Matériaux à changement de phase, algues, cristaux liquides… les façades s’adaptent au réchauffement climatique


Shady Attia, ingénieur architecte et professeur d’architecture durable et de techniques de construction à l’université de Liège.

Les façades adaptatives, Shady Attia est tombé dedans il y a près de vingt ans lorsqu’il était stagiaire pour un projet architectural de la bibliothèque Alexandrina à Alexandrie, en Égypte. Il tombe amoureux de la structure de cette façade. Depuis, il n’aura cessé de les étudier. Sa participation au projet COST 1403 sur les façades adaptatives entre 2014 et 2018 lui a permis d’approfondir son expérience d’un point de vue paneuropéen.

Quel a été l’objet de ce projet de recherche ?

L’enjeu de demain c’est le réchauffement climatique. Il y a un marché en demande dans les pays méditerranéens et dans le centre de l’Europe. En Suisse et dans le sud de l’Allemagne, les transitions entre hivers froids et étés chauds à cause de l’altitude sont également extrêmes. Face à des climats dynamiques, les bâtiments actuels sont trop statiques.

L’Union européenne s’est donc saisie de la question. Le comité scientifique du COST – Coopération européenne dans les sciences et les technologies – a voulu harmonisé les différentes techniques de façades vitrées et ombrages dynamiques. Les objectifs ? Définir la notion de façades adaptatives et classer les techniques en catégories. Autre enjeu : investir pour former de futurs ingénieurs et techniciens spécialisés car il manque cruellement de compétence sur ces sujets.

Enfin, pour évaluer ces façades, nous avons besoin de standards. Je fais partie d’un comité ISO du Centre scientifique et technique de la construction belge (CSTC) qui conçoit un algorithme permettant de calculer la performance et de quantifier l’amélioration confort et l’émission de CO2. Cet outil permettra de comparer les apports énergétiques des différentes façades. A ce stade, je dessine « le paysage des technologies en Europe ».

Comment se caractérise ce paysage des technologies ?

Nous avons identifié dix-sept types de façades regroupées en quatre classes de technologies phares. Celles à protection solaire dynamique sont les solutions traditionnelles les plus usitées. Ce sont les stores extérieurs gérés de manière automatique par un algorithme ou un  système de contrôle que l’occupant peut avoir en main. Les façades actives au soleil (« Solar active facades »), quant à elles, contiennent des matériaux qui changent de phase selon l’environnement extérieur. Elles interagissent par des réactions chimiques ou électriques et génèrent de l’énergie. En Allemagne par exemple,  le projet  BIQ permet de capter le soleil grâce à une enveloppe submergée par de l’eau et des algues. Avec les radiations solaires, celles-ci consomment du CO2 et produisent de la chaleur en même temps. Ensuite, les façades chromogéniques regroupent les façades électrochromiques et celles à cristaux liquides. Elles reposent sur le verre dont la transparence varie en fonction de la luminosité. Elles ciblent le confort et l’efficacité énergétique mais de manière défensive. Cette technologie est particulièrement utilisée dans les pays chauds pour s’adapter à la chaleur et à l’éblouissement solaire. Par exemple, l’école scientifique internationale suisse  (SISD) à Dubaï est enveloppée d’une façade éléctrochromique. Enfin, les façades thermiquement isolantes ou ventilées («Thermally Ventilative facades») intègrent des technologies de ventilation naturelle ou mécanique pour l’intérieur.  

Il y a un fort potentiel dans la combinaison des technologies du store et du verre.

Les protections solaires classiques risquent-elles de disparaître au profit de l’une des trois autres ?

La technologie du verre progresse vite. Tous les deux ans, il y a une amélioration significative et elle a encore un fort potentiel. Les gens veulent de la visibilité vers l’extérieur et de la transparence. Elle reste chère mais le prix va diminuer dans les prochaines années. En revanche, elle ne remplacera jamais les protections solaires motorisées. Imbattables au niveau des prix, celles-ci ont également une durée de vie bien plus longue (plus de 25 ans contre environ 10 et 15 ans pour le verre). Et même si le verre s’assombrit, il n’offrira jamais une obscurité totale. Enfin, pour la sécurité, l’on aura toujours besoin des stores qui ferment la totalité de la façade.

C’est dommage que les deux industries ne travaillent pas ensemble.Je vois un fort potentiel dans la combinaison des technologies du store et du verre  avec des solutions intégrées. On pourrait imaginer une façade électrochromique et un store automatisé qui fonctionne uniquement les nuits et week-ends pour sécuriser le bâtiment par exemple. Ils ne font pas doublon si l’on optimise ce type de solution.

Les façades avec systèmes de ventilation intégrés vont également gagner du terrain sur le long terme. La qualité de l’air à l’intérieur est devenue un problème majeur. Et c’est dans la rénovation qu’elle va se développer. 80% de l’immobilier européen de 2050 existe déjà aujourd’hui. On va donc peu construire les prochaines années. En revanche, on va se concentrer sur la rénovation de façades. Il y aura une forte croissance de façades mécaniques pour assurer une ventilation dans tout ce qui est rénovation.

Retrouvez l’interview complète dans le prochain Technic’baie d’octobre 2019 (TB 76)

Article en lien