Architecture Et Efficacite Energetique

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Architecture Et Efficacite Energetique

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<ul><li><p>ARCHITECTURE ET, , ,</p><p>EFFICACITE ENERGETIQUE</p><p>PRINCIPES DE CONCEPTIONET DE CONSTRUCTION</p><p>ROBERTO GONZALOKARL J. HABERMANN</p><p>BIRKHAUSERBASEL BOSTON BERLIN</p></li><li><p>SOMMAIRE</p><p>5</p><p>LES ORIGINES DE LA CONSTRUCTION SOUCIEUSEDES RESSOURCES ET DE L'ENERGIE 7</p><p>URBANISME ENERGETIOUEMENT EFFICACE : PRINCIPES ET STRATEGIES 25</p><p>Situation de depart 26Developpement 28Conditions climatiques 30Types et proportions de batiments 33Orientation du batiment 34Densite de construction 34Desserte 35Stationnement 38Environnement et espaces libres 38Aides ala conception 40Approvisionnement en energie 41</p><p>URBANISME ENERGETIOUEMENT EFFICACE: EXEMPLES 43</p><p>Construction de maisons passives: lotissement de maisons jumelees a Kriens, 44Lischer Partner Architekten, Lucerne</p><p>Densification urbaine: maisons en bande aAffoltern, Metron Architektur, Brugg 50Comblement d'une dent creuse: immeuble d'habitation aMunich, 56</p><p>H2R Architekten, Huther, Hebensperger-Huther, R6ttig, MunichReparation urbaine: immeuble de bureaux et d'habitation aMunich, 62</p><p>Martin Pool, MunichComblement d'une dent creuse: immeuble de bureaux et de logements a 68</p><p>Wiesbaden, A-Z Architekten, WiesbadenConstruction de logements sociaux energetiquement efficaces: 74</p><p>immeuble d'habitation aMadrid, Guillermo Yanez, MadridRequalification d'une friche industrielle: campus universitaire aNottingham, 80</p><p>Hopkins Architects, Londres</p><p>CONCEPTION DE BATIMENTS ENERGETIOUEMENT EFFICACES:PRINCIPES ET MESURES 87</p><p>Situation de depart et perspectives 88Construction de logements energetiquement efficaces 89</p><p>La piece 90Proportions du batiment 91Orientation d'un batiment 92Fa((ades solaires 95Espaces de transition 98Utilisation et bilan energetique 99</p><p>Rehabilitation energetiquement efficace 101Rehabilitation au lieu de construction nouvelle: avantages 101Conditions pour la rehabilitation 102Isolation thermique 104Ventilation 105Systeme de chauffage 106</p><p>Batiments d'activites energetiquement efficaces 107Exigences 107Bilan energetique 107Protection solaire 109Eclairage naturel et artificiel 110Ventilation et climatisation 112Activation thermique des elements du batiment 112Fonctions mixtes 112</p><p>Batiments culturels energetiquement efficaces et equipements publics: specificites 113</p></li><li><p>CONCEPTION DE BATIMENTS ENERGETIQUEMENT EFFICACES:EXEMPLES</p><p>Rehabilitation au standard basse energie et maison passive: residenceuniversitaire aWuppertal, PPp, Muller, Schluter</p><p>Utilisation flexible: batiment d'habitation et de bureaux aSchwarzach,Christian Lenz, Hermann Kaufmann, Schwarzach</p><p>Systeme voisin de la maison passive: immeuble de bureaux et delogements aSursee, Scheitlin-Syfrig + Partner, Lucerne</p><p>differenciees: complexe de bureaux aDuisbourg,Schuster Architekten, Dusseldorf</p><p>Ventilation naturelle d'une tour: batiment de bureaux aMunich,Henn Architekten, Munich</p><p>Projection d'ombre et guidage de la lumiere: complexe de bureaux aWiesbaden, Thomas Herzog + Partner, Munich</p><p>Immeuble de bureaux durable: batiment du Parlement a Londres,Hopkins Architects, Londres</p><p>Ecologie integree: bureaux et ateliers aWeidling,Georg W. Reinberg, Vienne</p><p>Batiment d'entreprise au standard passif: immeuble d'activites aSteyr,Walter Unterrainer, Feldkirch</p><p>Etablissement scolaire au label basse energie: ecole de Pichling,Loudon + Habeler, Vienne</p><p>Batiment scolaire au standard passif: ecole Montessori aAufkirchen,Walbrunn Grotz Vallentin Loibl, Bockhorn</p><p>Projet de construction participatif: college aGelsenkirchen,plus+ bauplanung, Neckartenzlingen</p><p>Reponse ades conditions extremes: etablissement scolaire a Ladakh,Arup Associates, Londres</p><p>Systeme d'eclairage naturel reglable: musee d'art aRiehen,Renzo Piano Building Workshop, Paris/Genes</p><p>CONCEPTION DES DETAilS ET AMENAGEMENT TECHNIQUEENERGETIQUEMENT EFFICACES</p><p>Dispositions et materiauxSituation de departSurfaces vitreesMursMateriaux isolantsInertie thermiquePerspectives</p><p>Concepts de ventilation et systemes energetiquesConcepts de ventilationZones de ventilationInstallations de ventilation avec recuperation de chaleurInstallations de ventilation centralisees ou decentraliseesConcepts de chauffage et de climatisation: sources d'energieProduction combinee de chaleur et d'electricite (cogeneration)Combustibles d'origine vegetale (biomasse)Energie solaire thermique et photovolta'iquePompe achaleur et groupe frigorifiqueRafraichissementSystemes de chauffage</p><p>ANNEXES</p><p>GlossaireBibliographieInstitutions - Adresses utilesIndexIntervenantsCredits iconographiques</p><p>115</p><p>116</p><p>122</p><p>128</p><p>134</p><p>140</p><p>146</p><p>152</p><p>158</p><p>164</p><p>170</p><p>176</p><p>182</p><p>188</p><p>194</p><p>201</p><p>202202202202203204205206206206206207207207208208209209210</p><p>211</p><p>212215216217219221</p></li><li><p>AVANT-PROPOS</p><p>Les utopies et les experimentations sont desmoteurs importants pour Ie developpementde nos technologies. Les visions de voyagesdans I'espace de Jules Verne sont entre-tempsdevenues realite, tout comme celles d'Eugl'meHenard en matiere d'urbanisme. L'idee de bati-ments energetiquement autonomes reappa-rait de fa90n recurrente depuis quelque temps.Buckminster Fuller, Norman Foster et RichardRogers doivent etre cites ici.</p><p>Apres la phase experimentale vient la mise enpratique des decouvertesconcluantes. L'objectifdes auteurs est de faire concorder, d'une part,les connaissances disponibles et les innova-tions en physique du batiment et en techniquesde construction et, d'autre part, les experiencesdes nombreux intervenants du BTP.</p><p> II n'existe pas de style propre a la construc-tion econome en energie. Celle-ci ne reclamepas d'esthetique particuliere, ni meme de regiegenerale, juste une attitude respectueuse deI'environnement (du moins qui ne Ie polluepas). Ainsi s'exprimait Robert Kaltenbrunneren 1993 dans la revue Bauwelt.</p><p>L'utilisation des documents originaux desarchitectes tant dans la description des projetsque dans les chapitres theoriques resulte d'unchoix delibere. Cest en fait la seule maniere derestituer avec fidelite la marque personnellede chacun. On maitrise maintenant assez bienla CAO pour pouvoir y laisser son empreintedans les documents graphiques. Ainsi ce livrene presente-t-il pas les informations detailleesde fa90n uniforme. II est done important d'in-sister sur Ie fait que, en matiere d'innovation,reprendre des details de fa90n trop rapide etirretlechie peut se reveler risque. Seuls desechanges directs avec des collegues procu-rent une certaine securite grace au partaged'experiences enrichissantes et aux transfertsde technologies essentiels et souhaitables.L'appendice rappelle ainsi les noms des par-ticipants aux differents projets et de certainsfabricants. Nous presenterons done des mode-les eprouves. Apres un regard analytique surI'histoire de la construction qui nous menera ala situation presente, Ie theme sera developpe,pas a pas, depuis I'urbanisme en passant par la</p><p>conception de batiments energetiquement effi-caces jusqu'aux details innovants. D'importantschapitres sont consacres a des exemples soi-gneusement tries de projets novateurs enAllemagne, en Autriche, en Suisse, en Espagneet en Grande-Bretagne. Dans Ie cadre de I'aideaux pays en developpement, on s'arretera surun bel exemple d'architecture durable: I'ecoleDans Ie ciel au Ladakh. La aussi, les resultatsde la phase pionniere de I'utilisation de I'ener-gie solaire trouvent une reelle application. Laprise en compte des ressources disponibles surplace et de la construction traditionnelle locale,tres marquee par Ie rude climat, est un aspectessentiel de la construction energetiquementefficace.Nous avons aussi tente de faire un tres largeeventail des utilisations possibles. Sans preten-dre etre exhaustifs, nous avons voulu montrerla multitude des solutions envisageables pourrepondre aux differentes situations.Nous tenons a remercier en priorite tous lescollegues qui ont mis a disposition leurs docu-ments en toute confiance, accepte les entretienset repondu a nos questions. Les ingenieurscharges des realisations techniques et de faphysique du batiment ont eux aussi perm isla diffusion d'une grande quantite d'informa-tions. Nous voudrions remercier en particulierJohn Berry, Klaus Eggert, Helmut Krapmeier,Andreas Lackenbauer, Clemens Pollok,Wolfgang Scholkopf, Peter Schossig, MatthiasSchuler, Michael Weese et Jan Wienold; sansoublier nos epouses, Susana Gonzalo et UllaFulde-Habermann qui, par leurs conseils, leuraide et leur patience, ont permis a ce livre deparaitre.</p><p>Munich, janvier 2006Roberto GonzaloKarl J. Habermann</p><p>Gauche:Vue partielle de lafa,ade d'une nisi-dence pour etudiants ilWuppertal, 1" tranchede travaux, ArchitektenPPP en collaborationavec Christian Schluteret Michael Muller</p><p>En haut:Projet AutonomousHouse, Aspen, RichardRogers, 1978. Siltimentutilisant les seulesenergies renouvelables</p><p>5</p></li><li><p>Christian Lenz, HermannKaufmann: biitiment debureaux et d'habitationSchwarzach, Vorarlberg.Dans Ie garde-corps de laterrasse se trouvent descollecteurs solaires integresdestines a !'eau chaudesanitaire.Voir egalement p. 122</p><p>LES ORIGINESDE LA CONSTRUCTION SOUCIEUSEDES RESSOURCES ET DE L'ENERGIE</p></li><li><p>(1) Vitruve: De Architectura,texte latin, ed. Bils,Mouzeuil-Saint-Martin,2004, traductionfran9aise par CH.-L.Maufras, Paris 1847(texte original: ({ Inipsis vera moenibus eserunt principia. Primume/ectio Joci saluberrimi.Is 8utem erit excelsuset non nebulosus, nonpruniosus regionesquecael; spectans nequeaestuDsas neque frigi-das sed temperatas... }})</p><p>(2) Alexander Fenton: TheIsland Blackhouse,Edinburgh 1978, p. 6</p><p>8</p><p>LES ORIGINESDE LA CONSTRUCTION SOUCIEUSEDES RESSOURCES ET DE L'ENERGIE</p><p> S'agit-il de construire une ville? La premierechose it faire est de choisir un endroit sain. IIdoit etre eleve, it I'abri des brouillards et dugivre, situe sous la douce temperature d'unciel pur, sans avoir it souffrir ni d'une trop gran-de chaleur ni d'un trap grand froid. [... J (1)Dans son celebre traite De architectura, Vitruvepose une des premieres pierres de la traditionde I'architecture et de I'urbanisme. II s'inspirepour ce faire de ce qu'ont laisse les Grecs dansces domaines. II explique en detail I'influencedu soleil sur les differentes fonctions urbai-nes. Les Grecs et les Romains connaissaienten effet depuis longtemps I'importance d'unebonne orientation pour I'utilisation d'un bati-ment.Pour Ie choix des materiaux de constructionadaptes, on trauve aussi chez cet auteur lespremieres preoccupations ecologiques. DeI'emploi de materiaux disponibles sur placecomme la pierre, Ie bois, la chaux ou I'argiledecoule toute une variete de murs, jusqu'itI'opus caementicium, sorte de beton primitif;mais les Romains se sont reveles moins bieninspires pour transmettre leurs acquis techni-ques. Leurs systemes complexes de chauffagepar les murs et les sols sonttombes dans I'oubliet durent attendre leur redecouverte par lesarcheologues de I'epoque moderne.</p><p>La recherche de bases exploitables pour uneconstruction soucieuse des ressources et doncenergetiquement efficace passe par I'etude dece que I'on appelle la construction autochtone,traditionnelle ou vernaculaire. Ces formes pri-mitives de construction nous renseignent aussisur les debuts des equipements domestiques.Les conditions de confort de ces premiereshabitations it basse energie (voire nulle) sonttoutefois it situer par rapport it chaque situationclimatique, au niveau de confort atteint et it laduree de vie moyenne.</p><p>Avec sa ma!(onnerie de pierres grossierementtaillees et sa toiture recouverte d'herbe, laBlackhouse (ou Maison noire) - une habitationarcha'ique situee sur I'archipel ecossais desHebrides - se fond dans un paysage rude etsans arbre. Elle est en toute logique construi-te avec des materiaux disponibles sur place.L'habitat pour les hommes et les animaux,</p><p>ainsi qu'une grange, constituent deux rectan-gles etroits et paralleles. Au centre, les sallespour vivre et dormir font face it I'ecurie. DurantI'hiver, les animaux completent par leur proprechaleur Ie foyer ouvert alimente en tourbe:une vache de 600 kg genere un apport de cha-leur d'environ 1200W selon les connaissan-ces actuelles. Acette epoque, les habitationsetaient pratiquement habitees en permanence.Pas de cheminee, mais la fumee s'echappe autravers de petites lucarnes et par les intersticesde la couverture. Les parois interieures sontnoircies par la fumee et Ie seul equipementtechnique est un crochet suspendu par unechaine metallique au-dessus du feu. Tous lescomposants du batiment sont reutilisables ourecyclables. Cependant, cette habitation eco-logique primitive n'a jamais constitue unlogement sain dans ces rudes conditions cli-matiques: la duree de vie moyenne ne depas-sait guere 30ans.</p><p>Une breve description detaillee de Lewis rendcompte des conditions de vie et des momentspeu romantiques vecus dans la Maison noire: L'hiver, de nombreux voisins viennent chaquesoir. Nous formons un cercle autour du feu etdiscutons de tout. Le feu peut iHre aussi hautqu'on Ie souhaite car la cheminee ne risquepas d'etre incendiee. (2) Construite en 1875, lamaison a ete habitee jusqu'en 1964. Remise enetat et transformee en musee, elle est ouverteau public depuis 1988.</p><p>Le climat favorable de la Mediterranee offre unautre exemple d'habitat respectueux de I'envi-ronnement naturel tout it fait different, celui destroglodytes. L'ensemble de grottes de Guadixest depuis longtemps connu des touristes. Ony trouve meme un hotel. II convient neanmoinsde considerer ce site avec plus d'attention,Seules les entrees peintes en blanc, ainsi queles cheminees sortant un peu partout du sol, seremarquent dans Ie paysage. Les habitationssont en effet it I'abri des regards. La tempera-ture constante tout au long de I'annee (entre18C et 20C) assure Ie confort interieur sansqu'il faille recourir aux habituelles installationstechniques modernes: suffisamment chaudeen hiver, elle est appreciee en ete car tres rafrai-chissante.</p></li><li><p>3Coupede la Maison noire(Blackhouse)avec la grange et I'ailed'habitation. Uneetroite bande de gazonsur une fine couche deterre constitue I'extra-mite du mur d'enceintegrossierement appa-reHle en pierres seches.Maison noire(Blackhousel IIArnol sur I'ile Lewis,aujourd'hui musee</p><p>3 Photo interieured'epoque: famille IIBallallan en 1934, parS.T. Kjellberg, avecI'aimable autorisationdu musee d'Histoire deGoteborg</p><p>9</p></li><li><p>4 Coupe et plan demaisons troglodytiquesdans un sol en loess,province du Henan,Chine</p><p>5 Maisons troglodytiquesdans un sol rocheuxil Guadix, Espagne</p><p>6 Maisons en terre aHumahuaca, Argentine</p><p>7 Tours de ventilation duvillage de New Baris,pres de I'oasis deKharga, Egypte, HassanFathy 1967</p><p>10</p><p>6</p><p>Les habitations troglodytiques situees dans laceinture de Icess du fleuve Jaune en Chinesont enfouies avec leurs cours dans la coucheargileuse. Le sol naturel situe au-dessus estcultive. On ne peut qu'admirer Ie souci des res-sources manifeste par ce mode de constructionvieux de 6000ans. Dans cette region au c1imatextreme, les ecarts de temperatures aI'interieurne depassent pas 10C, ete comme hiver. Parcontre, en raison de I'humidite elevee lors desgrandes pluies et de la condensation due aunemauvaise aeration, la qualite de vie n'est gueresatisfaisante. La densite d'habitation atteinteest elle aussi limitee.</p><p>Da...</p></li></ul>