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Immeuble passif à structure bois-béton industrialisée

Hartmut Hering |  le 20/11/2013  |  Technique

Grâce à un système constructif modulaire et préfabriqué rendant le montage rapide et précis, l’emploi de matériaux renouvelables locaux, un bilan carbone neutre et une gestion énergétique au standard passif, ce bâtiment de 11 500 m2 est un chantier référence réalisé en seulement seize mois !

En novembre 2010, l’agence d’architecture Hermann Kaufmann ZT remporte le concours européen pour son projet de création du Centre de compétences du producteur d’énergie autrichien Illwerke AG, qui salue la force de son architecture et du système constructif employé. Il s'agit là de la seconde application du système LCT (LifeCycle Tower), développé conjointement par l'agence d'architecture Hermann Kaufmann et le constructeur Cree Rhomberg.

Un quart des 120 m de longueur de ce bâtiment en R+4 développant 1 500 m2 est ici planté dans l’eau. Geste symbolique, car le lac fait partie des ressources renouvelables hydro-électriques qu’exploite le maître d’ouvrage. Orienté nord-sud, ce centre de compétences de l’énergie hydraulique accueille 270 postes de travail, un restaurant d’entreprise situé dans la proue du bâtiment et se complète par un centre d’accueil du public.

Pour sa construction, seize mois (de mars 2012 à août 2013) auront suffi pour finaliser ce nouveau phare du bâtir durable. Un bâtiment passif, qui aspire à l’obtention du certificat « OR » de la Société autrichienne pour une économie immobilière durable (Ögni), et se distingue par une attention très détaillée portée aux ressources mobilisées pour sa construction et son fonctionnement.

Le choix du bois

Système constructif modulaire et préfabriqué
Système constructif modulaire et préfabriqué

Cette construction est exemplaire par le système reproductible employé. Hormis les fondations, complexes par le triple enjeu de la longueur du bâtiment, le risque sismique et le fait qu’un quart est planté dans le lac, le système structurel est basé sur des principes de préfabrication à montage rapide. Le bâtiment est contreventé par les deux cages d’escalier en béton armé. À chaque niveau, en axe central de la construction, c’est une poutrelle en acier sur poteaux tubulaires en acier, et côté façades, ce sont les poteaux en bois lamellé-collé qui reprennent les planchers hybrides en bois-béton collaborant. Un système qui matérialise des principes environnementaux exigeants : efficacité énergétique, recours au bois construction pour l’essentiel de sa structure (ressource locale et renouvelable), préfabrication précise et rapidité au montage. Il garantit une adaptabilité au projet et une excellente performance au feu. Ainsi, la LifeCycle Tower One à Dornbirn qui en est le prototype ne pèse que 42,5 % du poids d’un bâtiment de référence, n’utilise que 48,3 % des ressources et améliore le bilan CO2 de 90 %. Ses protagonistes viennent de recevoir le très prestigieux Schweighofer 2013, prix qui consacre l’innovation en construction bois.

Des consommations énergétiques sous haute surveillance

L’enveloppe du bâtiment, conçue sans ponts thermiques, est étanche à l’air (selon le standard passif, en n50 à < 0,6 v/h). Le besoin de chauffage/climatisation est fixé à 14 kWh/m².an au PHPP (Passive House Planning Package) en surface utile nette. Géré par un système de rafraîchissement à part, le local des serveurs informatiques en est exclu. Les quatre zones principales du bâtiment - bureaux, restaurant, cuisines et WC - sont servies par quatre ventilations double flux à récupération de chaleur dédiées, produisant le renouvellement d’air. Elles recyclent plus de 80 % des chaleurs produites dans le bâtiment. La climatisation des espaces se fait au rez-de-chaussée en plancher. En R+1 à R+4, des panneaux chauffants/rafraîchissants prennent le relais en plafonds. Le rafraîchissement se fait par free-cooling, avec l’eau fraîche du lac. Et le chauffage par pompe à chaleur via les générateurs-transformateurs grâce à la production d’électricité. Les ventilateurs sont motorisés en courant continu. Un gain d’efficacité recherché pour ce poste de consommation d’énergie désormais majeur. Les pompes à chaleur sont d’un Coefficient opérationnel de performance (COP) supérieur à 4,5. L’autre poste majeur de consommation, l’éclairage artificiel, est maîtrisé d’une part par une régie faisant appel au système KNX avec une gestion basée sur la double détection de luminosité de l’espace et de son occupation, permettant une régulation individuelle à la demande. D’autre part, la principale source lumineuse artificielle, les Led, posées en plafond au rythme espacé de 1,5 m, sont choisies en surdimensionnement. En phase d’exploitation les équipements fonctionnent entre 60 et 80 % de leur capacité. Ce qui permet une longévité accrue et une consommation moindre. Le maître d’ouvrage utilise sa propre production hydro-électrique et annonce un facteur de 1 pour l’énergie primaire (contre un facteur européen moyen de 2,7). Les consommations du bâtiment sont sous haute surveillance, l’ensemble des besoins étant mesuré de manière très détaillée, par un système de monitoring accessible sur site dédié qui répertorie l’ensemble des bâtiments du maître d’ouvrage. Les informations sur la gestion de l’énergie du bâtiment sont, ainsi, disponibles en temps réel.

Répartition des besoins d'énergie

Lumière artificielle : 12,0 kWh/m².an

Chauffage : 3,1 kWh/ m².an

Rafraîchissement : 2,9 kWh/ m².an

ECS : 1,0 kWh/ m².an

Moteurs VMC, etc. : 10,0 kWh/ m².an

Récupération ventilation double flux : 80 %

Fiche technique

Lieu du chantier : Rodund, Montafon (Autriche)

Maîtrise d'ouvrage : Vorarlberger Illwerke AG

Maîtrise d'oeuvre : ArchitekturBüro Hermann Kaufmann ZT GmbH, Schwarzach (AT), Christoph Dünser, chef de projet

Surface : 11 500 m² (brut)

Bureaux d'études : Merz kley partner ZT, Dornbirn (AT) : structure ; Institut für Brandschutztechnik und Sicherheitsforschung (AT) : sécurité incendie ; e-plus Egg (AT) : gestion énergétique & ventilation ; Manfred Remm, Dornbirn (AT) : éclairage ; gbd Fassadentechnik GmbH : façades ; Geotek Dönz-Mähr GmbH, Feldkirch (AT) : géotechnologie

Entreprises principales : Cree GmbH, Dornbirn (AT) : entreprise générale ; Sohm Holzsystem GmbH, Alberschwende (AT) : façades et système hybride LCT ; Ammannbau, Nenzing (AT) : préfa planchers bois-béton collaborant ; Boehler-Fenster, Wolfurt (AT) : blocs fenêtres (fabrication spéciale)

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