Il impressionne par son toit en béton filigrane et incurvé et par sa technologie de bâtiment auto-apprenante : c’est la dernière structure du bâtiment de recherche NEST de l’Empa et de l’Eawag à Dübendorf. Cette unité innovante, riche en recherches de l’ETH Zurich, a officiellement ouvert ses portes aujourd’hui.
Dans la dernière unité NEST appelée HiLo, les principes de construction du Moyen-Âge rencontrent les méthodes de construction de l’avenir : le module de bâtiment de deux étages avec son toit en béton à double courbure a été planifié et construit selon les méthodes de conception et de fabrication les plus modernes. Pour ce plafond voûté léger et innovant, les chercheurs de l’ETH Zurich se sont inspirés notamment des anciens bâtisseurs de cathédrales qui avaient compris comment créer des structures autoportantes. L’équipe de scientifiques dirigée par Philippe Block, professeur d’architecture et d’ingénierie structurelle, et Arno Schlüter, professeur d’architecture et de systèmes de bâtiment, ainsi que des partenaires industriels, veulent utiliser le bâtiment pour tester des méthodes de construction légère et les combiner avec des systèmes de bâtiment intelligents et adaptatifs.
Structures en béton économes en ressources
Le toit à double courbure, qui tire sa capacité de charge de sa géométrie et de sa structure à double coque, est particulièrement remarquable. Il se compose de deux couches de béton reliées par une grille de nervures en béton et d’ancrages en acier. Il a été construit à l’aide d’un coffrage flexible composé d’un filet de câbles 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.
En particulier pour les étages intermédiaires de l’unité à deux niveaux, 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 matériaux par rapport aux plafonds en béton traditionnels. Cette économie est obtenue grâce à la géométrie intelligente des plafonds : La voûte avec nervures de raidissement confère aux plafonds minces leur capacité de charge. Les méthodes de fabrication numérique utilisées permettent d’intégrer la ventilation, le refroidissement et le chauffage à basse température dans le plafond voûté nervuré, ce qui permet d’économiser davantage de matériaux et de volume.
Technologie de bâtiment auto-apprenant
Une façade solaire adaptative développée par le groupe d’Arno Schlüter est également utilisée dans l’unité HiLo. Il s’agit de 30 modules photovoltaïques qui peuvent s’aligner sur le soleil. Les modules flexibles peuvent également être utilisés pour contrôler l’incidence de la lumière du soleil dans la pièce afin de chauffer passivement ou – au contraire – de réduire le besoin en chauffage.
La façade solaire adaptative fait partie d’une série d’éléments technologiques de construction innovants destinés à réguler efficacement le climat intérieur. Pendant le fonctionnement, les chercheurs optimisent en permanence l’interaction des différentes technologies avec la participation des utilisateurs, en utilisant l' »apprentissage automatique », afin d’étudier comment obtenir des conditions intérieures confortables avec le moins d’énergie et d’émissions possible.
La recherche et les entreprises apprennent l’une de l’autre
HiLo est l’acronyme de « High Performance – Low Emissions » (hautes performances – faibles émissions) : avec cette unité, les chercheurs testent comment la construction et l’exploitation des bâtiments peuvent être conçues pour être aussi efficaces que possible en termes d’énergie et de ressources, tout en garantissant une architecture attrayante et un niveau élevé de confort pour les utilisateurs.
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HiLo est maintenant le huitième module du bâtiment expérimental NEST sur le campus des deux institutions de recherche Empa et Eawag à Dübendorf. Dans le bâtiment modulaire de recherche et d’innovation, les scientifiques peuvent collaborer avec des partenaires industriels pour tester et poursuivre le développement de nouvelles technologies de construction et d’énergie dans des modules de construction temporaires – appelés unités – dans des conditions réelles.
Équipe du projet
Innovation
Block Research Group, ETH Zurich
Chair of Architecture and Building Systems, ETH Zurich
Architecture
ROK Architekten
Block Research Group, ETH Zurich
À propos de NEST : NEST est le bâtiment modulaire de recherche et d’innovation des deux instituts de recherche suisses Empa et Eawag. Il a été inauguré en 2016 et se trouve sur le campus de l’Empa à Dübendorf. Plus de 150 partenaires issus de la recherche, de l’industrie et du secteur public travaillent en étroite collaboration dans le NEST. De nouvelles technologies et de nouveaux concepts de construction y sont testés en grandeur réelle, développés et éprouvés dans le cadre d’un usage quotidien. Leur transfert sur le marché s’en trouve ainsi accéléré. nest.empa.ch
