Une « carte postale du futur », ce bâtiment de parc à énergie zéro crée autant d’énergie qu’il en utilise

Crédit : domaine public CC0

Des tuyaux en plastique serpentent à 460 pieds dans le sol, attirant suffisamment de chaleur pour chauffer un bâtiment de 7 700 pieds carrés, même pendant les jours les plus froids de l’hiver.

Les panneaux solaires sur le toit peuvent produire deux fois plus d’électricité que les besoins du bâtiment.

Et ne cassez pas ces fenêtres à triple couche : des capteurs de la taille d’une paume suivent la quantité de dioxyde de carbone expiré dans la pièce et envoient de l’air frais chaque fois que c’est nécessaire.

La vérité est souvent aussi étrange que la science-fiction au Carroll Center, une salle de classe et un espace de loisirs géré par le Park District d’Oak Park, une banlieue de Chicago. C’est le deuxième bâtiment de l’Illinois à recevoir une vérification à énergie zéro du New Buildings Institute. Les bâtiments à énergie zéro produisent au moins autant d’énergie qu’ils en consomment, et leur nombre, bien que faible, augmente rapidement, en grande partie en raison des préoccupations liées au changement climatique.

Il y a 150 bâtiments à énergie zéro aux États-Unis, contre 33 en 2011, selon la base de données de l’institut, qui ne suit que les bâtiments non résidentiels. Ils comprennent des bâtiments qui abritent des bureaux pour des agences gouvernementales, des aéroports, des bibliothèques et des centres de la nature, entre autres. 585 bâtiments supplémentaires ont enregistré une intention de demander une vérification à énergie zéro.

Selon le PDG de l’institut, Ralph DiNola, les bâtiments à énergie zéro montrent tout ce qui peut déjà être fait pour économiser l’énergie et protéger la planète. NBI est une organisation à but non lucratif qui travaille à améliorer l’efficacité énergétique et à réduire les émissions de carbone.

« Ce que nous aimons dire, c’est que ce qui existe est possible », a déclaré DiNola.

Les bâtiments à énergie zéro, également appelés bâtiments net zéro, font partie d’une catégorie plus large de bâtiments à très haut rendement et à faibles émissions de carbone qui devront être la norme d’ici 2050 si nous voulons conjurer les pires effets du changement climatique, les experts disent.

« Un bâtiment net zéro est absolument là où nous devons aller », a déclaré Vivian Loftness, professeur et codirectrice du Center for Building Performance & Diagnostics de l’Université Carnegie Mellon.

Bien qu’il s’agisse d’un sujet important parmi les architectes et les ingénieurs, la construction nette zéro n’est pas sur le radar de nombreux États ou municipalités, a-t-elle déclaré. Dans l’Illinois, le plan énergétique de l’État ne comprend qu’une brève référence aux bâtiments à énergie zéro comme l’une des nombreuses options que les planificateurs doivent envisager.

Loftness a déclaré que les bâtiments, tant résidentiels que commerciaux, consomment 70 % de l’électricité produite par les centrales électriques, et que les nouvelles constructions profondément efficaces et les rénovations de bâtiments plus anciens (avec des appareils et équipements entièrement électriques à haut rendement) sont essentielles pour atteindre le climat. changer d’objectifs.

« Je pense que nous allons voir beaucoup d’accélération » dans la tendance des bâtiments à énergie zéro, a-t-elle déclaré.

DiNola a déclaré que le Carroll Center, qui a rejoint l’Adlai E. Stevenson High School East Building Addition dans le Lincolnshire en tant que deuxième bâtiment à énergie zéro vérifié par l’institut de l’Illinois, est « comme une carte postale du futur ». Un troisième bâtiment, le centre d’activités Techny Prairie du Northbrook Park District, a été ajouté à la liste à énergie zéro vérifiée ces derniers jours.

Bas et carré, avec une banque horizontale de fenêtres surélevées au-dessus du sol et abritées par un auvent solaire, le Carroll Center est construit pour l’efficacité, avec un toit solaire plat et quelques fenêtres énergivores.

À droite de l’entrée principale, une rénovation du bâtiment original de 1928 du Park District conserve son extérieur en brique et ses poutres intérieures en bois, mais les baies vitrées ont été renforcées – avec une couche supplémentaire de verre et un film rigide – pour retenir la chaleur et le refroidissement .

La première chose que vous remarquez en entrant par une journée froide est que le bâtiment est toujours chaud, sans courants d’air ni zones froides. Cela est dû à l’isolation lourde et à la construction étanche à l’air, qui répond aux normes rigoureuses du Passive House Institute US, selon Chris Lindgren, surintendant des parcs et de la planification pour le Park District d’Oak Park.

Les maisons passives utilisent des caractéristiques telles que la superisolation, l’étanchéité à l’air, la ventilation avancée et les fenêtres à haute performance pour réduire considérablement l’énergie nécessaire au chauffage et au refroidissement.

« Nous avons pensé que ce serait un excellent outil pédagogique et un défi vraiment unique de prendre quelque chose d’aussi ancien – du moins la partie originale – et de répondre à ces normes rigoureuses » que Passive House met en avant, a déclaré Lindgren.

Lindgren a déclaré que le conseil d’administration de Park District avait déjà eu une bonne expérience avec le chauffage géothermique à haut rendement, ce qui a réduit la consommation d’énergie au Austin Gardens Environmental Education Center du district, lorsque la planification de l’ajout du Carroll Center a commencé en 2018.

L’énergie zéro semblait être la bonne prochaine étape, a-t-il dit, et cela a aidé qu’une grosse subvention soit disponible pour aider à couvrir les coûts.

Le projet total à énergie zéro – l’ajout du Carroll Center et la rénovation du bâtiment d’origine à une salle de classe – a coûté 2,1 millions de dollars, dont 577 800 dollars provenant d’une subvention de l’Illinois Clean Energy Community Foundation.

Au cours d’une période de test d’octobre 2020 à octobre 2021, le nouveau bâtiment a produit 26 864 kilowattheures d’énergie, soit plus du double des 11 654 kilowattheures qu’il a utilisés, selon Lindgren. Le bâtiment a reçu sa vérification à énergie zéro le 1er février.

Le bâtiment entièrement électrique tire son électricité des panneaux solaires sur le toit, mais sa chaleur et son refroidissement sont alimentés par des tuyaux géothermiques, qui sont creusés profondément dans le sol, pour profiter de températures relativement douces toute l’année d’environ 50 à 60 degrés Fahrenheit. Le bâtiment, qui n’a pas de batteries pour stocker l’énergie, produit de l’électricité excédentaire pendant la journée, lorsque le soleil est levé, et tire de l’électricité du réseau à d’autres moments. L’énergie excédentaire des panneaux est utilisée par le parc adjacent.

Debout à côté d’une série de vannes rouge et bleu vif dans le sous-sol du bâtiment, Lindgren a souligné une douzaine de tuyaux s’élevant du sol.

L’eau traitée avec de l’antigel circule dans les tuyaux, transférant des températures souterraines relativement douces à une pompe à chaleur géothermique au sous-sol. La pompe est alimentée par l’énergie solaire du toit.

« C’est un chauffage et un refroidissement très, très efficaces », a déclaré Lindgren.

Un petit nombre de maisons privées utilisent le chauffage et la climatisation géothermiques, mais le gros conseil de Lindgren pour la plupart des propriétaires concerne les modestes chauffe-eau gris qui se tiennent sur le côté.

« J’essaie de dire aux gens que si votre chauffe-eau s’éteint, vous devriez vraiment penser à un chauffe-eau à pompe à chaleur (électrique). Ils sont incroyables », a déclaré Lindgren.

« Vous ne vous rendez pas compte de la quantité d’énergie que vous gaspillez uniquement pour votre eau chaude. Ils sont tout simplement super, super efficaces – quatre fois plus efficaces que celui de votre sous-sol en ce moment. »

DiNola a déclaré que les personnes préoccupées par le changement climatique ou les prix élevés du gaz disposent d’un éventail d’options d’électrification domestique. Parmi eux, les cuisinières électriques à induction, qui ont gagné en popularité ces dernières années, certains cuisiniers affirmant les préférer au gaz.

DiNola est particulièrement intéressé par un nouveau chauffe-eau à pompe à chaleur électrique « plug and play » de 120 volts, que son organisation teste sur le terrain en Californie. Le modèle 120 volts peut simplement être branché, sans recâblage nécessaire.

« Je pense que ce sera la technologie perturbatrice des chauffe-eau », a déclaré DiNola.

Les gens supposent souvent que les maisons passives superisolées comme le Carroll Center doivent être étouffantes, mais les fans disent que c’est une idée fausse. Les systèmes de ventilation à air frais continu fournissent de l’air filtré de l’extérieur, avec une perte de chaleur minimale.

Lors d’une récente visite, l’air était frais et sans odeur, même au sous-sol, où l’escalier était étroit et les plafonds bas, en raison de l’installation d’isolant sous le plancher lors de la rénovation.

De hauts plafonds, de longues étendues de murs sans fenêtre et la lumière provenant des puits de lumière au-dessus donnaient aux deux salles de classe du nouvel ajout une sensation distinctive, presque futuriste, comme si elles avaient été creusées dans la surface d’une planète chaude et venteuse.

Mais, à part cela, la scène au Carroll Center un matin de semaine récent était une école maternelle classique, avec des marqueurs magiques aux couleurs vives, de minuscules tables et chaises, et un petit garçon offrant de l’argent fictif pour une balade sur le cheval à balai d’un camarade de classe.

Son offre acceptée, le garçon sauta derrière son camarade de classe, et ensemble ils galopèrent triomphalement autour de la pièce.


Les bâtiments consomment beaucoup d’énergie – voici comment concevoir des communautés entières qui donnent autant qu’elles en prennent


Tribune de Chicago 2022.
Distribué par Tribune Content Agency, LLC.

Citation: Une « carte postale du futur », ce bâtiment de parc à énergie zéro crée autant d’énergie qu’il en utilise (2022, 18 mars) récupéré le 18 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-postcard-future -zero-energy-energy.html

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Le logement pourrait-il être meilleur marché et meilleur si nous arrêtions de construire autant d’escaliers ?

L’architecte basé à Seattle Michael Eliason a un certain nombre de plaintes au sujet de la façon dont l’Amérique fabrique ses immeubles d’habitation. Les composants sont inférieurs, dit-il : Les meilleures portes et fenêtres coulissantes sont fabriquées ailleurs. Les conceptions accueillent rarement les familles nombreuses. Et il y a trop d’escaliers.

Trop de quoi maintenant? Eliason est l’évangéliste principal d’un petit groupe d’architectes et de développeurs intrigués par les possibilités de faire des bâtiments multifamiliaux avec un seul escalier. Et à l’inverse, marre des normes nord-américaines qui exigent que la plupart des appartements soient accessibles par deux d’entre eux.

Mandater deux escaliers, dit Eliason, produisent des appartements plus petits, plus désagréables et plus chers dans des bâtiments plus grands pleins d’espace gaspillé. Il aime contraster le bâtiment multifamilial nord-américain carré avec des conceptions plus agiles de Corée du Sud, de Chine, de Suède, d’Italie ou d’Allemagne. Dans ces pays, les appartements situés dans des immeubles de hauteur moyenne peuvent être desservis par un seul escalier, souvent encerclant ou adjacent à l’ascenseur. En ligne, Eliason est le père fondateur de ce qu’il a appelé Floor Plan Twitter, où il partage ces plans étrangers à un seul escalier avec un enthousiasme généralement réservé aux importations comme le vin ou les voitures de sport.

De toutes les difficultés d’Eliason avec les pratiques de construction américaines, qu’il a décrites pour le site d’actualités environnementales Treehugger, celle-ci est à la fois la plus tangible – vous n’avez pas besoin d’être architecte pour comprendre la différence entre deux escaliers et un – et le la plus opaque. C’est un escalier, Michael. Combien cela pourrait-il coûter ?

La réponse, insistent Eliason et la brigade à un seul escalier, peut être mesurée en termes de lumière, d’air, d’espace et d’argent.

La plupart des immeubles d’habitation américains de plus de quatre étages doivent inclure deux moyens de sortie de chaque appartement. Au Canada, la limite de hauteur d’un bâtiment à un seul escalier n’est que de deux étages. La prétendue raison de ces règles est la sécurité incendie, bien qu’il n’y ait aucune preuve que les Américains et les Canadiens soient plus à l’abri des incendies de structure que nos voisins du monde entier, où la construction à un seul escalier est autorisée même dans les bâtiments de huit, 10 ou 20 étages.

Ce deuxième escalier est un frein. Lorsque nous avons parlé la semaine dernière, Eliason m’a montré une présentation qu’il donne pour faire comprendre la culture du bâtiment qui est façonnée par le système à deux escaliers. Il comportait une image fixe du film Le brillant, de Danny conduisant son tricycle dans le long couloir tapissé de l’hôtel Overlook. Si vous avez séjourné dans un immeuble américain d’un demi-siècle environ, vous reconnaissez probablement cet environnement sans air, que les architectes appellent un «couloir à double charge» car il a des portes des deux côtés. Personne n’aime ces couloirs. Le couloir à double charge, écrit l’architecte Frank Zimmerman, est une « étude de cas en ingénierie anti-humaine ».

Eliason observe que lorsque vous demandez à chaque appartement de se connecter à deux escaliers, vous vous assurez pratiquement que ces unités sont construites autour d’un long couloir à double charge, pour permettre à tous les résidents d’accéder aux deux escaliers. Vous inclinez la balance en faveur de plaques de sol plus grandes dans les bâtiments plus grands, car les développeurs doivent trouver de la place pour deux escaliers et les connecter, puis compenser l’espace intérieur invendable consommé par le couloir.

Les conceptions qui en résultent, soutient Eliason, sont plus susceptibles qu’improbables d’offrir des unités d’emporte-pièces plus petites, limitées par leur position le long du long couloir. Les appartements doivent regarder au nord ou au sud. Soleil ou ombre. Lever ou coucher de soleil. Rue achalandée ou cour arrière tranquille. Et personne, à l’exception peut-être d’un heureux occupant d’un logement de coin, n’a le vent en poupe.


Le bâtiment Bandeira, un complexe d’appartements de 20 étages à São Paulo, a un escalier et trois unités à chaque étage, chacune avec des fenêtres sur deux côtés.
Una Arquitetos, via Divisare

Découpez l’un de ces escaliers et vous pouvez également découper le couloir. Des sites plus étroits sont soudainement en jeu. Les coûts de construction baissent. Le ratio de surface « locative » dans un immeuble augmente, ce qui rend le développement moins cher. Cela peut à son tour se traduire par des loyers plus bas ou des conceptions plus flexibles. Deux ou trois logements par étage, c’est du coup plus économique, ce qui fait de l’escalier un espace plus intime et intimement partagé. Unités familiales. Unités où le salon fait face au sud au soleil et à la rue et les chambres font face au nord à l’ombre calme. « Dans le monde de l’architecture, il est clair depuis le début que nous avons besoin de deux sorties pour chaque espace », a déclaré Eliason. « Mais dans la plupart des autres pays, ce deuxième moyen de sortie est les pompiers. »

Conrad Speckert, un étudiant en architecture à l’Université McGill, est un autre fan de Twitter sur Plan d’étage qui prend personnellement ce deuxième escalier requis. « J’ai grandi dans un immeuble de trois étages à sortie unique où nous connaissions bien nos voisins, les paliers d’escalier étaient généreux et naturellement éclairés, et tout le monde était devenu fou avec ses décorations de Noël », écrit-il sur le site Web de sa maîtrise. projet, deuxième sortie. « Ma maison d’enfance en Suisse me rappelle que les escaliers doivent être plus qu’une simple question de circulation et de sécurité incendie, et qu’il y a aussi une sensualité en eux – la sensation tactile d’un garde-corps sinueux, la résistance au glissement des marches, le lavage des la lumière d’un puits de lumière ou la brise d’une fenêtre ouvrante. (L’escalier unique européen classique produit également une scène de combat de film méchant.)

Mais de tels bâtiments sont illégaux au Canada depuis 1941, lorsque le pays a adopté des règlements de construction plus stricts. Pour Speckert, le site Web Second Egress est la première étape vers une pétition pour un changement au code canadien du bâtiment. Il a collecté les hauteurs maximales des bâtiments à un seul escalier dans divers pays et a assemblé un « Manuel des plans d’étage illégaux » à partir de régimes plus permissifs, montrant ce qui pourrait être possible.

En Amérique du Nord, les escaliers doivent généralement être fermés du couloir, ce qui en fait des espaces isolés et désagréables. Ils sont également conçus de cette façon. Mais ils n’ont pas besoin de l’être. « Il y a une intuition qu’une fois qu’un bâtiment a plus de deux étages de hauteur, vous utilisez l’ascenseur », m’a dit Speckert. « Mais lorsque vous avez un bâtiment avec un escalier qui s’ouvre directement sur le palier, vous avez la possibilité de concevoir cet escalier. Ne pas le bétonner avec un garde-corps en aluminium. Maintenant que vous partagez la circulation avec des voisins, vous les connaissez peut-être.

Plan d'étage de deux unités reliées par un seul escalier
Le bâtiment Stone Garden de 14 étages à Beyrouth, qui a un escalier et une ou deux unités à chaque étage.
Lina Ghotmeh Architecture, via Divisare

Mais le plus gros problème avec deux escaliers, convient la brigade à un seul escalier, est l’abordabilité : un deuxième escalier rend plus difficile la construction d’immeubles locatifs multifamiliaux de petite taille, de hauteur moyenne. C’est l’un des nombreux obstacles (zonage, stationnement, limites de hauteur, etc.) que nous avons levés au cours du siècle dernier pour bloquer le logement « chaînon manquant » qui définissait le début du 20e villes du siècle, et constitue maintenant certains de leurs biens immobiliers les plus aimés et les plus chers.

Le spectre de grands incendies de structure – comme l’incendie de la Grenfell Tower à Londres, le projet de logements à un seul escalier dont les panneaux de façade défectueux ont pris feu en 2017, tuant 71 personnes – est ce contre quoi des réformateurs comme Eliason et Speckert sont confrontés. Mais les incendies de bâtiment sont beaucoup moins fréquents qu’ils ne l’étaient lorsque les règles d’escalier unique ont été codifiées, dans la mesure où la plupart des citadins lèvent les yeux au ciel lors des exercices d’incendie de bureau et maudissent leurs détecteurs de fumée hyperactifs d’appartement. Les données du World Fire Statistics Center montrent que le Canada, par exemple, a peu à montrer pour sa limite de deux étages.

Bobby Fijan, un développeur à Philadelphie, est un autre gars qui aime un seul escalier. Fijan s’appelle lui-même le Bill James des plans d’étage, une référence à l’analyste de baseball dont la technique d’évaluation statistique pointue a contribué à changer la façon dont les joueurs et les compétences étaient valorisés dans le sport. « Je ne suis pas sûr de l’effet que cela aurait sur un immeuble de 250 logements près de Mill Creek », a-t-il déclaré, citant un grand promoteur d’appartements. « Mais ce serait particulièrement significatif sur le remplissage urbain », les projets d’appartements ponctuels pris en charge par les promoteurs dans des quartiers déjà denses.

« Je dois faire des arrangements de plus en plus compliqués de » maisons en rangée « au lieu de petits immeubles », a déclaré le développeur Payton Chung. Il place les étages supérieurs d’un petit immeuble dans un appartement à plusieurs étages, plutôt que d’en faire des appartements séparés, pour éviter de déclencher cette exigence du deuxième escalier. L’International Building Code (qui, comme les World Series, est vraiment une institution américaine) ne se soucie pas d’avoir six ou 60 unités par étage, vous avez toujours besoin de vos deux escaliers.

Un endroit plus proche de la norme mondiale ? Seattle, la ville natale d’Eliason. La ville a approuvé des escaliers simples dans les bâtiments jusqu’à six étages. Tout va bien avec les pompiers de Seattle. Cela pourrait-il aussi fonctionner dans votre ville ?