Toit blanc, panneaux solaires innovants et conception bioclimatique à Madrid
Les effets du changement climatique devraient avoir un impact important sur la région de Madrid et inclure la chaleur extrême en été, la rareté de l’eau et de fortes précipitations occasionnelles.
En 2012, le nouveau bâtiment du département de l’énergie de l’Institut d’études avancées de Madrid (IMDEA) a été achevé. Le bâtiment, situé à Móstoles, à 18 km au sud-ouest du centre de Madrid, intègre différentes solutions d’adaptation au changement climatique. Ces mesures ont souvent un effet d’atténuation du climat simultané. Le bâtiment a été conçu selon les critères de l’architecture bioclimatique, afin d’atteindre de basses températures intérieures pendant les périodes chaudes et de minimiser la consommation d’énergie pour le refroidissement et l’éclairage. Des mesures d’adaptation au changement climatique ont également été élaborées en ce qui concerne la gestion de l’eau. Des systèmes d’économie d’eau ont été mis en place et toute l’eau du toit est collectée pour irriguer les espaces verts ou à d’autres fins non spécifiées. Non seulement les sécheresses extrêmes, mais aussi les précipitations extrêmes sont prises en compte; le parking a une surface perméable, qui draine l’eau rapidement après l’événement. Les mesures d’atténuation du changement climatique se concentrent principalement sur l’efficacité énergétique, les sources d’énergie renouvelables et la réduction de la consommation d’énergie. En plus d’utiliser efficacement les sources d’énergie disponibles (renouvelables), le bâtiment met l’accent sur l’efficacité et la polyvalence à travers sa structure architecturale. L’utilisation efficace des ressources pendant la construction du bâtiment a été un autre axe important du projet.
Description de l'étude de cas
Défis
La région de Madrid devrait connaître des changements assez graves dans les conditions climatiques, en particulier en ce qui concerne le nombre et la durée des hautes températures diurnes et nocturnes et la diminution des précipitations. La moyenne des projections modélisées d’un ensemble de grands modèles climatiques, réduites au niveau municipal selon le scénario climatique RCP8.5, indique une augmentation marquée du nombre de nuits chaudes (c’est-à-dire les nuits avec une température moyenne plus élevée que le centile de 90 % de la période de référence, 2006): 50, 80, 114 nuits respectivement en 2010, 2050 et 2100 (modèles disponibles dans AdapteCCa. Les modèles prévoient également une augmentation des journées chaudes (température moyenne plus élevée que le centile de 90 % de la période de référence): 31, 54, 75 jours respectivement en 2010, 2050 et 2100; ainsi que dans la durée des vagues de chaleur: 17, 26, 56 jours respectivement en 2010, 2050 et 2100. Ils indiquent également une diminution des précipitations avec le nombre de jours avec moins de 1 mm de pluie passant de 280 en 2010 à 283 en 2050 à 302 en 2100.
Ainsi, les impacts du changement climatique tels que la chaleur extrême, la rareté de l’eau et les fortes pluies occasionnelles devraient poser des problèmes de plus en plus graves pour la région de Madrid dans les prochaines décennies, le défi du projet était de développer un bâtiment qui devrait répondre à une combinaison de nombreux objectifs ambitieux: il devait devenir un grand bâtiment multifonctionnel, flexible, économe en énergie et adaptatif au climat qui durerait longtemps et qui serait adapté à ces circonstances changeantes.
Objectifs
Étant donné que l’objectif du département de l’énergie de l’institut IMDEA est de mener des recherches et développements sur les questions énergétiques (notamment en ce qui concerne les énergies renouvelables et les solutions énergétiques propres), un lien avec ces objectifs fondamentaux a été pris en compte dans la conception du nouveau bâtiment. Dans le même temps, les promoteurs visaient à concevoir un bâtiment qui fonctionnerait longtemps et qui fonctionnerait dans des conditions climatiques changeantes, avec des températures estivales plus élevées et sans consommer d’énergie supplémentaire pour le refroidissement. La conception du bâtiment devait inclure des systèmes économes en énergie, des énergies renouvelables, une utilisation réduite de l’énergie, des systèmes d’eau efficaces, une utilisation efficace des ressources (comme les matériaux de construction) et des espaces verts autour du bâtiment.
Options d'adaptation mises en oeuvre dans ce cas
Solutions
La plupart des solutions mises en œuvre dans la construction du bâtiment IMDEA sont des mesures d’adaptation au changement climatique et d’atténuation en même temps.
Le bâtiment a été conçu selon les critères de l’architecture bioclimatique, afin d’atteindre de basses températures intérieures pendant les périodes chaudes et de minimiser la consommation d’énergie pour le refroidissement et l’éclairage. Les façades du bâtiment sont rétro-ventilées avec une isolation de 80 mm et différentes finitions extérieures pour un résultat optimal. Il est enveloppé par de grandes surfaces transparentes, en particulier dans les murs intérieurs, ce qui améliore l’apparence et l’éclairage du bâtiment. Des lames horizontales («système de lame de grande louvre fixe») sont utilisées à l’extérieur du bâtiment, offrant ainsi un ombrage solaire efficace sans altérer la vue. Ces parasols protègent les utilisateurs contre un niveau de chaleur excessif dû au rayonnement solaire ou à la possibilité d’éblouissement lorsque l’altitude solaire est à son plus haut niveau ou lorsque les niveaux de rayonnement sont très élevés. Associés à une bonne orientation du bâtiment, les parasols permettent une utilisation optimale de la lumière entrante en période de basse altitude solaire (début matin, fin de soirée et jours d’hiver). Les zones de toit exposées au soleil direct ont été recouvertes d’un matériau blanc spécial réfléchissant le rayonnement, ce qui réduit la quantité d’énergie nécessaire au refroidissement et la contribution à l’effet d’îlot de chaleur urbain.
Une attention particulière a été portée à l’orientation du bâtiment: différents systèmes de façade ont été conçus et comparés afin de développer la façade optimale en fonction de la fonction et de l’orientation. Le bâtiment a été conçu en modules, de sorte qu’il pourrait être étendu ou divisé sans affecter sa fonctionnalité ou son image. Le noyau du bâtiment forme son cœur en termes d’utilisation et est conçu comme un lieu de rencontre et d’interaction naturel. Les espaces de recherche sont placés autour d’elle. Dans ces espaces, l’équipement technique est placé sur le dessus, formant ainsi une couverture de défense passive contre le rayonnement solaire excessif et la chaleur.
Des mesures d’adaptation ont également été élaborées en ce qui concerne la gestion de l’eau. Des systèmes d’économie d’eau sont mis en œuvre; par exemple, les éviers, les toilettes et les urinoirs consomment très peu d’eau et l’économie est de plus de 40 % par rapport à un bâtiment conventionnel. De plus, toute l’eau du toit est collectée et utilisée pour irriguer les espaces verts ou à d’autres fins non spécifiées. Non seulement les sécheresses extrêmes, mais aussi les précipitations extrêmes sont prises en compte; le parking a une surface perméable, qui draine l’eau rapidement après l’événement. La zone verte entourant le bâtiment est couverte d’arbres et de plantes locales.
Les mesures d’atténuation du climat qui ont été prises en considération se concentrent principalement sur l’efficacité énergétique, les sources d’énergie renouvelables et la réduction de la consommation d’énergie. Le bâtiment dispose d’installations écoénergétiques et d’un système de surveillance et de contrôle pour assurer une utilisation optimale de ces installations. Le bâtiment est devenu chaque année plus économe en énergie grâce à ce système de surveillance. Un système fermé de refroidissement de l’eau prend également en charge l’efficacité énergétique et hydrique du bâtiment. Une installation de stockage d’énergie thermique de l’aquifère, la cogénération et les panneaux solaires sont installés comme sources d’énergie renouvelables.
L’efficacité des ressources était un autre axe important du projet. Pendant la construction, des matériaux recyclés ont été utilisés, tels que l’acier, l’aluminium ou le verre; ainsi que des composants fabriqués localement, tels que la pierre naturelle, le béton et les matériaux céramiques. La durabilité des matériaux était également une question importante et, par conséquent, les matériaux dérivés du bois ont le certificat FSC. L’ensemble du bâtiment IMDEA a été conçu et développé selon les spécifications de Green Building (établies par le US Green Building Council) et a obtenu la certification LEED Gold.
Enfin, des mesures d’atténuation du changement climatique sont également mises en œuvre au moyen de mesures comportementales; les voitures électriques et le covoiturage sont encouragés par la réservation de places spéciales sur le parking IMDEA.
Pertinence
Cas développé, mis en œuvre et partiellement financé en tant que mesure d'adaptation au changement climatique.
Détails supplémentaires
Participation des parties prenantes
La participation des parties prenantes n’était pas directement pertinente pour la conception et la construction du nouveau bâtiment du département de l’énergie de l’IMEA. Les acteurs clés suivants ont été impliqués.
Le projet a été initié par l’institut IMDEA (Fundación IMDEA Energía). En Espagne, les projets de construction sont généralement régis par une partie et, dans ce cas, cette partie de supervision était la société d’architectes Arkitools. La société de construction était SACYR. Plusieurs consultants différents ont participé au projet: HCA (conseils en structures), OFINCO (conseils en installations), INITEC (conseils en installations) et EUROCONSULT (gestion de projet). Vega INGENIERÍA a participé au processus de certification LEED. La municipalité de Móstoles, la ville où se trouve le bâtiment IMDEA, a soutenu le projet en fournissant le terrain gratuitement.
Facteurs de réussite et facteurs limitants
Le temps et l’attention apportés à la conception du bâtiment ont conduit à un plan de construction soigneusement développé. Il a commencé comme une conception relativement simple, mais a évolué au cours du processus de conception avec une augmentation des objectifs d’efficacité énergétique au fil du temps.
Un autre facteur de succès était que le projet se concentrait sur une conception intégrée au lieu d’un ajout simple de techniques individuelles. Par exemple, des panneaux solaires ont été installés directement dans le toit au lieu de les ajouter à un stade ultérieur. Un autre exemple est que pendant les essais de sol pour les fondations, des essais ont été effectués simultanément pour le potentiel de stockage d’énergie thermique de l’aquifère.
Au début du projet, les objectifs en matière de climat, d’énergie et de durabilité étaient très bas, mais ils ont évolué au cours du projet. La mise à jour continue des objectifs et des mesures a considérablement allongé le temps de développement du projet.
Coûts et bénéfices
Le coût de construction était d’environ 9,2 millions d’euros. Aucune subvention n’a été accordée directement par la ville ou la région, mais comme l’institut IMDEA a été créé par la Communauté de Madrid, ce projet de construction a été indirectement financé par la communauté autonome.
L’IMDEA a reçu des fonds provenant d’appels pour la science et la technologie du ministère de l’Économie et de la Compétitivité, bien que l’on ne sache pas combien de fonds ont été reçus. IMDEA a également bénéficié d’un financement du Fonds européen de développement régional (FEDER), dans le cadre d’un accord signé entre le ministère de l’économie et de l’innovation et la Communauté de Madrid, mais on ne sait pas quelle part du financement a été consacrée au bâtiment et combien aux travaux de recherche; au total, le financement est de l’ordre de millions d’euros.
Le nouveau bâtiment n’a pas seulement coûté de l’argent, mais il est destiné à économiser de l’argent pendant la période d’utilisation. L’efficacité énergétique et hydrique élevée du bâtiment peut entraîner une réduction des coûts futurs de consommation d’énergie et d’eau par rapport aux bâtiments conventionnels.
Aspects légaux
Temps de mise en œuvre
La construction du bâtiment a débuté en mai 2010 et s’est achevée en mai 2012. Le suivi de la performance énergétique du bâtiment est en cours.
Durée de vie
À condition que le bâtiment soit bien entretenu, sa durée de vie utile est estimée à plus de 50 ans. Le bâtiment a été conçu pour prévoir la possibilité future d’intégrer des améliorations techniques.
Informations de référence
Contacter
Jaime García Rodríguez
Arkitools
Calle Anunciación 8, Local 2
Madrid 28009, Spain
E-mail: info@arkitools.com
Sites Internet
Référence
Arkitools and IMDEA
Publié dans Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Dernière modification dans Climate-ADAPT Apr 18 2024
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Impacts climatiques:
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Caractérisation géographique:
Europe