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Rendre les industries plus circulaires : le challenge d'UniGR Cirkla

Eve — 2025-11-12T03:00:00Z

L'Université du Luxembourg participe à un vaste projet Interreg de l'Université de la Grande Région, qui réunit chercheurs et acteurs industriels autour d'un même objectif : développer une économie circulaire du bâtiment à l'échelle transfrontalière.

Markus Schafer, professeur en génie des structures et structures composites, Université du Luxembourg

« L'idée est de créer un centre de compétence pour dynamiser cette logique d'économie circulaire dans la région » explique Markus Schafer, professeur en génie des structures et structures composites. « Mon équipe de l'Université du Luxembourg s'intéresse plus particulièrement aux flux de matériaux pour le recyclage du béton et de l'acier.

Recyclage du béton : faire mieux que du concassé

Les normes européennes autorisent actuellement l'usage partiel du béton recyclé dans les mélanges de granulat pour former du concassé. De plus en plus d'entreprises luxembourgeoises produisent désormais du béton à granulats recyclés, mais la démarche est perfectible :
« Le concassé est souvent utilisé pour les sous-structures de routes. C'est du downcycling du béton. Notre principe est de ne pas downcycler, mais de réutiliser le béton dans du béton. »

Le but n'étant pas de réinventer la roue, l'équipe d'UniGR Cirkla visite d'autres structures européennes pour en tirer les inspirations utiles : « Nous avons visité la Suisse, l'Allemagne, les Pays-Bas, pour observer les pôles d'innovation européens en recyclage du béton. Nous voulons voir ce qui existe et discuter avec nos partenaires industriels de ce qui peut être réalisé dans la Grande Région. »

Le Luxembourg n'est d'ailleurs pas en reste : Solid, également partenaire du projet, est certifié comme producteur de béton à faible carbone. L'entreprise est pionnière dans la fabrication de béton standard à agrégats recyclés.

La notion de « déchet » : un obstacle juridique à surmonter

Pour réaliser des produits à base de béton recyclé, le transfert transfrontalier de ces matières premières secondaires est nécessaire. Or, « les matériaux issus de la déconstruction sont trop souvent assimilés à des déchets, ce qui freine leur circulation dans la Grande Région ».
Un obstacle qui est propre au béton : « Pour l'acier, ce n'est pas un problème. Nous retirons les poutres et nous les transportons de chaque pays vers ArcelorMittal, pour les recycler et faire du nouvel acier. »

Relier les acteurs pour des industries plus circulaires en Grande Région

Pour dresser un état des lieux de la situation actuelle, l'équipe d'UniGR Cirkla va cartographier les flux de matériaux, et « développer un modèle numérique d'un bâtiment, que nous placerons à différents endroits de la Grande Région : au nord et au sud du Luxembourg, à Liège, à Kaiserslautern, etc. »

« Nous suivrons virtuellement le processus de recyclage pour voir où les matériaux sont envoyés et comment développer une stratégie commune pour le commerce de matériaux recyclés. »

Former une nouvelle génération

Durant l'été 2025, l'Université du Luxembourg a accueilli une Summer School sur la construction circulaire, organisée avec l'Université de la Sarre. Ce programme d'une semaine a rapidement affiché complet et a attiré des étudiants internationaux : « Il y avait des participants d'Iran, de Chine, d'Allemagne, de France, du Luxembourg et de Belgique : l'aspect humain de la rencontre est aussi important que le contenu. »

Côté contenu, justement, la théorie a souvent laissé place à la pratique, avec des visites de terrain sur des procédés concrets : « Nous sommes allés sur le site de production de Cimalux, car nous savons que le ciment est responsable de 8% des émissions de CO2 mondiales. Nous avons vu le four à arc électrique d'ArcelorMittal, qui utilise uniquement de l'acier recyclé pour produire du neuf ».

Les étudiants ont également eu pour exercice de concevoir un bâtiment durable et analyser son empreinte carbone grise, dans le cadre d'une analyse de cycle de vie (ACV).

Parmi les prochaines livrables :

le développement d'un réseau pour rassembler les experts de la Grande Région
une exposition circulaire itinérante pour le jeune public
un projet de MBA sur la circularité (20 à 30 ECTS),
et des ateliers pour montrer les résultats du projet et inspirer davantage de recyclage et de réutilisation dans la construction et l'industrie.

Une mutation nécessaire pour cette région industrielle

« Nous sommes dans la zone de Liège, Luxembourg et Sarre, une région de production sidérurgique avec une très longue histoire. Aujourd'hui, nous passons des anciens hauts-fourneaux à des technologies modernes, allant même vers la stratégie hydrogène. »$

Dans ce processus de transformation, la question du recyclage des matériaux de construction et industriels devient centrale. « Nous parlons ici d'investissements très importants. Une question se pose encore : le Luxembourg est-il suffisamment grand pour ce type d'investissements ? Car si les matières premières secondaires n'arrivent pas en suffisance, l'utilisation de ces technologies coûteuses – détection par caméra, robots trieurs, etc. - sera limitée.

Marie-Astrid Heyde
Photos : UniGR-CIRKLA

Vente publique de matériaux techniques issus de la déconstruction

2025-11-11T03:00:00Z

L'Administration de l'enregistrement, des domaines et de la TVA à Esch-sur-Alzette procède à une vente publique - par voie de soumission par lot - de matériaux techniques issus de déconstruction.

Batteries, groupes froids, racks informatiques, établis, caméras de surveillance, faux planchers et bien d'autres matériaux sont disponibles et actuellement entreposés dans l'ancien bâtiment du Centre des technologies de l'information de l'État (CTIE).

Pour inspecter le matériel avant soumission, une visite est prévue ce 13 novembre de 9h à 11h. Une autre visite est possible sur demande.

Le formulaire de soumission, le catalogue et les conditions générales sont consultables sur le portail de la fiscalité indirecte.

Contacts (Administration des bâtiments publics, co-organisateur) :

M. EL-JOUHARI Karim : tél. : +352 461919425 – email : karim.el-jouhari@bp.etat.lu
M. BAHADUR Kim : tél. : +352 461919424 - email : kim.bahadur@bp.etat.lu

Marie-Astrid Heyde

Solutions pratiques de l'économie circulaire

2024-09-19T02:00:00Z

Le Meet&Build du 17 septembre a réuni près de 90 personnes à l'IFSB, autour de l'économie circulaire. Appliquée à la construction, elle est une piste majeure pour permettre au secteur de contribuer aux objectifs de neutralité carbone d'ici 2050.

Le premier intervenant de cette matinée, Jérôme Dierickx, CEO de Terra Matters, a rappelé la valeur cruciale des données liées aux produits et matériaux en matière d'économie circulaire. « Un produit sans données est un déchet », a-t-il souligné. C'est la raison pour laquelle le GIE Terra Matters, partenariat public-privé avec participation majoritaire de l'état, a mis au point - et lancera officiellement le 22 novembre prochain à la Chambre de Commerce – le PCDS (Product Circularity Data Sheet). Cette fiche renseigne sur les propriétés circulaires d'un produit. Reprenant plus de 100 questions, elle est conforme à la norme ISO 59040 et permet de fournir une preuve qu'un produit est réparable, désassemblable, réutisable, etc.

Myriam Seiter, project manager à la Klima-Agence Luxembourg, a ensuite présenté le Baucheck, un outil public et gratuit, lancé fin avril, qui vise à faciliter l'intégration cohérente et systématique des principes de durabilité et de circularité dans les projets communaux. Il s'articule autour de 3 chapitres, dont découlent 14 sujets et 45 objectifs – parmi lesquels 25 concernent l'économie circulaire. Son but est d'établir un langage commun entre tous les porteurs de projets, de les inspirer, les sensibiliser et les responsabiliser. Il permet également d'évaluer le projet final par rapport aux objectifs initialement définis. La 1^re commune à avoir testé cet outil est celle de Wiltz avec le projet du campus Geenzepark. Depuis son lancement, plus de 60 demandes ont déjà été déposées dont 66 % viennent de communes et 34 % de bureaux d'études et d'architecture.

Puis, Sophie Maurer, architecte à l'Administration des bâtiments publics, a détaillé la réhabilitation de deux ailes du lycée Michel Lucius au Limpertsberg, construites respectivement en 1973 et 1996, ainsi que de sa cour centrale. Ce projet pilote s'est concentré sur trois thématiques - la reconversion, la déconstruction sélective et le réemploi – et il a permis d'économiser 792 tonnes équivalent CO2, de réduire les déchets de déconstruction de 79 % et les déchets mis en décharge de 20 % par rapport à un scénario de nouvelle construction, soit un coût environnemental inférieur de 84 %.

Anne-Sophie Martin, chargée de mission au sein de l'asbl Cluster Eco-Construction en Belgique, a présenté le projet Interreg Circular Reno qui vise à développer des solutions de rénovation profonde par l'extérieur à base de matériaux agro-sourcés. Impliquant cinq pays (la Belgique, les Pays-Bas, l'Allemagne, la France et l'Irlande) et ayant pour chef de file Energiesprong (qui « emballe » des logements sociaux avec des façades et toitures isolantes préfabriquées pour en renforcer la performance énergétique en un temps record et sans déloger les habitants), le projet permettra de développer des chaînes de valeur, de tester les produits pour démontrer qu'ils sont adoptables, d'améliorer les conditions de marché et de déployer les formations nécessaires.

Enfin, Stéphanie Sauce, responsable marketing et communication chez General Technic Luxembourg, a parlé des efforts réalisés par son entreprise pour intégrer l'économie circulaire dans ses domaines d'activité et pour aider les professionnels du bâtiment à faire face aux défis de la transition énergétique, avec un focus sur sa solution de fleet management de machines-outils qui lui a permis de louer plus de 10.000 machines et batteries au Luxembourg depuis son lancement. Des machines qui sont récupérées après trois ans d'utilisation et sont, pour la moitié, remises dans le circuit après réparation pour y trouver une seconde vie. GT étudie également la possibilité de mettre en place, en collaboration avec les communes, un modèle d'économie de partage de machines de seconde main à destination des particuliers.

Prochain rendez-vous : le 15 octobre, pour une édition consacrée à la sécurité.
Infos & inscription 👉 Cliquez ici 🔗

Mélanie Trélat
Photo : Picto Communication Partner

L'impression 3D d'argile, comme substitut durable à la construction béton

Sara — 2024-04-17T02:00:00Z

Angelika Bocian-Jaworska, diplômée en architecture de la University of Liechtenstein, s'est spécialisée dans l'architecture en impression 3D d'argile avec un post-graduat en Catalogne et un programme d'été de la Harvard Graduate School of Design. Il y a 3 ans, elle lançait sa start-up Äerd Lab au Luxembourg.

L'utilisation de l'argile dans l'architecture soulève plusieurs défis techniques : employée seule, elle ne peut supporter des charges lourdes, et elle peut être sujette à des craquellements, en particulier si elle est exposée à la pluie.

Pour mener à bien son projet, Angelika Bocian-Jaworska a donc cherché un liant qui jouerait le rôle du ciment, mais qui soit plus durable. Dans une logique écocirculaire, elle travaille avec des matériaux disponibles localement comme la terre glaise et, pour l'additif, ses tests portent sur les coquilles d'œufs – sachant que plus de 900 tonnes de coquilles sont jetées chaque année au Luxembourg.

Elle a également choisi de procéder par étapes : d'abord en créant des objets en céramique « classique », au moyen de deux petites imprimantes 3D lui permettant de fabriquer des éléments d'un gabarit maximal de 20 cm de diamètre et 40 cm de hauteur, puis en acquérant une troisième imprimante Delta WASP 40 100 Clay capable de produire des objets plus grands, allant jusqu'à 40 cm de diamètre et 1 m de hauteur, avec la matière première qu'elle a développée. Ses premiers essais avec du mobilier pour enfant sont concluants : le prototype peut supporter jusqu'à 45 kg.

Ce projet, baptisé EggShell Wonders, lui a valu d'être lauréate du 3^e Circular by Design Challenge, une initiative du ministère de l'Économie menée par Luxinnovation GIE, dont l'édition 2023 était axée sur le mobilier urbain multifonctionnel, à la requête conjointe des organisateurs de la Luxembourg Urban Garden 2025 (LUGA) et du pavillon luxembourgeois de l'Exposition universelle d'Osaka 2025. La somme de 8 000 euros empochée permettra à Äerd Lab de démarrer un nouveau cycle d'expérimentations.

Installée au Neobuild Innovation Living Lab, Äerd Lab poursuit donc son développement en vue de proposer un mobilier entièrement dessiné, imprimé et recyclé au Luxembourg pour répondre aux demandes de la LUGA et de reproduire le bon mix avec les matériaux japonais pour l'Exposition universelle d'Osaka.

Mélanie Trélat, avec Marie-Astrid Heyde
Start-up – Äerd Lab

Édito de Luc Meyer, directeur de Neobuild GIE

Sara — 2024-03-25T03:00:00Z

Dans le vaste univers des techniques spéciales, cette édition présente une galaxie d'innovations depuis les techniques de production d'énergie jusqu'à la domotique sophistiquée.

Les bâtiments construits au Grand-Duché se hissent parmi les sommets de l'efficacité énergétique européenne, mais il faut cependant avouer qu'en dehors des concepts réfléchis, laisser la place pour une innovation technique significative nécessite une recherche approfondie et méticuleuse. Heureusement, des horizons prometteurs s'ouvrent à nous : les pompes à chaleur prennent de l'ampleur, les semi-conducteurs émergent tout comme les micropiles à combustibles et la (re)valorisation des eaux grises avance à grands pas. Le smart building, la digitalisation et l'IA trônent également sur la scène technologique.
La construction, surtout résidentielle, est actuellement bridée. Les métiers techniques du bâtiment résistent pour l'instant, enregistrant une hausse de 2,5 % en six mois, bien qu'il faille rester attentif au fait que ces travaux soient décalés temporellement des autres ouvrages…

Le futur des « TS » s'annonce radieux, avec des opportunités de croissance et d'innovation. Une approche complète, embrassant circularité, lowtech et rénovation, guide les acteurs de ce secteur vers un avenir exaltant.

Une excellente lecture à toutes et tous !

Le point sur les techniques et technologies émergentes

2024-03-25T03:00:00Z

Nos experts explorent les défis et les opportunités liés à l'évolution des technologies, de l'intelligence artificielle aux énergies renouvelables, et offrent un aperçu éclairant des innovations qui façonneront l'avenir des bâtiments et des villes.

Indispensable mais insaisissable : le BIM pour la construction circulaire

Sara — 2024-03-25T03:00:00Z

Cet article présente une recherche menée à l'Université du Luxembourg sur la circularité (numéro de subvention FEDER 2017-02-015-15), la numérisation et les banques de matériaux dans l'industrie de la construction, en s'appuyant sur les réflexions des chercheurs de huit pays dont le Luxembourg, la France et l'Allemagne.

Article d'Arghavan Akbarieh, chercheuse post-doc, Université de technologie d'Eindhoven (TU/e)

La numérisation a été unanimement considérée comme un pilier non négociable de la construction circulaire en raison de l'importance et de la quantité des données nécessaires à la mise en œuvre efficace des pratiques circulaires. Sans outils numériques robustes et interopérables, la déconstruction, la conception de projets à l'aide d'éléments de réemploi et l'évaluation des performances des matériaux récupérés sont difficilement imaginables. Il est intéressant de noter que les résultats de l'étude ont mis en évidence un décalage entre le potentiel des technologies existantes et leur adéquation/utilisation pratique sur le terrain. Ceci faisant émerger deux thématiques clefs : d'une part la capacité numérique et d'autre part la culture numérique, toutes deux reliées à deux causes sous-jacentes : des besoins numériques non satisfaits et une numérisation mal comprise.

L'un des principaux paradigmes de la construction numérique est la méthodologie BIM elle-même. De manière surprenante, les résultats de l'étude ont révélé que non seulement le BIM n'est pas utilisé sur le terrain lorsqu'il s'agit de récupérer des matériaux, mais également que les outils du BIM ne sont pas jugés utiles pour aider aux pratiques de circularité. Cela va à l'encontre de la recherche universitaire de pointe, qui préconise le BIM 8D pour les études de cycles de fin de vie (EoL). De nombreux travaux universitaires ont démontré avec succès que la méthodologie BIM est adaptée aux process de déconstruction numérique, de diagnostic numérique des banques de matériaux ou de conception à l'aide d'éléments de réemploi. Par conséquent, la question n'est pas de savoir s'il est possible d'utiliser des outils de gestion/conception circulaires basés sur le BIM, mais pourquoi ils ne sont pas plus répandus sur le terrain.

D'un côté, les solutions BIM existantes n'intègrent pas de propriétés spécifiques à l'EoL, au réemploi ou à d'autres informations liées à la circularité, c'est pourquoi des ajustements et une modélisation supplémentaire des informations sont nécessaires (par exemple, via Dynamo pour Revit) pour prendre en compte les informations spécifiques à la circularité. De nombreux progrès ont été réalisés au cours des deux dernières années pour combler cette lacune grâce aux solutions OpenBIM. Cependant, elles requièrent un niveau plus élevé de compétences numériques et de connaissances BIM, ce qui pose un défi pour une adoption généralisée par le secteur, en particulier auprès d'acteurs émergents tels que les banques de matériaux ou les cabinets de conseil en matière de circularité.

Malgré l'énorme potentiel du BIM, son application pratique reste limitée, principalement en raison de besoins numériques non satisfaits et d'une faible culture numérique chez les praticiens

De l'autre côté, les inventaires de matériaux de remploi varient constamment. Les petites banques de matériaux ont du mal à enregistrer les informations sur les articles récupérés en temps voulu en raison du taux de rotation rapide. La création de représentations numériques détaillées, telles que des objets BIM 3D, prend du temps et est difficile à maintenir avec de tels taux de rotation. Cependant, les résultats ont révélé que certaines banques de matériaux réalisent des représentations d'objets à la demande des clients. D'après leur expérience, le fait de disposer d'un jumeau numérique de l'élément de remploi améliore leur intégration à l'aide des outils de conception, ce qui accroît le potentiel de commercialisation et de revente du jumeau physique. En raison des défis susmentionnés, les acteurs émergents ont indiqué qu'ils dépendaient encore de tableurs de données, de documents papier et de photos pour l'enregistrement et l'échange d'informations. Même s'il est plus facile, moins coûteux et plus rapide de développer un MVP (Minimum Viable Product) avec un tableur, cela entraîne deux risques : le premier serait d'avoir à l'avenir un paysage fragmenté avec des acteurs ayant formulé leurs propres hiérarchies d'informations circulaires non normalisées et non interopérables, le second étant d'entraver la transition vers des approches normalisées plus numériques.

Un autre thème clé est la faible culture numérique dans le domaine de la construction, qui contribue à des malentendus concernant les outils numériques requis. Par exemple, certains pensent encore que le BIM est un logiciel spécifique alors que d'autres s'attendent à ce qu'un seul outil résolve tous les défis existants – depuis le chantier jusqu'au bureau. De telles idées conduisent à une perte de confiance dans le pouvoir de transformation du BIM, faisant de lui un outil inutile ou redondant. Cependant, compte tenu de la nature complexe des projets de construction, en particulier à l'heure où la circularité fait encore l'objet de recherches et de développements, de telles attentes sont à la fois irréalistes et erronées. Le développement d'un outil universel pourrait être un processus de longue haleine. Sans une plus grande culture numérique et l'utilisation de structures de données standardisées et interopérables, les mêmes acteurs qui se méfient du BIM pourraient ne pas être en mesure d'adopter cet outil universel. À cet égard, il est impératif de renforcer les formation et éducation continues. En comprenant les capacités du BIM en tant qu'outil méthodologique, les utilisateurs pourront reconnaître l'efficacité à utiliser différents outils à des fins différentes.

En conclusion, les outils numériques sont et seront essentiels dans le développement de la construction circulaire. Malgré l'énorme potentiel du BIM, son application pratique reste limitée, principalement en raison de besoins numériques non satisfaits et d'une faible culture numérique chez les praticiens. Pour résoudre ces problèmes, il faut continuer à améliorer la formation et la compréhension des capacités du BIM, en encourageant l'utilisation de divers outils.

Textes et illustrations : ©Arghavan Akbarieh - Université de technologie d'Eindhoven

Traduction, adaptations et relecture : Régis Bigot - Neobuild GIE

Intégrer la technique à l'architecture

Fanny K — 2024-03-25T03:00:00Z

La réconciliation de deux partenaires que sont l'architecte et le bureau de techniques spéciales : ce sujet témoigne du quotidien des concepteurs alors que la meilleure approche reste l'orientation et la résolution, chacun à son échelle, des problématiques du bâtiment en tenant compte de contraintes artistiques, spatiales et fonctionnelles.

Chaque projet nécessite l'implémentation d'éléments techniques/technologiques pour la production d'énergie, l'éclairage, la surveillance, le conditionnement, etc. L'ingénieur doit composer avec la structuration des espaces qui va définir, dans la durée, la réelle plus-value d'un projet ainsi que la qualité d'exploitation d'un ouvrage. Il devient nécessaire de rationaliser les besoins sans omettre que nos bâtiments sont de plus en plus complexes. Dans cette logique, pourquoi un équipement ne pourrait-il pas être multiservices ? Une multitude de solutions basées sur des technologies existantes, directement adaptables pour la conception et l'exécution de projets sont listées ci-dessous.

Le solaire photovoltaïque intégré

La possibilité de transformer un élément fonctionnel de base tel qu'une couverture de toiture ou une façade en « producteur d'énergie » est aujourd'hui monnaie courante. Qu'il s'agisse d'une avancée ou d'une couverture de toiture, d'une véranda photovoltaïque, d'un carport, d'une façade bien exposée, les modules de production classiques ou les modules semi-transparents - de dimensions standards ou adaptées (sur mesure) - remplacent avantageusement couvertures et parements et ne nécessitent pas une mise en œuvre complexe. De nouvelles technologies émergent et il est déjà possible de transformer n'importe quelle architecture en système producteur d'énergie sans nuire à l'esthétique du projet.

Le solaire hybride

Deux technologies « courantes » permettent de combiner production de chaleur et d'électricité. D'une part, le mariage entre le solaire photovoltaïque et le solaire thermique. Aujourd'hui, cette approche technique évolue avec l'intégration de la technologie TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) qui utilise des plaquettes de silicium dopées au phosphore. Ce process permet un gain estimé entre 1,5 % et 5 % par rapport à un module PERC pour un coût supérieur de +/- 5 à 10 %. D'autre part, une technologie moins répandue mais qui peut trouver un intérêt dans le cadre d'un système de préchauffage ou de chauffage « tout air » : l'aérovoltaïque. Le principe est relativement simple, basé sur un panneau capable de produire simultanément de l'électricité et de l'air chaud pouvant être véhiculé par un réseau aéraulique (conduits classiques calorifugés).

La rétention d'eau en toiture

Les nouvelles directives de l'Administration de la gestion de l'eau induisent des systèmes de rétention d'eau pluviale. Lorsque la topographie du site ne permet pas la mise en place d'une fosse de rétention enterrée ou que cette dernière engendrerait la création d'un espace tampon trop coûteux au sein de l'ouvrage, des systèmes de rétention aménagés en toiture peuvent être considérés : ils se composent principalement d'une plaque (ou nappe) de drainage qui se place sur la membrane d'étanchéité à l'eau (et l'éventuel géotextile de protection). Au-dessus de cette nappe se placent un second géotextile puis le complexe végétalisé. Le déversement de l'excédent d'eau vers le réseau d'évacuation est équipé d'un limiteur de débit (vanne pilotée) qui permet de réguler le volume de façon dynamique. Il est donc possible de profiter au mieux du potentiel de rétention, d'alimenter en eau la couche végétalisée (alimentation par évaporation) ou encore de maîtriser le débit d'eau vers les canalisations. Le système peut être rendu prédictif en fonction de la météorologie. Si une forte pluie est annoncée, l'écoulement peut être piloté électroniquement afin qu'une partie de l'eau puisse être évacuée au préalable. Il est ainsi créé un volume de rétention en fonction des précipitations attendues.

Sonde d'arrosage automatique

Il arrive que les architectes paysagistes prévoient des plantations spécifiques pour lesquelles des quantités d'eau bien précises doivent être garanties, certaines variétés de plantes n'ayant pas les mêmes besoins que d'autres. Selon le lieu et la saison, la fréquence d'arrosage peut également varier et pour garantir l'humidité adéquate et réguler l'arrosage, des techniques existent... Pour ce faire, le système se compose d'une sonde d'humidité à placer dans la zone racinaire : lorsque la sonde détermine que l'humidité a atteint le niveau souhaité, le module interrompt l'arrosage.

Système de stockage d'énergie

Il existe, pour éviter le recours à des technologies de stockage complexes et/ou volumineuses (le système classique recourant à l'eau chaude), l'usage d'une unité de stockage thermique par MCP (matériau à changement de phase). Ce produit révolutionne la technique existante car il restitue la chaleur emmagasinée (en cas de demande) via deux technologies innovantes : une mousse alvéolaire métallique innovante et un MCP biosourcé dont la densité de stockage est cinq fois supérieure à celle du stockage via l'eau.

Plateforme de chauffage, de ventilation et de climatisation à semi-conducteurs

Une première application mondiale de cette technologie récente vient d'être exécutée à Paris via un terminal de traitement d'air à effet Peltier (TTAP). Ce terminal permet d'assurer la fourniture de chaud ou de froid tout en veillant à la qualité d'air intérieure des bâtiments, sans usage d'un réseau hydraulique. C'est une unité thermoélectrique à semi-conducteurs qui constitue l'élément central du système : lorsque la puce thermoélectrique (état solide) est alimentée par un courant électrique, la chaleur circule d'un côté de la puce à un autre, créant instantanément une différence de température qui peut être utilisée pour refroidir ou chauffer ; celle-ci fonctionne comme une pompe à chaleur, permettant un chauffage ou un refroidissement à la demande, tout en éliminant le recours aux compresseurs et aux fluides réfrigérants La technologie pour l'apport d'air neuf TTAP associe des puces semi-conductrices à des modules thermiques, des échangeurs de chaleur et des composants électroniques qui ajustent la puissance. Ce système peut être une bonne alternative en cas de rénovation ou lorsque la mise en place d'une centrale de production est jugée trop complexe.

Capteurs IOT

Le smart building et en particulier le pilotage des bâtiments par les smartphones devient une démarche de plus en plus demandée et appréciée par les maîtres d'ouvrages. Elle requiert la mise en place d'une architecture technique complexe avec des capteurs « intelligents ». Un même capteur peut d'ores et déjà renseigner sur les niveaux d'éclairement, piloter l'éclairage en fonction de la luminosité extérieure, effectuer des mesures de consommations électriques, le relevé de la température, renseigner sur l'occupation d'espace et la détection des flux de personnes. Un matériel unique peut remplacer une multitude d'éléments sous réserve que l'architecture, le câblage et le réseau soient planifiés en conséquence. Des gammes de capteurs LoRaWAN multimarques ou en liaison radio IEEE 802.15.4, 2,4GHz existent. Une combinaison de capteurs reliés (par exemple) à une Gateway et avec un système de gestion complémentaire peuvent permettre de nombreuses possibilités. Entre autres, nous pouvons mentionner comme exemples la gestion des espaces, le guidage indoor, l'utilisation et la mutualisation des espaces intérieurs, la gestion du trafic de personnes (aussi en fonction des capacités motrices de l'utilisateur pour, par exemple, tenir compte des personnes à mobilité réduite), la gestion des visiteurs, des points d'intérêts, la réservation de services, etc. Bien d'autres champs complémentaires sont possibles et ces nouvelles technologies ouvrent un nouvel horizon et une collaboration fonctionnelle entre le technicien et l'architecte. Sur le même registre, des systèmes complémentaires simples d'utilisation existent, qui s'appuient sur des algorithmes d'analyse embarqués dans le capteur pour comprendre et monitorer bon nombre d'équipements afin de mettre en place une solution appliquée à la maintenance prédictive.

Éclairage HCL

La technologie d'éclairage Human Centric Lighting (HCL) est basée sur les occupants, l'objectif principal étant d'utiliser à bon escient la lumière pour améliorer la sensation de bien-être au sein du bâtiment grâce au transfert de l'interaction naturelle de la lumière du jour, du crépuscule et de la nuit (usage de l'effet biologique des différentes ambiances lumineuses). Les effets positifs consistent en une amélioration notable du bien-être (les occupants d'une maison de repos peuvent par exemple mieux se situer dans le temps) et cette technologie peut indirectement accroître nos performances (espaces de travail plus durables). Le principe tient compte de tous ces effets et équilibre les besoins visuels, émotionnels et biologiques. Les luminaires utilisent une technique d'éclairage LED moderne et une commande d'éclairage performante afin d'adapter automatiquement la qualité de la lumière. Les niveaux d'éclairement sont très peu impactés mais il faut cependant prendre en considération les changements de couleurs appliqués au niveau des LED (en général entre 2 700 K et 6 500 K).

L'implantation évolutive des BRV

La mobilité électrique est dans l'ère du temps mais il faut avouer que la stratégie de mise en place est souvent dépendante de la politique générale des différents clients. Le dimensionnement de l'infrastructure est soumis à de nombreuses hypothèses (situation logique des bornes pour l'accès aisé par le CGDIS, mise à disposition de moyens de protection incendie complémentaire, etc.). Les impositions réglementaires pour la mise en place sont liées aux différentes impositions ITM (en particulier le 1 506,3) et il faut se rapprocher du règlement grand-ducal du 7 mars 2019 (concernant la performance énergétique des bâtiments) pour le pré-équipement minimal. Ces différentes tendances liées au nombre d'éléments à prévoir peuvent également être cadrées en fonction des crédits alloués par la certification BREEAM ou en fonction du régime d'aides étatiques (cf. le règlement grand-ducal du 19 août 2020). L'infrastructure électrique doit également être réfléchie afin d'augmenter de manière flexible les dispositions liées à la puissance (évolution du/des transformateurs de l'immeuble), à la stratégie de distribution, à l'asservissement incendie et à la libération des bornes par l'utilisateur. Un système de bornes intelligentes (permettant de réguler la puissance libérée sur les bornes en fonction de la charge sur l'installation), la flexibilité de la distribution reste un point qu'il ne faut pas négliger. Certains fabricants ont réfléchi à cette solution et le principe évolutif repose sur un système de canalisations préfabriquées ; la borne de recharge et sa connectique sont enfichables et un conducteur commun est utilisé à la place des câbles parallèles. Cette solution modulaire se distingue notamment par une charge calorifique inférieure (ce qui permet de réduire les pertes en ligne par rapport aux installations de câbles classiques). L'installation permet également un encombrement plus faible (pas de rayons de courbure) ; il est ainsi possible d'avoir recours à de très faibles travaux pour finaliser ultérieurement et/ou étendre un système sans pour autant affecter les fermetures coupe-feu et engendrer de lourds travaux de câblage.

La gestion des débits d'air appliqués aux cuisines

La conception globale d'une cuisine de production est en enjeu crucial car elle requiert une surface importante liée à de nombreux et importants gainages de distribution. Les concepteurs doivent se concentrer sur une optimisation logique des débits d'air et ce en fonction des différents usages. Le tout devant bien évidemment respecter les différents critères de pression afin de ne pas « polluer » l'ambiance des espaces adjacents. Pour optimiser cette gestion, il existe des systèmes de type DCV, soit une ventilation à la demande pour la gestion des hottes. Outre le fait de réduire le traitement de l'air et donc réaliser des économies d'énergie, ce système permet une gestion intelligente qui permet d'optimiser les débits d'air pulsés par rapport au mode de fonctionnement propre de la cuisine. Le fonctionnement est garanti par la mise en place de capteurs (à radiation et de température) dont la capacité est d'identifier l'état réel des équipements de cuisson (arrêt, mise en chauffe et cuisson en cours). En fonction de ces états, des registres motorisés (intégrés aux hottes) adaptent de manière automatique les débits.

La ventilation naturelle

Certaines zones d'un bâtiment ne doivent pas faire l'objet d'un traitement spécifique de l'air. Des principes simples, liés à l'action naturelle du vent, peuvent être définis entre les différents concepteurs. Nous pouvons évoquer les effets de tirage par différence de densité, la mise en place d'ouvrants ou d'extracteurs orientés en fonction du sens du vent ou encore le principe de fonctionnement des cheminées solaires. Ces dispositifs ancestraux, utilisés pendant des siècles, ont déjà fait leurs preuves. En les combinant avec les outils de CFD (Computational Fluid Dynamics - simulation numérique de la dynamique des fluides) actuels, il est aujourd'hui possible de conforter ces principes et réaliser un dimensionnement plus précis. En combinant une station météo (avec capteur de pluie), des sondes de températures, des anémomètres (à ultrasons pour maîtriser d'éventuels courants d'air non désirés), le tout reposant sur une gestion automatisée, ces systèmes peuvent très simplement et de manière peu coûteuse améliorer grandement le confort intérieur.

Luc Meyer, directeur de Neobuild GIE

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La vision de l'ingénieur en techniques spéciales 2.0

Fanny K — 2024-03-25T03:00:00Z

L'horizon s'annonce passionnant pour les ingénieurs et experts en techniques spéciales puisque beaucoup de défis restent à relever.

L'impact sectoriel est important et, selon les données récentes, la globalité des acteurs (bureaux d'études, entreprises, bureaux de contrôle, etc.) occupe une place non négligeable avec environ 1 200 emplois recensés en 2022. Avec un secteur de la construction qui continue d'évoluer, il est nécessaire que ces métiers techniques suivent également le mouvement.

Ces dernières années, diverses tendances ont émergé. Parmi celles-ci, on observe une dynamique croissante axée sur des pratiques telles que la réutilisation et la récupération de chaleur pour les eaux grises, l'exploitation de la géothermie de basse profondeur, l'utilisation adiabatique dans une acception élargie, la collecte des eaux de pluie, la valorisation des eaux grises, ainsi que l'adoption des technologies de stockage d'énergie par glace (Eisspeicher). Il est important de souligner que ces technologies sont déjà en développement depuis plusieurs années et qu'elles ne représentent pas la « normalité » générale. Parallèlement, le solaire photovoltaïque a connu une démocratisation remarquable, largement stimulée par les réglementations en vigueur. Cette démocratisation a non seulement favorisé la montée en puissance de la production locale d'énergie solaire, mais a également impulsé le développement de technologies combinées. Un autre point notable est l'adaptabilité des bâtiments à l'électromobilité qui connaît un essor grandissant. Nous nous devons d'aller plus loin en essayant de tendre vers des solutions encore plus innovantes, en « cassant » les codes actuels et récurrents tels que « on sait que cela fonctionne, nous avons toujours fait comme tel ». Ce métier possède ses propres spécificités, il faut maintenant redoubler de créativité. L'approche technique et technologique joue un rôle crucial dans la promotion du développement durable en intégrant des pratiques d'efficacité énergétique. Il y a certes le concept, mais également l'utilisation de matériaux durables et de technologies innovantes. Le concepteur technique ne doit plus être considéré comme un acteur voué à appliquer des normes, définir un concept, calculer une production de chaleur ou un réseau électrique mais plutôt, en collaboration étroite avec l'équipe de maîtrise d'œuvre, démontrer des compétences spécialisées pour élaborer et concevoir une planification puis une exécution réfléchies. Il est crucial d'adopter une approche logique et efficiente. Il évolue déjà ou évoluera dans un contexte en constante transformation, marqué par des impératifs de durabilité, de numérisation et de préfabrication.

La démarche conceptuelle, quelques nouvelles idées applicables au bâtiment

N'omettons pas que la mission inhérente à un pôle d'innovation réside également dans la proposition d'idées et de thèmes prospectifs. Neobuild GIE, au travers de nouveaux projets d'innovation, stimule la créativité en explorant quelques techniques encore peu familières, contribuant ainsi à l'avancement des connaissances et des perspectives. Comment aborder l'ampleur des réseaux câblés de manière efficace ? Comment analyser que, bien que la consommation d'énergie des capteurs de mesures soit négligeable pour un équipement isolé, elle puisse entraîner des répercussions significatives dans le cadre d'un déploiement massif ? Des solutions existent autour de l'application de l'énergie piézoélectrique pour l'application de capteurs et commandes autonomes. La récupération d'énergie vibratoire basse fréquence est appliquée pour produire une énergie électrique en réaction à une sollicitation mécanique telle que la contrainte ou la déformation. Imaginons les possibilités de cette technologie si appliquée à plus grande échelle, par exemple à celle d'une ville : il serait alors possible de récupérer de l'énergie à partir des mouvements et des vibrations ambiantes – et ce n'est pas de la science-fiction !
Autre thématique, l'énergie biomimétique qui s'inspire du vivant pour la production et la gestion de l'énergie. Certains fabricants s'inspirent de phénomènes naturels pour la conception de produits qui peuvent être introduits dans une réflexion globale de recherche de performance énergétique. Quelques exemples et axes de développement : premier exemple, la bioluminescence qui est la production et l'émission de lumière par certains organismes vivants (terrestres et marins). En remplacement d'éclairages permanents, il existe un fort potentiel de développement. Second exemple, des caméras reproduisant le mode de fonctionnement de l'œil humain et du cerveau : en contraste avec les caméras traditionnelles qui actualisent l'ensemble des pixels à des intervalles réguliers, les caméras event-based enregistrent exclusivement les variations de luminosité, pixel par pixel, de manière continue ; cette caractéristique confère à ces caméras une grande efficacité énergétique. Troisième exemple avec l'HVAC qui représente aujourd'hui la majeure partie de la consommation totale d'énergie d'un bâtiment fonctionnel : les GTC actuelles peuvent être prédictives au niveau de la météo mais ne sont pas capables d'optimiser les consommations sans l'intervention d'un opérateur ; en s'inspirant du concept d'intelligence collective observé chez les abeilles et du Deep Learning, il est possible de dispenser l'énergie là où elle est strictement nécessaire, en fonction des données relatives à l'occupation, à la température extérieure et grâce à une intégration de données en Cloud. Ce principe biomimétique s'avère particulièrement bénéfique à une époque où les effectifs de bureaux connaissent des fluctuations importantes en raison des modèles de travail hybrides. Enfin, quatrième et dernier exemple avec les pompes qui représentent le cœur de beaucoup de systèmes. Une technologie s'inspire du mouvement d'une nageoire de poisson et met en mouvement un fluide via un moteur linéaire. Ce dernier actionne une membrane souple dont les ondulations, génèrent un mouvement propulsif.

Principe élargi de la photosynthèse

Des scientifiques ont réussi à alimenter un microprocesseur pendant environ six mois grâce à l'énergie générée par des algues… Une alternative plus directe pour aborder la photosynthèse artificielle consiste initialement à utiliser des panneaux photovoltaïques conventionnels pour convertir l'énergie solaire en électricité. Par la suite, cette électricité peut être injectée dans un électrolyseur au cours d'une seconde étape et ainsi produire de l'hydrogène qui pourra être revalorisé en production de chaleur par une chaudière à hydrogène ou encore en production combinée.

Des bâtiments intelligents

Dès 2030, nos bâtiments seront des entités intelligentes et connectées. Des capteurs avancés et des algorithmes d'apprentissage automatique permettront une adaptation en temps réel des systèmes de chauffage, de ventilation, de climatisation et d'éclairage. Il est possible à plus long terme d'imaginer des systèmes de contrôle intelligents, des interfaces utilisateur intuitives et des espaces adaptatifs. Il semble également possible de disposer d'une sécurité repensée via des systèmes intelligents, incluant la reconnaissance biométrique, les caméras intelligentes et les systèmes d'accès automatisés, pour garantir la sûreté des occupants tout en préservant la confidentialité des données. Cette révolution de la connectivité nécessitera la gestion de réseaux complexes et un lien indirect en termes de cybersécurité. Au cœur de l'innovation, l'ingénieur technique devient le « chef d'orchestre » des systèmes interconnectés.

Adaptabilité et résilience

Face aux changements climatiques et environnementaux, l'ingénieur anticipera les risques en développant des systèmes de secours avancés et en concevant dès aujourd'hui des structures adaptatives. Ce dernier devra être à même de penser « économie circulaire » en réduisant, en réutilisant et en recyclant différentes ressources.

La technique spéciale frugale : l'émergence des concepts low-tech et less-tech

En temps de crise, la maîtrise des coûts et la frugalité en termes de consommation de matériaux et de ressources deviennent des priorités. Il en va de même pour les installations techniques qui, il faut pouvoir le dire, ont une sérieuse tendance à l'inflation (pas que budgétaire) depuis ces dernières décennies. Agir sur le bâti et l'enveloppe avant de « compenser » ou « corriger » par la technologie pour rendre nos constructions confortables est aussi légitime que la démarche inverse et de nombreuses initiatives se développent depuis une vingtaine années, initiatives qui consistent en des approches plus minimalistes qu'il convient sérieusement de considérer. La législation devrait, sur ce point, évoluer en faveur d'une plus grande ouverture vers des systèmes alternatifs et viser les résultats seuls plutôt que la manière d'y parvenir, à l'instar du concept 2226.

La place des certifications environnementales et de la qualité de l'air intérieur

L'ingénieur en techniques spéciales a d'ores et déjà un lien évident avec des certifications environnementales telles que BREEAM, WELL, DGNB, HQE ou LENOZ, en intégrant des solutions techniques innovantes pour répondre aux critères stricts de durabilité. En ce qui concerne la qualité de l'air intérieur (QAI), essentielle pour le bien-être des occupants, il est aujourd'hui nécessaire de l'intégrer dans l'équation globale de l'art de construire tout en la fusionnant avec la partie normative (normes EN 16798).

La place du BIM dans l'ingénierie technique : vers une approche intégrée

Le BIM transcende les frontières traditionnelles de la conception en fournissant une maquette numérique exhaustive qui englobe toutes les données pertinentes du bâtiment parmi lesquelles les propriétés des matériaux et leur quantité, les coûts, les échéanciers de construction, mais également des approches de maintenance prédictive en lien avec la gestion centralisée du bâtiment. L'intégration du concept de circularité, de la déconstruction et de la préfabrication marquera une étape cruciale. En modélisant la provenance, la durée de vie et les options de fin de vie des matériaux, le BIM aidera les professionnels à concevoir des bâtiments avec un impact environnemental minimal. La Simulation Thermique Dynamique (STD) et le Computational Fluid Dynamics (CFD) trouvent naturellement leur place dans le BIM. En intégrant ces simulations avancées dans la maquette numérique, les ingénieurs peuvent désormais évaluer et faire évoluer en temps réel l'ensemble des performances d'un bâtiment.

L'ingénieur technique et l'intelligence artificielle en 2024 et au-delà : une collaboration transformative vers une synergie avancée pour un avenir innovant

L'intégration croissante de l'IA ne redéfinit pas encore le rôle de l'ingénieur technique. Pour le moment, celle-ci permet une aide à la rédaction mais pas encore une synergie entre technologie et expertise humaine. Cette collaboration transformative ouvre cependant de nouvelles perspectives et d'ici cinq à dix ans, nous pouvons imaginer que l'ingénieur technique s'épanouisse au sein d'une collaboration sophistiquée avec l'IA en y implémentant des règles limites pour la conception, en les corrélant avec une contrainte budgétaire, performancielle ou environnementale et en proposant ainsi des solutions optimisées en un temps record. Elle pourrait redéfinir radicalement la manière dont les infrastructures seront conçues, construites et gérées. Cette synergie avancée marquera une nouvelle ère de transformation technologique à laquelle nous devrons appliquer d'évidentes règles de déontologie et d'éthique.

L'off-site, l'industrialisation et son impact sur les techniques spéciales

L'off-site, la préfabrication ou le DfMA révolutionnent actuellement le secteur de la construction en industrialisant ce dernier. Le registre des techniques spéciales bénéficie déjà de cette évolution, non seulement au travers de leur intégration dans la construction modulaire, mais également sous forme de kits pour la construction traditionnelle. Sur les chantiers du futur, la gestion des ouvrages sera toujours pilotée par des hommes, mais assistée par des robots et des drones asservis aux tâches manuelles répétitives ou dangereuses et desservant les accès complexes.

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L'enveloppe du bâtiment : sa valeur ajoutée

Mélanie — 2024-03-21T03:00:00Z

En Europe, 75 % des bâtiments sont des passoires thermiques et 90 % d'entre eux seront encore debout en 2050. Un tiers de la chaleur s'échappe par le toit, 25 % par les murs, 15 % par les fenêtres et 10 % par le sol. Ces chiffres sont parlants : l'enveloppe est un élément central en matière d'efficacité énergétique.

Lors de la 9^e édition de Meet&Build, organisée le 19 mars par l'IFSB et Picto, quatre experts se sont exprimés sur le sujet.

EnergieSprong, une méthode de rénovation massive

Boris Solecki (IFSB)

Boris Solecki (IFSB) a rappelé que les taux d'intérêt élevés, l'inflation mondiale et la hausse du coût des matières premières et de l'énergie induisent un ralentissement de la construction neuve et un repli sur la location et la rénovation avec, à la clé, un risque de pénurie de bâtiments énergétiquement efficients. Une lutte contre les passoires-thermiques s'est engagée dans l'Union européenne qui explore plusieurs pistes, dont l'initiative EnergieSprong et le projet Interreg E=0. EnergieSprong est une méthode de rénovation massive qui consiste à couvrir des séries de bâtiments similaires d'une seconde peau composée d'éléments préfabriqués hors-site, en visant zéro énergie. Une solution esthétique, rapide et non intrusive – les habitants peuvent rester chez eux pendant les quelques jours de travaux -, durable et qualitative – le système est prévu pour fonctionner 30 ans -, mais aussi abordable grâce à la production des éléments à grande échelle et aux économies d'énergie réalisées. Plus de 5 600 logements ont déjà bénéficié de cette initiative, principalement aux Pays-Bas et en France.

Garantir le confort des occupants toute l'année

Renaud Deschampheleire (SECO Expert)

Renaud Deschampheleire (département Shells & Façades - SECO Expert) a pris le relais. Pour les architectes et les constructeurs, l'enjeu est de créer des bâtiments agréables à vivre et de trouver un équilibre entre fonctionnement d'été et fonctionnement d'hiver qui garantit le confort des occupants toute l'année. Après avoir rappelé qu'il ne faut pas seulement se fier au certificat de performance énergétique mais considérer la consommation réelle, il a évoqué plusieurs solutions pour concevoir des façades qui rendent les bâtiments étanches à l'air et à l'eau et les protègent du soleil : casquettes, éléments verticaux fixes ou mobiles, végétalisation…

Du photovoltaïque flexible et transparent

Alexander Valenzuela (Clearnanotech)

Alexander Valenzuela (Clearnanotech®) a présenté les nombreuses solutions fournies par son entreprise pour produire de l'énergie en façade ou en toiture : des produits qui vont de la transparence totale à l'opacité, qui peuvent être flexibles et sont disponibles dans une large gamme de coloris.

Des toitures vertes pour rafraîchir les bâtiments et les villes

Xavier Duboisdendien (Duboisdendien)

Pour Xavier Duboisdendien (Duboisdendien), nos villes ne sont pas équipées pour absorber les pluies diluviennes de plus en plus fréquentes sous nos latitudes et les toitures vertes, parce qu'elles absorbent une partie de l'eau, sont un élément compensatoire efficace. Une végétalisation extensive, par exemple, permet de récupérer 50 à 60 % d'eau de pluie ; en semi-intensif, ce chiffre monte à 70 %, un mécanisme qui peut être renforcé en le couplant avec un système intelligent de gestion hydrique. Les toitures vertes permettent, en outre, de rafraîchir le bâtiment, de réguler les ilots de chaleur urbain, de récréer de la biodiversité et d'optimiser le rendement des panneaux solaires en les refroidissant grâce à l'évapotranspiration. Il faut savoir, en effet, que ces derniers sont moins productifs au-delà de 25 degrés.

Mélanie Trélat

Légende photo : Boris Solecki (IFSB), Renaud Deschampheleire (SECO Expert), Xavier Duboisdendien (Duboisdendien) et Alexander Valenzuela (Clearnanotech®)