Peu d'architectes au Royaume-Uni peuvent se vanter d'écouter les consultants en environnement, les concepteurs ou les occupants de leurs projets existants. Et ceux qui apprennent de leurs erreurs et utilisent l'expérience acquise dans les projets ultérieurs devraient être inclus dans le livre rouge.
Architype, une nouvelle génération d'architectes enthousiastes, a construit les premières écoles du Royaume-Uni à répondre à la norme allemande Passivhaus. Par leur travail, ils ont prouvé qu'une école peut être non seulement un beau bâtiment, mais aussi un bâtiment où il est confortable d'étudier en raison de sa prévenance et de son efficacité énergétique.
«L'énergie est un peu comme un déchet: c'est toujours bien si elle peut être recyclée, mais il vaut mieux simplement produire moins. Également avec l'énergie: vous pouvez utiliser ses sources renouvelables, ses panneaux solaires, ou vous pouvez simplement en consommer moins."
Jonathan Hines, directeur du bureau Architype
Qu'est-ce que Passivhaus Standard?
Pour rappel, cette norme allemande d'efficacité énergétique dans les bâtiments, développée par le Passivhaus Institut, est un indicateur de faible consommation d'énergie, de confort dans l'espace intérieur et de la qualité architecturale d'un objet. Beaucoup de gens croient en vain que cela ne s'applique qu'au logement: traduit de l'allemand «Haus» signifie non seulement une maison, mais n'importe quelle structure, et la norme convient à un bâtiment de n'importe quelle typologie. Sa progressivité est attestée par les chiffres: la consommation énergétique standard d'une école ordinaire en Angleterre est de 100 kWh / m2 par an, et un bâtiment construit selon la norme Passivhaus ne devrait pas consommer plus de 15 kWh / m2 par an. Contrairement à d'autres normes, Passivhaus aide à réduire la consommation d'énergie en optimisant les décisions de conception - telles que la recherche de la forme la plus compacte, la meilleure orientation du bâtiment, etc.
La norme Passivhaus est rarement vue en Angleterre car les codes locaux d'efficacité énergétique fonctionnent de manière complètement opposée. Par rapport à Passivhaus, la norme verte populaire BREEAM en Angleterre et sollicitée par le gouvernement a de nombreux critères d'évaluation qui n'ont souvent rien à voir avec la consommation d'énergie: par exemple, des points peuvent être obtenus si la distance entre le bâtiment projeté et la boîte aux lettres la plus proche est moindre. plus de 500 mètres. En outre, BREEAM se concentre non pas sur la réduction de la quantité consommée, mais sur la production d'énergie supplémentaire à partir de sources renouvelables.
Comment fonctionne un architecte Passivhaus?
Premièrement, il minimise la conductivité thermique des murs, des toits, des plafonds et des portes. En second lieu, il veille à l'étanchéité thermique du bâtiment: tous les «ponts froids» (zones de déperdition thermique, le plus souvent retrouvées aux joints des éléments de structure d'un bâtiment) doivent être réduits à zéro ou minimisés. De plus, dès la phase de conception initiale, le bâtiment est modélisé à l'aide du logiciel PHDP (Passive House Design Package). Cependant, les architectes britanniques décrivent généralement d'abord complètement le bâtiment, réfléchissent aux plans, puis le donnent aux ingénieurs pour calculer la consommation d'énergie. Ils essaient d'optimiser quelque chose, mais la probabilité de corriger des erreurs dans le projet fini est extrêmement faible. Par conséquent, il est beaucoup plus efficace de penser à cela aux premiers stades du travail, lorsque le projet peut être considérablement modifié si nécessaire, par exemple pour rester au chaud.
La chose la plus difficile dans la norme Passivhaus est de vérifier la conformité de l'objet, où les indicateurs ne sont pas seulement les données calculées par les ingénieurs de conception, mais aussi des mesures réelles dans une maison déjà construite et en fonctionnement. Et construire exactement comme il a été conçu est un casse-tête célèbre pour tous les architectes.
Qui sont Architype Architects?
Architype est un nouveau type de studio d'architecture qui a été fondé il y a 29 ans et qui a acquis une réputation enviable au fil des ans en tant que concepteurs de bâtiments écoénergétiques de qualité. Leur démarche originale est dictée par la volonté d'impliquer les clients et futurs résidents dans le processus de conception. Expérimentés, ils ont développé un bagage de solutions techniques qui augmentent la qualité du «produit fabriqué».
Au cours de son existence, l'équipe Architype est passée de cinq à 53 personnes, malgré cela, elle a réussi à maintenir une nouvelle approche créative de la conception, y compris des analyses et des discussions fréquentes sur les projets. Le chiffre d'affaires annuel de l'entreprise est de 3 millions de livres par an.
Pourquoi Architype a-t-il décidé d'appliquer la norme Passivhaus en Angleterre?
Il y a environ cinq ans, Architype, en collaboration avec l'Université d'Oxford Brooks, l'un des plus grands instituts de recherche sur les technologies écoénergétiques au monde, a collecté et analysé des informations sur les «performances» des bâtiments scolaires construits par le bureau. En conséquence, il a été constaté que, malgré diverses stratégies d'efficacité énergétique, ces écoles consommaient une énorme quantité d'énergie car les fenêtres y étaient ouvertes pendant l'hiver. Et à ce moment-là, l'adaptation de la norme Passivhaus aux réalités britanniques intéressa Architype, car, grâce à la ventilation mécanique et à l'étanchéité thermique, les bâtiments construits selon cette norme consommaient nettement moins d'énergie et produisaient moins de CO2. Un atout supplémentaire a été l'opportunité réelle d'étudier comment le bâtiment «fonctionne» et quelles solutions de conception contribuent le plus à améliorer l'efficacité énergétique.
De nombreux architectes craignent que la norme Passivhaus ne limite leur imagination. Mais les architectes d'Architype soutiennent que c'est le cadre rigide qu'ils ont mis en place qui déclenche le processus créatif complet dans leur tête.
Grâce à l'utilisation des méthodes Passivhaus Architype dans leurs projets récents, ils ont réalisé une simplification radicale des formes et des détails, optimisé le processus de conception et même la supervision architecturale. Ils parviennent à atteindre les résultats souhaités en réfléchissant à chaque solution étape par étape et en testant ses performances dans la pratique. Selon le directeur du bureau Jonathan Hines, la leçon la plus importante pour Architype a été la prise de conscience de l'importance de simplifier le projet en général et les détails structurels en particulier.
La typologie du bâtiment n'étant pas un facteur décisif, Architype était prêt à tester le standard Passivhaus sur n'importe quel projet. Maintenant, ayant acquis une expérience dans ce domaine, ils conçoivent une université, un bâtiment d'archives, un village avec 150 maisons, une église et plusieurs maisons privées selon les principes de cette norme. Cependant, il y a cinq ans, leur spécialisation était les bâtiments scolaires, c'est pourquoi ils sont devenus leur premier terrain d'essai Passivhaus. La seule exigence importante du client des cinq écoles, le Wolverhampton County Council, était de respecter un budget très modeste.
À ce jour, Architype a achevé la construction de deux établissements d'enseignement - Oakmeadow Elementary School et Bushbury Hill School, et en novembre 2013, la troisième - Swillington Elementary School est en cours d'achèvement. Tous ont remplacé des bâtiments scolaires obsolètes et donc démolis, et ils doivent leur apparence à l'initiative gouvernementale actuelle. Cependant, Jonathan Hines estime que la prolifération des écoles «passives» en Angleterre est une grande question, précisément en raison des difficultés de financement public. Par conséquent, Architype espère que de tels projets seront très demandés, par exemple au Pays de Galles, où le système de financement gouvernemental diffère de celui anglais.
Caractéristiques architecturales des écoles «passives»
Le processus de conception a commencé par la recherche de la forme optimale, du nombre d'étages, de la profondeur et de l'orientation du bâtiment à l'aide du programme de modélisation dynamique PHDP déjà mentionné. À partir de la recherche initiale, il est devenu clair à quel point un bâtiment compact est important pour réduire la consommation d'énergie. La minimisation de la surface du bâtiment par rapport à la surface au sol a permis de réaliser une optimisation énergétique dès la phase de conception. Pour les deux écoles déjà construites, une composition de volumes rectangulaires simples de 2 étages avec un espace central servant de récréation a finalement été choisie.
Le bâtiment a été conçu pour permettre à la lumière du soleil de pénétrer dans tous les locaux de l'école, afin que l'éclairage artificiel soit utilisé le moins possible. Pour réduire la possibilité de surchauffe pendant les mois d'été, le nombre de fenêtres orientées à l'ouest et à l'est a été réduit à zéro, car les rayons du soleil à faible angle sont toujours plus difficiles à assombrir, et donc les fenêtres sont orientées au nord et au sud.
Toutes les chambres ont une ventilation transversale, qui est principalement utilisée en été et hors saison. De plus, pendant les mois les plus chauds, comme mesure supplémentaire, la récréation centrale se transforme en "cheminée" où, grâce à la différence de hauteur et à l'effet de la gravité, l'air chaud monte et sort par les fenêtres supérieures. Pour l'hiver, une ventilation avec un système de récupération de chaleur est fournie. Inutile de dire que, par rapport aux écoles où les fenêtres sont ouvertes pour la ventilation pendant la saison froide, un tel système réduit considérablement les pertes de chaleur. Il diffère du système de récupération standard en ce que l'air frais entrant dans la pièce est chauffé par la chaleur de l'air traité de la récréation centrale. Dans cet espace, l'air est chauffé passivement par le rayonnement solaire et le dégagement de chaleur interne, y compris des écoliers qui courent pendant la récréation.
Une grande attention dans le projet d'écoles «passives» est accordée aux problèmes d'étanchéité thermique du bâtiment et à la minimisation des «ponts froids» déjà mentionnés - un problème souvent oublié en Angleterre. La plupart de ces "ponts" sont formés dans la zone de la fondation, car elle est en contact direct avec le sol, et au niveau des joints des éléments de structure. Les architectes ont trouvé une réponse originale à cette question, en proposant aux concepteurs de concevoir une fondation qui serait complètement isolée et ne toucherait pas directement le sol. Initialement, les concepteurs britanniques - partenaires d'Architype ont déclaré que c'était impossible d'un point de vue technique, malgré le fait qu'en Allemagne et en Autriche cette méthode est largement utilisée dans la construction de bâtiments "passifs", mais plus tard Architype a réussi à les convaincre tous les mêmes. Au final, cette solution s'est avérée être encore moins chère qu'une fondation en bande conventionnelle, car la méthode appliquée nécessitait moins d'excavation. Lorsqu'un tel système a été mis en place, le nombre de «ponts froids» dans la zone de la fondation a été réduit à zéro.
Pour se débarrasser des "ponts froids" au niveau des joints des éléments structurels, les architectes ont eu l'idée de diviser la structure du bâtiment en une partie interne et une partie externe. Toute la partie interne de la structure est complètement enveloppée dans une couche d'isolation thermique, appelée «couverture», et est donc complètement scellée. De plus, l'isolation thermique de la fondation jouxte l'isolation thermique des murs, créant une boucle fermée, ce qui a permis de résoudre complètement le problème des "ponts froids". Cependant, en raison de cette solution, les auvents, les auvents et les éléments de façade similaires ont dû être fixés à des structures externes supplémentaires qui n'étaient pas connectées au cadre principal.
Une attention particulière a été portée à la simplification des éléments structurels. L'équipe du projet a dû consacrer beaucoup d'efforts pour trouver un équilibre entre la perte de chaleur par les fenêtres et le rayonnement solaire, ce qui est important pour le chauffage passif, ce qui a finalement conduit à un contrôle strict de toutes les fenêtres et portes du bâtiment.
Tous les matériaux utilisés dans la construction des écoles sont respectueux de l'environnement et ont pour la plupart été produits en Angleterre même, ce qui a minimisé les émissions de CO2 liées au transport des matériaux. Nous avons également utilisé Warmcell - une isolation thermique en papier journal recyclé.
Dans le premier mois et demi après l'achèvement de la construction, les architectes ont visité leurs écoles chaque semaine (puis - une fois toutes les deux semaines et une fois par mois) afin de surveiller le fonctionnement de tous les systèmes et de comprendre comment ses habitants se sentent dans le bâtiment.. En plus de mesurer la quantité d'énergie consommée, les niveaux de CO2, la température et l'humidité, Architype a demandé à tous les membres du personnel de l'école de prendre des notes sur la façon dont le bâtiment «fonctionne» et comment ils s'y sentent. Toutes ces informations ont été collectées et discutées lors de réunions avec les entrepreneurs afin d'améliorer les projets futurs.
Ainsi, dans l'un des premiers projets scolaires, il a été découvert que le niveau d'énergie primaire consommée dépasse largement la norme. Cela était dû à la présence de chauffage dans la salle des pompes des gicleurs, qui n'était pas isolée thermiquement. En revanche, au cours du suivi, les architectes ont constaté que le système de ventilation à récupération de chaleur rend les enfants plus attentifs dans la salle de classe, car ils respirent de l'air frais.
Le bâtiment étant parfaitement isolé et hermétiquement fermé, une seule chaudière domestique suffit pour le chauffer, car les appartements sont généralement chauffés en Angleterre, mais lors de la conception, le service technique de l'école a demandé d'installer une deuxième chaudière supplémentaire - qui plus tard, bien sûr, s'est avéré superflu. La commission qui a inspecté le bâtiment a attiré l'attention sur le fait que, malgré le temps froid, les deux chaudières étaient éteintes - car même sans chauffage, l'intérieur du bâtiment restait à une température confortable.
Tout au long de la période de suivi, qui a duré un an, les architectes ont expliqué au personnel de leurs écoles comment utiliser correctement l'éclairage, la ventilation et d'autres systèmes dans un bâtiment aussi inhabituel, et ont même publié un "manuel d'utilisation" illustré. Architype a également passé beaucoup de temps à expliquer aux étudiants pourquoi l'énergie est nécessaire, où l'obtenir et, surtout, comment la conserver. De plus, les écoliers étaient autorisés à faire des commentaires aux enseignants si, par exemple, ils oubliaient d'éteindre la lumière. Les enfants étaient ravis d'une telle perspective, ce qui ne peut être dit des enseignants.
Selon les résultats de l'année de suivi, il a été constaté que les bâtiments scolaires «passifs» d'Architype ne consomment en fait pas plus de 14-15 kWh / m2 par an, alors que les écoles antérieures des mêmes architectes consommaient 40-50 kWh / m2 par an. an; cependant, les écoles ordinaires en Angleterre consomment 100 kWh / m2 par an.
En analysant l'ensemble du processus de création et de mise en œuvre d'un projet, nous pouvons conclure que le succès est en grande partie dû au travail bien coordonné de toute l'équipe: le client avec lequel Architype coopère depuis de nombreuses années, l'entrepreneur, les architectes et les designers. De nombreuses réunions et négociations ont permis à tous les membres de l'équipe dès le début de bien comprendre ce qui se fait et pourquoi. Un grand nombre d'inspections et de tests ont également été effectués, dont un test de fumée, qui permet de déterminer l'étanchéité du bâtiment.
Architype a réussi à obtenir des résultats étonnants en utilisant la norme Passivhaus comme outil de conception et sans dépenser de fonds supplémentaires pour des technologies écoénergétiques (bien que généralement les bâtiments Passivhaus portent leurs fruits assez rapidement: en moyenne 5 à 10 ans en fonction des prix de l'énergie). En basant leur flux de travail sur l'observation de quoi et comment «fonctionne» dans un bâtiment, ces architectes recherchent la qualité en simplifiant le bâtiment lui-même et ses détails, tout en prouvant que l'efficacité énergétique n'est pas en contradiction avec la beauté et l'élégance. Comme l'a dit le musicien Charles Mingus, «compliquer la simplicité est monnaie courante. Et la simplification de la complexité est la créativité »: telle est la philosophie à laquelle adhère l'atelier Architype.
