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Une façade en verre révolutionnaire dope les performances énergétiques des bâtiments

Une loi européenne exige que le bilan énergétique des nouveaux bâtiments soit proche de zéro d’ici la fin de l’année 2020. Les fenêtres en verre transparentes, point faible des stratégies d’économie d’énergie, retardent son adoption.

Technologies industrielles
Énergie

Les bâtiments dont la consommation d’énergie est quasi nulle (NZEB) présentent des performances énergétiques très élevées et produisent autant d’énergie qu’ils n’en consomment sur une année. L’arrivée de nouveaux systèmes d’enveloppe de bâtiment révolutionnaires conduisant à d’importantes réductions de coût pour divers types de NZEB, dans différentes zones climatiques, aidera l’UE à atteindre son objectif de diminution de la consommation énergétique des bâtiments. Les façades provoquent des fluctuations thermiques substantielles dans les immeubles de grande hauteur entièrement vitrés. «Alors que le bâtiment subit des pertes de chaleur à travers ses énormes surfaces vitrées durant l’hiver, le gain de chaleur en été est souvent à la limite du tolérable, car des températures ambiantes élevées offrent un environnement de vie et de travail inconfortable», explique Dieter Brüggemann, coordinateur du projet InDeWaG, financé par l’UE. «De plus, l’usage intensif de la climatisation génère une demande massive d’énergie dans les bâtiments modernes, et les systèmes de contrôle solaire traditionnels pour l’ombrage limitent l’utilisation de la lumière naturelle.»

Utilisation maximale de la lumière du jour et confort intérieur

L’équipe InDeWaG a créé une façade en verre et un système de murs intérieurs en verre basés sur des éléments de vitrage à écoulement de fluide (FFG, pour «fluid flow glazing») qui capturent l’énergie solaire. Les unités de vitrage utilisent l’eau en circulation dans la chambre située entre les panneaux de verre pour capturer le rayonnement solaire et transporter la chaleur produite à travers un système de tuyaux, qui servira à différentes applications (chauffage, préchauffage, boisson et hygiène personnelle). Toute la façade agit comme un dispositif de chauffage ou de refroidissement, car l’eau qui circule dans la chambre en verre des fenêtres est soit chauffée, soit refroidie. «Le niveau de consommation énergétique est conforme aux normes NZEB», remarque Dieter Brüggemann. «Les coûts de construction et d’installation feront l’objet d’importantes réductions, de l’ordre de 15 % au minimum, ce qui accélèrera la mise en place de la technologie FFG sur le marché.» Plus précisément, les partenaires du projet ont développé un système FFG modulaire de forme verticale, un circulateur permettant des débits d’écoulement rapides de 8 l par minute et par fenêtre, et une structure modulaire en aluminium qui renferme le vitrage et le circulateur. Ce système peut être employé dans des conditions climatiques variées en raison des différentes variantes de vitrage proposées et grâce à un système intelligent de surveillance et de contrôle. «Ces technologies rendront le produit intéressant pour les architectes et leur vision de l’espace ouvert, et répondront aux exigences des bureaux actuels et à venir», indique Dieter Brüggemann. En se basant sur ce système, les membres de l’équipe ont conçu et construit un pavillon expérimental d’une surface au sol d’environ 50 m², au sein de l’Académie des sciences bulgare, à Sofia. Ils ont installé des éléments de vitrage à écoulement d’eau sur plusieurs façades et sur les murs intérieurs pour permettre un chauffage et un refroidissement rayonnants supplémentaires. La Bulgarie peut désormais se vanter de posséder ses premiers NZEB.

La demande énergétique des bâtiments diminue

Les architectes n’ont plus besoin de recourir à des dispositifs indésirables de protection contre le soleil, car la lumière du jour qui entre dans les espaces intérieurs ne provoque aucune problématique de surchauffe due au rayonnement solaire. En outre, l’augmentation du niveau de lumière naturelle renforce le confort et réduit les besoins en éclairage artificiel. Par ailleurs, en repoussant l’énergie solaire, le système aide à abaisser considérablement la demande en matière de refroidissement et de ventilation. «En contribuant aux conditions environnementales ambiantes dans les bâtiments, InDeWaG permet aux propriétaires de bâtiments de réduire la demande en énergie pour le chauffage, la ventilation, la climatisation et l’éclairage», conclut Dieter Brüggemann. «Le marché est prêt pour la production à grande échelle d’un système FFG modulaire permettant d’équiper les immeubles de bureaux, entre autres structures.»

Mots‑clés

InDeWaG, énergie, bâtiment, verre, façade, NZEB, FFG, consommation d’énergie quasi nulle, système FFG modulaire, vitrage à écoulement de fluide

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