Habitat pluriel dense et activités - Concept initial en détail

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    CONCEPT QUALITE HABITAT ENERGIE (CQHE) Appel ides-Mai 2007

    Habitat pluriel dense et activits Terre et temporalits

    Equipe : tectne architectes+RFR Elments+RFR (avec le soutien de Terreal)

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    1-PROBLEMATIQUE GENERALE Il faut avoir foi en la matire, car sa force est lexacte mesure de la profondeur critique... Shin Takamatsu Lappel ides CQHE constitue une opportunit exceptionnelle de remettre plat les potentialits de la matire et les modes constructifs dans lhabitat. Cest galement loccasion dune rflexion qui remet en perspective la qualit environnementale avec lusage, la notion de confort et dambiances avec les modes dhabiter. Quelques exemples des limites de lvolution actuelle des pratiques et des techniques vertueuses Les objectifs de rduction de consommation dnergie et la recherche du confort thermique hiver-t dans lhabitat orientent aujourdhui les concepteurs vers des solutions disolation rapporte par lextrieur avec une rsistance thermique de plus en plus importante, associe une tanchit lair mais aussi la vapeur deau. Lenveloppe est ainsi conue comme un empilement de couches monofonctionnelles : couche structurelle, couche tanche leau, couche tanche lair, couches disolant thermique et acoustique. Lisolation par lextrieur a pourtant plusieurs limites : -La barrire isolante extrieure peut se rvler contre-productive en t car elle limite la dissipation de chaleur vers lextrieur. -Cette solution apporte trop dinertie pour des logements dont loccupation est intermittente -La prennit des parements extrieurs et leurs fonctions (tanchit leau, isolation, etc) nest plus assure -les produits utiliss sont de plus en plus pais pour rpondre aux normes -Au niveau architectural, le rapport la matire comme lment structurel est de plus en plus abstrait A cette individuation des fonctions de lenveloppe, sajoute lincrmentation de systmes techniques comme la ventilation double flux qui visent un contrle de lchange dair intrieur/extrieur. Dautre part, la matrise de la qualit de lair et des dperditions arauliques par la rponse du double flux ne prsente pas non plus que des avantages: lasschement de lair intrieur, la prsence de rseaux supplmentaires entrane une perte despace habitable, ainsi que des sujtions techniques importantes (soffites. faux plafonds, trappes, etc..). Elle peut tre nergtiquement contre-productive dans des petits logements occups de manire trs intermittente, ventils par ouverture des fentres. Dans le panel des matriaux et techniques prsents comme vertueux , lutilisation de la brique thermique structure alvolaire de type MONOMUR est une solution efficace mais la performance thermique de lenveloppe dpend de la qualit de la ralisation des joints rouls au mortier coll

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    Ce vers quoi nous voulons aller : Dans le cadre de lAppel Ides, lobjectif doptimisation nergtique dans lhabitat nous conduit : -proposer des solutions alternatives au rafrachissement actif dans le logement quil sagisse de climatisation ou de ventilation mcanique contrle -proposer un habitat passif en apport dnergie sous forme chaleur -optimiser lapport de la lumire naturelle, valoriser les espaces et les usages qui leur sont lis Les moyens que nous nous donnons, pour ce faire, sont de dcliner notre recherche selon deux axes : la valorisation de la matire et la valorisation des espaces : -concernant la matire:, le concept que nous souhaitons dvelopper vise runifier les fonctions aujourdhui dissocies de lenveloppe, Nous considrerons cette enveloppe comme une 3e peau en optimisant les proprits de la terre, employe ici dans ses diffrents tats : cuite, crue, sche, humide. -concernant les espaces : la programmation dhabitat individuel dense peut tre enrichie par la prsence dactivits et de surfaces ddies au tertiaire entranant une mise en jeu de la temporalit et de lintermittence des usages dont le bnfice escompt est de mieux exploiter les changes dnergie Ce principe constructif est le point de dpart dun building concept se dclinant sur 2 axes : concept matire et concept espaces 1) Concept matire : matriaux et systme constructif Chercher un compromis thermique dhiver/thermique dt, entre une isolation performante et une capacit daccumulation thermique ( volant thermique ), permettant de profiter de la diffusion de chaleur dans lenveloppe et la structure du btiment entre les diffrents espaces intrieurs et lextrieur. La toiture est un lment crucial de lenveloppe : cest llment le plus dperditif en hiver et le plus impact par le rayonnement. On dveloppera une masse thermique importante par lemploi de toiture-jardin avec une paisseur consquente de terre vgtale au dessus dune dalle. A limage des parois verticales, lobjectif est dviter une barrire isolante en intgrant lisolation dans lpaisseur par lemploi de btons allgs ou de hourdis en brique alvolaire.

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    2) Concept espaces : morphologie et typologies Le principe constructif doit concilier isolation et capacit daccumulation thermique modulable. Son efficacit est augmente lorsque le programme et la partition interne du btiment permet de dvelopper des transferts nergtiques entre espaces : logements, bureaux. Le building concept prsentera une mixit fonctionnelle despaces dhabitats et de travail. Des dispositifs spatiaux de distribution pourront galement tre tests : atriums, prolongements extrieurs, etcCette diversit despaces participera de la rgulation des ambiances et de la cration dchanges thermiques entre des locaux utiliss de manire discontinue mais complmentaires. Les changes thermiques entre les espaces pourront ainsi se faire selon diffrents modes : -par conduction des parois : le temps de diffusion de la chaleur dans une paroi est choisi en fonction de lutilisation des 2 espaces mitoyens. -par transfert araulique: ventilation entre les bureaux et les logements, avec rcupration de chaleur sur lair extrait -par transfert hydraulique : rseaux sources et pompes chaleur permettant de transfrer des calories ou frigories entre les espaces. Enfin, Nous souhaitons privilgier des orientations (logements au Sud et bureaux au Nord) pour simplifier lenveloppe. Le concept de mixit sandwich/tranches sera valu sans a priori.

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    2-LE BTIMENT-CONCEPT Le projet que nous prsentons dans le cadre de la premire phase de lappel dides est un ensemble dhabitat pluriel dense prsentant les qualits de lhabitat individuel (jardinset accs notamment) . Lensemble se prsente sous la forme dune nappe dont lpannelage est compris entre R+2 et R+3. Nous souhaitons inscrire notre dmarche dans une problmatique globale ou la recherche de solutions alternatives ltalement constitue le cadre dune rflexion densemble sur lenvironnement. (Cf programmes de recherches en cours lancs par PUCA, Habitat pluriel, VUD) Entre les logements viennent sintercaler de manire quasi-alatoire des volumes ddies lactivit et au tertiaire. Ces volumes, placs en faade Nord, largement vitrs, disposent de place de parking directement boxes accessible depuis le sous-sol commun. Leur prsence enrichit le programme et lambiance densembles gnralement mono-fonctionnel. Les curs dilts de certains faubourg parisiens prouvent que des exemples de ce type de mixit associant un habitat semi-individuel et des activits existent.

    La position des volumes ddis lactivit joue un rle dans la performance thermique. Ils constituent galement des pice en plus potentielles, participant ainsi dune ressource de densification potentielle pour lhabitat. Dans ce scnario, lemploi de matriaux comme la brique monolithe associe au panneau de terre sche prsente lavantage dune grande souplesse de trames et douverture en faade.

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    Le principe vu en coupe -Le ct Sud est mjoritairement ddi lhabitat avec quelques espaces de travail atypiques pour des besoins spcifiquesLes logements sont soient traversants, voire plein-sud pour quelques-uns -ct Nord, on trouvera le plus souvent activits, ateliers/bureaux, avec quelques logements professionnels temporaires Le linaire denveloppe coteuse (isole et tanche) est ainsi rduit.

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    NORD

    Exemples de typologies composant la nappe

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    Rfrences pour comparaison et validations : Mixit de fonction habitat-tertiaire:

    Illustration : Rsidence et bureaux Landshut,(Allemagne), Bauderer, Feigel, Huber, arch.+ Haussladen, Ing.

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    Illustrations : Techniques mixtes bois-terrepour la rsidence Salvatierra Rennes, J.L. Barrier, arch, programme CEPHEUS Explorations proposes pour la modlisation dun concept habitat-nergie Le concept se dcline sur 3 points suivants : 1) La dfinition des modes doccupation des espaces selon leur fonction habitat ou activit (intermittences lies aux usages) 2) La dfinition des ambiances climatiques des espaces :

    -Liens fonctionnels : circulations -Liens physiques lis au confort (thermique, araulique, hygromtrie, acoustique)

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    3) La dfinition des principes constructifs des parois La modlisation physique intervient 2 chelles, lies par des conditions limites : -La modlisation des phnomnes physiques de stockage et transfert lintrieur les diffrentes parois, par simulation par lments finis (modlisation physique du concept matire) : lobjectif est de prciser les proprits des matriaux afin de dfinir matriellement les parois selon les fonctions recherches. -La simulation thermique dynamique des phnomnes dchanges physiques entre les diffrents espaces et lextri