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Étiquette : Gebäudefassaden

  • Une étude révèle des opportunités pour les façades végétalisées et les panneaux solaires

    Une étude révèle des opportunités pour les façades végétalisées et les panneaux solaires

    Dans le cadre du projet GreenPV, une équipe de recherche de la Haute école de Lucerne a développé des solutions innovantes pour la conception des façades de bâtiments. L’objectif était d’explorer le potentiel des installations photovoltaïques (PV) et de la végétalisation pour faire face aux défis croissants posés par le réchauffement climatique. Une brochure spécialement conçue pour les concepteurs et les maîtres d’ouvrage résume les conclusions et les recommandations du projet.

    L’importance de ces recherches est évidente si l’on considère les prévisions du National Center for Climate Services : La température moyenne annuelle en Suisse pourrait augmenter jusqu’à 5,4 degrés d’ici la fin du 21e siècle. Cela augmentera non seulement considérablement les besoins en énergie, notamment pour le refroidissement, mais aura également un impact sur le confort dans les bâtiments. Les installations photovoltaïques peuvent fournir de l’énergie au moment où elle est le plus nécessaire, c’est-à-dire lorsque le rayonnement solaire est intense. Parallèlement, les façades végétalisées offrent une alternative judicieuse dans les zones urbaines où les nouveaux espaces verts sont rares.

    Les façades, un potentiel inexploité
    « Alors que les avantages des systèmes photovoltaïques et de la végétalisation sont déjà de plus en plus utilisés sur les toits, les façades restent largement inexploitées jusqu’à présent », explique le Dr Silvia Domingo, chercheur à la HSLU. Pourtant, les façades offrent une excellente opportunité de production d’énergie et de végétalisation sans occuper de surface supplémentaire. Les installations photovoltaïques sur les façades sud s’avèrent particulièrement efficaces pendant la saison froide, car elles peuvent exploiter au mieux l’angle d’inclinaison bas du soleil.

    Cependant, l’étude montre également qu’il existe des obstacles à l’adoption plus large de ces technologies. Il s’agit notamment des défis financiers, du manque de directives et des inquiétudes concernant la sécurité incendie. Ces facteurs sont souvent source d’incertitude pour les maîtres d’ouvrage. Pour y remédier, l’équipe de recherche a rédigé une brochure contenant des recommandations pratiques pour l’application de systèmes photovoltaïques et de végétalisation sur les façades.

    Aspects visuels et synergies fonctionnelles
    Un autre obstacle identifié par le Dr Domingo est la perception esthétique des panneaux solaires sur les façades des bâtiments. Les panneaux solaires noirs ne correspondent souvent pas à l’idée visuelle que s’en font les maîtres d’ouvrage. Mais la recherche montre qu’à l’avenir, des panneaux solaires de différentes couleurs et textures pourraient être disponibles, sans perte significative d’efficacité.

    Outre les installations photovoltaïques, les façades végétalisées offrent de nombreux avantages qui vont bien au-delà de l’effet de refroidissement. Elles contribuent à la biodiversité, améliorent la qualité de l’air, réduisent la propagation du son et favorisent la rétention des eaux de pluie. Ces avantages sont particulièrement importants dans les zones urbaines denses, où ils peuvent améliorer considérablement la qualité de vie.

    La combinaison de la végétalisation et des installations PV
    L’étude de la HSLU montre que la végétalisation et les installations PV sur les façades peuvent souvent être bien combinées afin d’exploiter les synergies. Alors que les installations PV sur les zones de façade non ombragées et plus hautes assurent une production d’énergie maximale, les surfaces végétalisées déploient leur effet de refroidissement et d’absorption du bruit dans les zones proches du sol. Cette combinaison contribue à un climat de quartier plus agréable et à une production d’électricité respectueuse du climat.

    Achèvement du projet GreenPV
    Le projet GreenPV, qui a débuté en décembre 2021 et s’est poursuivi jusqu’à la mi-2024, a été financé par un large réseau de soutiens, dont l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) et plusieurs fondations. L’équipe du projet, dirigée par Gianrico Settembrini, a tiré de précieux enseignements qui ont été consignés dans une brochure désormais à la disposition des planificateurs, des constructeurs et des personnes intéressées.

    Avec les résultats du projet GreenPV, la HSLU apporte une contribution importante au développement durable dans le domaine de la construction et montre comment la végétalisation et les panneaux solaires peuvent être combinés sur les façades pour répondre efficacement aux défis du changement climatique.

  • « NEST offre l’environnement idéal pour développer notre innovation »

    « NEST offre l’environnement idéal pour développer notre innovation »

    Les bâtiments sont responsables de plus de 40% de la consommation d’énergie mondiale. Une grande partie est utilisée pour assurer le confort des utilisateurs, c’est-à-dire pour le chauffage et la climatisation. Au vu de l’évolution actuelle du marché de l’énergie, la grande question est de savoir comment nous pourrons couvrir notre consommation d’énergie à l’avenir. Il faut trouver des moyens d’exploiter de nouvelles sources d’énergie tout en réduisant la consommation d’énergie des bâtiments. L’une d’entre elles pourrait être une meilleure utilisation des surfaces de façade.

    Cela recèle un potentiel certain, car la façade des bâtiments reste majoritairement inutilisée et constitue en même temps le facteur central permettant soit de laisser entrer l’énergie dans le bâtiment, soit de la conserver à l’intérieur. Dans le cadre de l’unité HiLo du NEST, des chercheurs de l’ETH Zurich ont donc développé une innovation qui permet d’exploiter ce potentiel : une façade solaire adaptative qui optimise non seulement la production d’électricité, mais réduit également les pertes d’énergie. Appliquée à la façade proprement dite, elle constitue une sorte de seconde peau pour le bâtiment. Cette innovation porte ainsi le nom approprié de « Solskin ».

    Intégration architecturale facile
    « Nous voulions développer une façade qui puisse être installée très facilement sur un bâtiment et s’intégrer de manière optimale à l’architecture », explique Bratislav Svetozarevic à propos de l’idée derrière l’innovation. Il a joué un rôle déterminant dans le développement de « Solskin » dès le début, d’abord en 2014 en tant que doctorant dans le groupe « Architecture and Building Systems » d’Arno Schlüter à l’ETH Zurich, puis à partir de 2018 en tant que post-doc à l’ETH et à l’Empa, où il a mené des recherches sur des sujets connexes.

    « Solskin » se compose d’une ossature légère qui est fixée à la façade. De petits panneaux solaires carrés à couche mince y sont montés, dont la couleur peut être adaptée à l’enveloppe existante du bâtiment. La façade solaire s’intègre ainsi parfaitement à l’aspect général du bâtiment. En même temps, les panneaux peuvent être orientés individuellement dans toutes les directions. En effet, derrière chaque module se trouve une unité de commande que Svetozarevic et ses collègues ont développée au fil des ans. La particularité de ce système est que l’orientation des panneaux se fait par pression d’air. Les matériaux utilisés sont à la fois robustes et souples, afin que le système puisse résister aux fortes rafales de vent et aux précipitations.

    Vérification de la réalité
    L’idée de l’orientation flexible est de permettre à la façade solaire de suivre la position du soleil et d’optimiser ainsi la production d’électricité. Parallèlement, « Solskin » sert également à ombrager activement le bâtiment en été, réduisant ainsi les besoins de refroidissement, ou à ouvrir les panneaux pour laisser les rayons du soleil pénétrer à l’intérieur et économiser ainsi de l’énergie de chauffage en hiver.

    Les premiers tests de prototypes à l’ETH Zurich ont convaincu les chercheurs de l’applicabilité de cette innovation. Mais cette façade innovante fonctionnerait-elle également sur un bâtiment réel ? Pour trouver la réponse à cette question, « Solskin » a été installé sur la façade de l’unité HiLo. « HiLo nous a offert la possibilité d’installer et de tester notre système pour la première fois sur un bâtiment occupé. Nous avons ainsi été en mesure d’évaluer l’utilisation et l’acceptation des utilisateurs », explique Svetozarevic. Un facteur important, car en plus du système proprement dit, les chercheurs ont également développé un algorithme qui enregistre les besoins des personnes travaillant dans l’unité HiLo et peut ainsi améliorer le confort des utilisateurs en plus de l’optimisation de la production. Il est maintenant en cours de développement à l’aide des données issues de l’exploitation au NEST.

    Un avenir radieux
    Les résultats des prototypes et du projet pilote au NEST indiquent une direction claire : « Solskin » permet d’économiser de l’énergie – et énormément. Alors que la production solaire peut être augmentée jusqu’à 40% par rapport aux solutions traditionnelles, il est possible d’économiser jusqu’à 80% de l’énergie de chauffage et de refroidissement par rapport à un système d’ombrage conventionnel et non adaptable. « Nous sommes heureux d’avoir pu montrer au NEST que notre système fonctionne et quel est son potentiel », déclare Svetozarevic, rayonnant. Plusieurs jurys d’experts ont été convaincus de ce potentiel et ont décerné des prix à « Solksin ». Parmi ces prix figure le prestigieux Watt d’Or, décerné chaque année par l’Office fédéral de l’énergie.

    La prochaine étape consiste à commercialiser le produit. A cette fin, Bratislav Svetozarevic et son équipe ont créé en 2022 la spin-off « Zurich Soft Robotics » et ont déjà décroché un contrat important. L’entreprise KELLER Druckmesstechnik AG à Winterthour souhaite installer « Solskin » sur son nouveau bâtiment de production – et ce sur une surface totale de 1 300 m2.

    Outre l’utilisation sur des bâtiments neufs, cette innovation est également idéale pour la mise à niveau de bâtiments plus anciens. Solskin présente donc un grand potentiel d’optimisation énergétique de l’ensemble du parc immobilier et apporte ainsi une réponse à la question de savoir comment nous pourrons continuer à générer suffisamment d’énergie pour faire fonctionner nos bâtiments à l’avenir.