nucléaire sera abandonnée au profit des sources d'énergie renouvelables. La réduction des émissions de CO? et des énergies fossiles doit aller encore plus vite - la marque souhaitée est ici une baisse d'au moins 20 pour cent d'ici 2020 par rapport au niveau de 1990.Pour atteindre les objectifs d'une société durable, il faut économiser l'énergie à tous les niveaux : dans le secteur de la mobilité, dans l'industrie et les entreprises de services, les communes et les villes - et surtout dans le domaine de la construction.

Selon la Commission européenne, la construction et l'entretien des b?timents, y compris le chauffage, la climatisation, l'éclairage et les équipements électriques, représentent 40% de la consommation d'énergie dans l'UE. Trouver une solution à long terme à ce problème énergétique relève également de la responsabilité de la génération actuelle d'architectes.

Essai de nouvelles techniques de construction

Hansjürg Leibundgut, professeur à l'Institut de technologie en architecture, est l'un de ceux qui réfléchissent aux techniques de construction d'avenir. Le "système de b?timent LowEx" qu'il a con?u permet d'alimenter en énergie des b?timents neufs ou rénovés à l'aide de sondes géothermiques, de capteurs hybrides et de pompes à chaleur, avec un minimum d'émissions. Les connaissances acquises dans ce domaine ont été testées dans la pratique lors de la transformation de l'ancien b?timent central du département de physique sur le campus du H?nggerberg. Cet immeuble de bureaux, réalisé sur la colline verte lors de la première étape de construction dans les années 1960 et portant l'abréviation HPZ, devait être entièrement rénové dans le cadre de la stratégie de l'ETH visant à améliorer sa propre empreinte écologique et dans le cadre de mesures d'assainissement globales.

Les mauvaises valeurs d'isolation du b?timent, les pertes thermiques élevées en hiver, étaient en contradiction avec l'exigence actuelle d'une faible consommation d'énergie primaire et d'un faible impact environnemental. "Le concept de transformation conventionnel initial prévoyait un assainissement en profondeur", explique Philippe Goffin, doctorant à la chaire de technique du b?timent, pour retracer l'historique. Donc une déconstruction jusqu'à la substance de base, suivie d'un équipement du b?timent avec une nouvelle fa?ade, un nouveau toit et de nouvelles installations techniques. "Cela aurait été très dommage, car la fa?ade en aluminium d'Albert Heinrich Steiner, de grande qualité et d'une esthétique de premier ordre, aurait alors été détruite".

Steiner, un architecte zurichois, architecte municipal pendant de nombreuses années et professeur d'architecture et d'urbanisme à l'ETH, avait con?u les plans de l'extension globale de la haute école sur le H?nggerberg à la fin des années 1950 et réalisé les premières constructions, notamment le b?timent HPZ. Afin de protéger la structure de fa?ade du b?timent, de ne pas user inutilement de matériaux de haute qualité et d'économiser en même temps des émissions grises pendant le processus de construction, les chercheurs du professeur Leibundgut ont développé une stratégie de rénovation alternative. Cette variante de transformation proposait de conserver la fa?ade d'origine, à l'exception du rez-de-chaussée, et de ne remplacer que le verre des fenêtres et de refaire l'isolation du toit.

Les installations techniques, en revanche, devaient être entièrement remplacées par les composants LowEx développés par la chaire. "Nous nous sommes concentrés sur la technique du b?timent, c'est-à-dire sur les installations de chauffage, de ventilation et d'éclairage", explique Philippe Goffin en évoquant les principaux points de la stratégie de transformation, efficace également d'un point de vue économique. "Nous voulions tester si des b?timents mal isolés à l'origine pouvaient être adaptés aux exigences actuelles en matière d'efficacité énergétique sans une rénovation centrale co?teuse". Ces exigences sont désormais satisfaites.

Températures de bien-être

Le chauffage et la climatisation sont désormais décentralisés dans le b?timent, c'est-à-dire qu'ils sont commandés en fonction des besoins, par des panneaux de plafond qui peuvent être pilotés individuellement. Pour ne citer qu'un seul avantage de ce système de chauffage et de refroidissement con?u pour des températures basses : Alors que les températures de départ nécessaires avant la transformation pouvaient atteindre 60 ?C et plus, elles ne sont plus que de 32 ?C pour le chauffage. De plus, en hiver, la chaleur résiduelle est récupérée par deux pompes à chaleur d'évacuation.

En été, en revanche, la charge de refroidissement nécessaire a été réduite gr?ce à l'utilisation de vitrages de contr?le solaire très efficaces (M-Glas) dans tout le b?timent. Le verre M filtre les rayons infrarouges et ultraviolets du spectre lumineux, ce qui permet à la lumière du jour de pénétrer en grande quantité dans la pièce, mais avec peu de chaleur. Le toit post-isolé réduit encore les besoins en chauffage et en climatisation. Les appareils mécaniques d'arrivée d'air (Airbox) installés dans tous les bureaux sont également efficaces sur le plan énergétique. L'air frais est pré-tempéré dans l'Airbox. L'extraction de l'air vicié est ensuite commandée par CO? via les panneaux de plafond. Cela permet de réduire le taux de renouvellement d'air et de diminuer la perte de température via le renouvellement d'air.

"L'énergie nécessaire au b?timent est fournie par le réseau d'anergie du campus et mise à disposition par une pompe à chaleur centrale", confirme Philippe Goffin en réponse à une question. Ce nouveau système géothermique dynamique sur le campus du H?nggerberg, auquel les premiers immeubles de bureaux ont pu être raccordés au printemps 2012, emmagasine en été la chaleur résiduelle générée par le refroidissement des b?timents et l'utilise en hiver pour le chauffage. Gr?ce à un réseau d'anergie couvrant l'ensemble du site, les différents b?timents et champs de sondes géothermiques sont regroupés en une seule association.

A partir de 2025, le chauffage et le refroidissement des b?timents du H?nggerberg devraient être pratiquement exempts d'émissions. Il est facile de comprendre qu'un système géothermique aussi généralisé pose des exigences élevées en matière de régulation des installations de chauffage, de climatisation et de ventilation. Le succès remporté par les ingénieurs de l'Institut de technologie en architecture n'en est que plus réjouissant : le concept de technique du b?timent LowEx utilisé dans l'ancien b?timent de physique a pu répondre à ces exigences gr?ce aux nouvelles installations mises au point. Un pas important vers une technique de construction respectueuse de l'environnement.