Activation des éléments de construction pour des façades en béton à haute efficacité énergétique

Depuis maintenant 40 ans, l’activation de façades en béton pour la production d’énergie, notamment en combinaison avec des chauffages par pompe à chaleur, fait partie intégrante des activités courantes de STÜSSI Betonvorfabrikation AG et fait figure de pratique éprouvée pour les constructions les plus variées, des maisons individuelles aux bâtiments commerciaux, en passant par les maisons à plusieurs logements.

Cette approche éprouvée tire profit des éléments verticaux de grande surface en béton généralement utilisés en guise de façade et dont la conception, la structure et la teinte peuvent être personnalisées. Ces éléments en béton servent d’accumulateurs en absorbant l’énergie pour la restituer ultérieurement en cas de besoin. Les éléments en béton intègrent des tuyaux en plastique dans lesquels circule un mélange d’eau et d’antigel (saumure). Ces éléments en béton sont parfois aussi qualifiés d’absorbeurs massifs. Le recours au système d’absorbeurs massifs est notamment à envisager pour les projets avec des façades en béton apparent.

Les propriétés physiques du béton jouent un rôle central dans ce système. Avec une bonne capacité d’accumulation thermique, atteignant deux tiers de celle de l’eau, et la faculté de transporter efficacement l’énergie, le béton s’avère être un support idéal pour l’activation des éléments de construction. À titre d’exemple, une surface de 100 m² d’éléments de façade possède la même capacité d’accumulation thermique qu’un réservoir d’eau de 5000 litres !

Les avantages de ce système sont multiples et peuvent se manifester différemment selon les spécificités du projet. L’activation des éléments de construction est particulièrement adaptée aux constructions neuves, puisque les tuyaux peuvent y être intégrés discrètement dans les éléments de façade ou les parapets de balcon. Les éléments en béton activés étant identiques aux éléments traditionnels à l’exception des tuyaux invisibles qu’ils intègrent, ils conservent aux architectes une totale liberté de conception. Ce système n’impacte ni le terrain de fondation, ni les surfaces environnantes d’une propriété. De plus, il fonctionne sans bruit et constitue une source d’énergie continue et fiable. Il convient d’ailleurs de souligner la robustesse de cette solution. Les éléments de construction activés ne risquent pas d’être sursollicités et ne craignent pas la « décharge profonde » – contrairement aux sondes géothermiques, qui peuvent subir des dégâts irréversibles en cas de sollicitation excessive.

Pour le chauffage des bâtiments, les éléments en béton peuvent être utilisés soit en mode monovalent, lorsqu’ils sont l’unique source de chaleur d’une pompe à chaleur, soit en mode bivalent dans une solution de chauffage hybride en combinaison avec une sonde géothermique, une chaudière à bois ou un chauffage à combustible fossile. Dans ce dernier cas, les éléments de construction activés réduisent la consommation de mazout ou de gaz. Les éléments en béton activé sont extrêmement flexibles et peuvent être intégrés dans tout type de système fonctionnant avec un circuit d’eau glycolée. Ils peuvent ainsi être couplés à des sondes géothermiques, des capteurs solaires, des collecteurs enterrés ou des pieux de fondation en béton.

Même les façades en béton minces peuvent être utilisées pour l’activation énergétique. La face extérieure d’une telle façade en éléments de béton, exposée aux influences climatiques, intègre des conduites en plastique dans lesquelles circule de l’eau glycolée permettant de récupérer l’énergie dans l’environnement pour un chauffage par pompe à chaleur. Le système ne dépend pas du soleil et fonctionne même par temps brumeux ou pluvieux. L’enveloppe exposée aux intempéries peut se réduire à 8 cm d’épaisseur.

«Il est important de noter que ce système sert à produire de l’énergie.»

Rudolf Stüssi, directeur de STÜSSI Betonvorfabrikation AG

Dans l’entretien suivant, Rudolf Stüssi, expert dans le domaine de l’activation des façades en béton pour la production d’énergie et directeur de STÜSSI Betonvorfabrikation AG, fait part de son expérience personnelle avec ce système.

Quel est votre vécu du climat ambiant dans une maison dotée d’éléments de construction activés et d’une pompe à chaleur ?
Je vis moi-même dans une maison individuelle (STÜSSI) avec des éléments de construction activés depuis 1988. Ce système fonctionne encore aujourd’hui avec le chauffage et la pompe à chaleur d’origine.

Le système fonctionne en toute discrétion. Il fait simplement ce qu’il a à faire : il fonctionne. La chaleur est diffusée par le chauffage au sol, ce qui permet d’obtenir une température ambiante homogène. Grâce à l’effet régulateur des importantes masses d’accumulation, le bâtiment jouit d’un climat ambiant très agréable – aussi bien en été qu’en hiver.

Le système d’activation des éléments de construction convainc-t-il les maîtres d’ouvrage ?
Les maîtres d’ouvrage font généralement preuve de curiosité et sont rapidement séduits par le rendement, l’efficacité (comparable à celle d’une installation de pompe à chaleur à sonde géothermique), le faible niveau sonore et la longévité du système.

Grâce au recyclage du béton, ce système énergétique peut être entièrement démantelé, sans impact à long terme sur l’environnement. Le démantèlement de sondes géothermiques s’avère en revanche bien plus compliqué. Le forage doit par exemple être soigneusement démantelé afin d’éviter que des pesticides ou d’autres substances nocives pour l’environnement ne pénètrent dans les couches profondes du sol.

Pourquoi le système des absorbeurs massifs n’est-il pas plus répandu ?
Le système des absorbeurs massifs a été spécialement conçu pour les éléments en béton dans le but de réduire la consommation d’énergie et, par conséquent, les coûts de chauffage. Il est adapté aux bâtiments comportant de grandes surfaces d’éléments de béton verticaux, par exemple sur les façades ou les parapets de balcons.

Il est important de noter que ce système sert à produire de l’énergie. À titre de comparaison, le système d’éléments de construction thermoactifs (ECTA) est principalement utilisé pour la distribution d’énergie et offre à la fois des fonctions de chauffage et de refroidissement.

Le système d’absorbeur massif repose sur une technique éprouvée, a fait ses preuves dans la pratique et est fiable. Toutes les conditions sont donc réunies pour une utilisation plus large de l’activation des éléments de construction. Le caractère « nouveau » et « inconnu » du système suscite comme souvent une certaine inquiétude. Nous considérons qu’il s’agit là du plus grand défi à ce jour et nous souhaiterions que les planificateurs en bâtiment fassent preuve d’une attitude plus ouverte.

Rudolf Stüssi, Geschäftsführer STÜSSI Betonvorfabrikation AG

«Grâce à l’effet régulateur des importantes masses d’accumulation, le bâtiment jouit d’un climat ambiant très agréable – aussi bien en été qu’en hiver.»

Rudolf Stüssi, Directeur général STÜSSI Betonvorfabrikation AG

Entièrement réalisée à base d’éléments en béton préfabriqués, la maison à plusieurs logements « Opus Vita » a été achevée en mars 2019.

Cette image met en évidence les tubes d’absorbeur coulés dans le béton, qui font partie d’un système de production d’énergie via les façades de bâtiments. L’activation d’éléments de construction utilise comme accumulateurs d’énergie des éléments en béton verticaux de grande surface, par exemple ceux qu’on utilise fréquemment pour les façades ou les parapets de balcons. Dans les tubes circule un mélange d’eau et d’antigel (saumure) capable d’absorber et de stocker l’énergie thermique.

Des bâtiments commerciaux à Opus Vita:
activation des éléments de construction par STÜSSI depuis 1984

STÜSSI a mis en œuvre l’activation des éléments de construction pour la première fois en 1984 pour une installation de chauffage de 108 kW destinée à un bâtiment commercial à Geroldswil. Réalisée pour la société Storenmaterial AG, cette construction se composait d’une halle de fabrication et d’un immeuble de bureaux attenant. En 1985, une maison individuelle du Breitenweg ainsi qu’une maison à plusieurs logements de la Morgentalstrasse à Dällikon ont été dotées de l’activation des éléments de construction.

Le projet le plus récent pour lequel l’activation des éléments de construction a été utilisée est la maison à plusieurs logements « Opus Vita », qui totalise 18 appartements. Le bâtiment se trouve dans la Regensdorferstrasse à Dällikon et a été réalisé en 2019. La pratique a montré qu’environ un tiers de la chaleur utile pouvait être récupéré via la façade activée. Les coûts d’achat et d’entretien sont identiques à ceux des systèmes de chauffage traditionnels.

STÜSSI Betonvorfabrikation AG

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