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Energie Pines Calyx : zéro carbone et énergie grise minimum

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Energie Pines Calyx : zéro carbone et énergie grise minimum

Déversement de la craie dans le coffrage et foulage.

Aux environs de Douvres, le centre de conférences et d’expositions de Pines Calyx a été conçu en limitant au maximum son empreinte énergétique. Cette priorité environnementale en fait l’un des modèles du genre en Grande-Bretagne.

1 Programme Mélange de high-tech et de low-tech

Formé de deux bâtiments circulaires imbriqués l’un dans l’autre et recouverts de toitures prairies, le centre de conférences et d’expositions de Pines Calyx se niche au milieu d’un parc de 2,4 hectares, près de Douvres (Royaume-Uni). Un modèle en matière de construction bas carbone grâce à la volonté de son maître d’ouvrage, l’association Bay Trust, membre du réseau Carbon Free Group. Pour atteindre ses objectifs – proposer des solutions locales viables face à l’enjeu climatique –, le bâtiment de 370 m2 déploie un ensemble de techniques millénaires et d’équipements de pointe concourant au même but : un impact environnemental le plus faible possible. Pour réduire les émissions de CO2, la recherche de la proximité a donc joué à tous les niveaux. Pratiquement tous les matériaux ont été trouvés dans un rayon de 8 km, recyclés ou récupérés : bois abattu pour la construction employé pour les menuiseries intérieures ou le mobilier ; tuiles des dômes façonnées à partir de l’argile déchet d’une carrière voisine et cuites dans une briqueterie du Kent… Conçu par l’architecte Issy Benjamin (Helionix Designs), le bâtiment présente deux innovations majeures : des murs porteurs en pisé de craie extraite sur place – et deux voûtes catalanes de 11 m de portée. Un système de construction datant des Romains, mais nulle part, depuis l’après-guerre, à l’échelle de Pines Calyx. L’édifice, enterré au nord, est orienté vers le sud, où s’ouvrent de nombreuses fenêtres. Une verrière en forme d’ovale pointu à l’intersection des deux sphères et deux oculus surmontant les dômes complètent l’éclairage naturel. L’éclairage a été très étudié : d’abord pour en minimiser les besoins. Puis, par le choix d’un éclairage basse consommation type « lumière du jour », aux effets physiologiques bénéfiques. La qualité de l’air est assurée grâce aux matériaux régulateurs d’hygrométrie (craie et terre cuite) et au système de ventilation naturelle à récupération de chaleur. Enfin, la performance thermique du bâtiment, isolé par l’extérieur côté nord, se fonde sur les apports solaires passifs combinés à la très forte capacité thermique.

Hormis les ingénieurs du groupe international Scott Wilson, l’ensemble de l’équipe, maîtrise d’œuvre et entreprises, est formé de petites sociétés membres du Carbon Free Group. Après deux ans et demi d’études, les travaux se sont étalés de mars 2005 à octobre 2006.

2 Etat des lieux Anciennes techniques revisitées

Environ huit semaines ont été nécessaires à la réalisation des murs de pisé. La craie, excavée selon un front de taille épousant la forme du bâtiment, est déposée à quelques mètres du site de construction, le temps de réaliser la dalle en béton. Elle est ensuite versée à la ­minipelleteuse dans les coffrages, en couches de 10 à 15 cm d’épaisseur, puis compactée par un fouloir pneumatique. « Par son absence d’argile, ce n’était pas la meilleure qualité de craie, Mais réutiliser dans la construction presque tous les 650 t retirées de la colline, du point de vue économique, on ne fait pas mieux ! », précise Rowland Keable, de l’entreprise Ram Cast. Pour corriger les défauts mécaniques du matériau (au nord, en particulier, le mur enterré doit résister à la fois à la compression et à des pressions latérales), les ingénieurs ont opté pour des murs de 65 cm (isolés par 24 cm de polystyrène densifié et protégés par un film d’étanchéité). À l’intérieur, 30 cm ont suffi. Tous les murs (excepté un) sont courbés, les plus élevés (7 m) couvrant deux étages. À l’intérieur du bâtiment, une couche de silicate de calcium empêche la poussière aux lieux de passage. Au droit des ouvertures, des piliers en béton armé soutiennent la poutre circulaire qui sert de base au dôme.

Les deux voûtes catalanes ont été intégrées au projet après leur découverte en Espagne par l’architecte. La méthode, qui a intéressé des architectes comme Antonio Gaudi, est spectaculaire par sa simplicité : les briques (30 cm x 15 cm x 2 cm), enduites sur deux chants d’un mortier à prise rapide (plâtre de Paris), sont alignées l’une contre l’autre, en cercles concentriques, en les mettant simplement en place par petits tapotements. La première épaisseur de briques sert de coffrage aux deux suivantes, collées au ciment de Portland pour l’étanchéité. L’utilisation d’un cintre n’est pas nécessaire, un simple guide suffit. Au final, les voûtes font 12,5 cm d’épaisseur.

La viabilité des deux ouvrages a été vérifiée par John Ochsendorf, spécialiste de la voûte catalane au MIT (Massachusetts Institute of Technology) à Boston (Etats-Unis). Ses simulations ont permis de déterminer le rayon optimum et les points de tension sur les murs et d’obtenir les autorisations nécessaires à la construction. Le professeur a suivi lui-même la construction de la première voûte, emmenant avec lui des étudiants qui ont formé une partie de la main-d’œuvre (8 à 9 personnes en tout). Les deux voûtes ont nécessité deux semaines chacune pour leur construction « mais seulement parce que nous tâtonnions. Mêmes les maçons espagnols que nous avions fait venir n’avaient pas d’expérience sur cette portée », raconte Alistair Gould, président du Bay Trust. La toiture a ensuite été recouverte d’une membrane d’étanchéité, de 15 cm d’isolant (polystyrène) et de 30 cm de terre végétale.

Les menuiseries sont des fenêtres à triple vitrage (U = 0,9) au rez-de-chaussée et à double vitrage (U = 1,1) au premier étage. Les verrières zénithales temporaires en polycarbonate seront bientôt remplacées par du triple vitrage, les maîtres d’ouvrage ayant attendu en vain depuis trois ans la fourniture d’un vitrage scandinave à aérogel encore plus performant. Le puits canadien (une conduite en béton du type de celles utilisées dans les travaux publics), enterré derrière le mur nord, débouche dans le local technique où se trouve un échangeur diffusant l’air vicié dans des tubes. L’air neuf à 12 °C traverse l’échangeur avant d’être distribué dans le bâtiment. Récupéré en haut des voûtes, il repart vers l’échangeur, aspiré par un ventilateur basse consommation (100 W) en passant par un tube hypocauste situé entre les tuiles des dômes et l’isolant.

L’eau chaude est fournie par des panneaux solaires tandis que le chauffage au sol du rez-de-chaussée est assuré temporairement par une chaudière à biomasse provenant d’un bâtiment voisin, utilisant le bois issu de la propriété. Des capteurs solaires PV/T (photovoltaïque/thermique) incluant un matériau à changement de phase seront installés ce printemps 2009.

3 Bilan Objectif dépassé

Les méthodes traditionnelles et le recours systématique aux matériaux locaux et de récupération ont diminué de façon importante la dépense en énergie grise du bâtiment : respectivement 299 MJ/m2 et 33 kg/CO2/m2, contre 1 393 MJ/m2 et 147 kg/CO2/m2 pour la même structure en béton. Des chiffres qui font de Pines Calyx le bâtiment public présentant la plus faible énergie grise du pays. À l’exploitation, les solutions simples ayant été privilégiées, les coûts sont minimes. Prévu pour consommer 35 kWh/m2/an, avec des émissions de 11,3 kg/CO2/m2, le bâtiment dépassera au printemps ses objectifs d’émettre zéro carbone en trois ans pour son fonctionnement, après l’installation des 16 panneaux PV/T (25 m2), car il produira alors plus d’énergie qu’il n’en consommera, alimentant aussi des bâtiments voisins et revendant le surplus au réseau. Les responsables du site atteindront alors le CarbonLite Gold Standard, niveau le plus élevé de mesure des émissions de CO2 au Royaume-Uni établi par l’Aecb (Association des bâtisseurs sensibilisés à l’environnement). Pour l’avenir, Pines Calyx, devenu catalyseur de développement local, travaille avec la collectivité sur un projet d’énergie renouvelable (à l’étude l’éolien, le biogaz et la marée) destiné à couvrir les besoins du village de 2 500 habitants, qui permettrait à celui-ci de devenir fournisseur ­extérieur d’électricité d’ici au printemps 2012.

Récompensé en Grande-Bretagne (pour sa « durabilité », sa politique de développement local, sa conception architecturale, les innovations architecturales et son insertion paysagère) et ­sélectionné pour les Mipim Awards 2008, le bâtiment a atteint l’objectif de faire connaître la possibilité de construire un bâtiment peu coûteux en énergie et en émission de CO2. « Pines Calyx a beaucoup fait pour le développement du pisé en Angleterre, estime Rowland Beagle, gérant de Ram Cast CIC. C’est tout l’intérêt d’un bâtiment phare que le public peut visiter. »

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