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ISOLATION Panneaux translucides légers pour façades et toiture

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ISOLATION Panneaux translucides légers pour façades et toiture

Le parallélépipède du gymnase accolé au collège, s’apparente à une boîte translucide, de par sa façade principale et sa toiture, toutes deux recouvertes de panneaux Scobatherm. (Doc. Cabot Corporation.)

Pouvant être posés verticalement, horizontalement, ou sur des pans inclinés, les panneaux isolants à base de Nanogel enveloppent ce gymnase et lui procurent un bon apport d’éclairage naturel avec très peu de vitrage.

Située dans le village suisse de Buchwiesen, non loin de Zurich, l’école primaire existante, ­datant de 1957 et accueillant 250 élèves, a fait l’objet d’un agrandissement, avec la greffe d’un nouvel équipement sportif, un gymnase. Accolé sur une ­partie du mur longitudinal nord de l’école, le gymnase se présente sous la forme épurée d’un parallélépipède de 9 m de haut, par 50 m de longueur et 22 m de largeur. Conçue par l’architecte local, Arnold Amsler, cette annexion se devait d’être réalisée rapidement, pour entraver le moins possible le fonctionnement du collège. De plus, ce bâtiment, ajouté dans l’espace de la cour de l’établissement scolaire, devait présenter un volume lisible, où la qualité et l’homogénéité de la diffusion de la lumière apparaissaient comme des critères conceptuels essentiels.

Des panneaux isolants translucides

Afin de faire profiter l’édifice, au maximum, de l’éclairement provenant de la lumière du jour, l’architecte a donc imaginé un bâtiment enveloppé de panneaux translucides. Pour ce, il a travaillé en collaboration avec le fabricant suisse de matériaux de construction Scobalit, implanté à proximité du chantier. Cet industriel proposa d’utiliser des panneaux Scobatherm Nanogel, récemment diffusés en Europe, mais pas encore mis en œuvre. Très isolants, légers, résistants et translucides, ces panneaux seront finalement choisis par l’architecte, en accord avec la municipalité de Zurich, pour envelopper les façades, ainsi que la toiture du gymnase.

Pour réaliser la façade principale longitudinale orientée au nord, dix-neuf panneaux sandwich Scobatherm verticaux ont été spécialement dimensionnés et fabriqués en 4,949 m de haut par 2,376 m de large et 50 mm d’épaisseur. Ils sont constitués de deux feuilles de polyester de 5 mm d’épaisseur et garnis, en leur cœur, d’une plaque de Nanogel compactée, de 40 mm d’épaisseur, munie de sinusoïdes en polyester de renfort. ­Légers, ils ont été hissés un par un, ­manuellement et verticalement, par quatre ouvriers, sans l’aide d’une grue, puis fixés par clips sur ossatures en aluminium de 60 mm de large de la façade qui passent devant les montants en bois, structure secondaire installée à l’intérieur de l’édifice. Si la trame verticale de 2,40 m, bien repérable, rythme le bâtiment de façon régulière, sur une cimaise de 350 m2, une seconde trame, plus discrète, transparaît au travers des panneaux. En effet, les plaques apparentes en polyester présentent une alternance de bandes en relief horizontales, de 65 mm de haut et de 10 mm d’épaisseur, qui dessinent une modénature plus affinée.

Sheds lumineux en toiture

On constate, en façade, deux niveaux d’éclairement : la fine bande lumineuse en imposte, complètement transparente, et, au-dessus, la hauteur importante de panneaux translucides, apportant une lumière diffuse et complémentaire.

En couverture, dix-neuf sheds répondant aux panneaux de façades se développent sur 1 000 m2. Constitués de caissons en bois de 2,40 m de longueur, les sheds reposent sur un réseau de poutres en lamellé-collé. D’une inclinaison faible de 11,85°, ils accueillent les 171 panneaux Scobatherm horizontaux, de 1,925 m de long par 1,775 m de large, et 50 mm d’épaisseur, également dimensionnés pour la configuration de ce toit. Les panneaux sont montés sur la toiture, manuellement, un par un. Ils ont ensuite été glissés dans une ossature en aluminium de 223 mm de large (avec bavette), en partie haute et de 150 mm, en partie basse et complétée de montants transversaux de 60 mm de large. Ils sont fixés sur le chéneau, en partie infé­rieure, par une patte métallique de liaison, alors que la partie supérieure repose sur une menuiserie métallique de 300 mm de hauteur. Les sheds sont liaisonnés entre eux par des bandes de chéneaux de 560 mm de large, en alternance. Les parties verticales des sheds sont munies de petits châssis en aluminium équipés d’ouvrants qui assurent une ventilation haute du volume, programmable à la demande. D’une durée de deux semaines, la mise en œuvre globale des panneaux s’est révélée efficace, puisque le gain de temps constaté sur le chantier est de l’ordre de 65 %, environ : cette constatation étant valable par rapport à une pose classique de panneaux de verres isolants, beaucoup plus lourds, qui auraient nécessité l’intervention d’une grue.

Une structure minimaliste

Murs en béton armé et éléments de charpente en bois complètent une structure simple et rationnelle. Elle se compose de deux murs latéraux pleins en béton de 300 mm d’épaisseur, intégrant une isolation en laine de roche et un bardage constitué de neuf panneaux Nanogel de 2,376 m de large, par 4,949 m de haut. Quant à la façade principale longitudinale, elle est munie d’un mur de soubassement en béton de 2,84 m de hauteur qui accueille des portes en acier (accès extérieur) de 2,40 m de haut. Sur ce soubassement, est posée une bande d’impostes transparentes (1,12 m de hauteur par 2,40 m) équipées de cadres en aluminium laqué noir de 60 mm de large, recevant des doubles vitrages isolants. Ces menuiseries métalliques sont fixées, tous les 2,40 m, sur les montants verticaux en bois qui reposent également sur le mur. Sur cette ossature secondaire, viennent se greffer, en partie supérieure, les imposantes poutres en bois lamellé-collé de la charpente. D’une hauteur de 2 m, pour une portée de 22 m, fixées sur chacun de ces potelets, elles sont munies, en partie haute, de perforations d’absorption des bruits, afin d’améliorer l’acoustique de la salle de sport.

Conçu comme un prototype, ce gymnase a fait l’objet de mesures et de calculs thermiques réalisés par des professeurs et des étudiants du département de physique de la ­construction de l’Empa (1), notamment pendant la saison d’été 2004, pendant une durée de quinze jours. Lors de journées chaudes, lorsque la température extérieure affichait 35°C au maximum, des mesures à l’intérieur du bâtiment ont été effectuées, suivant deux périodes de fonctionnement différents. Durant la première période, la salle est restée fermée toute la journée, le système de ventilation général n’étant activé que la nuit. Dans cette configuration, la température intérieure enregistrée était supérieure à celle de l’air extérieur. Lors de la seconde période, le volume a été ventilé en permanence, de jour et de nuit. Dans ce cas, la température intérieure, mesurée durant les heures de cours (le jour), était inférieure de quelques degrés, par rapport à celle extérieure, et s’en rapprochait le soir. L’étude montre qu’il n’est pas nécessaire d’ajouter une protection solaire en toiture, sachant que la technique de régulation optimise la ventilation et le refroidissement nocturne. La ventilation naturelle est constituée, en partie basse de la façade principale, d’une bande de vantaux ouvrants implantés en imposte gérables à la demande, et, en partie haute, d’une batterie de volets intégrés verticalement dans les sheds du toit, réglables de manière automatique. Elle est complétée par une ventilation mécanique située derrière l’escalier sur toute la longueur de la salle.

Aucun phénomène classique de surchauffe n’a donc été recensé. L’hiver, le chauffage du volume est garanti par un système de chauffage par le sol doté d’une régulation adaptée. Quant à la transmission lumineuse et l’éclairement du volume, ils apparaissent élevés et performants, grâce à une incidence de la lumière du jour très favorable qui se diffuse uniformément.

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