Comment l’ingénierie façade peut-elle garantir une optimisation énergétique et diminuer l’empreinte carbone?
L’enveloppe est un élément majeur de l’expression architecturale d’un projet, mais c’est également un élément indispensable au confort et au bien-être des utilisateurs. L’enveloppe délimite l’environnement extérieur soumis aux conditions climatiques, et les ambiances intérieures dans lesquelles nous évoluons. C’est une frontière sélective qui permet de réguler l’environnement extérieur (intempéries, apports solaires, variation de température, bruits, …) des conditions artificielles nécessaires au confort.
Tout comme la peau chez les êtres vivants, l’enveloppe doit permettre le maintien de températures relativement constantes et indépendantes des fluctuations climatiques et des apports solaires.
Point de convergence des contraintes architecturales et fonctionnelles,
la conception des enveloppes demande une approche holistique appelant
de nombreuses connaissances physiques, de la statique à la mécanique des fluides en passant par les transferts de chaleur et l’optique.
En quoi l’ingénierie façade peut-elle garantir une optimisation énergétique ?
L’enveloppe est au centre de la stratégie énergétique et des transferts thermiques entre l’environnement extérieur et l’ambiance intérieur.
Les caractéristiques performantielles de la façade permettent de réguler et adapter les transferts thermiques fondamentaux qui sont la conduction, la convection et le rayonnement.
L’enveloppe doit être sélective, elle doit permettre aux rayonnements lumineux de se diffuser au mieux dans les espaces intérieurs mais elle doit également en été limiter les apports solaires.
Actuellement on conçoit les façades dans l’idée de rechercher d’excellentes performances thermiques notamment en termes d’isolation, de lumière naturelle et de gestion des apports solaires.
L’association avec le département Energie et Environnement d’Elioth permet une véritable synergie. La maîtrise des outils de calcul et de simulation des phénomènes physiques complexes permettent de développer des stratégies innovantes telles que l’optimisation de l’éclairage naturel, la recherche et l’optimisation de la géométrie de protection solaire, l’évaluation de principe de ventilation naturelle et des températures résultantes. Les compétences et l’innovation techniques de l’équipe permettent d’interpréter et de traduire les concepts physiques en détails constructifs tout en respectant les attentes architecturales.
Demain, l’enveloppe doit évoluer, on devrait assister à un paradigme. Actuellement on a des façades passives, statiques, qui n’ont pas ou peu la faculté de s’adapter aux sollicitations thermiques, de respirer, de s’autoréguler. Alors on réfléchit à les faire devenir plus intelligentes pour qu’elles réagissent naturellement aux sollicitations liées au climat, en favorisant des approches low tech et l’autonomie énergétique.
La façade pourrait devenir un régulateur intégré à l’instar de notre peau, avec des systèmes lui permettant de devenir plus opaque ou réfléchissante lors de journées ensoleillées d’été, ou à l’inverse faire entrer un maximum d’énergie solaire en hiver pour chauffer naturellement les espaces. Plus ou moins poreuse à l’air, elle pourrait permettre la ventilation naturelle des locaux, ou permettre de stocker de l’énergie par le biais de capteurs solaires ou de matériaux à changement de phase.
C’est un axe sur lequel on doit insuffler une nouvelle donne, Elioth l’a commencé par le biais de recherche tel que le module Clip’n’Clim, mais on essaye de pousser cette réflexion encore plus loin.
Les outils d’optimisation doivent nous permettent d’aller plus loin et développer des solutions innovantes et dynamiques.
Comment garantir une empreinte carbone moindre ?
Parmi les nombreuses pistes, on peut citer le choix des matériaux.
L’empreinte carbone des matériaux utilisés dans la conception d’une façade et leur capacité à séquestrer le carbone, la recyclabilité et la déconstruction des éléments constituant l’enveloppe, le développement et l’emploi de nouveaux matériaux sont des axes où nous sommes actifs.
La façade aujourd’hui est principalement constituée de deux matériaux: le verre et l’aluminium, tous deux ayant une forte empreinte carbone. Le paradoxe, c’est l’aluminium, ce matériau est l’un des plus conducteur thermiquement. Même si cette faiblesse est compensée en partie par l’utilisation de rupteurs thermiques, il faut penser les façades autrement, en utilisant des matériaux qui ont des propriétés adaptées à l’isolation thermique et dont la production est faible en énergie grise et également respectueuse de l’environnement. L’avantage cependant de l’aluminium c’est sa recyclabilité à l’infini, mais malgré cela on continue à produire de l’aluminium.
Elioth se positionne dans la révolution de l’utilisation des matériaux. A la place de l’aluminium, on doit par exemple favoriser l’utilisation de modules en bois qui ont de meilleures capacités d’isolation thermique, et ce même pour les murs rideaux. Avantages : ce matériaux stocke du carbone mais il est aussi beaucoup moins conducteur de chaleur que l’aluminium et donc beaucoup plus performant thermiquement. Sa production est beaucoup plus respectueuse de l’environnement.
On peut aussi :
- Utiliser des matériaux composites (fibre de verre et résine) qui offrent des solutions pour des façades moins carbonées, plus performantes et plus légères.
- Récupérer et transformer l’énergie solaire en énergie utilisable (électricité, eau chaude sanitaire, stockage de chaleur…)
- Diminuer les consommations énergétiques, par l’utilisation de système actif permettant de diminuer les apports solaires en été (diminution des besoins en froid en été) maximiser les apports solaires en hiver (diminution des besoins en chauffage)
- Favoriser les constructions à énergie positive
- Favoriser la ventilation naturelle des bâtiments à partir des façades en trouvant des stratégies utilisant les pressions et dépressions résultantes de l’écoulement de l’air autour des bâtiments.
- Améliorer les caractéristiques thermiques des façades tout en optimisant l’utilisation de la quantité de matière et la réduction de l’énergie grise.
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L’équipe rassemble des ingénieurs et architectes pour concrétiser les projets de façades jugées complexes par leur design, leur ampleur, leur niveau technologique ou leur ambition bas-carbone.
