Focus sur une thématique pointue à travers le regard aiguisé d’experts en la matière
« Dans le vaste univers des techniques spéciales, cette édition présente une galaxie d’innovation depuis des techniques de production d’énergie juqu’à la domotique sophistiquée. » Luc Meyer, Directeur de NEOBUILD GIE
Nos experts explorent les défis et les opportunités liés à l’évolution des technologies, de l’intelligence artificielle aux énergies renouvelables, et offrent un aperçu éclairant des innovations qui façonneront l’avenir des bâtiments et des villes.
La réconciliation de deux partenaires que sont l’architecte et le bureau de techniques spéciales : ce sujet témoigne du quotidien des concepteurs alors que la meilleure approche reste l’orientation et la résolution, chacun à son échelle, des problématiques du bâtiment en tenant compte de contraintes artistiques, spatiales et fonctionnelles.
Chaque projet nécessite l’implémentation d’éléments techniques/technologiques pour la production d’énergie, l’éclairage, la surveillance, le conditionnement, etc. L’ingénieur doit composer avec la structuration des espaces qui va définir, dans la durée, la réelle plus-value d’un projet ainsi que la qualité d’exploitation d’un ouvrage. Il devient nécessaire de rationaliser les besoins sans omettre que nos bâtiments sont de plus en plus complexes. Dans cette logique, pourquoi un équipement ne pourrait-il pas être multiservices ? Une multitude de solutions basées sur des technologies existantes, directement adaptables pour la conception et l’exécution de projets sont listées ci-dessous.
La possibilité de transformer un élément fonctionnel de base tel qu’une couverture de toiture ou une façade en « producteur d’énergie » est aujourd’hui monnaie courante. Qu’il s’agisse d’une avancée ou d’une couverture de toiture, d’une véranda photovoltaïque, d’un carport, d’une façade bien exposée, les modules de production classiques ou les modules semi-transparents - de dimensions standards ou adaptées (sur mesure) - remplacent avantageusement couvertures et parements et ne nécessitent pas une mise en œuvre complexe. De nouvelles technologies émergent et il est déjà possible de transformer n’importe quelle architecture en système producteur d’énergie sans nuire à l’esthétique du projet.
Deux technologies « courantes » permettent de combiner production de chaleur et d’électricité. D’une part, le mariage entre le solaire photovoltaïque et le solaire thermique. Aujourd’hui, cette approche technique évolue avec l’intégration de la technologie TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) qui utilise des plaquettes de silicium dopées au phosphore. Ce process permet un gain estimé entre 1,5 % et 5 % par rapport à un module PERC pour un coût supérieur de +/- 5 à 10 %. D’autre part, une technologie moins répandue mais qui peut trouver un intérêt dans le cadre d’un système de préchauffage ou de chauffage « tout air » : l’aérovoltaïque. Le principe est relativement simple, basé sur un panneau capable de produire simultanément de l’électricité et de l’air chaud pouvant être véhiculé par un réseau aéraulique (conduits classiques calorifugés).
Les nouvelles directives de l’Administration de la gestion de l’eau induisent des systèmes de rétention d’eau pluviale. Lorsque la topographie du site ne permet pas la mise en place d’une fosse de rétention enterrée ou que cette dernière engendrerait la création d’un espace tampon trop coûteux au sein de l’ouvrage, des systèmes de rétention aménagés en toiture peuvent être considérés : ils se composent principalement d’une plaque (ou nappe) de drainage qui se place sur la membrane d’étanchéité à l’eau (et l’éventuel géotextile de protection). Au-dessus de cette nappe se placent un second géotextile puis le complexe végétalisé. Le déversement de l’excédent d’eau vers le réseau d’évacuation est équipé d’un limiteur de débit (vanne pilotée) qui permet de réguler le volume de façon dynamique. Il est donc possible de profiter au mieux du potentiel de rétention, d’alimenter en eau la couche végétalisée (alimentation par évaporation) ou encore de maîtriser le débit d’eau vers les canalisations. Le système peut être rendu prédictif en fonction de la météorologie. Si une forte pluie est annoncée, l’écoulement peut être piloté électroniquement afin qu’une partie de l’eau puisse être évacuée au préalable. Il est ainsi créé un volume de rétention en fonction des précipitations attendues.
Il arrive que les architectes paysagistes prévoient des plantations spécifiques pour lesquelles des quantités d’eau bien précises doivent être garanties, certaines variétés de plantes n’ayant pas les mêmes besoins que d’autres. Selon le lieu et la saison, la fréquence d’arrosage peut également varier et pour garantir l’humidité adéquate et réguler l’arrosage, des techniques existent... Pour ce faire, le système se compose d’une sonde d’humidité à placer dans la zone racinaire : lorsque la sonde détermine que l’humidité a atteint le niveau souhaité, le module interrompt l’arrosage.
Il existe, pour éviter le recours à des technologies de stockage complexes et/ou volumineuses (le système classique recourant à l’eau chaude), l’usage d’une unité de stockage thermique par MCP (matériau à changement de phase). Ce produit révolutionne la technique existante car il restitue la chaleur emmagasinée (en cas de demande) via deux technologies innovantes : une mousse alvéolaire métallique innovante et un MCP biosourcé dont la densité de stockage est cinq fois supérieure à celle du stockage via l’eau.
Une première application mondiale de cette technologie récente vient d’être exécutée à Paris via un terminal de traitement d’air à effet Peltier (TTAP). Ce terminal permet d’assurer la fourniture de chaud ou de froid tout en veillant à la qualité d’air intérieure des bâtiments, sans usage d’un réseau hydraulique. C’est une unité thermoélectrique à semi-conducteurs qui constitue l’élément central du système : lorsque la puce thermoélectrique (état solide) est alimentée par un courant électrique, la chaleur circule d’un côté de la puce à un autre, créant instantanément une différence de température qui peut être utilisée pour refroidir ou chauffer ; celle-ci fonctionne comme une pompe à chaleur, permettant un chauffage ou un refroidissement à la demande, tout en éliminant le recours aux compresseurs et aux fluides réfrigérants La technologie pour l’apport d’air neuf TTAP associe des puces semi-conductrices à des modules thermiques, des échangeurs de chaleur et des composants électroniques qui ajustent la puissance. Ce système peut être une bonne alternative en cas de rénovation ou lorsque la mise en place d’une centrale de production est jugée trop complexe.
Le smart building et en particulier le pilotage des bâtiments par les smartphones devient une démarche de plus en plus demandée et appréciée par les maîtres d’ouvrages. Elle requiert la mise en place d’une architecture technique complexe avec des capteurs « intelligents ». Un même capteur peut d’ores et déjà renseigner sur les niveaux d’éclairement, piloter l’éclairage en fonction de la luminosité extérieure, effectuer des mesures de consommations électriques, le relevé de la température, renseigner sur l’occupation d’espace et la détection des flux de personnes. Un matériel unique peut remplacer une multitude d’éléments sous réserve que l’architecture, le câblage et le réseau soient planifiés en conséquence. Des gammes de capteurs LoRaWAN multimarques ou en liaison radio IEEE 802.15.4, 2,4GHz existent. Une combinaison de capteurs reliés (par exemple) à une Gateway et avec un système de gestion complémentaire peuvent permettre de nombreuses possibilités. Entre autres, nous pouvons mentionner comme exemples la gestion des espaces, le guidage indoor, l’utilisation et la mutualisation des espaces intérieurs, la gestion du trafic de personnes (aussi en fonction des capacités motrices de l’utilisateur pour, par exemple, tenir compte des personnes à mobilité réduite), la gestion des visiteurs, des points d’intérêts, la réservation de services, etc. Bien d’autres champs complémentaires sont possibles et ces nouvelles technologies ouvrent un nouvel horizon et une collaboration fonctionnelle entre le technicien et l’architecte. Sur le même registre, des systèmes complémentaires simples d’utilisation existent, qui s’appuient sur des algorithmes d’analyse embarqués dans le capteur pour comprendre et monitorer bon nombre d’équipements afin de mettre en place une solution appliquée à la maintenance prédictive.
La technologie d’éclairage Human Centric Lighting (HCL) est basée sur les occupants, l’objectif principal étant d’utiliser à bon escient la lumière pour améliorer la sensation de bien-être au sein du bâtiment grâce au transfert de l’interaction naturelle de la lumière du jour, du crépuscule et de la nuit (usage de l’effet biologique des différentes ambiances lumineuses). Les effets positifs consistent en une amélioration notable du bien-être (les occupants d’une maison de repos peuvent par exemple mieux se situer dans le temps) et cette technologie peut indirectement accroître nos performances (espaces de travail plus durables). Le principe tient compte de tous ces effets et équilibre les besoins visuels, émotionnels et biologiques. Les luminaires utilisent une technique d’éclairage LED moderne et une commande d’éclairage performante afin d’adapter automatiquement la qualité de la lumière. Les niveaux d’éclairement sont très peu impactés mais il faut cependant prendre en considération les changements de couleurs appliqués au niveau des LED (en général entre 2 700 K et 6 500 K).
La mobilité électrique est dans l’ère du temps mais il faut avouer que la stratégie de mise en place est souvent dépendante de la politique générale des différents clients. Le dimensionnement de l’infrastructure est soumis à de nombreuses hypothèses (situation logique des bornes pour l’accès aisé par le CGDIS, mise à disposition de moyens de protection incendie complémentaire, etc.). Les impositions réglementaires pour la mise en place sont liées aux différentes impositions ITM (en particulier le 1 506,3) et il faut se rapprocher du règlement grand-ducal du 7 mars 2019 (concernant la performance énergétique des bâtiments) pour le pré-équipement minimal. Ces différentes tendances liées au nombre d’éléments à prévoir peuvent également être cadrées en fonction des crédits alloués par la certification BREEAM ou en fonction du régime d’aides étatiques (cf. le règlement grand-ducal du 19 août 2020). L’infrastructure électrique doit également être réfléchie afin d’augmenter de manière flexible les dispositions liées à la puissance (évolution du/des transformateurs de l’immeuble), à la stratégie de distribution, à l’asservissement incendie et à la libération des bornes par l’utilisateur. Un système de bornes intelligentes (permettant de réguler la puissance libérée sur les bornes en fonction de la charge sur l’installation), la flexibilité de la distribution reste un point qu’il ne faut pas négliger. Certains fabricants ont réfléchi à cette solution et le principe évolutif repose sur un système de canalisations préfabriquées ; la borne de recharge et sa connectique sont enfichables et un conducteur commun est utilisé à la place des câbles parallèles. Cette solution modulaire se distingue notamment par une charge calorifique inférieure (ce qui permet de réduire les pertes en ligne par rapport aux installations de câbles classiques). L’installation permet également un encombrement plus faible (pas de rayons de courbure) ; il est ainsi possible d’avoir recours à de très faibles travaux pour finaliser ultérieurement et/ou étendre un système sans pour autant affecter les fermetures coupe-feu et engendrer de lourds travaux de câblage.
La conception globale d’une cuisine de production est en enjeu crucial car elle requiert une surface importante liée à de nombreux et importants gainages de distribution. Les concepteurs doivent se concentrer sur une optimisation logique des débits d’air et ce en fonction des différents usages. Le tout devant bien évidemment respecter les différents critères de pression afin de ne pas « polluer » l’ambiance des espaces adjacents. Pour optimiser cette gestion, il existe des systèmes de type DCV, soit une ventilation à la demande pour la gestion des hottes. Outre le fait de réduire le traitement de l’air et donc réaliser des économies d’énergie, ce système permet une gestion intelligente qui permet d’optimiser les débits d’air pulsés par rapport au mode de fonctionnement propre de la cuisine. Le fonctionnement est garanti par la mise en place de capteurs (à radiation et de température) dont la capacité est d’identifier l’état réel des équipements de cuisson (arrêt, mise en chauffe et cuisson en cours). En fonction de ces états, des registres motorisés (intégrés aux hottes) adaptent de manière automatique les débits.
Certaines zones d’un bâtiment ne doivent pas faire l’objet d’un traitement spécifique de l’air. Des principes simples, liés à l’action naturelle du vent, peuvent être définis entre les différents concepteurs. Nous pouvons évoquer les effets de tirage par différence de densité, la mise en place d’ouvrants ou d’extracteurs orientés en fonction du sens du vent ou encore le principe de fonctionnement des cheminées solaires. Ces dispositifs ancestraux, utilisés pendant des siècles, ont déjà fait leurs preuves. En les combinant avec les outils de CFD (Computational Fluid Dynamics - simulation numérique de la dynamique des fluides) actuels, il est aujourd’hui possible de conforter ces principes et réaliser un dimensionnement plus précis. En combinant une station météo (avec capteur de pluie), des sondes de températures, des anémomètres (à ultrasons pour maîtriser d’éventuels courants d’air non désirés), le tout reposant sur une gestion automatisée, ces systèmes peuvent très simplement et de manière peu coûteuse améliorer grandement le confort intérieur.
Luc Meyer, directeur de Neobuild GIE
Retrouvez cet article avec l’intégralité des illustrations ici : https://www.neomag.lu/neomag-61.html#book/
L’horizon s’annonce passionnant pour les ingénieurs et experts en techniques spéciales puisque beaucoup de défis restent à relever.
L’impact sectoriel est important et, selon les données récentes, la globalité des acteurs (bureaux d’études, entreprises, bureaux de contrôle, etc.) occupe une place non négligeable avec environ 1 200 emplois recensés en 2022. Avec un secteur de la construction qui continue d’évoluer, il est nécessaire que ces métiers techniques suivent également le mouvement.
Ces dernières années, diverses tendances ont émergé. Parmi celles-ci, on observe une dynamique croissante axée sur des pratiques telles que la réutilisation et la récupération de chaleur pour les eaux grises, l’exploitation de la géothermie de basse profondeur, l’utilisation adiabatique dans une acception élargie, la collecte des eaux de pluie, la valorisation des eaux grises, ainsi que l’adoption des technologies de stockage d’énergie par glace (Eisspeicher). Il est important de souligner que ces technologies sont déjà en développement depuis plusieurs années et qu’elles ne représentent pas la « normalité » générale. Parallèlement, le solaire photovoltaïque a connu une démocratisation remarquable, largement stimulée par les réglementations en vigueur. Cette démocratisation a non seulement favorisé la montée en puissance de la production locale d’énergie solaire, mais a également impulsé le développement de technologies combinées. Un autre point notable est l’adaptabilité des bâtiments à l’électromobilité qui connaît un essor grandissant. Nous nous devons d’aller plus loin en essayant de tendre vers des solutions encore plus innovantes, en « cassant » les codes actuels et récurrents tels que « on sait que cela fonctionne, nous avons toujours fait comme tel ». Ce métier possède ses propres spécificités, il faut maintenant redoubler de créativité. L’approche technique et technologique joue un rôle crucial dans la promotion du développement durable en intégrant des pratiques d’efficacité énergétique. Il y a certes le concept, mais également l’utilisation de matériaux durables et de technologies innovantes. Le concepteur technique ne doit plus être considéré comme un acteur voué à appliquer des normes, définir un concept, calculer une production de chaleur ou un réseau électrique mais plutôt, en collaboration étroite avec l’équipe de maîtrise d’œuvre, démontrer des compétences spécialisées pour élaborer et concevoir une planification puis une exécution réfléchies. Il est crucial d’adopter une approche logique et efficiente. Il évolue déjà ou évoluera dans un contexte en constante transformation, marqué par des impératifs de durabilité, de numérisation et de préfabrication.
N’omettons pas que la mission inhérente à un pôle d’innovation réside également dans la proposition d’idées et de thèmes prospectifs. Neobuild GIE, au travers de nouveaux projets d’innovation, stimule la créativité en explorant quelques techniques encore peu familières, contribuant ainsi à l’avancement des connaissances et des perspectives. Comment aborder l’ampleur des réseaux câblés de manière efficace ? Comment analyser que, bien que la consommation d’énergie des capteurs de mesures soit négligeable pour un équipement isolé, elle puisse entraîner des répercussions significatives dans le cadre d’un déploiement massif ? Des solutions existent autour de l’application de l’énergie piézoélectrique pour l’application de capteurs et commandes autonomes. La récupération d’énergie vibratoire basse fréquence est appliquée pour produire une énergie électrique en réaction à une sollicitation mécanique telle que la contrainte ou la déformation. Imaginons les possibilités de cette technologie si appliquée à plus grande échelle, par exemple à celle d’une ville : il serait alors possible de récupérer de l’énergie à partir des mouvements et des vibrations ambiantes – et ce n’est pas de la science-fiction !
Autre thématique, l’énergie biomimétique qui s’inspire du vivant pour la production et la gestion de l’énergie. Certains fabricants s’inspirent de phénomènes naturels pour la conception de produits qui peuvent être introduits dans une réflexion globale de recherche de performance énergétique. Quelques exemples et axes de développement : premier exemple, la bioluminescence qui est la production et l’émission de lumière par certains organismes vivants (terrestres et marins). En remplacement d’éclairages permanents, il existe un fort potentiel de développement. Second exemple, des caméras reproduisant le mode de fonctionnement de l’œil humain et du cerveau : en contraste avec les caméras traditionnelles qui actualisent l’ensemble des pixels à des intervalles réguliers, les caméras event-based enregistrent exclusivement les variations de luminosité, pixel par pixel, de manière continue ; cette caractéristique confère à ces caméras une grande efficacité énergétique. Troisième exemple avec l’HVAC qui représente aujourd’hui la majeure partie de la consommation totale d’énergie d’un bâtiment fonctionnel : les GTC actuelles peuvent être prédictives au niveau de la météo mais ne sont pas capables d’optimiser les consommations sans l’intervention d’un opérateur ; en s’inspirant du concept d’intelligence collective observé chez les abeilles et du Deep Learning, il est possible de dispenser l’énergie là où elle est strictement nécessaire, en fonction des données relatives à l’occupation, à la température extérieure et grâce à une intégration de données en Cloud. Ce principe biomimétique s’avère particulièrement bénéfique à une époque où les effectifs de bureaux connaissent des fluctuations importantes en raison des modèles de travail hybrides. Enfin, quatrième et dernier exemple avec les pompes qui représentent le cœur de beaucoup de systèmes. Une technologie s’inspire du mouvement d’une nageoire de poisson et met en mouvement un fluide via un moteur linéaire. Ce dernier actionne une membrane souple dont les ondulations, génèrent un mouvement propulsif.
Des scientifiques ont réussi à alimenter un microprocesseur pendant environ six mois grâce à l’énergie générée par des algues… Une alternative plus directe pour aborder la photosynthèse artificielle consiste initialement à utiliser des panneaux photovoltaïques conventionnels pour convertir l’énergie solaire en électricité. Par la suite, cette électricité peut être injectée dans un électrolyseur au cours d’une seconde étape et ainsi produire de l’hydrogène qui pourra être revalorisé en production de chaleur par une chaudière à hydrogène ou encore en production combinée.
Dès 2030, nos bâtiments seront des entités intelligentes et connectées. Des capteurs avancés et des algorithmes d’apprentissage automatique permettront une adaptation en temps réel des systèmes de chauffage, de ventilation, de climatisation et d’éclairage. Il est possible à plus long terme d’imaginer des systèmes de contrôle intelligents, des interfaces utilisateur intuitives et des espaces adaptatifs. Il semble également possible de disposer d’une sécurité repensée via des systèmes intelligents, incluant la reconnaissance biométrique, les caméras intelligentes et les systèmes d’accès automatisés, pour garantir la sûreté des occupants tout en préservant la confidentialité des données. Cette révolution de la connectivité nécessitera la gestion de réseaux complexes et un lien indirect en termes de cybersécurité. Au cœur de l’innovation, l’ingénieur technique devient le « chef d’orchestre » des systèmes interconnectés.
Face aux changements climatiques et environnementaux, l’ingénieur anticipera les risques en développant des systèmes de secours avancés et en concevant dès aujourd’hui des structures adaptatives. Ce dernier devra être à même de penser « économie circulaire » en réduisant, en réutilisant et en recyclant différentes ressources.
En temps de crise, la maîtrise des coûts et la frugalité en termes de consommation de matériaux et de ressources deviennent des priorités. Il en va de même pour les installations techniques qui, il faut pouvoir le dire, ont une sérieuse tendance à l’inflation (pas que budgétaire) depuis ces dernières décennies. Agir sur le bâti et l’enveloppe avant de « compenser » ou « corriger » par la technologie pour rendre nos constructions confortables est aussi légitime que la démarche inverse et de nombreuses initiatives se développent depuis une vingtaine années, initiatives qui consistent en des approches plus minimalistes qu’il convient sérieusement de considérer. La législation devrait, sur ce point, évoluer en faveur d’une plus grande ouverture vers des systèmes alternatifs et viser les résultats seuls plutôt que la manière d’y parvenir, à l’instar du concept 2226.
L’ingénieur en techniques spéciales a d’ores et déjà un lien évident avec des certifications environnementales telles que BREEAM, WELL, DGNB, HQE ou LENOZ, en intégrant des solutions techniques innovantes pour répondre aux critères stricts de durabilité. En ce qui concerne la qualité de l’air intérieur (QAI), essentielle pour le bien-être des occupants, il est aujourd’hui nécessaire de l’intégrer dans l’équation globale de l’art de construire tout en la fusionnant avec la partie normative (normes EN 16798).
Le BIM transcende les frontières traditionnelles de la conception en fournissant une maquette numérique exhaustive qui englobe toutes les données pertinentes du bâtiment parmi lesquelles les propriétés des matériaux et leur quantité, les coûts, les échéanciers de construction, mais également des approches de maintenance prédictive en lien avec la gestion centralisée du bâtiment. L’intégration du concept de circularité, de la déconstruction et de la préfabrication marquera une étape cruciale. En modélisant la provenance, la durée de vie et les options de fin de vie des matériaux, le BIM aidera les professionnels à concevoir des bâtiments avec un impact environnemental minimal. La Simulation Thermique Dynamique (STD) et le Computational Fluid Dynamics (CFD) trouvent naturellement leur place dans le BIM. En intégrant ces simulations avancées dans la maquette numérique, les ingénieurs peuvent désormais évaluer et faire évoluer en temps réel l’ensemble des performances d’un bâtiment.
L’intégration croissante de l’IA ne redéfinit pas encore le rôle de l’ingénieur technique. Pour le moment, celle-ci permet une aide à la rédaction mais pas encore une synergie entre technologie et expertise humaine. Cette collaboration transformative ouvre cependant de nouvelles perspectives et d’ici cinq à dix ans, nous pouvons imaginer que l’ingénieur technique s’épanouisse au sein d’une collaboration sophistiquée avec l’IA en y implémentant des règles limites pour la conception, en les corrélant avec une contrainte budgétaire, performancielle ou environnementale et en proposant ainsi des solutions optimisées en un temps record. Elle pourrait redéfinir radicalement la manière dont les infrastructures seront conçues, construites et gérées. Cette synergie avancée marquera une nouvelle ère de transformation technologique à laquelle nous devrons appliquer d’évidentes règles de déontologie et d’éthique.
L’off-site, la préfabrication ou le DfMA révolutionnent actuellement le secteur de la construction en industrialisant ce dernier. Le registre des techniques spéciales bénéficie déjà de cette évolution, non seulement au travers de leur intégration dans la construction modulaire, mais également sous forme de kits pour la construction traditionnelle. Sur les chantiers du futur, la gestion des ouvrages sera toujours pilotée par des hommes, mais assistée par des robots et des drones asservis aux tâches manuelles répétitives ou dangereuses et desservant les accès complexes.
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Cet article présente une recherche menée à l’Université du Luxembourg sur la circularité (numéro de subvention FEDER 2017-02-015-15), la numérisation et les banques de matériaux dans l’industrie de la construction, en s’appuyant sur les réflexions des chercheurs de huit pays dont le Luxembourg, la France et l’Allemagne.
La numérisation a été unanimement considérée comme un pilier non négociable de la construction circulaire en raison de l’importance et de la quantité des données nécessaires à la mise en œuvre efficace des pratiques circulaires. Sans outils numériques robustes et interopérables, la déconstruction, la conception de projets à l’aide d’éléments de réemploi et l’évaluation des performances des matériaux récupérés sont difficilement imaginables. Il est intéressant de noter que les résultats de l’étude ont mis en évidence un décalage entre le potentiel des technologies existantes et leur adéquation/utilisation pratique sur le terrain. Ceci faisant émerger deux thématiques clefs : d’une part la capacité numérique et d’autre part la culture numérique, toutes deux reliées à deux causes sous-jacentes : des besoins numériques non satisfaits et une numérisation mal comprise.
L’un des principaux paradigmes de la construction numérique est la méthodologie BIM elle-même. De manière surprenante, les résultats de l’étude ont révélé que non seulement le BIM n’est pas utilisé sur le terrain lorsqu’il s’agit de récupérer des matériaux, mais également que les outils du BIM ne sont pas jugés utiles pour aider aux pratiques de circularité. Cela va à l’encontre de la recherche universitaire de pointe, qui préconise le BIM 8D pour les études de cycles de fin de vie (EoL). De nombreux travaux universitaires ont démontré avec succès que la méthodologie BIM est adaptée aux process de déconstruction numérique, de diagnostic numérique des banques de matériaux ou de conception à l’aide d’éléments de réemploi. Par conséquent, la question n’est pas de savoir s’il est possible d’utiliser des outils de gestion/conception circulaires basés sur le BIM, mais pourquoi ils ne sont pas plus répandus sur le terrain.
D’un côté, les solutions BIM existantes n’intègrent pas de propriétés spécifiques à l’EoL, au réemploi ou à d’autres informations liées à la circularité, c’est pourquoi des ajustements et une modélisation supplémentaire des informations sont nécessaires (par exemple, via Dynamo pour Revit) pour prendre en compte les informations spécifiques à la circularité. De nombreux progrès ont été réalisés au cours des deux dernières années pour combler cette lacune grâce aux solutions OpenBIM. Cependant, elles requièrent un niveau plus élevé de compétences numériques et de connaissances BIM, ce qui pose un défi pour une adoption généralisée par le secteur, en particulier auprès d’acteurs émergents tels que les banques de matériaux ou les cabinets de conseil en matière de circularité.
Malgré l’énorme potentiel du BIM, son application pratique reste limitée, principalement en raison de besoins numériques non satisfaits et d’une faible culture numérique chez les praticiens
De l’autre côté, les inventaires de matériaux de remploi varient constamment. Les petites banques de matériaux ont du mal à enregistrer les informations sur les articles récupérés en temps voulu en raison du taux de rotation rapide. La création de représentations numériques détaillées, telles que des objets BIM 3D, prend du temps et est difficile à maintenir avec de tels taux de rotation. Cependant, les résultats ont révélé que certaines banques de matériaux réalisent des représentations d’objets à la demande des clients. D’après leur expérience, le fait de disposer d’un jumeau numérique de l’élément de remploi améliore leur intégration à l’aide des outils de conception, ce qui accroît le potentiel de commercialisation et de revente du jumeau physique. En raison des défis susmentionnés, les acteurs émergents ont indiqué qu’ils dépendaient encore de tableurs de données, de documents papier et de photos pour l’enregistrement et l’échange d’informations. Même s’il est plus facile, moins coûteux et plus rapide de développer un MVP (Minimum Viable Product) avec un tableur, cela entraîne deux risques : le premier serait d’avoir à l’avenir un paysage fragmenté avec des acteurs ayant formulé leurs propres hiérarchies d’informations circulaires non normalisées et non interopérables, le second étant d’entraver la transition vers des approches normalisées plus numériques.
Un autre thème clé est la faible culture numérique dans le domaine de la construction, qui contribue à des malentendus concernant les outils numériques requis. Par exemple, certains pensent encore que le BIM est un logiciel spécifique alors que d’autres s’attendent à ce qu’un seul outil résolve tous les défis existants – depuis le chantier jusqu’au bureau. De telles idées conduisent à une perte de confiance dans le pouvoir de transformation du BIM, faisant de lui un outil inutile ou redondant. Cependant, compte tenu de la nature complexe des projets de construction, en particulier à l’heure où la circularité fait encore l’objet de recherches et de développements, de telles attentes sont à la fois irréalistes et erronées. Le développement d’un outil universel pourrait être un processus de longue haleine. Sans une plus grande culture numérique et l’utilisation de structures de données standardisées et interopérables, les mêmes acteurs qui se méfient du BIM pourraient ne pas être en mesure d’adopter cet outil universel. À cet égard, il est impératif de renforcer les formation et éducation continues. En comprenant les capacités du BIM en tant qu’outil méthodologique, les utilisateurs pourront reconnaître l’efficacité à utiliser différents outils à des fins différentes.
En conclusion, les outils numériques sont et seront essentiels dans le développement de la construction circulaire. Malgré l’énorme potentiel du BIM, son application pratique reste limitée, principalement en raison de besoins numériques non satisfaits et d’une faible culture numérique chez les praticiens. Pour résoudre ces problèmes, il faut continuer à améliorer la formation et la compréhension des capacités du BIM, en encourageant l’utilisation de divers outils.
Textes et illustrations : ©Arghavan Akbarieh - Université de technologie d’Eindhoven
Traduction, adaptations et relecture : Régis Bigot - Neobuild GIE
Situé à Strassen, à deux pas du centre-ville de Luxembourg, le long du futur itinéraire du tram et à proximité directe de l’accès autoroutier, le bâtiment Triside est principalement composé de bureaux, mais comporte également des espaces de détente et de networking, ainsi qu’une zone dédiée au fitness.
Pour favoriser une organisation efficace et une circulation fluide, chacun des trois niveaux du bâtiment a été divisé en trois blocs distincts, d’où son nom : Triside. Outre les divers aspects techniques traités par le bureau d’études technique Betic, part of Sweco, une attention particulière a été portée sur le concept énergétique global. Celui-ci repose sur une combinaison de solutions techniques, développée sur base de la géothermie de basse profondeur et d’un système de rafraîchissement adiabatique.
L’objectif premier du bureau immobilier Feltes, le maître d’ouvrage, était de concevoir un bâtiment à haute efficacité énergétique, qui concilie confort thermique pour les occupants et utilisation rationnelle de l’énergie. Dans cette optique, nous avons choisi de mettre en œuvre un GEOTABS : Geothermal Thermally Activated Building System. Cette technologie exploite l’énergie géothermique tout en permettant l’activation thermique du bâtiment. L’installation géothermique est dimensionnée pour couvrir la majeure partie des besoins en chauffage ainsi qu’une partie des besoins en refroidissement, tout en privilégiant une approche technique économe en énergie. Il était cependant nécessaire de prévoir une source d’appoint, notamment pour le refroidissement. Nous avons opté pour une solution qui inclut la ventilation ainsi qu’un groupe de froid conventionnel. Ceci permet de couvrir les pics de demande et le rafraîchissement des locaux informatiques. Un groupe froid de secours, dédié spécifiquement aux installations informatiques, a également été prévu.
Le but du projet était de garantir une efficacité énergétique optimale du bâtiment, tout en exploitant pleinement l’inertie thermique de celui-ci. La solution technique la plus adaptée dans ce cas précis a donc été de déployer un système de chauffage et de climatisation par dalles actives alimenté par de la géothermie. Nous avons porté notre choix sur cette solution. Le système géothermique comprend un réseau de 142 sondes placées stratégiquement sous la structure du projet. Ces sondes ont pour spécificité d’être constituées de sections hélicoïdales assemblées. Elles sont raccordées par groupe de trois - en boucle de Tichelmann - à quatre collecteurs principaux, répartis dans plusieurs locaux techniques de sorte à éviter l’enchevêtrement des réseaux. La méthode de remplissage des sondes est, elle aussi, particulière puisque du sable stabilisé - une alternative écologique à la bentonite - a été utilisé.
Oui. En plus du relevé de potentiel par TRT (Test de Réponse Thermique) et du cadrage global de l’exécution technique, il a fallu calculer le potentiel du sol à long terme. En s’appuyant sur la quantité d’énergie que le bâtiment devrait consommer, une simulation a été réalisée pour évaluer la manière dont le système allait puiser et rejeter la chaleur dans le sol au cours des 25 premières années de fonctionnement. Cette simulation prend en compte l’énergie injectée et extraite, ainsi que les puissances maximales mensuelles demandées aux sondes géothermiques. L’objectif est de définir un profil global des flux d’énergie nécessaires, en fonction de l’utilisation du système. Cette étude nous a par la suite servi de base pour confirmer nos hypothèses. Nous avons alors pu ajuster les caractéristiques des différents appoints nécessaires, pour le chaud et le froid, afin d’obtenir le juste équilibre entre potentiel, optimisation énergétique et contraintes budgétaires.
En complément du système géothermique, deux centrales de traitement d’air double flux ont été installées. Elles sont équipées de groupes de froid intégrés et de systèmes de refroidissement adiabatiques indirects alimentés par de l’eau de pluie.
Afin d’optimiser la puissance nécessaire des différents appoints pour la demande en chaud et en froid, nous utilisons des batteries terminales couplées à un système d’ajustement du volume d’air. Ce principe est piloté par une gestion technique centralisée de manière à prendre en compte l’occupation des différents espaces.
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Superficie totale : 5 894 m2 sur 3 niveaux + 3 niveaux de sous-sol
Superficie brute totale : environ 12 000 m2
Maîtrise d’ouvrage : Bureau Immobilier Feltes
Architecture : Archimade et Acome
Architecture d’intérieur : N-LAB, en collaboration avec les architectes internes du client
Ingénierie : ICB et Betic Ingénieurs-Conseils, part of Sweco
Certification : BREEAM « Very Good »
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Photo de Sébastien Lehuraux : Made Creative
Les techniques spéciales dans le bâtiment sont essentielles pour répondre aux normes actuelles de construction durable, aux exigences réglementaires en matière d’efficacité énergétique et aux attentes croissantes des utilisateurs en termes de confort et de fonctionnalité.
Leur conception, leur mise en œuvre et leur maintenance nécessitent des compétences spécialisées en ingénierie et une planification minutieuse dès les premières phases du projet de construction.
Les techniques spéciales, englobant les systèmes de chauffage, ventilation, climatisation, les installations électriques, les systèmes de plomberie, de sécurité et de surveillance, ainsi que les technologies d’automatisation et de gestion énergétique, sont au cœur de la conception moderne des immeubles. Elles répondent à différents défis plutôt complexes, allant de l’optimisation de l’utilisation de l’énergie à la garantie d’un environnement sûr et confortable pour les utilisateurs.
La sécurité, en particulier, est une préoccupation majeure dans le domaine de la construction. Les incidents liés aux installations électriques défectueuses, les risques d’incendie, les défaillances des systèmes de chauffage ou de refroidissement peuvent avoir des conséquences souvent désastreuses. Ainsi, la mise en place de systèmes fiables et conformes aux normes les plus strictes est non seulement une question de réglementation mais aussi d’engagement envers la protection de notre environnement et le maintien de notre bien-être.
L’évolution rapide des technologies et l’augmentation des exigences en matière de développement durable et d’efficacité énergétique représentent à la fois un défi et une opportunité pour les acteurs de la construction au Luxembourg. Les techniques spéciales, de plus en plus sophistiquées, nécessitent une expertise et une attention accrues pour garantir non seulement leur performance, mais aussi leur sécurité.
Dans ce contexte, un engagement envers la sécurité et la qualité est plus pertinent que jamais. En s’adaptant continuellement aux nouvelles normes et en intégrant les avancées technologiques dans ses processus d’inspection et de certification, nous contribuons tous activement à la construction de bâtiments plus sûrs, plus durables et plus efficaces énergétiquement, dits bâtiments intelligents.
L’évolution rapide des technologies représentent à la fois un défi et une opportunité pour les acteurs de la construction au Luxembourg
SECO Luxembourg s’engage à promouvoir la qualité, la sécurité et la durabilité dans le secteur de la construction. En tant qu’organisme de certification et d’inspection, cette entité joue un rôle déterminant dans la vérification de la conformité des techniques spéciales. Et cela, dans le respect des normes nationales et européennes.
SECO occupe une place prépondérante au Luxembourg, pays dans lequel les exigences sont élevées en matière de sécurité et d’efficacité. L’entreprise s’engage alors à accompagner ses clients dans la réalisation de projets de construction sûrs, durables et innovants tout en respectant les cadres légaux.
Rencontre avec Marco Da Chao, ingénieur associé et responsable du pôle génie technique, et Leif Chiotis, chef de l’unité génie technique chez Schroeder & Associés.
Schroeder & Associés s’est doté, fin 2023, d’une nouvelle unité dédiée au génie technique. Cette initiative s’intègre dans la stratégie « 2030 » du bureau d’études, en particulier dans la logique des prestations intégrées. Dans la droite ligne de cette vision globale, le génie technique se positionne dans la collaboration, la transversalité des services et l’intervention sur toute la chaîne de valeurs.
Pourquoi des prestations intégrées ? « Parce que l’ingénierie est en pleine évolution et que de nouveaux domaines d’expertise s’y greffent en permanence. La structure était notre domaine de prédilection à la base, nous y avons ajouté l’infrastructure puis le pôle services ; nous couvrons aujourd’hui une cinquantaine de spécialités métiers. En évitant le fonctionnement en silos, cela nous permet de déployer des synergies en interne, donc d’apporter des solutions rapides et d’offrir une étude et un suivi de projets clés en main », explique Marco Da Chao, ingénieur associé, responsable du pôle génie technique.
Le génie technique, c’est le chaînon qui manquait au bureau d’études pour fermer la boucle et proposer une offre exhaustive dans tous les domaines de l’ingénierie-conseil. « Le démarrage est très encourageant, les clients sont nombreux à nous faire confiance ; cela montre que cette offre répond à un réel besoin de la part des acteurs de terrain. Nous complétons ainsi la logique et l’opérationnalité des prestations intégrées. Nous répondons aux besoins internes et nous permettons ainsi à nos unités d’être plus agiles et plus résilientes. Et puis, bien sûr, nous complétons notre offre pluridisciplinaire avec des concepts techniques innovants, adaptés aux attentes et aux besoins des clients, pour aussi répondre spécifiquement à des appels d’offres en génie technique », souligne le responsable de la nouvelle unité.
Leif Chiotis a rejoint Schroeder & Associés pour diriger cette unité, formée autour d’une équipe chevronnée – de 20 à 25 ans d’expérience, en moyenne – et multilingue, dont la plupart des membres ont déjà eu l’occasion de travailler ensemble. Leurs spécialisations très variées de la conception au facility management – études, gestion de projets, modélisation BIM… - peuvent aussi s’avérer précieuses dans l’établissement de dossiers de certification et de demande de subsides ou encore le suivi et la maintenance.
Leif Chiotis a donc intégré fin 2023 le bureau d’études de plus de 450 personnes : « Une motivation personnelle était d’intégrer un bureau ayant des objectifs et des engagements pour l’innovation et le développement durable, avec des valeurs environnementales et humaines. La motivation de l’équipe est d’être innovants et positifs pour rester au top dans notre domaine, tout en construisant un monde meilleur pour les générations futures. Nous voulons offrir des prestations d’une qualité élevée, axées sur l’accompagnement par des process BIM assistés d’outils tels que ITWO ou d’autres interfaces orientées vers l’avenir. Nous voulons être acteurs et non spectateurs de l’innovation technologique, engagés sur le marché et résilients, notamment face aux défis climatiques ».
La vision globale de Schroeder & Associés se reflète dans les missions de l’unité génie technique. Les domaines couverts ouvrent des perspectives dans les énergies renouvelables (production, notamment via la géothermie), la distribution ou la récupération d’énergie (des eaux grises, par exemple), la maîtrise électrique (moyenne ou basse tension, courant faible), les techniques de froid et de ventilation (confort dans les habitations ou désenfumage industriel, entre autres), les réseaux de récupération, d’évacuation, de distribution, de production d’eau chaude sanitaire, les moyens de lutte contre l’incendie, les équipements spéciaux (pour laboratoires, halls industriels ou cuisines de collectivités, etc.). Le MEP (Mechanical, Electrical, and Plumbing) Engineering joue un rôle essentiel à toutes les étapes du processus de construction : prise de décision, estimation des coûts, administration de la construction, documentation, gestion et entretien des bâtiments, etc.
« Il n’existe aujourd’hui plus de domaines où il n’y a pas de complémentarité. Dans un projet de géothermie, par exemple, si on fonctionne en cellules séparées avec le géologue ou l’ingénieur en génie civil, cela a un impact. De même, un projet qui met en interaction photovoltaïque et électromobilité demande des compétences plus vastes que celles d’un ingénieur en génie technique. Si on touche à la structure, l’intervention d’un ingénieur civil sera nécessaire et si on touche à l’étanchéité, nous aurons besoin d’un project manager orienté architecture ; l’électromobilité requiert aussi une expertise en voiries et réseaux et, derrière la borne de rechargement, il y a de l’intelligence et de la prédictivité qui demandent d’avoir une approche plus « smart » que les approches traditionnelles de l’ingénieur technique. Nous réunissons désormais sous le même toit toutes ces compétences, pour lesquelles nous dédions un ou des chefs d’orchestre pour conduire ces projets à bien et à la satisfaction de nos clients », précise le chef d’unité.
« Comme nous l’avons expliqué lors d’un event organisé par le Cluster for Logistics - dont nous sommes membres - avec le ministère de l’Économie, nous pouvons livrer une solution clé en main aux acteurs du transport, avec un contact privilégié, pour leurs projets d’électromobilité. Et nous sommes en mesure de le faire parce que nous rassemblons des experts capables de réaliser des études de trafic, des projets d’infrastructure, de stabilité, de génie technique et des project managers pour coordonner le tout », complète Marco Da Chao.
« Dans la même optique, nous avons des compétences ciblées pour le smart - homes, buildings, cities, grids - qui relient la technique, les équipements et l’intelligence pour la planification et la gestion d’ensembles bâtis, de lieux de vie repensés, de plans de mobilité multimodale et interconnectée », ajoute-t-il. Schroeder & Associés est d’ailleurs devenu membre de la Smart Building Alliance Luxembourg, « parce qu’on pense que le bâtiment intelligent intégré dans des quartiers et des villes intelligentes, cela fait partie du puzzle des moyens. Le génie technique apporte une valeur ajoutée indéniable dans le contexte d’infrastructures interconnectées, où il est crucial d’établir des liens cohérents entre les besoins de consommation, les demandes énergétiques et l’autonomie ».
Marco Da Chao résume : « Forts d’un regard différent, en apportant de la valeur ajoutée au volet « conseil » de notre métier d’ingénieurs-conseils, nous proposons des solutions novatrices et nous assurons une maîtrise rigoureuse. Nous pouvons déployer des synergies au sein même de notre bureau, dans tous les grands domaines que nous couvrons. Notre expertise s’étend également à une bonne connaissance des procédures. Les deux extrêmes, le high-tech et le low-tech ne peuvent plus être les seuls principes de conception ; nous croyons à une approche de pragmatic-tech conciliant le budget, la matière et l’utilisation. Nous avons une position à consolider en tant qu’acteur majeur du secteur et entreprise responsable ».
Mélanie Trélat, avec Alain Ducat – Schroeder & Associés
Experte depuis plus de 45 ans dans le traitement de l’air, GECO reste à la pointe de l’innovation avec une gamme de VMC double flux compactes, flexibles et à haut rendement pour couvrir tous les besoins. Quelques exemples de produits disponibles.
Grâce à ses deux pompes à chaleur intégrées, la PKOM4 combine quatre fonctions essentielles : ventilation, chauffage, refroidissement et production d’eau chaude sanitaire.
La première pompe à chaleur réversible, d’une puissance de 1 300 W, assure les fonctions de chauffage et de refroidissement. La deuxième pompe à chaleur gère production d’eau chaude sanitaire. D’une puissance de 1 600 W, elle peut stocker jusqu’à 298 l d’eau à 42 °C ou 212 l à 55 °C.
Une montée en température à 65°C du ballon d’eau est programmée tous les 14 jours pour prévenir les risques de légionellose. Ce système de double pompe à chaleur permet une indépendance totale entre chauffage, refroidissement et production d’eau chaude sanitaire.
La ventilation double flux est réalisée par un échangeur thermique contre-flux à haut rendement, qui récupère 88 % de chaleur selon l’EN13141-7. La plage de débit d’air va de 85 à 300 m3/h avec quatre vitesses de ventilation et une filtration par des filtres F7/M5.
La PKOM4 est reconnue pour ses performances exceptionnelles, certifiée à 88 % par le PassivHaus Institut.
L’unité PKOM4 dispose également d’une connectivité avancée, compatible avec la domotique Modbus et d’une prise RJ45 qui permet un contrôle à distance via une application smartphone, mais également la possibilité pour GECO d’effectuer un diagnostic complet de l’unité, à distance et à tout moment. Grâce à cette fonctionnalité, nous pouvons rapidement identifier les situations où une action immédiate est nécessaire et y répondre sans encombre.
Ultra-compacte, elle n’occupe qu’un espace réduit de 0,75 m2.
Cette machine à haut rendement offre 48 possibilités de raccordement, en mural ou sur pied. Cette flexibilité permet de pallier les surprises qui peuvent se présenter sur les chantiers, aussi bien dans la construction neuve que dans la rénovation.
Pour gérer la qualité de l’air intérieur, elle est dotée d’une sonde d’hygrométrie qui permet de réguler le débit en fonction du taux d’humidité de l’air. Elle a un rendement de 94 % et un débit d’air modulable de 50 à 320 m3/h à 100 Pa.
Elle est certifiée à 94 % par le PassivHaus Institut.
La VMC double flux compacte HCC260 a un rendement certifié jusqu’à 93 % par le PassivHaus Institut, la classant première dans sa catégorie pour les logements de 50 à 120 m2.
Elle a un débit d’air de 75 à 250 m3/h.
Elle se caractérise aussi par sa facilité d’installation en horizontal (faux-plafond) ou vertical (mural) et par ses faibles nuisances sonores.
Une nouvelle version de la HCC260 sortira prochainement avec un débit d’air un peu plus bas, pour les petits appartements. Avec 96 possibilités de raccordement, elle est la plus flexible de toute la gamme de VMC. Le but est qu’elle puisse être installée au plafond aussi bien qu’au mur, dans des configurations où chaque espace doit être exploité de manière optimale.
GECO étoffe sa gamme en lançant des centrales de traitement d’air dédiées aux commerces, aux entreprises et à l’industrie, qui concilient un haut rendement, une bonne qualité de l’air et acoustique.
Équipées d’échangeurs à plat ou d’échangeurs rotatifs, elles offrent un haut rendement et sont certifiées Eurovent.
Cette gamme « plug & play » a un débit d’air qui commence à 600/700 m3/h et qui va jusqu’à 6 000 m3/h.
Elle présente des sorties sur le dessus, sur les côtés, avec possibilité d’installation au sol ou en plafond, en intérieur ou en extérieur pour répondre à toutes les demandes.
GECO propose également le suivi à distance et en temps réel de l’état d’une machine, via une application. À tout moment, un problème peut être signalé et diagnostiqué, dans le respect du RGPD. Cette solution permet de rassurer l’utilisateur qui est informé de l’état de son installation et de gagner un temps précieux puisque l’installateur se déplace directement avec les bonnes pièces.
Mélanie Trélat
Rencontre avec Christophe Armborst, ingénieur chez Goblet Lavandier & Associés.
Le bureau Goblet Lavandier & Associés a été mandaté par l’Institut National pour le Patrimoine Architectural (INPA) pour réaliser les études relatives à un projet pilote visant à récupérer l’énergie thermique contenue dans les eaux souterraines qui inondent les galeries de l’ancienne mine d’ardoise de Martelange, dont l’exploitation a cessé en 1986, et qui est désormais devenue un musée.
Le projet concerne la villa Rother et un bâtiment administratif qui sont actuellement chauffés au mazout, ainsi qu’une ancienne cantine qui sera agrandie et transformée en brasserie. Les trois bâtiments nécessitent une puissance de chauffage de respectivement 55, 140 et 90 kW, pour un besoin annuel total en énergie de chauffage de +/- 254 MWh/an. Sous le bâtiment administratif et à proximité de la Villa Rother, se trouve la galerie Laura et, un peu plus loin, la galerie Johanna. Cette dernière est ouverte au public. Les visiteurs peuvent y découvrir des chambres souterraines qui atteignent une profondeur maximale de 168 m. Les deux galeries sont remplies d’une eau claire, à une température constante de 9 degrés tout au long de l’année. Le volume d’eau souterrain total est estimé entre 500 000 et 750 000 m3.
Différentes variantes ont été comparées dans le cadre des études, en tenant compte de leur bilan carbone et de leur rentabilité économique (frais d’investissement, frais de maintenance et d’exploitation, frais d’énergie) : le mazout en tant que référence, des chaudières à biomasse (pellets), une pompe à chaleur centralisée qui alimenterait les différents bâtiments via un réseau de chaleur et enfin, des pompes à chaleur décentralisées dans chaque bâtiment. C’est cette dernière solution qui a été retenue.
« L’eau de la galerie Laura sera pompée via des conduits en polyéthylène vers les pompes à chaleur eau/eau. Via un échangeur de chaleur, celles-ci utiliseront l’énergie thermique des eaux souterraines comme source de chaleur pour produire de l’eau de chauffage au niveau de température requis. L’eau refroidie de +/- 3 °C sera ensuite réinjectée dans la galerie. On parle de débits tellement petits par rapport à l’énorme volume global que cela n’aura qu’une incidence infime sur la température des eaux souterraines. Ainsi le refroidissement de 1 m³ d’eau de 9 °C à 6 °C permettra de produire +/- 5 kWh d’énergie de chauffage. Avec une unité d’énergie électrique, trois à cinq unités d’énergie thermique seront produites », explique Christophe Armborst.
L’étude de faisabilité ayant été validée par le maître d’ouvrage, la planification a été lancée pour la villa Rother, qui est le premier des trois bâtiments qui sera rénové, la finalisation des travaux étant prévue pour mi-2025. Suivront le bâtiment administratif, puis la brasserie.
Mélanie Trélat
Interview de Günter Krings, managing director chez Viessmann Luxembourg.
Le bac à glace combiné à des pompes à chaleur est un concept innovant, écologique et économique, qui permet d’alimenter un bâtiment en chaleur et en froid. Pour mieux comprendre cette technologie, nous avons pris l’exemple du bac à glace qui a été installé au sous-sol du bâtiment HELIX, le nouveau siège de POST Luxembourg en face de la gare de Luxembourg. Les équipements ont été fournis en grande partie par Viessmann Luxembourg.
Le bâtiment HELIX a été équipé d’un bac à glace. Il est constitué d’une structure en béton d’un volume brut de presque 3 000 m³ pouvant contenir au total 2 133 m3 d’eau. Ce bassin abrite des kilomètres de tuyaux en plastique posés en spirale, dont le rôle est de permettre l’échange d’énergie entre l’eau de l’accumulateur de glace et des pompes à chaleur d’une puissance calorifique totale de 1250 kW. Pendant la saison froide, lorsque les sources d’énergie primaires (l’air extérieur et la chaleur dégagée par les installations IT) ne suffisent pas à couvrir les besoins en chaleur, les pompes à chaleur puisent de l’énergie dans le bac à glace, ce qui a pour conséquence de refroidir les 2 millions de litres l’eau du réservoir jusqu’à les transformer en glace. Ce changement de phase de l’eau liquide en glace apporte une quantité d’énergie supplémentaire. En été, le processus s’inverse, utilisant le bloc de glace comme réservoir froid pour climatiser le bâtiment.
L’énergie nécessaire au fonctionnement du bâtiment provient de collecteurs aérauliques en toiture, type « hybrides » (c’est-à-dire en même temps photovoltaïques, capables de produire jusqu’à 82 kWp d’électricité), de l’échange entre l’accumulateur de glace et le sol, mais aussi de la chaleur dégagée par les équipements IT du bâtiment HELIX et du centre de télécommunications voisin, en particulier.
La combinaison entre les modules photovoltaïques, les collecteurs aérauliques, l’accumulateur de glace et les pompes à chaleur forme un système à très haute efficacité énergétique et très économique. Le chauffage et le refroidissement des locaux sont assurés par une dalle active en béton dans laquelle sont intégrés des tuyaux remplis d’eau chaude ou froide, selon les besoins.
Pour le bureau d’études Goblet Lavandier & Associés, le défi a été de collecter toutes les informations nécessaires pour pouvoir mener à bien les nombreux calculs, de la conception à la mise en service de l’accumulateur de glace, en étroite collaboration avec Viessmann Luxembourg. Actuellement, un monitoring est en cours afin de valider les prévisions et d’optimiser le fonctionnement global de l’installation. Ce monitoring est réalisé conjointement par le bureau d’études, l’installateur a+p kieffer omnitec, les techniciens de POST Luxembourg, et bien évidemment nous, Viessmann.
Nous avons été impliqués dès les toutes premières étapes de l’étude afin d’apporter le soutien nécessaire au bureau d’études. Pendant l’exécution des travaux, qui ont été effectués en partie par Viessmann ou par nos filiales et sous-traitants, nous avons travaillé en très étroite collaboration avec l’entreprise exécutante a+p kieffer omnitec. Pendant la mise en service et le monitoring, nous avons apporté notre aide et nos conseils à toutes les personnes concernées lors des réunions hebdomadaires, en ligne ou sur place. Le monitoring pour l’optimisation de l’installation est toujours en cours, avec des réunions mensuelles.
Comme vous pouvez le constater, nous sommes aux côtés de nos partenaires (planificateurs, installateurs et clients finaux) à toutes les étapes, afin qu’un projet aussi complexe soit une réussite pour tous les participants et qu’il contribue également à la protection de l’environnement, tout à fait en accord avec notre devise : « Nous créons des espaces de vie pour les générations futures ».
Les systèmes climatiques remplissent tous la même fonction, à savoir adapter la ventilation et la climatisation aux différents niveaux d’activité dans nos locaux.
Avec un système à induction de Swegon, il est possible de réaliser des économies d’énergie plus importantes et d’obtenir une meilleure rentabilité tant lors de la mise en place que durant l’exploitation.
L’eau est un vecteur d’énergie très efficace. L’utiliser pour le refroidissement/chauffage signifie que la taille des gaines de ventilation est significativement plus petite et le niveau de ventilation peut être maintenu à un niveau plus bas pour répondre aux exigences de qualité et d’humidité de l’air. En outre, comme la ventilation n’a pas besoin d’être réglée à une température plus basse, les gaines de ventilation n’ont pas besoin d’être aussi bien isolées, ce qui signifie que vous pouvez économiser encore plus d’espace et d’argent sur le réseau de gaines.
Le fait de gagner quelques décimètres de hauteur de bâtiment à chaque étage peut permettre au concepteur d’intégrer un étage supplémentaire dans le cadre du permis de construire, d’augmenter la hauteur sous plafond des bureaux ou simplement d’économiser sur les coûts de construction. Plus d’espace à chaque étage permet d’augmenter les revenus locatifs, ce qui peut très rapidement compenser un coût initial potentiellement plus élevé pour un système climatique à base d’eau.
En installant un système basé sur des poutres climatiques Swegon, il est possible de réguler la température individuellement, dans une plage de température plus large qu’avec un système entièrement basé sur le refroidissement par air.
Une quantité d’air relativement importante est mise en mouvement lorsque l’air soufflé induit un flux secondaire à travers une poutre climatique, mais en utilisant les plafonds et les murs pour distribuer l’air dans la pièce, la vitesse élevée de l’air dans la zone occupée peut être réduite. Cela permet de créer un climat intérieur sans courants d’air.
Comme aucun ventilateur n’est utilisé pour faire circuler l’air ambiant dans l’échangeur de chaleur des poutres froides, le niveau sonore peut également être maintenu à un niveau minimum.
Les poutres climatiques Swegon utilisent une connexion aéraulique et des buses à haute pression pour induire l’air de la pièce à travers l’échangeur de chaleur, produisant un taux d’induction d’environ 1:4. Cela supprime évidemment le besoin d’un ventilateur, ce qui signifie une réduction significative de l’énergie utilisée par la ventilation dans l’ensemble du bâtiment.
Celles-ci fonctionnent avec une température d’eau froide élevée d’environ 14 °C - 17 °, ce qui signifie une période de « free cooling » beaucoup plus importante et une consommation d’énergie plus faible par rapport à d’autres méthodes de refroidissement de l’eau.
La convection forcée de l’air ambiant à travers l’échangeur de chaleur crée les conditions d’un transfert de chaleur efficace de l’eau vers l’air. Des pompes à chaleur peuvent également être utilisées pour obtenir des rendements plus élevés et réduire l’empreinte carbone.
Un système de poutres climatiques Swegon ne nécessite pratiquement pas d’entretien. Comme l’air se déplace à faible vitesse sur un circuit sec, la quantité de poussière et de contaminants dans l’air fourni est considérablement réduite, et il n’y a donc pas besoin de filtres ou de drainage.
Dans les environnements poussiéreux, il peut être nécessaire d’aspirer l’échangeur et les parties visibles à intervalles réguliers. En dehors de cela, le système se gère tout seul, nécessite un minimum d’entretien et sa durée de vie est relativement longue.
Un atout indéniable pour tout investissement immobilier.
Légende photo 1. Le WISE PARASOL ZENITH est une poutre climatique à 4 voies intégrée au système de régulation intelligent WISE, pour la ventilation à la demande
La nouvelle maison exposition de Thomas & Piron à Junglinster sera bientôt inaugurée. Le promoteur y met en avant différentes technologies interconnectées via un système de gestion intelligente de l’énergie visant à favoriser l’autoconsommation et à une solution domotique.
Interview de Frédéric Dethier, ingénieur recherche et développement.
Visiter une maison expo Thomas & Piron, c’est le meilleur moyen pour tout futur acquéreur – particulier ou investisseur - de se projeter et d’appréhender très concrètement les matériaux et technologies proposées. Il s’agit également pour Thomas & Piron du meilleur outil didactique qui soit pour expliquer à nos clients le fonctionnement ainsi que la pertinence des technologies et solutions choisies.
Nous avons opté pour une maison d’une volumétrie moyenne, avec des fenêtres et pièces de dimensions classiques, conformes aux critères de nos clients et que nous estimons être représentatifs du marché de ces prochaines années, et ce, afin que les futurs acquéreurs puissent facilement s’y projeter. Notre service commercial rencontre environ 500 nouveaux clients chaque année ; nous avons donc une idée assez juste des attentes et du budget des futurs acquéreurs. L’idée n’est pas de leur faire miroiter un produit qu’ils ne pourront pas acquérir.
Outre les performances d’isolation et d’étanchéité à l’air de la maison, qui est labelisée triple A comme le veut la norme actuelle, nous nous sommes intéressés aux équipements techniques. En développant ce projet, notre objectif était de construire une maison la plus autonome possible en énergie, en installant des systèmes de production d’énergie renouvelable, de stockage d’énergie, et de consommateurs intelligents pouvant, au moment le plus opportun, consommer l’énergie produite par le bâtiment.
En plus d’être un bon outil commercial, cette maison exposition constitue un banc d’essai pour notre bureau d’études qui pourra y étudier les différentes technologies mises en œuvre, monitorer les équipements techniques pour avoir une vue de ce qu’ils consomment en temps réel et comprendre leurs interactions. Cela permettra à nos équipes techniques de concevoir la maison de demain, qui alliera confort, intelligence et économie d’énergie, en se basant non plus sur des calculs théoriques mais sur des données réelles.
Pour ce faire, nous avons installé des sondes de température à l’extérieur et à l’intérieur, ainsi que des compteurs énergétiques. Ces capteurs nous permettront de recueillir un large panel de données qui serviront à dimensionner les équipements techniques que nous installons de la manière la plus optimale possible, permettant non seulement des gains énergétiques sur la consommation mais aussi de prolonger leur durée de vie.
Nous avons prévu des panneaux photovoltaïques d’une puissance installée de 7 000 Watts crêtes, permettant de couvrir la consommation en électricité d’un ménage de 4 personnes, pour une maison de cette typologie. Ils seront couplés à une batterie de stockage qui captera le surplus d’énergie produit pour répondre à des besoins ultérieurs, plutôt que de la renvoyer sur le réseau. Nous avons aussi misé sur l’électromobilité avec une borne de recharge intelligente pour véhicule.
Ces équipements sont reliés entre eux par un système intelligent qui intègre des capteurs connectés et des connectables tels que la pompe à chaleur produisant le chauffage et l’eau chaude du bâtiment, l’éclairage, les stores brise-soleil orientables, le lave-linge ou certaines prises. L’énergie produite pourra aussi être utilisée au moment opportun avant d’être stockée dans la batterie.
Tout ce qui est smart permet d’économiser de l’énergie, mais aussi de gagner en confort. La production d’énergie, le chauffage, l’éclairage, les stores et les alarmes seront pilotables via des applications disponibles sur une tablette fixée au mur et décrochable. Grâce à un appui domotique, l’utilisateur pourra y encoder ses propres scenarii. Par exemple : au moment où mon téléphone détecte que je quitte mon lieu de travail, le chauffage se déclenche dans mon bureau jusqu’à la consigne de température souhaitée pour que je puisse continuer à travailler une fois rentré à la maison. Autre exemple, s’il fait plein soleil et qu’un surplus d’énergie est détecté, un enclenchement d’équipement par ordre de priorité se mettra en route : d’abord, l’énergie sera dirigée vers le ballon d’eau chaude qui la stockera pour l’utiliser en soirée ; en deuxième lieu, c’est la voiture électrique qui sera rechargée ou, si je suis absent, la tondeuse électrique ou le VTT électrique ; en troisième lieu, c’est le lave-linge ou le lave-vaisselle qui se mettra en route, etc. Tout sera programmable selon les envies et les équipements électriques de la maison.
Ce type de technologie permettra également d’anticiper les réglementations futures en matière de tarifs énergétiques variables en fonction des heures du jour. Si, à midi, l’énergie électrique est très bon marché, elle sera stockée dans la batterie pour être réutilisée à une période de la journée où elle sera beaucoup plus chère.
Sur la tablette, il sera aussi possible de consulter en direct les productions et consommations énergétiques de chaque équipement et de voir vers où l’énergie est distribuée. Les liens se feront également par des applications directement téléchargeables sur le téléphone.
Nous nous sommes associés avec le LIST qui va installer des capteurs de température, d’humidité et de qualité d’air qui lui permettront de monitorer le bâtiment dans le cadre de projets de recherche portant sur le bilan carbone et sur le certificat de performance énergétique, et notamment de confronter la théorie et la réalité. Ces données seront également précieuses pour nous afin de mettre en corrélation l’aspect bâtiment avec le chauffage : est-ce que l’isolation, l’étanchéité, la ventilation hygiénique et les méthodes constructives que nous avons mises en œuvre sont suffisantes par rapport aux performances attendues ?
Il est important de souligner que nous avons voulu rendre ces applications simples d’utilisation et abordables. Pour permettre aux habitants de gagner de l’argent, de l’énergie et du confort, il ne s’agit pas de faire une usine à gaz technologique. N’hésitez pas à contacter notre équipe pour en savoir plus et pour visiter cette nouvelle maison expo innovante.
Mélanie Trélat
La communication entre pompe à chaleur et panneaux photovoltaïques - ou power-to-heat - émerge comme une approche intelligente pour optimiser l’utilisation de l’énergie autoproduite, contribuant ainsi à la décarbonation de la société.
Rencontre avec Stéphanie Sauce, responsable marketing et communication, et Tom Kieffer, associé-gérant chez General Technic Luxembourg.
L’EnergyManager PV Smart intégré dans les nouvelles pompes à chaleur Hoval permet de stocker le surplus d’énergie solaire pour chauffer ou refroidir le bâtiment dans les périodes où le soleil ne brille pas. Une manière de maximiser l’utilisation du courant solaire et l’autoconsommation.
« La pompe à chaleur et les panneaux photovoltaïques, en tant que systèmes basés sur les énergies renouvelables, jouent un rôle essentiel dans le processus de décarbonation de notre société, ce qui constitue un progrès notable. Bien que ces innovations prises individuellement favorisent la durabilité, l’idéal est de les combiner. Le fait de faire communiquer et collaborer étroitement ces deux systèmes, c’est ce que nous qualifions de « power to heat » chez General Technic. Cette association est cruciale pour optimiser le fonctionnement de ces systèmes », explique Tom Kieffer, associé-gérant chez General Technic Luxembourg.
Autre point décisif pour une exploitation optimale de cette équipe prometteuse - et donc pour une réduction maximale des émissions carbone - : effectuer une planification professionnelle du système. En effet, outre une pompe à chaleur intelligente, il est aussi nécessaire de disposer d’une commande intelligente. « L’association de la pompe à chaleur, en tant que consommatrice d’électricité, avec les panneaux photovoltaïques, en tant que producteurs, permet de mettre la pompe à chaleur en action pendant les périodes où les panneaux produisent de l’énergie excédentaire, élevant ainsi la température de l’eau dans le ballon tampon. A l’inverse, si le lendemain, il n’y a pas de soleil, la pompe à chaleur n’aura pas besoin de démarrer, car elle puisera dans l’énergie stockée la veille. Le ballon-tampon joue alors le même rôle qu’une batterie. Cette synchronisation intelligente entre les deux systèmes constitue une avancée majeure pour une utilisation plus efficace de l’énergie renouvelable autoproduite et auto consommée », poursuit-il.
La nouvelle génération de pompes à chaleur Hoval, commercialisées par General Technic, disposent d’entrées intelligentes afin de pouvoir communiquer avec l’onduleur et intègrent un EnergyManager PV Smart, éliminant ainsi le besoin d’un régulateur externe.
Comparativement à un système classique combinant pompes à chaleur et photovoltaïque, où l’excédent de courant solaire est injecté dans le réseau électrique, l’EnergyManager PV Smart a une fonction Smart Grid pré-intégrée. Lorsque cette dernière est activée, le gestionnaire d’énergie accumule le surplus de courant solaire de l’installation photovoltaïque dans le ballon-tampon et/ou boiler. Il tient compte des données météorologiques en temps réel pour optimiser le fonctionnement de l’installation. Facilement adaptable aux panneaux photovoltaïques existants, il peut être aisément piloté via l’application HovalConnect.
Le défi actuel pour General Technic est d’accompagner les installateurs chauffagistes et de les encourager à diriger leurs clients particuliers vers des systèmes connectés. « Sur le terrain, nos installateurs ne pensent pas toujours à proposer ces systèmes connectés à leurs clients ; ils n’ont encore pas le réflexe de le faire. Le challenge pour nos clients installeurs chauffagistes est d’accompagner leurs clients particuliers dans la décarbonation et le power-to-heat. Et pour nous, le challenge est donc d’accompagner les installateurs », souligne Stéphanie Sauce, responsable marketing et communication.
Elle insiste également sur la nécessité de promouvoir des solutions locales, telles que les panneaux solaires produits au Luxembourg par Solarcells, dans une logique cohérente de durabilité. Ces panneaux sont déjà d’ores et déjà disponibles en stock depuis fin février chez General Technic.
Mélanie Trélat
En plus de 50 ans de présence au Luxembourg, ista est devenue une figure incontournable dans la gestion à distance des compteurs d’énergie et d’eau. Grâce à des données de consommation précises et à des services innovants, elle contribue non seulement à alléger les factures des utilisateurs, mais aussi à minimiser leur impact environnemental.
Rencontre avec Joachim Colles, Country Manager, et Adelaide Wampach, Operations Manager chez ista Luxembourg.
Le contexte actuel nous rappelle que nous devons tous rester vigilants, au quotidien, à notre consommation d’eau et d’énergie. En tant que fournisseur de solutions qui permettent aux gestionnaires d’immeubles comme aux résidents de mesurer et de suivre ces consommations avec une grande précision, ista contribue de manière significative à une utilisation responsable des ressources naturelles, avec des produits et services maîtrisés sur toute la chaîne : du développement jusqu’au décompte et à l’analyse des données énergétiques, en passant par la fourniture et l’installation de compteurs à la pointe de la technologie.
Forte de son implantation dans 22 pays et de plusieurs décennies d’expérience au Luxembourg, ista a développé des solutions intelligentes permettant un suivi continu de l’efficacité énergétique. Solutions qu’elle a implémentées dans des immeubles commerciaux et des complexes de bureaux, mais surtout dans de nombreuses résidences.
La digitalisation occupe une place centrale dans ces solutions avec, notamment, un système de télé-relevé par radiofréquence permettant la collecte des données à distance sans déranger les résidents tout en garantissant la protection de leurs données personnelles, ou encore l’application EcoTrend, déjà adoptée par des millions d’utilisateurs en Allemagne, qui fournit aux locataires des informations claires et précises sur la consommation énergétique, avec une visualisation graphique qui incite à économiser de l’énergie.
Ces solutions s’alignent sur la vision d’ista, pour qui moins de consommation équivaut à moins d’émissions de CO2, contribuant ainsi à la protection de l’environnement et du climat.
En amont des services qu’elle offre aux utilisateurs et aux propriétaires, ista accompagne également les promoteurs, architectes, bureaux d’études et chauffagistes lors de la phase de planification des bâtiments, collaborant avec eux pour intégrer les besoins en matière de gestion énergétique dès la conception. Les concepts de mesure détaillés, qui seront également obligatoires en 2024 avant l’obtention d’un permis de construire, font partie de leur gamme de services.
Si, comme l’indique Joachim Colles, Country Manager, « la transparence sur les économies d’énergie réalisées est essentielle, notamment pour les propriétaires qui investissent dans des installations d’énergies renouvelables », elle est en passe de devenir réglementaire puisque la directive européenne de décembre 2018 concernant la transparence de la consommation sera transposée, au plus tard cet automne, dans les textes luxembourgeois « imposant aux propriétaires d’installer des compteurs intelligents et de fournir une visualisation régulière de la consommation effective des locataires, et rendant, dès 2026, la lecture automatisée des compteurs obligatoire ». Quant aux changements à prévoir pour les utilisateurs, Adelaide Wampach, Operations Manager, explique que « la loi obligera à avoir une vue sur la consommation d’eau chaude et de chauffage plus d’une fois par an, ce qui est une première au Luxembourg ». Au-delà des obligations réglementaires, il est plus important que jamais pour les consommateurs de « prendre conscience que les prix de l’énergie vont rester dans une fourchette haute et de faire évoluer les mentalités ».
Avec l’application EcoTrend qui offre une visualisation de la consommation du mois précédent basée sur des compteurs à radiofréquence, ista fournit depuis de nombreuses années déjà les nouvelles technologies qui permettront de passer cette transition. À l’approche des évolutions législatives, ista se positionne donc comme le partenaire idéal pour aider ses clients à naviguer dans ce nouveau paysage réglementaire, tout en continuant à promouvoir une utilisation responsable de l’eau et de l’énergie.
ista a, par ailleurs, développé un système de poubelles intelligentes, nommé Ecobelle, en collaboration avec la SuperDrecksKëscht. Il permet à chaque utilisateur de payer les déchets qu’il a produits au poids, promouvant ainsi une gestion intelligente dont l’objectif serait de « réduire les déchets de minimum 50 % en une année, ce qui permettrait aussi de diminuer l’espace occupé par les poubelles dans les mêmes proportions », ajoute Joachim Colles. Ce service répond également à une législation existante depuis juin 2022.
Toutes ces initiatives font partie d’une approche globale et cohérente de l’entreprise ista, qui inclut des mesures pour optimiser la qualité de vie au travail avec l’ILQVT (Institut Luxembourgeois de la Qualité de Vie au Travail) et l’électrification complète de la flotte de véhicules d’ici 3 ans. « Nous voulons que l’écologie soit aussi une écologie interne de la société impliquant nos salariés », conclut Adelaide Wampach.
Les thématiques d’innovation sur lesquelles ista travaillera dans les prochaines années seront le développement d’une plateforme de mutualisation de l’empreinte carbone des utilisateurs des bâtiments qui centralisera les consommations énergétiques et d’eau, ainsi que la production de déchets de chacun, ou encore le déploiement de Sophia, une solution complète matériel-logiciel-service d’optimisation des systèmes de chauffage existants, réduisant la consommation d’énergie liée au chauffage de 15 à 25 % sans perte de confort, tout en détectant les défauts et en assurant une surveillance proactive.
Mélanie Trélat
