Hortus – La durabilité radicale comme principe constructif

Le bâtiment s’est développé à partir de ses éléments constructifs fondamentaux.
Photo : Herzog & de Meuron

Jusqu’où peut-on pousser la durabilité dans la construction lorsque l’on remet systématiquement en question les solutions habituelles ? Hortus, à Allschwil, montre comment l’énergie grise, la circularité et le climat ambiant peuvent guider la conception.

Text: Pierre Schoeffel

Une centaine de spécialistes ont participé, le 8 septembre à Allschwil, à une manifestation organisée par GNI, le Forum Energie Zürich et IFMA Suisse. Répartis en quatre groupes, ils ont visité Hortus et découvert, au fil des différentes étapes de la visite, un projet placé sous le signe d’un concept central : la « durabilité radicale ».

Le maître d’ouvrage est Senn, à Saint-Gall. En collaboration avec Herzog & de Meuron et ZPF Ingenieure, l’entreprise a développé, sur le site du Switzerland Innovation Park Basel Area Main Campus, un immeuble de bureaux offrant quelque 10 000 m² de surface utile. Hortus ne devait pas simplement satisfaire aux standards de durabilité existants, mais explorer de nouvelles voies et servir de modèle pour de futurs projets.

Il s’agissait donc de réduire autant que possible les émissions de gaz à effet de serre liées à la construction, de minimiser les besoins énergétiques en exploitation et de permettre, autant que possible, le réemploi des éléments de construction à la fin de leur durée d’utilisation. Un autre objectif consistait à compenser l’énergie grise en l’espace d’une génération – soit environ 30 ans – grâce à la production énergétique propre du bâtiment. L’installation photovoltaïque en toiture et en façade affiche une puissance installée d’environ 900 kWc et produit nettement plus d’énergie que le bâtiment n’en consomme en exploitation.

L’architecture découle du concept

La raison tient à l’écobilan. Dans les constructions conventionnelles en béton armé, les dalles sont à l’origine d’une part importante des émissions grises en raison des grandes quantités de matériaux mises en œuvre. De nombreux systèmes ont donc été comparés. Il ne s’agissait pas de classer les différents matériaux comme « bons » ou « mauvais », mais d’utiliser chacun d’eux là où ses propriétés apportent le plus grand bénéfice.

Cette logique reste visible : la structure en bois, les éléments de contreventement et les surfaces voûtées en terre crue caractérisent l’espace intérieur. La construction devient ainsi elle-même un élément d’expression architecturale.

La structure porteuse est réalisée en grande partie en bois.
Photo : Herzog & de Meuron

Le chauffage et le refroidissement sont assurés par des convecteurs haute performance intégrés dans les niches des fenêtres.
Photo : Pierre Schoeffel

Bois et terre crue plutôt que béton

La structure porteuse est réalisée en grande partie en bois. Le bâtiment ne comporte pas de sous-sol ; seules quelques fondations ponctuelles et semelles filantes sont en béton. Il est surélevé d’environ 50 cm par rapport au terrain. Dans l’aménagement intérieur également, les traditionnelles cloisons en plaques de plâtre sur ossature métallique cèdent notamment la place à des ossatures en bois et à des panneaux en terre crue.

La dalle bois-terre crue joue un rôle clé. Le bois offre une capacité portante élevée pour un faible poids propre, mais possède peu de masse thermique. La terre crue vient compléter cette caractéristique : elle peut absorber puis restituer la chaleur et l’humidité, tout en contribuant à l’isolation acoustique, à la protection incendie et à l’acoustique intérieure. La forme voûtée répond elle aussi à une fonction précise : la terre crue résiste bien aux efforts de compression, mais beaucoup moins aux efforts de traction.

Les dalles franchissent une portée d’environ 5,80 m. La terre utilisée provient des matériaux d’excavation du site et a été transformée à proximité immédiate, dans une « fabrique de chantier » temporaire. Cette solution a également permis de réduire les distances de transport. Selon les données présentées lors de la visite, ce système de dalle ne génère qu’une fraction des émissions de CO₂ d’une dalle plate conventionnelle en béton.

La démontabilité a elle aussi été intégrée dès la conception. Le recours aux colles a été largement évité, les assemblages étant autant que possible vissés ou emboîtés. À la fin de la durée d’utilisation du bâtiment, les éléments constructifs doivent ainsi conserver leur valeur en tant que matériaux et pouvoir entamer un nouveau cycle de vie.

Technique du bâtiment : réduire plutôt que suréquiper

Chez Hortus, « durabilité radicale » ne signifie pas pour autant « absence de technique ». À l’origine, une ventilation naturelle par les fenêtres était prévue. Mais la proximité du couloir d’approche de l’aéroport, ainsi que des considérations énergétiques et pratiques, ont finalement conduit à opter pour une ventilation mécanique.

Il n’était toutefois pas question de recourir à un réseau conventionnel de grandes gaines de ventilation. Les appareils de ventilation avec récupération de chaleur sont installés dans la centrale technique, tandis que la distribution dans les locaux est assurée par des éléments décentralisés. L’air neuf est introduit en partie basse, tandis que l’air vicié et réchauffé s’élève avant d’être évacué en partie haute. Des sondes de CO₂ mesurent la concentration et adaptent le débit d’air au taux d’occupation. Selon les indications fournies lors de la présentation, les petits ventilateurs de transfert ne consomment qu’environ 3,5 W. Cette conception permet de réduire à la fois les besoins énergétiques, la quantité de matériaux mise en œuvre et le travail d’installation.

L’installation électrique obéit au même principe. Les capteurs et la commande ont été conçus de manière à réduire le câblage conventionnel et le nombre de chemins de câbles nécessaires. Les luminaires assurent des fonctions supplémentaires et mesurent notamment la présence, la température, l’humidité, l’intensité lumineuse, le niveau sonore, les COV et le CO₂ dans les locaux. Cette approche répond à l’un des principes fondamentaux du projet : un même élément doit, autant que possible, remplir plusieurs fonctions.

La structure en bois, les éléments de contreventement et les surfaces voûtées en terre crue caractérisent l’espace intérieur. La construction devient ainsi elle-même un élément d’expression architecturale.
Photo : Pierre Schoeffel

Humidité de l’air, chauffage et refroidissement

Une attention particulière est accordée à l’humidité de l’air ambiant. L’air neuf est conditionné de manière à maintenir une humidité relative d’au moins 40 %, dans l’intérêt du climat ambiant, mais aussi de la terre crue et du bois. Durant la première phase d’exploitation, l’air s’est révélé trop sec lorsque le taux d’occupation était faible. Les deux installations de ventilation desservant les zones est et ouest ont donc été équipées d’un système d’humidification complémentaire.

Le chauffage et le refroidissement sont assurés par des convecteurs haute performance intégrés dans les niches des fenêtres. Côté hydraulique, ils sont alimentés en continu, la régulation de puissance étant assurée par des ventilateurs. Les températures du système sont particulièrement intéressantes : en mode chauffage, la température de départ n’est que d’environ 26 °C ; en mode refroidissement, elle atteint quelque 20 °C. Ce n’est que lorsque les ventilateurs fonctionnent que la chaleur ou le froid sont transmis au local. Une vitesse d’air d’environ 0,15 m/s permet d’éviter les courants d’air gênants.

La chaleur et le froid sont produits par une installation de pompe à chaleur sur sondes géothermiques qui dessert l’ensemble du site. Les basses températures de chauffage et les températures élevées de refroidissement offrent des conditions particulièrement favorables à une production efficace. Parallèlement, la masse thermique des dalles en terre crue, qui agit directement sur les locaux, contribue à stabiliser le climat ambiant.

Un modèle pour d’autres projets

Hortus n’a pas été développé avec pour priorité un temps de retour sur investissement aussi court que possible ou des coûts d’investissement minimaux. Des moyens considérables ont délibérément été consacrés au développement et aux essais. À lui seul, un essai incendie a représenté un coût d’environ 50 000 francs.

La rentabilité reste néanmoins déterminante. Pour pouvoir s’imposer à grande échelle, les solutions durables devront devenir compétitives à long terme. C’est précisément là que réside la valeur de Hortus en tant que modèle : les solutions développées, testées et éprouvées ici en conditions réelles d’exploitation doivent pouvoir être mises en œuvre plus simplement, de manière plus standardisée et plus économique dans de futurs projets.

Hortus ne livre donc pas de recette toute faite. Le bâtiment montre plutôt ce qui devient possible lorsque maître d’ouvrage, architectes, ingénieurs structures et spécialistes de la technique du bâtiment remettent ensemble en question les solutions habituelles – et considèrent la durabilité non comme une exigence supplémentaire, mais comme le point de départ de la conception. Low-tech, mais smart.

Hortus ne devait pas simplement satisfaire aux standards de durabilité existants, mais explorer de nouvelles voies et servir de modèle pour de futurs projets.