Le projet NEST, campus Empa, Dübendorf, Suisse

Contexte

Dans le secteur de la construction et de l’énergie, il est parfois difficile de mettre rapidement sur le marché de nouvelles technologies et de nouveaux produits. Les longues périodes d’investissement et les nombreuses règles et législations empêchent parfois les entreprises de prendre des risques et nous constatons souvent un écart important entre les technologies qui « fonctionnent » en laboratoire et le marché qui exige des produits fiables et matures. Le projet NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies) comble ce fossé entre le laboratoire de recherche et le marché, et permet aux nouvelles solutions durables de s’imposer rapidement dans le secteur de la construction.

Bâtiment modulaire de recherche et d’innovation

NEST est le bâtiment modulaire de recherche et d’innovation des deux institutions de recherche suisses Empa et Eawag, inauguré en 2016. Plus de 150 partenaires issus de la recherche, de l’industrie et du secteur public travaillent en étroite collaboration. Le bâtiment se compose d’une structure centrale et de trois plateformes ouvertes sur lesquelles des modules individuels sont installés pour une durée limitée selon le principe « plug-and-play » ; ces « unités » peuvent être démontées une fois les travaux de recherche et de développement terminés, laissant la place à de nouveaux modules.

Un environnement concret – réel - et sans risques

Les nouveaux matériaux, technologies et produits, les concepts énergétiques et les concepts d’utilisation dans le secteur de la construction peuvent être testés et « upgradés » sans aucun risque.
Dans le sens d’un « laboratoire vivant », les unités installées ne sont pas des environnements de recherche isolés, mais de véritables lieux de vie et de travail. Les retours d’expérience des utilisateurs fournissent des informations précieuses pour la poursuite du développement et le « concentrateur » NEST accélère ainsi la mise sur le marché d’innovations durables dans le secteur du bâtiment.

Promotion des partenariats

NEST rend la coopération entre la recherche, l’industrie et le secteur public plus simple et plus efficace ; des équipes de recherche nationales et internationales issues d’universités et d’instituts techniques, des bureaux d’architectes et des entreprises innovantes du secteur de la construction travaillent ensemble. Ainsi, la recherche, l’industrie et les pouvoirs publics créent ensemble l’avenir du secteur de la construction et de l’énergie.

Des unités de recherche et d’innovation

Les unités de recherche et d’innovation sont les laboratoires expérimentaux animés de NEST. Conçues comme des bureaux ou des espaces de vie, elles sont des plateformes de recherche et de développement dans des conditions réalistes. Ces unités sont le fruit de partenariats entre des institutions de recherche et des entreprises innovantes.

Les unités actuellement en fonctionnement sont au nombre de huit

« Vision Wood », unité développée par le département des matériaux en bois appliqués de l’Empa en collaboration avec l’ETH Zürich, synonyme d’une utilisation visionnaire du bois en tant que ressource naturelle dans le secteur de la construction et qui présente une multitude d’innovations, parmi : un revêtement de surface composé de cellulose nanofibrillée permettant d’augmenter sa durabilité, des surfaces en bois antimicrobiennes, du bois hydrophobe en profondeur, du bois minéralisé proposant d’intéressantes propriétés ignifuges, un composite issu de bambou extrêmement résistant aux intempéries ou encore un contreplaqué de hêtre comme matériau de construction modulaire.

« Meet2Create », unité laboratoire de collaboration et de processus de travail visant à développer des environnements de travail durables. Il se concentre sur l’interaction entre l’homme, l’espace et la technologie, qui est testée et optimisée dans le cadre de projets de recherche. L’unité est divisée en trois zones : « in-out », utilisée pour différentes formes de collaboration (brainstorming, discussion, échanges, ateliers, ou travail sur projets), « Cocoon » permettant un travail concentré et offrant le plus grand degré d’intimité - les paramètres de confort étant réglables individuellement pour chaque poste de travail -, et « Hybride » orienté vers le développement de projets et équipé d’un mobilier flexible et pouvant être installé et arrangé en fonction des besoins individuels. Quelques innovations développées dans cette unité : du mobilier diversifié, des aménagements flexibles, de systèmes de planchers flexibles, des textiles acoustiques ou des protections solaires de nouvelle génération.

« Solar Fitness & Wellness », qui démontre que cette activité/fonction est également possible sans consommer d’énergie fossile. Parmi les innovations, une pompe à chaleur haute température (120 °C), une isolation et une ventilation optimisées avec récupération de la chaleur et d’humidité permettant aux saunas et hammams de fonctionner à l’énergie solaire sans impact sur l’environnement, un robinet à technologie de pulvérisation réduisant de 90 % la consommation d’eau ou encore un quadruple vitrage de 8 mètres de hauteur en façade nord possédant un Ug de seulement 0,3 W/m²K.

« HiLo », qui démontre à quel point l’architecture peut être attrayante lorsqu’elle combine une construction et un fonctionnement économes en énergie et en ressources : un toit en structure sandwich de béton composé de deux couches de cinq et trois centimètres d’épaisseur espacées de dix centimètres par des blocs d’isolation, construit à l’aide d’un coffrage flexible, basé sur un kit de pièces largement réutilisable ; un système de plancher funiculaire conçu pour suivre le flux des forces de compression et de tension, économisant plus de 70 % de béton et 90 % d’acier de renforcement par rapport à une dalle de béton armé standard et permettant un recyclage aisé en fin de vie ; une façade solaire adaptative utilisant des modules photovoltaïques légers et rotatifs à couche mince, optimisant constamment l’orientation des modules et contrôlant l’ombrage et les apports solaires, assurant le confort. Quelques-unes des innovations de cette unité.

« Urban Mining & recycling », qui s’appuie sur la proposition selon laquelle toutes les ressources nécessaires à la construction d’un bâtiment doivent être entièrement réutilisables, recyclables ou compostables, plaçant la réflexion sur le cycle de vie au premier plan de la conception. Parmi les innovations, une structure primaire modulaire en bois dont les nœuds de jonction sont connectés de manière réversible, une visualisation des matériaux et la constitution d’un plan cadastral 4D.

« DFAB House », premier bâtiment résidentiel au monde planifié numériquement mais également construit à l’aide de robots et d’imprimantes 3D. Parmi les innovations, la fabrication in situ par un robot - et sans coffrage - d’un voile en béton à structure optimisée (technologie mesh mould), l’usage d’un robot mobile autonome capable d’effectuer différentes tâches sur des chantiers dangereux, insalubres ou trop compliqués pour l’homme, une préfabrication tridimensionnelle robotisée et sur mesure d’éléments de construction en bois ou encore une façade légère translucide combinant l’excellente isolation thermique et la translucidité des granulés d’aérogel avec la légèreté et la flexibilité géométrique d’un système de membrane.

« SolAce », qui se concentre sur les technologies de façade multifonctionnelles comme le vitrage coloré basé sur la nanotechnologie pour les modules photovoltaïques et les capteurs solaires, des fenêtres en bois-verre-collé fabriquées offrant un design particulièrement élégant pour la construction en bois - très appréciées des concepteurs - ou encore un nouveau type de vitrage intégrant des micromiroirs invisibles à l’œil nu et augmentant l’apport de lumière diurne en redirigeant la lumière du soleil vers le plafond.

« Sprint », qui minimise le délai entre démantèlement et réutilisation ; la construction circulaire constitue désormais la base pour atteindre nos objectifs en matière de CO2, dès lors l’unité se concentre sur la recherche de solutions aux défis qui se posent et sur la coopération avec différents acteurs de la recherche, de l’industrie et du secteur public en suivant le principe du « Design for Disassembly » afin qu’en cas de démantèlement, les matériaux et les composants puissent être réutilisés ailleurs.

En perpétuelle évolution

Trois dernières unités sont en cours de réalisation ou au stade de la programmation ; il est à ce stade utile de rediriger le lecteur vers le site mère du projet NEST - https://www.empa.ch/web/nest -, afin de s’y plonger au travers d’une visite virtuelle ou d’y découvrir plus attentivement la très longue liste d’innovations qui n’ont pas pu trouver place dans ces lignes. À découvrir sans modération ! Neobuild GIE tient à remercier chaleureusement l’Empa et plus particulièrement Loris Pandiani pour la transmission des informations, textes et illustrations spécifiques.

Textes, illustrations : Empa
Traduction, compilation et adaptations par Régis Bigot, Neobuild GIE
Extrait de Neomag #59