Les éléments de construction multifonctionnels réduisent les besoins énergétiques des bâtiments

Les éléments de construction multifonctionnels réduisent les besoins énergétiques des bâtiments

Alexandre Mudry, Dolaana Khovaly et Thomas Keller ont remporté le Best Paper Award pour leurs recherches. Crédit : A.Herzog/EPFL

Les ingénieurs de l’EPFL ont étudié l’utilisation de dalles de construction qui servent à la fois d’éléments structurels de construction et de systèmes de chauffage par le sol. Fabriquées en matériaux composites, ces dalles pourraient offrir des performances de chauffage comparables à celles du chauffage radiant conventionnel mais consommer moins d’énergie.

Les bâtiments ont un grand appétit pour l’énergie. Selon l’Office fédéral de l’énergie, ils représentent près de la moitié de la consommation d’énergie de la Suisse, tant lors de leur construction que de leur utilisation. De nombreuses recherches sont menées sur les stratégies de réduction de l’empreinte environnementale des bâtiments ; une telle approche implique l’utilisation d’éléments de construction multifonctionnels.

« Avec les méthodes de construction actuelles, chaque élément de construction remplit une fonction unique », explique Dolaana Khovalyg, professeure assistante tenure track à l’ENAC et responsable du laboratoire d’ingénierie thermique pour l’environnement bâti (TEBEL) du Smart Living Lab. « La conception séquentielle traditionnelle des éléments de construction, où chaque élément n’exécute qu’une seule fonction dédiée, est obsolète et demande beaucoup de travail et de temps. En conséquence, la conception traditionnelle transporte une énergie intrinsèque importante. » Les solutions alternatives sont des éléments de construction multifonctionnels préfabriqués modulaires qui peuvent surmonter les inconvénients majeurs de la pratique actuelle et aller au-delà ; globalement, qui visent à réduire l’énergie grise des bâtiments.

Les dalles multifonctionnelles fournissent à la fois la structure et le chauffage

Les ingénieurs de TEBEL, en collaboration avec des collègues du Laboratoire de construction composite (CCLab) de l’EPFL dirigé par le professeur Thomas Keller, ont démontré que des dalles en composite fibre de verre-polymère peuvent être utilisées comme éléments structurels dans un bâtiment. Les composites sont des matériaux légers mais solides et durables qui peuvent être utilisés dans des structures cellulaires creuses. L’équipe de recherche a conçu un système par lequel l’eau circule à travers les structures creuses, transformant ainsi les dalles en éléments chauffants au sol.

« Nous avons étudié l’ajout d’une seule fonctionnalité à la dalle composite, mais il serait possible d’utiliser les cellules creuses pour élever davantage la fonctionnalité de la dalle. Par exemple, les cellules pourraient être utilisées pour masquer le câblage électrique et les conduits de ventilation, ainsi davantage améliorant l’utilisation de l’espace du bâtiment », explique le professeur Khovalyg. Ces composites pourraient devenir un matériau de construction primaire, aux côtés du béton, de l’acier et du bois. Cette recherche a été présentée lors de la 8e conférence internationale sur la physique du bâtiment (IBPC 2021), qui s’est tenue du 25 au 27 août 2021, et a remporté le prix du meilleur article.

Améliorer l’efficacité en cas d’incendie

Un inconvénient des composites est qu’ils sont moins résistants au feu que les autres matériaux de construction. Cependant, comme la conception des ingénieurs consiste à remplir partiellement d’eau la structure creuse des dalles, ce problème peut être évité. Si un incendie se déclare, la vitesse d’écoulement de l’eau sera considérablement augmentée dans les zones critiques – en maintenant l’intégrité structurelle en maintenant les températures dans des limites acceptables, et en permettant également à ces zones d’être utilisées comme espaces sécurisés pour que les occupants se rassemblent et soient ensuite évacués.

Les ingénieurs ont effectué des simulations informatiques pour tester la faisabilité de leur système dans un bâtiment du parc d’innovation de l’EPFL. Ils ont isolé un étage du bâtiment et simulé en utilisant leurs dalles comme éléments de structure de plancher. Leurs résultats ont démontré que les dalles peuvent être utilisées efficacement comme éléments structurels et de construction et offrent une efficacité thermique et une résistance au feu structurelles suffisantes. Les ingénieurs ont également découvert que leur conception peut offrir le même confort intérieur que les systèmes de chauffage au sol radiants standard, mais avec beaucoup moins d’énergie en raison de la température réduite de l’eau, et qu’elle permet également une meilleure utilisation de l’espace.


Bois ou acier ? Une étude aide les constructeurs à réduire l’empreinte carbone des structures en treillis


Plus d’information:
D Khovalyg et al, Vers des éléments de construction multifonctionnels : activation thermique d’une dalle intérieure composite en GFRP, Journal of Physics : Série de conférences (2021). DOI : 10.1088/1742-6596/2069/1/012125

Provided by
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Citation: Les éléments de construction multifonctionnels réduisent les besoins énergétiques des bâtiments (2021, 20 décembre) récupéré le 20 décembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-12-multifunctional-elements-energy.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.