Bâtiments écologiques : caractéristiques et exemples célèbres

Il pourrait sembler être une tendance momentanée, mais la conception de bâtiments écologiques deviendra bientôt la norme à suivre pour la construction de tout type de bâtiment. Des bâtiments à énergie zéro aux bâtiments passifs, l’objectif est de réduire l’impact environnemental avec des solutions allant de la tradition à l’innovation.

Ne restons pas impréparés et voyons donc ce que signifient les bâtiments écologiques, quelles caractéristiques ne peuvent pas manquer et quels exemples célèbres pourrions-nous prendre comme référence.

Bâtiments écologiques : qu’est-ce que c’est

Les bâtiments écologiques, également connus sous le nom de bâtiments verts ou durables, sont des constructions conçues et réalisées dans le but de minimiser leur impact sur l’environnement et de promouvoir la durabilité tout au long de leur cycle de vie, de la conception à la démolition, jusqu’au recyclage des matériaux. Ces bâtiments sont conçus avec une attention maximale à l’efficacité énergétique, à l’utilisation responsable des ressources et au confort des occupants.

La conception d’un bâtiment écologique nécessite une série d’attentions particulières pour maximiser l’efficacité énergétique, réduire l’impact environnemental et promouvoir la durabilité.

Techniques de construction durable

Voici quelques aspects clés qui sont pris en compte lors de la conception d’un bâtiment écologique:

• orientation et design passif : la disposition et l’orientation du bâtiment peuvent maximiser l’utilisation de la lumière naturelle et optimiser le chauffage en hiver et la climatisation en été. Cela peut inclure la position et la taille des fenêtres, la forme du bâtiment et l’utilisation d’éléments tels que des pare-soleil réglables, des toits verts, des cheminées de ventilation, des façades ventilées, une double peau, etc. pour réduire le chauffage solaire et améliorer la ventilation naturelle ;
• efficacité énergétique : utilisation de matériaux isolants à haute efficacité, fenêtres à haut rendement énergétique, systèmes de chauffage et de refroidissement à haute efficacité et intégration de technologies pour le contrôle automatisé des systèmes énergétiques ;
• sources d’énergie renouvelable : l’installation de systèmes de production d’énergie à partir de sources renouvelables telles que les panneaux solaires, les systèmes photovoltaïques, les éoliennes ou les systèmes de cogénération peut contribuer à réduire l’utilisation d’énergie provenant de sources non renouvelables. Lors de la conception, il est nécessaire de disposer d’outils et de logiciels photovoltaïques qui vous permettent de dimensionner les installations de production d’électricité à partir de sources renouvelables, d’évaluer le bon positionnement pour maximiser le rendement et d’optimiser les temps de retour sur investissement initial ;
• matériaux durables : l’utilisation de matériaux de construction à faible impact environnemental, recyclés et recyclables ou provenant de sources renouvelables peut réduire l’impact environnemental global du bâtiment. Cela comprend des matériaux tels que le bois certifié, le béton recyclé, les isolants naturels et les peintures à faible teneur en COV (Composés Organiques Volatils) ;
• gestion de l’eau : la mise en œuvre de systèmes de collecte des eaux de pluie, la réutilisation des eaux grises et la gestion des eaux usées peuvent réduire la consommation totale d’eau et promouvoir la durabilité hydrique du bâtiment ;
• qualité de l’environnement intérieur : utilisation de matériaux non toxiques et à faible teneur en COV pour garantir un environnement intérieur sain et confortable, ainsi que des solutions pour maximiser la lumière naturelle et la ventilation ;
• gestion des déchets : l’intégration de systèmes de collecte sélective des déchets pendant la construction et l’utilisation du bâtiment, ainsi que la planification du recyclage et de la réutilisation des matériaux en fin de vie utile du bâtiment ;
• suivi et optimisation : l’installation de systèmes de surveillance et de contrôle pour évaluer et optimiser l’efficacité énergétique, la consommation d’eau et l’environnement intérieur du bâtiment dans le temps.

En intégrant ces aspects dans la conception d’un bâtiment, il est possible de réaliser des structures qui réduisent l’impact environnemental et promeuvent la durabilité à long terme. Pour bénéficier d’un soutien efficace dans la conception de bâtiments durables, il est possible d’appliquer la méthodologie BIM, d’utiliser des logiciels de calcul énergétique et de mettre en œuvre dans le flux de travail des plateformes de gestion BIM pour la gestion de tout le cycle de vie des constructions.

Exemples pratiques de conception de bâtiments verts et caractéristiques pour la construction moderne

Aujourd’hui, plusieurs approches ont été développées pour la conception de bâtiments écologiques, s’approchant les unes des autres en fonction des conditions environnantes et des résultats souhaités. Parmi les exemples pratiques de conception de bâtiments verts, nous avons en effet : 

• architecture solaire, liée à l’optique, la thermique, la science des matériaux et tout ce qui exploite l’énergie solaire propre et renouvelable, considérant le bâtiment comme un récepteur d’énergie solaire ;
• architecture bioclimatique, dont le principe de base est d’exploiter le climat, en appliquant des éléments de conception et de technologie de construction pour économiser de l’énergie et garantir des conditions de construction confortables ;
• architecture vernaculaire, caractérisée par l’utilisation de matériaux et de connaissances locaux, généralement sans la supervision d’architectes professionnels. Ainsi naissent des bâtiments simples et pratiques, réintroduisant des traditions de construction et des méthodes traditionnelles ;
• architecture écologique, habitations à faible impact environnemental, conçues et construites avec des matériaux et des technologies qui réduisent l’impact environnemental et le besoin énergétique;
• architecture NZEB, conception et construction de bâtiments énergiquement efficaces, qui satisfont leur besoin énergétique en s’appuyant entièrement sur des sources renouvelables sur place.

Caractéristiques durables dans la construction : exemples de matériaux de construction écologiques

Le secteur de la construction est un grand responsable des émissions mondiales de gaz à effet de serre : des matériaux traditionnels comme le ciment, l’acier et l’aluminium nécessitent de grandes quantités d’énergie pour être produits et dépouillent l’environnement de ressources précieuses qui sont difficiles à remplacer.
Les nouvelles pratiques écologiques et durables se concentrent sur l’utilisation de matériaux de construction durables, rendant les bâtiments non seulement plus efficaces sur le plan énergétique, mais aussi plus durables et moins coûteux en termes de structure et de composition.

Parmi les principaux matériaux écologiques, nous pouvons citer : 

• bambou, utilisé pour les couvertures et les structures de support, est également courant dans les sols et les meubles esthétiques. C’est un matériau résistant et flexible qui absorbe une grande quantité de CO2 pendant sa croissance ;
• chanvre, dont le noyau interne, lorsqu’il est mélangé avec de l’eau et de la chaux, produit un matériau de construction léger, ignifuge et durable, utilisé pour les revêtements extérieurs, les murs respirants et les dalles isolantes ;
• liège, qui en plus de ses propriétés isolantes, de sa flottabilité et de sa durabilité, est également résistant à l’humidité, à la moisissure et au feu, c’est pourquoi il est très utilisé dans les panneaux acoustiques et thermiques ;
• pierre, très abondante dans la nature, durable, entièrement récupérable. Matériau de construction historique, elle possède également des propriétés isolantes qui la rendent adaptée aux bâtiments durables ;
• béton préfabriqué, étant fabriqué en usine, la production de béton est beaucoup plus efficace, réduisant la consommation de matériaux et les déchets ;
• béton imprimé en 3D, comme la préfabrication, les méthodes d’impression 3D offrent un contrôle plus précis sur le mélange et la quantité de béton consommé. De plus, des formes et des modèles presque illimités permettent de créer des structures plus légères et plus résistantes plus facilement, avec beaucoup moins d’énergie consommée par les équipements lourds pendant la construction ;
• plastique recyclé, résistant à l’humidité, à la corrosion et à l’usure, ce qui en fait une excellente option pour des éléments extérieurs tels que les revêtements et les terrasses ou des éléments intérieurs tels que les sols, les étagères et les panneaux muraux.

Exemples de bâtiments verts ayant un impact concret sur l’écosystème

Les bâtiments verts ne sont pas seulement une tendance ; ils représentent l’avenir de la planification urbaine durable. Voici quelques exemples concrets de conception de bâtiments verts qui montrent des approches innovantes en matière de durabilité et ont un impact concret sur l’ensemble de l’écosystème : 

• Pixel Building, Melbourne, Australie – achevé en 2010 et conçu par le Studio 505, il est considéré comme le premier bâtiment australien avec des émissions nettes de dioxyde de carbone égales à zéro. Il représente un exemple significatif d’architecture durable grâce aux solutions technologiques adoptées pour réduire l’impact environnemental. Le bâtiment est équipé de panneaux fabriqués à partir de matériaux recyclés, montés sur une structure métallique, qui offrent non seulement une esthétique distinctive mais aussi un éclairage intérieur et une protection solaire. D’un point de vue énergétique, le bâtiment est autonome grâce à un système photovoltaïque sur le toit et des éoliennes visibles sur la façade. Pour réduire la consommation d’énergie, le bâtiment est doté d’une isolation avancée, d’un toit vert avec un système de collecte et de réutilisation des eaux pluviales, et d’un système de ventilation naturelle. Le chauffage et le refroidissement sont gérés par une pompe à chaleur à absorption eau-ammoniac, avec une efficacité supérieure à celle des chaudières à gaz conventionnelles. Dans le choix des matériaux, on privilégie ceux recyclés et à faible impact environnemental, comme le béton à faible émission de dioxyde de carbone ;
• World Trade Center, Manama, Bahreïn – il s’agit de deux tours jumelles intégrées par des éoliennes. Elles représentent les premiers gratte-ciels au monde à intégrer des éoliennes dans leur design : les trois éoliennes, montées entre les tours, génèrent environ 15 % de l’électricité des bâtiments. Les formes en voile des tours canalisent le vent vers les éoliennes, optimisant leur efficacité, tandis que les piscines réfléchissantes à la base aident à refroidir par évaporation ;
• One Bryant Park, New York – c’est un gratte-ciel doté d’un système de cogénération qui produit électricité et chaleur, réduisant la dépendance aux sources d’énergie externes. Le bâtiment utilise des systèmes avancés de recyclage de l’eau pour réduire le gaspillage d’eau. Il a reçu la certification LEED Platinum, ce qui en fait l’un des gratte-ciels les plus verts au monde ;
• École flottante, Makoko, Lagos, Nigeria – conçue par Kunle Adeyemi, cette école flotte sur 256 bidons en plastique et est construite avec du bois provenant de sources locales. Les panneaux solaires fournissent de l’électricité et les systèmes de collecte des eaux pluviales alimentent les toilettes. Ce design innovant aborde les défis environnementaux et implique la communauté locale dans sa construction.

Exemples de bâtiments verts iconiques : à la pointe de la durabilité

Dans la recherche constante d’un avenir durable, les bâtiments jouent un rôle significatif dans la contribution aux émissions mondiales de gaz à effet de serre et parmi les bâtiments verts les plus iconiques, nous ne pouvons pas ne pas penser à : 

• Bois vertical, Milan, Italie : conçu par Stefano Boeri Architetti, les deux tours résidentielles abritent plus de 20 000 arbres et plantes, l’équivalent d’un hectare entier de forêt, qui se développe cependant en vertical. La végétation est stratégiquement placée sur les balcons des tours, créant un effet visuel extraordinaire tout en offrant d’importants bénéfices environnementaux. Les plantes aident en effet à filtrer la poussière, à réduire le bruit, à produire de l’oxygène et à réguler la température ;
• One Central Park, Sydney, Australie : célèbre pour son utilisation innovante du vert, il se compose d’une série de jardins suspendus qui descendent en cascade le long de la façade, créant des espaces architecturaux d’impact, tout en étant fondamentaux pour réduire la consommation énergétique du bâtiment. Iconique est également le système de miroirs motorisés qui suivent le mouvement du soleil et reflètent la lumière dans les zones ombragées du parc et des bâtiments ;
• Bibliothèque publique de Beitou, Taipei, Taïwan : elle représente la première bibliothèque verte de Taïwan et se développe sur deux niveaux conçus pour réduire la consommation d’eau et d’électricité grâce à ses grandes fenêtres. Le toit est partiellement recouvert de cellules photovoltaïques pour générer de l’énergie et collecter également les eaux pluviales pour les utiliser dans les toilettes ;
• Bâtiment principal d’Apple Park, Cupertino, Californie : conçu par Foster + Partners et inauguré en 2017, il incarne la durabilité environnementale d’Apple. Il est alimenté par de l’énergie propre, grâce à un système solaire de 17 mégawatts sur le toit, l’un des plus grands au monde, et un système à piles à hydrogène de 4 mégawatts. La structure économise plus de 30 millions de gallons d’eau potable par an grâce à un système de réutilisation des eaux usées traitées ;
• Collection Parkroyal, Singapour, Singapour : cet hôtel de luxe se compose d’environ 15 000 m² de terrasses jardin, les jardins suspendus. Ces terrasses sont conçues pour être autosuffisantes et consommer une énergie minimale grâce à l’utilisation de cellules solaires, de capteurs de mouvement et de collecte des eaux pluviales pour le recyclage ultérieur.

Solutions créatives : exemples de conception de bâtiments verts qui inspirent

Les bâtiments verts innovants redéfinissent l’avenir de l’architecture durable, montrant comment le design peut travailler en étroite collaboration avec le monde naturel et devenant une source d’inspiration pour toutes les architectures du futur.

Un exemple impressionnant est le Bâtiment Ouest du Vancouver Convention Centre, au Canada, qui dispose sur place de : 

• une installation de traitement des eaux usées qui nettoie et recycle les eaux grises et noires pour des usages non potables, comme le chasse d’eau et l’irrigation du toit vert ;
• un système de chauffage et de refroidissement à partir de l’eau de mer qui utilise la même eau de la mer environnante pour fournir du refroidissement pendant les mois les plus chauds et du chauffage pendant les mois les plus froids ;
• un habitat marin restauré, intégré dans les fondations mêmes du bâtiment, qui améliore la qualité de l’eau et favorise la croissance de la vie marine ;
• des biocomposteurs sur place qui réduisent la masse des déchets organiques d’environ 70 à 80 % ;
• un toit vert de six acres, le plus grand du Canada, qui abrite plus de 400 000 plantes et herbes indigènes et, pour aider à polliniser les plantes, il y a quatre ruches qui abritent des abeilles mellifères européennes.

Un autre exemple de créativité maximale est le Construction Industry Council Zero Carbon Park de Hong Kong, qui génère plus d’énergie qu’il n’en utilise, démontrant la puissance des technologies renouvelables et du design intelligent. Son design passif avec forme, orientation, disposition et enveloppe du bâtiment sensibles au climat améliore la ventilation naturelle, la lumière naturelle et l’ombrage solaire.

L’utilisation de systèmes actifs à haute efficacité énergétique comme des ventilateurs à haut volume et basse vitesse, un système de refroidissement à haute température, couplé à un contrôle intelligent réduit la demande d’énergie potentielle de 25 %. En même temps, pour compenser le carbone incorporé de son processus de construction et des principaux matériaux structurels, la génération d’énergie renouvelable sur place a été adoptée grâce à la trigénération de biodiesel et à des technologies photovoltaïques (PV) de pointe.

Exemples de bâtiments verts durables : redéfinir l’architecture écosoutenable

Pour redéfinir l’idée d’architecture écosoutenable, il est nécessaire de partir du processus créatif et de réalisation, en étudiant toutes les phases de concept, conception, exécution et démantèlement.

Il est nécessaire de se concentrer sur des paramètres tels que le choix du site, car le nouveau bâtiment devra coexister avec l’environnement existant et avoir le moindre impact possible, ainsi que l’analyse du contexte urbain, en tenant compte de la proximité et de la présence de transports publics et d’espaces verts, à respecter et à ne pas priver de leur identité.

Ce n’est qu’ensuite que l’on passe à des aspects plus techniques et constructifs tels que le degré d’isolation thermique, la ventilation, le contrôle de la température et l’exploitation de l’éclairage naturel.

Pour réduire l’impact, il est ensuite nécessaire de se concentrer sur la production d’énergie et sur le chauffage et le refroidissement à partir de sources renouvelables.

Parmi les structures révolutionnaires qui utilisent de l’énergie renouvelable, maximisent l’efficacité des ressources et donnent la priorité au bien-être des occupants, établissant une nouvelle norme pour une vie écosoutenable, nous pouvons citer : 

• Cube Berlin, en Allemagne, un bâtiment inauguré en 2020, destiné à des bureaux en forme de cube près de la gare principale. Sa façade est pliée vers l’intérieur avec des plis et des rides le long de sa surface et les vitres des fenêtres sont revêtues pour réduire la chaleur à l’intérieur du bâtiment. C’est une structure si intelligente et durable qu’elle adapte les réglages énergétiques du bâtiment au fil du temps en fonction du comportement de ses utilisateurs à l’intérieur ;
• Sun-Moon Mansion à Dezhou, en Chine, qui est l’un des plus grands gratte-ciels alimentés à énergie solaire au monde. Il a un toit en éventail avec plus de 5 000 panneaux solaires positionnés stratégiquement qui fournissent 98 % de l’énergie ;
• Sohrabji Godrej Green Business Centre de Hyderabad, en Inde, est un complexe de bureaux, de laboratoires de recherche et de salles de conférence. Environ 60 % des bâtiments sont couverts de toits végétaux et 40 % de panneaux photovoltaïques qui fournissent environ 20 % des besoins énergétiques de l’ensemble du complexe.

Caractéristiques innovantes et exemples de technologie de construction verte qui façonnent l’avenir

L’avenir de l’architecture durable est rempli de nouvelles idées intéressantes qui sont destinées à changer la façon dont nous concevons et construisons des bâtiments. Avec tout le monde qui pousse pour des pratiques écologiques, les architectes et les développeurs se manifestent, montrant des projets fantastiques qui repoussent les limites de la construction verte.

L’élan vers des bâtiments NZEB, à énergie nette zéro, avec des systèmes CVC ultra efficaces utilisant l’intelligence artificielle pour prévoir et gérer de manière proactive les performances du bâtiment en fonction des variations des conditions, est en croissance grâce à des architectes et des ingénieurs qui travaillent chaque jour pour créer des bâtiments qui produisent la même quantité d’énergie qu’ils consomment.

En utilisant des technologies intelligentes pour la gestion et le suivi de l’énergie et la réduction de la consommation d’eau, ces bâtiments innovants économisent de l’énergie et réduisent leur impact sur l’environnement.

Dans le même temps, les recherches pour réaliser des projets à zéro émission de carbone s’accélèrent également.

Le contrôle du carbone devient de plus en plus nécessaire en raison de la production d’émissions de gaz à effet de serre créées par l’extraction, la production, le transport, l’installation, l’entretien et l’élimination des matériaux de construction.

Les principes liés aux bâtiments intelligents sont également des tendances importantes, car ils permettent de réduire les coûts élevés liés au climat en utilisant des technologies avancées pour connecter, analyser, optimiser et automatiser les éléments clés des performances.

En plus des nouvelles infrastructures, les bâtiments plus anciens sont de plus en plus souvent rénovés avec des systèmes intelligents et d’autres technologies de construction écologique, comme la mise en œuvre de systèmes CVC à faible consommation d’énergie, de nouvelles mesures d’économie d’eau, l’ajout de toits et de murs verts, des systèmes de collecte des eaux pluviales et des panneaux solaires et photovoltaïques.

Cette approche de l’architecture durable ouvre la voie à un avenir où les bâtiments aident activement la planète.

Pour avoir un soutien valable dans la conception de bâtiments durables, il est possible d’appliquer la méthodologie BIM, d’utiliser des logiciels pour le calcul énergétique et d’implémenter dans le flux de travail des plateformes de gestion BIM pour la gestion de l’ensemble du cycle de vie des constructions.

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