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Version du 8 janvier 2010 à 22:33
Idéalement, une tour écologique doit permettre d'émettre le moins de polluants possible, tout en réduisant ses besoins en énergie et les pertes qui y sont liées. Pour cela, on va pouvoir agir à la fois au niveau de la conception du bâtiment, de ses installations (eau, chauffage, production d'énergie), ou du type de matériaux utilisés.
Dans les années à venir, les hommes auront tendance à continuer de bâtir de plus en plus de grands immeubles que ce soit par manque de place, par le développement démographique ou par la forte augmentation de l'urbanisation. La mode actuelle tend à rendre les nouveaux bâtiments moins polluants, moins consommateurs d'énergie et ayant un moindre impact sur le paysage naturel. Pour permettre d'atteindre ces objectifs, les tours ou gratte-ciels deviendront alors plus écologiques tout en préservant le confort de ses occupants.
À l'heure où la moitié de la population vit en ville, les tours peuvent proposer une solution aux problèmes de transports en optimisant leur temps et la pollution qui en résulte. Elles peuvent aussi faire face aux problèmes de pénurie de terrains constructibles. Mais à l'évidence, une tour est une construction écologique en ce qu'elle permet de regrouper sur un même site des activités multiples.
Divers projets sont en cours partout dans le monde et le sujet devient vraiment d'actualité. Il est difficile de détailler toute les différentes techniques pour rendre une tour écologique, nous allons alors exposer un certain nombre de méthodes et de projets innovants déjà bâtis ou qui le seront peut-être un jour.
Sommaire
Les différents projets, recherches et types d'architecture avec leurs technologies
Nouvelles constructions, projets
Le 30 St Mary Axe
Le 30 St Mary Axe est une tour situé dans le quartier d'affaires de la City de Londres. Les Londoniens l'appellent the Gherkin (le cornichon), ceci étant dû à sa forme particulière. Il a été construit le 28 avril 2004 et c'est le premier gratte-ciel écologique du Royaume-Uni. Il est haut de 180 mètres et de 41 étages, sa forme aérodynamique permet d'utiliser le vent dans le système de ventilation de l'immeuble, été comme hiver; cette forme emploie des alvéoles et une structure de façade en spirale. Entre 12 et 25°C et avec un vent modéré, des stations météo gèrent l'ouverture des fenêtres. Si la température varie en dessous ou au-dessus de ces températures, la ventilation naturelle est complétée par le chauffage ou le rafraîchissement de l'air. À l'intérieur, les étages sont organisés en étoile à six branches pour que l'ensemble des locaux bénéficie de la lumière extérieure. L'idée d'en faire un immeuble respectant l'environnement aboutit également à la quasi-absence de parcs de stationnement auto (18 places) au profit d'un grand parc pour vélos. Ceci incite les employés des entreprises installées dans le gratte-ciel à utiliser les transports en commun ou le vélo ; ce qui renforce la politique de limitation de la circulation automobile mise en place par la municipalité dans le centre de Londres sous la forme d'un péage.
La tour AVA
À Paris, nous avons la tour AVA, d'une hauteur de 142m, elle sera située à la Défense. Son originalité architecturale sera la résille métallique qui recouvrira l'intégralité du bâtiment. Cette opération dont le chantier devrait commencer en 2010, vise la certification « NF bâtiment tertiaire-démarche HQE » avec quatre cibles de niveau « très performant » à atteindre : chantier à faibles nuisances, gestion de l'énergie, gestion des déchets d'activité et entretien-maintenance.
La tour Granite
A Paris encore, à la Défense, la tour Granite a été inaugurée le 15 décembre 2008. De 184 m de hauteur (37 étages), c'est le premier IGH (Immeuble de Grande Hauteur) certifié ‘‘NF Bâtiment tertiaire-démarche HQE‘‘ (Haute Qualité Environnementale). En étant biseautée et effilée, elle limite les phénomènes d'accélération des vents ce qui lui a permis d'être promue « très performante » sur la cible « intégration au site ». Les plateaux ne dépassent pas 8m de profondeur et 2,80m de hauteur sous plafond pour que la lumière naturelle y pénètre le plus loin possible.
La tour verte
En Italie, à Rome nous avons la tour verte. D'une hauteur de 130m et livrable en 2010, elle aura une architecture bioclimatique. Elle utilisera les ressources naturelles du site pour éviter les techniques énergivores. Sa forme est en fait liée à l'ensoleillement. En été, la grande façade exposée au sud sera protégée des rayons solaires par de profonds balcons formant des casquettes et en hiver, ces mêmes rayons pénétreront plus bas dans les logements. Climatisation et chauffage seront donc utilisés avec parcimonie.
Les tours penchées
En Italie encore, à Milan, les tours penchées (inclinées de 5°) de 65m et de 72m abritent deux hôtels. Elles sont isolées par l'extérieur, les façades en béton sont habillées de 20000 panneaux formés de deux plaques (grès cérame et pâte de verre noire) et une lame d'air évite la surchauffe. En effet un bâtiment noir comme celui-ci attire fortement la chaleur. Des cellules photovoltaïques sont installées sur ce bâtiment qui fournit alors une part d'énergie à ce complexe de 25000m².
La tour Coeur de Ville
La tour dénommée Cœur de ville, à Issy-Les-Moulinaux, se trouvera au cœur d'un futur écoquartier. D'une hauteur de 120 à 150m, ce bâtiment tertiaire de 60000m² ambitionne la certification HQE. Suivant l'exposition au soleil, la structure extérieure en béton sera plus ouverte ou plus refermée. Un dispositif qui vise à économiser 30% de l'énergie nécessaire au refroidissement de la tour. Des cellules photovoltaïques fixées sur la structure extérieure produiront de l'électricité.
La tour rotative de Dubaï
À Dubaï (Émirats Arabes Unis), le projet appelé tour rotative se concrétise. Il sera le premier immeuble de grande hauteur tournant au monde, d'une hauteur de 420M, ce bâtiment sera entièrement construit en modules préfabriqués. Cela permettra de réduire le temps de construction de 30% mais aussi l'impact du chantier sur le site. Effectif en 2010, cette tour accueillera bureaux, chambres d'hôtel et appartements de luxe. Chaque étage pourra pivoter indépendamment autour d'un axe vertical selon l'ensoleillement et autre pour économiser l'énergie de chauffage ou de refroidissement. Bien entendu l'alimentation de ce système se fera grâce à 79 éoliennes horizontales installées entre chaque étage. Projet ambitieux.
On peut cependant remettre en question la validité des aspects écologiques mis en avant par les concepteurs de ce projet face à ses autres caractéristiques, tels que la construction de garages privés jusqu'aux derniers étages de la tour, nécessitant la mise en place d'un monte-charge dédiée aux voitures. Les illustrations fournies ne montrent par ailleurs pas du tout une adaptation au climat, mais juste un délire esthétique. Quand le développement durable n'est qu'une façade commerciale...
Hypergreen
Hypergreen est un concept de tour pour le futur[1], elle a été élaborée par l'architecte français Jacques Ferrier[2], en collaboration avec l'entreprise de matériaux de construction Lafarge. D'une hauteur de 246m, elle sera écologique car entièrement construite avec des matériaux recyclables et préfabriqués, il y aura alors moins de matière première et le poids du bâtiment sera alors réduit. On utilisera par exemple le béton ultraperformant Ductal® (béton léger, fibré créé par Lafarge avec une grande qualité de résistance et une fluidité de coulage qui permet la création de forme complexe plus simplement)[3]. La tour est recouverte d'une "peau extérieure" en béton qui selon son orientation, sera plus ou moins ajourée permettant de chauffer au nord et de servir comme pare-soleil au sud. Des éoliennes ont été installées sur le toit du bâtiment, elles s'orientent par rapport au vent et elles permettent de produire une partie de l'électricité (avec 3 000 m² de cellules photovoltaïques captant l'énergie solaire). La résille de béton permet également de canaliser la circulation de l'air vers les éoliennes, tout en optimisant la ventilation du bâtiment.
La tour Mozart
La Tour Mozart est une tour actuellement en construction dans la ville d'Issy-les-Moulineaux, elle est certifiée HQE avec 5 cibles HQE atteintes avec le niveau « très performant » et 6 cibles HQE atteintes avec le niveau « performant ». Les équipements devraient permettre à la tour une économie de 50% par rapport à la consommation d'énergie des bureaux traditionnels, soit des émissions de CO2 de 12kg/m² par an.
Différents moyens ont été mis en œuvre pour atteindre cette certification[4] :
- 50% de la surface totale est vitrée
- Double peau ventilée au Nord et au Sud
- Double vitrage de la dernière génération
- Vitrages d'un facteur solaire inférieur à 25% et d'une transmission lumineuse de 50% minimum
- Stores automatiques
- Asservissement de l'éclairage des plateaux à la luminosité ambiante
- Illumination par LED
- Ventilation en double flux : contrôle de l'air froid entrant
- Asservissement de la ventilation à l'occupation des lieux par un système de détection de CO2
- Système de phytorestauration (filtres végétaux) pour l'extraction d'air de la cuisine
- Pilotage de la climatisation par un système informatique (GTB)
- Chauffage à la vapeur à partir de l'usine de traitement des déchets adjacente Isséane
- Panneaux solaires pour l'eau chaude sanitaire
- 1000m² de panneaux photovoltaïques et utilisation du déplacement des ascenseurs pour produire de l'électricité
- Stockage de glace la nuit
- Récupération des eaux de pluie pour l'arrosage des espaces verts et les toilettes
- Toit vert avec un aménagement paysager pour le refroidissement et la rétention d'eau
La tour EDITT
Une autre tour en projet à Singapour, la tour EDITT. Sa particularité vient du fait de son isolation par mur végétal. L'élément végétal est prévu pour couvrir 50 % de la superficie totale. En effet, cette tour se propose d'accroître la biodiversité et de réhabiliter l'écosystème local à Singapour. Situé dans une région connue pour ses orages tropicaux, le bâtiment recueillera l'eau de pluie et approvisionnera en eau le bâtiment pour d'une part participer à l'arrosage des plantes et d'autre part diminuer la consommation des "eaux sanitaires" d'environ 45 %. La tour recyclera aussi les eaux usées pour s'en servir comme compost. Et comme à l'accoutumée, éoliennes et panneaux photovoltaïques seront de la partie.
La Tour Vivante
Un projet assez ambitieux est celui de la Tour vivante, elle associera production agricole, habitation et activités, tout cela dans le même bâtiment[5]. Ce procédé permettra de donner à une ville plus d'autonomie, de limiter les flux urbains-ruraux et donc de limiter la consommation d'énergie. Cette agriculture sera continue, indépendante des saisons et donc plus productrice. Elle n'utilisera pas de pesticides, de fertilisants, car celle-ci se fera hors-sol et il n'y aura pas utilisation de machines agricoles ce qui limitera la pollution. Le projet propose aussi de récolter les déchets organiques du quartier ce qui permettrait de créer du compost pour la production agricole. Comme la plupart des autres bâtiments, celui-ci possède des éoliennes sur le toit qui l'alimente en énergie, mais qui fait aussi circuler l'eau dans l'immeuble. Et comme les autres immeubles, il possèdera des panneaux photovoltaïques intégrés aux façades. Les eaux de pluie seront collectées pour alimenter la culture, le puits canadien permettra de ventiler le bâtiment et les matériaux de construction seront bien entendu recyclables.
Rénovation de tours existantes
Comment ne pas parler d'écologie et de tours durables sans parler de l'alternative très intéressante aux nouvelles constructions, la rénovation de bâtiments existants, divers projets tendent à croire que ceci semble exploitable et réaliste. En effet les tours construites dans les années 70 et 80, mal chauffées et mal climatisées, ont généré des désagréments appelés syndrome des bâtiments malsains. Il est ainsi très important de rénover ce parc immobilier existant ce qui pourrait être moins coûteux et plus écologique qu'une destruction-reconstruction massive. Il faut cependant différencier les tours commerciales des tours de logements, la destruction de celles-ci peut parfois être la seule alternative, l'avis appartenant aux habitants. La concertation semble alors être une solution intéressante, le maître d'ouvrage recueille l'avis des occupants et après discussions et phases d'avant-projet, le maître d'œuvre et le maître d'ouvrage proposent un logement trop longtemps attendu par les locataires et qui leur redonne rapidement du plaisir à habiter dans leur immeuble.
La tour Franklin
La tour Franklin de Montreuil-Sous-Bois (93) est un bon exemple de réhabilitation réussie[6]. Tout d'abord, ce bâtiment, s'il avait été détruit n'aurait pu être reconstruit que sur 7 étages au lieu des 26 existants. En effet, la réglementation parisienne ne s'applique que pour les nouveaux bâtiments, ceux existants peuvent alors être rénovés. Une douve végétalisée au niveau -1 permet de faire pénétrer la lumière naturelle qui profite alors aux employés en devenant un lieu de détente et de restauration. La façade vitrée très performante permet un apport solaire maîtrisé et un design plus « passe-partout » dans son lieu d'implantation[7].
La tour Bois-Le-Prêtre
La tour Bois-Le-Prêtre de Paris (XVIIe) a elle aussi été rénovée. Cet immeuble de 86 logements sociaux de 1960 subira une restructuration interne et externe. Les appartements seront alors agrandis par ajout de jardins d'hiver préfabriqués qui participeront à la régulation thermique.
- Tours écologiques page11 image2.jpg
La tour Bois-Le-Prêtre AVANT
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La tour Bois-Le-Prêtre APRES
Réglementation
À Paris, la loi limite la construction d'immeuble grande hauteur (plus de 50m). Mais cette règle risque de changer suite au manque de terrain constructible dans la capitale. Les réglementations thermiques qui s'appliquent sur les tours sont les mêmes que pour les autres bâtiments (HQE, THQE, RT2005…), la seule différence se situe au niveau des réglementations de sécurité incendies qui sont plus restrictives, ceci étant dû à la hauteur de l'ouvrage.
Prix
Au plan économique, le coût au mètre carré d'une tour est multiplié par deux ou trois par rapport à un immeuble classique. Le prix d'une tour en moyenne se situe alors entre 300 et 900 millions d'euros, mais il faut savoir qu'un projet comme la Tour Vivante coûte approximativement 98 100 000 €HT pour 30 étages et 50 000 m² de shon.
Un des facteurs de ce prix élevé peut être la politique française qui empêche la construction de tour en centre-ville, là où elles pourraient être plus rentables, mais aussi moins esthétiques. La réglementation très présente en France, au niveau de la sécurité incendie ainsi qu'au niveau des exigences de performance énergétique, favorise aussi l'augmentation du coût.
Un autre problème est l'optique d'utilisation mixte de ces bâtiments (commerce, logements, bureaux dans le même immeuble) qui lisse les revenus à la baisse.
Au moment où l'immobilier est trop cher, les tours seront donc réservées à une classe sociale élevée, les logements sociaux que prônent les entrepreneurs pour favoriser la construction de tels édifices ne sont alors plus justifiés. L'objectif de vie sociale que réclame la ville durable n'a alors pas lieu d'exister.
Solutions
Diverses solutions existent pour ventiler un bâtiment naturellement, le Free-cooling par qui consiste à refroidir un bâtiment par ventilation en utilisant l'énergie gratuite de l'air extérieur lorsque celui-ci présente une température inférieure à la température intérieure :
- En hiver, de l'air frais extérieur peut alimenter, en journée, les zones à rafraîchir sans nécessiter l'enclenchement des groupes frigorifiques.
- En été, une ventilation nocturne peut décharger le bâtiment de la chaleur accumulée en journée
Il faut aussi centraliser l'énergie de chauffage dans les tours, ainsi plus le bâtiment est haut moins il faudra chauffer.
Voir aussi
Liens internes
Liens externes
- Le free cooling (ventilation-techniques)
- PFRD - Gratte ciel en construction durable
- Hypergreen, la nouvelle tour écologique du futur
- "Il existe une tour écologique" par Hervé Mathiasin, ingénieur conseil
- Okhta Tower : une tour écologique pour le pionnier du gaz soviétique
- Un nouveau modèle de tour écologique à Singapour
- La tour, instrument écologique
- Eco Towers
- Eco Towers
Références
- ↑ YouTube - Hypergreen : la tour écologique du futur
- ↑ YouTube - Hypergreen : interview avec Jacques Ferrier, architecte
- ↑ DUCTAL® Lafarge - Béton
- ↑ HQE Tertiaire, exemple de la Tour Mozart
- ↑ YouTube - Tour Vivante / Living Tower eco tower
- ↑ La tour Franklin rhabillée de verre
- ↑ Tour Franklin à Montreuil-sous-Bois : cycle réhabilitation
Bibliographie
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