Construire plus léger - exploiter plus efficacement

Dans la dernière unité NEST baptisée HiLo, les principes de construction du Moyen-?ge rencontrent les méthodes de construction du futur : le module de b?timent de deux étages avec son remarquable toit en béton à double courbure a été planifié et construit à l'aide des méthodes de conception et de fabrication les plus modernes. Pour le nouveau plafond vo?té léger, les chercheurs de l'ETH Zurich se sont inspirés des anciens ma?tres b?tisseurs de cathédrales, qui savaient créer des structures qui se sponsorisent elles-mêmes. Les scientifiques réunis autour de Philippe Block, professeur d'architecture et de structures porteuses, et d'Arno Schlüter, professeur d'architecture et de systèmes de b?timents, souhaitent, en collaboration avec des partenaires industriels, tester avec ce b?timent des méthodes de construction légère et les combiner avec des systèmes de b?timents intelligents et adaptatifs.

Structures en béton économes en ressources

Le toit à double courbure, qui tire sa capacité portante de sa géométrie et de sa structure à double coque, est particulièrement frappant. Il se compose de deux couches de béton reliées par un treillis de nervures en béton et d'ancrages en acier. Il a été construit à l'aide d'un coffrage flexible composé d'un réseau de c?bles tendus et d'une membrane sur laquelle le béton a été projeté. Cette méthode de construction permet d'économiser de grandes quantités de béton et de matériel de coffrage.

Pour les planchers intermédiaires de l'unité de deux étages en particulier, les chercheurs se sont fixé pour objectif d'utiliser le moins de matériaux possible. La construction légère du plafond HiLo permet d'économiser plus de 70% de matériau par rapport aux plafonds en béton traditionnels. Cette économie est obtenue gr?ce à la géométrie intelligente des plafonds : La vo?te avec des nervures de raidissement confère aux plafonds minces leur capacité portante. Les méthodes de fabrication numérique utilisées permettent d'intégrer la ventilation, le refroidissement et le chauffage à basse température dans le plafond vo?té nervuré, ce qui permet d'économiser encore plus de matériau et de volume.

Technique du b?timent autodidacte

Une fa?ade solaire adaptative développée par le groupe d'Arno Schlüter est également utilisée dans l'unité HiLo. Celle-ci se compose de 30 modules photovolta?ques qui peuvent s'orienter en fonction du soleil. Ces modules flexibles peuvent en outre être utilisés pour contr?ler l'incidence du soleil dans la pièce afin de chauffer passivement ou, au contraire, de réduire les besoins de refroidissement.

La fa?ade solaire adaptative fait partie d'une série de composants innovants de la technique du b?timent pour la régulation efficace du climat intérieur. Pendant l'exploitation, l'interaction des différentes technologies est désormais optimisée en permanence par les chercheurs au moyen du "Machine Learning", avec la participation des utilisateurs, afin d'étudier comment obtenir des conditions intérieures confortables avec le moins d'énergie et d'émissions possible.

La recherche et l'économie apprennent l'une de l'autre

HiLo est l'abréviation de "High Performance - Low Emissions" : avec cette unité, les chercheurs testent comment la construction et l'exploitation des b?timents peuvent être con?ues de la manière la plus économe possible en énergie et en ressources - tout en garantissant une architecture attrayante et un grand confort pour les utilisateurs des b?timents.

HiLo est désormais le huitième module du b?timent expérimental NEST sur le campus des deux institutions de recherche Empa et Eawag à Dübendorf. Dans ce b?timent modulaire de recherche et d'innovation, les scientifiques peuvent, en collaboration avec des partenaires industriels, tester et développer de nouvelles technologies de construction et d'énergie dans des modules de b?timents temporaires - appelés unités - dans des conditions réelles.