En partenariat avec le bureau rhb architectes et le Groupe Technique H2, nous nous sommes retroussés les manches pour relever le défi proposé par le canton de Vaud dans le cadre du Concours du Gymnase du Chablais pour la promotion d’un bâti résolument durable. En s’appuyant sur les principes de l’architecture bioclimatique et de la pensée low-tech, les solutions proposés concourent à la proposition d’une architecture de qualité à la hauteur des enjeux environnementaux actuels. Bonne lecture !
Une structure porteuse efficiente et low-tech
La pensée low-tech est proposée comme éthique constructive : elle est critère d’appréciation et de validation de tous les choix architecturaux et notamment ceux relatifs à la structure porteuse. Ainsi, les réflexions structurales s’enrichissent de considérations variées ayant lien avec la nature holistique de la pensée low-tech. Il ne s’agit donc pas de considérer la structure porteuse comme un élément indépendant et dont la seule appréciation serait sa performance mécanique, mais de la concevoir en considérant les autres données du bâtiment telle que l’énergie grise, le confort thermique et acoustique, la durabilité, la qualité architecturale des espaces, etc. Il s’agit donc de proposer des conceptions ingénieuses dont la structure n’est plus qu’une partie au service du tout.
La structure porteuse est modulaire, selon une trame rationnelle et efficace facilitant l’intégration des techniques CVSE.
La pensée low-tech se déploie temporellement à travers l’analyse du cycle de vie du bâtiment. Tout d’abord, les choix liés à la construction de la structure porteuse proposée sont basés sur les principes suivants :
- La proposition de procédés de construction simples dans le but de permettre la réalisation du bâtiment par toute entreprise locale.
- L’utilisation de ressources locales : pour le bois, ce sont des essences locales (épicéa et mélèze) qui sont utilisées; pour le béton, une recette est formulée pour remplacer une partie des granulats par des granulats recyclés et une partie du ciment par des pouzzolanes et de la fumée de silice; le projet prévoit également l’utilisation de briques de terre crue de fabrication foraine.
- La préférence pour les matériaux les plus sobres en énergie grise. qui se traduit ici par l’utilisation intensive de bois massif, plus sobre que le lamellé-collé.
Les planchers conçus en caissons de bois massif local offrent une solution constructive simple et sobre en énergie grise. Ils permettent les circulations sanitaires et techniques tout en fournissant une isolation acoustique de performance équivalente à une composition en béton armé. La résistance au feu pendant 60 minutes (REI60) est également assurée.
Énergie primaire (grise) non renouvelable en KWh/m²
Les choix suivants relatifs à la structure porteuse prennent en compte le confort des usagers, favorisent la durabilité du bâtiment et facilitent sa potentielle déconstruction :
- La proposition de compositions de murs ou de planchers porteurs performantes d’un point de vue acoustique. Il s’agit par exemple de proposer des doubles parois lorsque cela est nécessaire et d’éviter les ponts acoustiques liés à la structure porteuse.
- La participation de la structure porteuse à l’inertie thermique du bâtiment.
- La garantie de la résistance intrinsèque au feu et au séisme de la structure porteuse. Aucun élément rapporté supplémentaire n’est nécessaire pour garantir ces deux exigences.
- L’analyse du procédé de démontage et la prise en compte du réemploi ou du recyclage. Cela se traduit par la préférence donnée à tous les procédés de constructions réversibles, c’est-à-dire ne présentant pas de colle ou dont le démontage serait trop complexe.
Des doubles murs de bois massif et de briques de terre crue isolés en ouate de cellulose séparent les classes des espaces communs. Cette composition permet la descente de charge et la stabilisation sismique du
bâtiment tout en assurant sa résistance au feu. Elle offre également un indice d’affaiblissement acoustique très élevé, et ses propriétés d’isolation et d’inertie thermique permettent un traitement climatique différencié entre les salles de classes et les espaces communs.
Affaiblissement acoustique en dB
Une conception bioclimatique
En s’appuyant sur des principes de conception low-tech et bioclimatiques, le projet offre des niveaux de performances énergétiques supérieurs aux exigences légales et normatives tout en limitant les coûts de construction et de fonctionnement.
Pour cela une approche hiérarchique est appliquée :
- Tout d’abord, il s’agit de privilégier les stratégies passives afin de limiter les besoins énergétiques : une enveloppe thermique très performante, des protections solaires fixes (caillebotis brise soleil), naturelles (végétations à feuillage caduc) ou manuelles (stores toiles), des matériaux à forte inertie ayant un déphasage intéressant, une ventilation naturelle efficace avec des ouvertures judicieusement positionnées, la création d’espaces de traitement thermique différenciés (rue intérieure) et la limitation des volumes chauffés.
- Ensuite, des systèmes actifs économes sont choisis : le projet s’appuie sur une pompe à chaleur eau-eau sur la nappe phréatique pour le chauffage du bâtiment et le préchauffage de l’eau chaude sanitaire. En été, un échangeur sur la nappe phréatique (géocooling) est prévu afin de rafraichir naturellement les classes.
- Enfin, le recours aux énergies renouvelables et disponibles sur site permet d’atteindre un degré d’autonomie élevé. Les panneaux solaires photovoltaïques installés sur des sheds inclinés permettent de produire une énergie locale consommée sur place ou injectée dans le réseau.
La toiture du bâtiment, réalisée à l’aide de sheds inclinés, est équipée sur les parties vitrées de caillebotis bioclimatiques dont l’orientation permet, selon la saison et l’angle du soleil, de maximiser les apports solaires en hiver et de bloquer le rayonnement en été afin de limiter les surchauffes estivales. Sur ces parties opaques, la toiture est équipée de panneaux solaires dont l’orientation au sud permet de maximiser la radiation solaire annuelle.
Caillebotis bioclimatiques sur sheds inclinés
Radiation solaire sur panneaux photovoltaïques
Des stratégies différenciées ont été déployées afin de garantir des niveaux de confort élevés et proportionnés pour chaque espace. Pour les classes, cela se traduit par des stratégies passives : protections solaires, absence de ponts thermiques, protection acoustique performante; et des stratégies actives : ventilation sur deux cotés par ouvertures des portes et des fenêtres, monitoring du taux de CO2, contrôle du climat par plancher chauffant ou refroidissant (geocooling). Pour la rue intérieure, espace dynamique de déplacement, l’accent a été mis sur les mesures passives : protection solaires fixes, ventilation naturelle en toiture ; la seule mesure active étant le maintien d’une température de 16°C en hiver. Le comportement de la rue intérieure a été vérifié à l’aide d’une simulation thermique-dynamique. Les résultats, à savoir, une durée des surchauffes estivales limitée à quelques heures par année et une consommation moyenne globale de 14 kWh/m², permettent de valider le bon fonctionnement des mesures prises.
Simulation thermique-dynamique des conditions climatiques de la rue intérieure
Phase : Concours
Surface : ~ 16000 m²
Architecte : rhb architectes
CVSE : Groupe technique H2
Nos coopérateurs ont participé au projet pour les parties :
Ingénierie civile
Physique du bâtiment
Nous avons été heureux de collaborer avec les bureaux rhb architectes et Groupe technique H2 sur cette proposition de concours basée sur des solutions durables tant d’un point de vue constructif que pendant la vie de l’ouvrage.
