Technique de façade / verre

Façade solaire innovante pour un immeuble hybride bois

Texte : rédaction / Photos et plans : Ruch Metallbau AG

La Confédération, les cantons et les villes misent de plus en plus sur de nouvelles stratégies énergétiques et encouragent de manière ciblée la production décentralisée d’électricité. Au centre de cette tendance, le soleil est une source d’énergie inépuisable. La ville de Zurich a par exemple décuplé sa production d’électricité solaire ces douze dernières années, passant d’environ 4,5 GWh à 46 GWh par an. Malgré cette nette augmentation, la production d’électricité solaire actuelle ne couvre qu’environ 1,6 % de la consommation totale d’électricité de la ville, et donc seulement une petite partie du potentiel existant. Selon certaines estimations, il serait possible de produire entre 450 et 500 GWh d’électricité solaire chaque année à Zurich. Afin de mieux exploiter ce potentiel, les façades et les infrastructures existantes doivent être d’avantage utilisées en plus des toitures pour des installations photovoltaïques.

 

Construction hybride bois H1

Le projet Zwhatt donne naissance à un quartier urbain tourné vers l’avenir sur un ancien site industriel à Regensdorf-Watt. Ce quartier doit être mixte et climatiquement neutre avec des formes d’habitat variées et abordables ainsi qu’un espace pour les commerces et les services. L’immeuble H1, l’un des principaux projets de construction, est bientôt terminé. Avec son architecture innovante, il définit de nouveaux standards de construction durable et de protection de l’environnement.
Cette tour de 24 étages conçue par Boltshauser Architekten AG compte 156 appartements et environ 770 m2 de bureaux et de surfaces commerciales à ses niveaux inférieurs. Le bâtiment H1 se caractérise par sa construction hybride bois avec une partie centrale et un socle de trois étages en béton ainsi que des faux plafonds en fines plaques de béton aux étages résidentiels. Le reste de la structure porteuse (piliers, poutres et murs extérieurs compris) est constitué de bois ou d’éléments en bois préfabriqués et confère au bâtiment sa qualité écologique particulière. 

 

Le photovoltaïque, un élément de la façade

La façade du bâtiment séduit non seulement par son aspect esthétique, mais aussi par sa fonctionnalité durable. L’installation photovoltaïque en constitue un élément central. Montés horizontalement en porte-à-faux devant la façade, les modules solaires remplissent une double fonction : d’une part, ils produisent une électricité respectueuse de l’environnement et, d’autre part, ils protègent les fenêtres et loggias contre la pluie et le soleil. Cette solution innovante est le résultat d’une étroite collaboration entre BE Netz AG, spécialiste des systèmes photovoltaïques, et Ruch Metallbau AG, responsable de la réalisation sur mesure des éléments de façade.

 

 

Mise en œuvre technique de la façade photovoltaïque

Les quatre façades du bâtiment de 24 étages sont équipées de 1764 modules photovoltaïques couvrant une surface de 1464 m². Des modules à double vitrage de quatre longueurs différentes allant de 1,0 à 1,5 m et d’une largeur de 80 cm ont été utilisés ici. Les épaisseurs de verre varient en fonction de l’exécution : verre feuilleté 2 x 6 mm ou 2 x 8 mm pour le côté ensoleillé et le côté ombragé.
Le câblage a représenté un défi particulier, car les prescriptions de protection incendie n’autorisent pas le passage de câbles entre les étages sur la façade. Au lieu de cela, les liaisons électriques passent par étage au-dessus du noyau du bâtiment. Cet aspect a été pris en compte dès la phase de planification. L’ensemble du concept à ne pas sous-estimer pour la pose des câbles, le guidage des chéneaux et les détails techniques tels que les longueurs de câbles et les types de connecteurs a été développé conjointement par BE Netz et Ruch Metallbau AG. 

 

Enveloppe du bâtiment

Fonctionnelle en termes de physique du bâtiment, l’enveloppe est constituée d’éléments de fenêtres et de garde-corps en bois, en métal et en verre. À l’extérieur, les éléments de la façade suspendue en acier et en métal non isolée ont été fabriqués par Ruch Metallbau AG. Près de 660 de ces éléments, qui servent de structure porteuse pour les toits solaires en porte-à-faux, ont été installés dans les dimensions et exécutions les plus diverses. Ces éléments en acier et en métal ont été assemblés et préfabriqués dans l’usine de Ruch Metallbau AG, y compris les perçages et languettes nécessaires à la fixation des bras en porte-à-faux.
Les livraisons sur le chantier ont été effectuées « just-in-time » avec des camions à plateaux interchangeables. Le montage a été effectué parallèlement à la construction du bâtiment et à la pose de l’échafaudage, de bas en haut. Cette procédure a assuré efficacité et précision, et a largement contribué à raccourcir la durée des travaux. 

 

Renforts métalliques pour les modules solaires

Une ossature horizontale de renforts métalliques destinés à accueillir les modules solaires est l’un des éléments centraux de la construction.
Ces éléments se composent de bras en porte-à-faux individuels soudés en forme de T qui s’amenuisent vers l’extérieur. Un profilé rapporté en caoutchouc avec profilés serreurs vissés d’un système poteaux-traverses est posé en haut sur le dos du profilé. Celui-ci assure un maintien sûr des verres feuilletés de sécurité et des éléments solaires, et garantit un écoulement contrôlé de l’eau dans le chéneau côté bâtiment.
Des tubes de raccordement ronds sont installés à l’extérieur pour la stabilisation horizontale. Le montage de ces structures porteuses en porte-à-faux et la pose des modules solaires ont ensuite été effectués du haut vers le bas, parallèlement au démontage de l’échafaudage.
L’intégration des éléments d’ombrage verticaux a été réalisée par une entreprise compétente en même temps que le montage des modules. 

 

Production efficace d’électricité grâce à des toits solaires

Grâce à l’intégration de toits solaires, la surface utile pour la production d’électricité a plus que doublé par rapport à une installation photovoltaïque purement verticale. Combinés à l’installation de 250 m² sur le toit, les modules de façade fournissent, avec un rendement moyen de 106 kWp par unité, une production totale allant jusqu’à 244 000 kWp, ce qui correspond à un rendement énergétique annuel d’environ 140 000 kWh. Au total, environ 35 % des besoins en électricité des logements peuvent ainsi être couverts par l’énergie solaire propre, ce qui contribue de manière significative à l’autosuffisance énergétique.

Mise en œuvre complète par BE Netz
La planification électrotechnique, la livraison et la mise en service de l’ensemble de l’installation photovoltaïque, tant sur la façade que sur le toit, ont été confiées à BE Netz AG. Spécialiste expérimentée de l’énergie solaire, l’entreprise a assuré l’intégralité de la fonctionnalité technique et de la pose.

Un partenariat solide pour une architecture durable
L’étroite collaboration entre BE Netz AG et Ruch Metallbau AG s’est une fois de plus révélée porteuse d’avenir : ensemble, les deux sociétés ont développé une solution efficace et optimisée sur le plan économique dans le domaine de la technique solaire intégrée au bâtiment. Un modèle qui sera également utilisé pour de futurs projets.
Le projet, un bâtiment hybride bois réalisé par Boltshauser Architekten en collaboration avec Pensimo Management AG, a reçu le prix Acknowledgement de la construction durable pour sa façade solaire innovante lors des Holcim Awards 2023 à Venise.   ■