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Étiquette : klimagerechtes Bauen

  • Prévenir les îlots de chaleur dès la planification

    Prévenir les îlots de chaleur dès la planification

    Les changements climatiques mettent les villes à rude épreuve, en particulier en été. les « îlots de chaleur » sont devenus un thème omniprésent. Les planificateurs de grands quartiers peuvent toutefois éviter l’accumulation de chaleur. L’implantation des bâtiments en fonction de l’environnement, le choix des matériaux des façades et des surfaces extérieures, les espaces verts et un ombrage judicieux sont déterminants. L’impact de ces facteurs devrait en fait être pris en compte dès les premières étapes de la planification. Mais pour cela, les architectes devraient faire appel à des modèles informatiques capables de calculer l’impact des facteurs décisifs pour un lieu donné. Le problème des modèles existants est que le calcul prend beaucoup de temps et coûte cher. C’est pourquoi on renonce généralement à les utiliser à un stade précoce. La Haute école de Lucerne (HSLU) a désormais développé une nouvelle modélisation interactive du climat de quartier (QKM), qui se limite aux informations adaptées à la phase et fournit des résultats en quelques secondes. Le projet a été financé par la fondation Infinite Elements et la HSLU.

    La phase de planification doit être rapide
    Pour les grands projets de construction, les cabinets d’architectes postulent généralement dans le cadre d’une procédure de concours complexe et sous une forte pression de temps. « Ils doivent tenir compte d’un grand nombre d’exigences dans leur conception, l’une d’entre elles étant le microclimat », explique le professeur Markus Koschenz, expert en simulation à la Haute école de Lucerne. Des coûts élevés et des délais d’attente de deux jours ne sont pas envisageables pour les architectes dans cette phase de travail créative. C’est pourtant ce qu’ils auraient dû accepter jusqu’à présent s’ils voulaient intégrer les calculs complexes. Que faire alors si l’on remporte un projet de concours et que l’on s’aperçoit seulement ensuite que l’implantation du bâtiment a été mal choisie ? Le jury a en effet opté pour la solution proposée ; des adaptations fondamentales ne sont plus prévues dans la phase suivant la décision du jury – même si le calcul ultérieur du microclimat le suggère. En bref, le dilemme ne peut pas être résolu de cette manière. Aujourd’hui, les températures estivales plus chaudes sont déjà un problème pour les gens. Le réchauffement va s’accentuer dans les années et les décennies à venir, ce qui peut mettre en danger la vie des personnes âgées. Et les constructions en cours de planification seront encore là dans cinquante ans. Ignorer tout cela lors de la planification semble être une négligence.

    Résultats en quelques secondes
    « Nous avons besoin d’un outil de calcul du microclimat qui soit moins cher et surtout qui puisse fournir des résultats très rapidement », explique Koschenz. Son équipe principale, composée d’Andrii Zakovorotnyi, de Reto Marek et d’un spécialiste Revit externe, a développé cet outil à l’université de Lucerne. Il explique : « Les méthodes existantes utilisent des instruments universels de Computational Fluid Dynamics (CFD). Ces instruments permettent aux spécialistes de développer des machines, d’étudier les écoulements sur les avions ou de déterminer le microclimat dans les quartiers. Ils sont puissants, mais aussi coûteux. Notre modèle se concentre sur l’aspect du climat du quartier et nous travaillons avec des algorithmes de calcul rapides », explique Koschenz pour justifier la différence frappante dans la vitesse de calcul. Ainsi, il faut quelques secondes ou tout au plus quelques minutes pour calculer l’impact d’un changement. L’outil peut être utilisé par les planificateurs eux-mêmes dès la première étape du processus de planification. Il permet par exemple de comparer à peu de frais deux variantes d’aménagement de façade ou de plantation d’arbres dans une cour intérieure. Et ce, non seulement pour un jour d’été, mais pour toute une période estivale.

    Vérification du modèle par des mesures
    Les informations sur les bâtiments prévus, leur position, les matériaux utilisés ou le type et la position des espaces verts et des arbres sont tirées par la modélisation interactive du climat de quartier de l’outil de planification Revit, déjà utilisé par les bureaux d’architecture et d’aménagement paysager. À partir de là, le modèle physique calcule l’impact du rayonnement, de l’ombre, des propriétés de stockage de la chaleur des matériaux, du flux d’air, de la végétation et du moment de la journée sur le climat du quartier. Des images avec des échelles de couleurs indiquent les résultats de manière intuitive et compréhensible.

    L’équipe de Koschenz a prouvé que le modèle fonctionne correctement en effectuant des mesures dans le quartier de Suurstoffi à Rotkreuz et en comparant les résultats avec ceux de logiciels commerciaux existants. Koschenz est très satisfait des résultats : « Nous pouvons dire que la concordance avec les mesures et les résultats d’autres logiciels est élevée. Notre outil est donc beaucoup plus rapide pour la même précision ».

  • « co-operate » – un modèle de construction adaptée au climat

    « co-operate » – un modèle de construction adaptée au climat

    En ce qui concerne la préservation des ressources et la réduction des émissions de CO2, le campus qui prend forme sur le site de l’Empa à Dübendorf est appelé à devenir un élève modèle – du sommet à la base, des toits jusqu’à 100 mètres de profondeur, où aboutissent les sondes géothermiques d’un réservoir d’énergie saisonnier expérimental unique en son genre. En été, ces « tubes » stockent la chaleur perdue, par exemple celle des machines frigorifiques, de la ventilation et des appareils de laboratoire, pour l’utiliser ensuite en hiver pour le chauffage ou la production d’eau chaude. L’objectif : réduire au maximum les émissions de CO2 des bâtiments sur l’ensemble du campus, tout en explorant cette technologie innovante pour un avenir énergétique durable.

    Minimiser les émissions de gaz à effet de serre : Cette exigence caractérise également les constructions du nouveau campus. Le bâtiment de trois étages situé à droite de l’entrée est un « parking bois-béton » unique en son genre, dont les plafonds sont une construction sophistiquée de poutres et de dalles en épicéa recouvertes de béton. Grâce à cette construction hybride, l’épaisseur des couches de béton a pu être réduite d’environ un tiers, selon l’entreprise de construction Implenia. Une économie considérable a donc été réalisée sur le ciment, « nuisible au climat » : environ 9 300 m2 de plafonds nervurés en béton ont été remplacés par des plafonds à poutres en bois – une contribution à la tendance actuelle qui consiste à remplacer le béton par des constructions en bois lorsque cela est possible et judicieux.

    Selon Kevin Olas, responsable de l’immobilier à l’Empa, l’un des défis de ce projet était d’intégrer l’éclairage, les lignes électriques et les conduites d’évacuation des eaux usées de manière discrète afin de ne pas nuire à l’esthétique de cette construction hybride raffinée. En outre, la planification devait également tenir compte des aspects futurs : Le parking a été conçu de manière modulaire, à partir d’éléments préfabriqués démontables, dans l’optique du changement climatique et d’un avenir lointain où la mobilité individuelle jouera peut-être un rôle moins important qu’aujourd’hui. Certaines parties du bâtiment pourraient alors être transformées en ateliers ou utilisées à d’autres fins.

    L’urine comme matière première pour l’engrais
    Dans ce futur, la construction sera également déterminée par une économie circulaire respectueuse de l’environnement : Non seulement l’acier, le béton ou les éléments en bois peuvent être recyclés sans nuire au climat, mais aussi les « matières premières » humaines. Prenons l’exemple de l’urine : des toilettes « NoMix », développées ces dernières années par des spécialistes de l’institut de recherche sur l’eau Eawag, ont été installées dans le grand bâtiment de laboratoire au centre de « co-operate ». Sans modifier l’usage habituel, ils séparent l’urine humaine de ce que l’on appelle les eaux noires, composées de matières fécales, d’eau de vaisselle et de papier toilette.

    Comme l’urine contient des nutriments précieux tels que l’azote, le phosphore et le potassium, elle peut être utilisée pour produire des engrais pour l’agriculture. Grâce à un procédé spécialement développé par l’Eawag, la matière première est d’abord stabilisée par un processus biologique dans le sous-sol du bâtiment NEST et perd ainsi son odeur forte. Un filtre à charbon actif élimine tous les résidus de médicaments avant que le liquide ne soit finalement évaporé – pour devenir un engrais de haute qualité appelé « Aurin », commercialisé par la société Vuna GmbH, spin-off de l’Eawag. Avec 1000 litres d’urine, on obtient 100 litres de cet engrais qui, depuis 2018, est également autorisé par l’Office fédéral de l’agriculture pour l’utilisation sur les plantes comestibles.

    De nombreuses pièces de la mosaïque pour un bon bilan climatique

    Outre le système discret de collecte de l’urine, de nombreux détails évidents témoignent de la volonté du campus de montrer la voie d’une construction respectueuse de l’environnement. Des installations photovoltaïques permettront d’augmenter massivement la production d’électricité propre. Et sur une surface de plus de 14 000 m2, les gens se déplacent sur de l’asphalte recyclé, avec un pourcentage élevé de 80% de matériaux recyclés dans la couche de base et 20% dans la fine couche de roulement.

    Parallèlement, les architectes paysagistes ont renoncé à l’asphalte afin d’aménager le site de manière naturelle : Les surfaces jusqu’ici imperméables sont « libérées », comme la Ludwig-Tetmajer-Strasse sur le site de l’Empa. « Ce ‘désert de parking et d’asphalte’ se transforme en une zone verte et ombragée », explique Kevin Olas. Et derrière les grands bâtiments neufs, la biodiversité est également favorisée par des plantes et des arbres variés – grâce à des espèces sélectionnées pour leur résistance à la chaleur et qui se sentiront bien dans les conditions climatiques futures.

  • Werkstadt Zurich: transformation en un quartier plus respectueux du climat

    Werkstadt Zurich: transformation en un quartier plus respectueux du climat

    D’ici 2035, les CFF transformeront le site de la Werkstadt (42 000 m2) à Zurich en un espace urbain animé. Le bâti historique est conservé et formera à l’avenir un bel ensemble avec les nouveaux bâtiments et les surélévations. La transformation des anciens ateliers CFF se déroule de manière entièrement durable. Le projet comprend des mesures de construction adaptées au climat et suit les principes de l’économie circulaire ainsi qu’un concept énergétique innovant.

    Utiliser les éléments existants
    En étroite concertation avec le service de conservation du patrimoine, les bâtiments existants seront progressivement rénovés et complétés par de nouvelles constructions et des surélévations. L’ancien atelier de wagons «bâtiment Q» constituera le cœur du site et offrira différents potentiels d’utilisation sous un même toit dès 2023. Ce projet créera une belle interaction entre le bâti historique, la densification de la construction et l’usage public des espaces extérieurs.

    © SBB AG, Martin Zeller

    Construction adaptée au climat
    «Les CFF veulent être climatiquement neutres à partir de 2030. Construire de manière durable est une pierre importante à apporter à cet édifice», selon Gabriele Bühler, cheffe de projet aux CFF. Différentes mesures de construction adaptées au climat ont été intégrées dans la planification. Par exemple, la disposition des nouveaux bâtiments garantit une bonne circulation des courants d’air frais. Dans la mesure du possible, l’eau récupérée au niveau des toits est infiltrée dans un système en surface et sert également au refroidissement. Les surfaces à travers lesquelles l’eau ne peut s’infiltrer sont autant que possible désimperméabilisées. La transformation suit une approche systémique prenant en compte les bâtiments sur l’ensemble de leur cycle de vie. L’objectif est ainsi de réduire au maximum les émissions de CO2. Afin de garantir la circularité, toutes les parties d’ouvrage sont répertoriées sur la plateforme Madaster. Une attention particulière est également portée à la réutilisation des éléments de construction. 

    Concept énergétique: 100% renouvelable
    Une solution énergétique basée à 100% sur des énergies renouvelables a permis à ewz de remporter l’appel d’offres public des CFF. L’eau souterraine, captée dans quatre puits sur le site, sert de source de chaleur et de refroidissement. Elle est acheminée vers les centrales énergétiques des grands bâtiments, où se trouvent les pompes à chaleur et les machines frigorifiques qui permettent d’atteindre la température souhaitée. Un réseau d’anergie relie l’ensemble des bâtiments et assure la répartition de l’énergie excédentaire entre les groupes de bâtiments. Ainsi, la chaleur ou le froid disponibles en abondance dans un bâtiment peuvent être utilisés dans un autre. Ce système présente notamment l’avantage de ne pas nécessiter de forage dans la nappe phréatique pour chaque bâtiment. Les bâtiments plus modestes sont reliés aux centrales énergétiques par un réseau de chauffage de proximité. La production de chaleur et de froid se fait à 100% sans émission de CO2, car l’électricité résiduelle provient également de sources renouvelables. L’utilisation d’un système énergétique monovalent conduit à une réduction de CO2 de plus de 2100 tonnes par an au terme du projet.

    Forte consommation propre d’énergie solaire
    En outre, ewz planifie, finance, réalise et exploite les installations de transformation ainsi que les lignes à moyenne tension afin d’approvisionner le site en énergie électrique. «Une partie de l’électricité destinée aux habitantes et habitants du site est produite sur place avec du photovoltaïque», explique Markus Fischer, responsable vente chez ewz Solutions énergétiques. C’est la raison pour laquelle les CFF et ewz veulent utiliser de manière optimale les surfaces de toitures pour la production d’énergie solaire. Tant le toit du bâtiment central Q que ceux d’autres bâtiments – qui sont adaptés à la production d’électricité solaire d’un point de vue statique et par leur orientation – seront recouverts d’installations photovoltaïques. Les locataires sont contraints par les CFF à participer à un regroupement pour la consommation propre (RCP) sur le site. «Une fois le projet achevé, le RCP sera composé d’environ 300 parties qui utiliseront sur place l’électricité produite localement. Cela permettra d’atteindre un taux élevé de consommation propre, ce qui contribuera largement à la rentabilité de l’installation photovoltaïque», selon Markus Fischer. Il estime qu’à terme, la consommation propre sur le site de la Werkstadt sera proche de 100%.

    © SBB AG, Martin Zeller

    Les avantages du contracting
    Pour le propriétaire, cette forme de collaboration présente notamment l’avantage de réduire les risques financiers et de maintenir les charges de gestion à un niveau très bas. Si une installation tombe en panne, ewz s’assure qu’elle soit remise en service le plus rapidement possible. Afin d’exploiter le système avec efficacité, ewz commence à optimiser son fonctionnement sur le plan énergétique peu après sa mise en service. Les installations sont optimisées et adaptées aux besoins effectifs de l’utilisation dans le cadre d’un processus continu. Cela permet ainsi d’obtenir une consommation d’énergie et des coûts les plus bas possible tout en offrant un maximum de confort aux utilisatrices et utilisateurs.

    Le projet «Werkstadt Zurich» est un exemple réussi de réaffectation clairvoyante d’un site industriel historique. Grâce à la rénovation et à l’extension ciblées de l’infrastructure en place et à un concept énergétique pionnier, le maître d’ouvrage – en collaboration avec les planificateurs et ewz – crée des plus-values pour les futures utilisatrices et futurs utilisateurs ainsi que pour l’environnement. Cliquez ici pour en savoir plus sur le concept énergétique innovant du site de la Werkstadt.

    https://www.ewz.ch/solutionsenergetiques