Le soleil de midi sur simple pression d'un bouton

Dans quelle mesure le nouveau matériau de construction protège-t-il de la chaleur de midi à Marrakech ? Comment la nouvelle fa?ade doit-elle être imprimée pour qu'il ne fasse pas trop froid en hiver à Berlin et pas trop chaud en été ?

Les chercheurs de l'ETH peuvent désormais simuler cela un par un, dans un b?timent gris argenté sur le H?nggerberg, le Zero Carbon Building Systems Lab. Ce laboratoire a été initié par Arno Schlüter, professeur d'architecture et de systèmes de construction à l'ETH.

Pour des b?timents qui utilisent le soleil

Dans ce nouveau laboratoire, les chercheurs peuvent tester plus facilement et plus rapidement comment les systèmes, éléments et matériaux de construction nouvellement développés se comportent dans différentes conditions climatiques. La position du soleil, la composition du rayonnement, la température et l'humidité de l'air peuvent être réglées de manière à correspondre à presque n'importe quel point du globe, n'importe quel jour de l'année.

La pièce ma?tresse du laboratoire est une première mondiale : un soleil artificiel composé de centaines de puissantes diodes électroluminescentes, fixé à un bras pivotant gr?ce auquel l'installation peut imiter la course du soleil à différents endroits du monde. Le simulateur a été développé par le groupe Schlüters en collaboration avec des partenaires industriels.

En plus de la salle avec le soleil artificiel, il y a deux autres cellules de test sur le c?té sud du b?timent, qui sont exposées à la lumière naturelle du soleil et au climat extérieur.

Tester les composants plus rapidement

La particularité du laboratoire est que les murs extérieurs, les plafonds ou les sols des trois cellules de recherche peuvent être remplacés et équipés de prototypes. De cette manière, les éléments du b?timent qui sont par exemple développés dans le laboratoire de fabrication robotisé situé à c?té peuvent être immédiatement testés en grandeur nature quant à leurs performances et être développés plus rapidement.

C'est le cas d'une fa?ade semi-transparente en polymère imprimé qui, gr?ce à sa structure, bloque ou laisse passer la lumière du soleil selon l'angle d'incidence. Elle est développée par le groupe de Schlüter en collaboration avec des chercheurs du groupe des professeurs de l'ETH Fabio Gramazio et Matthias Kohler ainsi que celui de Benjamin Dillenburger dans le cadre du P?le de recherche national (NCCR) Fabrication numérique.

Des éléments de construction imprimés en 3D pour les fa?ades devraient bient?t être testés. Gr?ce à une macrostructure ingénieuse, ils peuvent conduire passivement la chaleur du soleil de la fa?ade vers l'intérieur des b?timents ou, si nécessaire, avoir un effet isolant.

Le laboratoire poursuit également le développement de la fa?ade solaire adaptative en Groupe Schlüters. Leurs panneaux solaires mobiles s'orientent en fonction de la position du soleil et maximisent ainsi le gain d'énergie. Ils peuvent en outre faire de l'ombre ou laisser passer les rayons du soleil, ce qui permet de consommer moins d'énergie de chauffage ou de refroidissement.

Dans le Zero Carbon Building Systems Lab, le système intelligent doit apprendre, gr?ce aux interactions des utilisateurs, à orienter les panneaux de manière à obtenir un maximum de production d'énergie et de confort. Comme les locaux de recherche sont accessibles et habitables, le comportement des utilisateurs peut également être pris en compte et évalué.

En route vers des b?timents climatiquement neutres

Le laboratoire doit contribuer à ce que les b?timents deviennent climatiquement neutres lors de leur fabrication et de leur exploitation. Schlüter explique à ce sujet : "Si l'on veut réduire les émissions de gaz à effet de serre des b?timents, les matériaux, la technique du b?timent et le comportement des habitants jouent un r?le. Au Zero Carbon Building Systems Lab, nous pouvons étudier l'interaction de ces facteurs".

Différentes disciplines doivent collaborer dans le laboratoire : Architectes et ingénieurs civils avec des informaticiens et des spécialistes des matériaux. Il jouera également un r?le important dans la formation des étudiants : les doctorants et les étudiants en master y trouveront un espace d'expérimentation et apprendront par l'exemple comment concevoir des b?timents respectueux du climat. En outre, le laboratoire sera également ouvert aux chercheurs externes et aux partenariats industriels.