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Isoler de façon mince
Les prix de l'immobilier en Suisse augmentent depuis des mois, brisant de nombreux rêves d'acquisition de propriété. En particulier dans des villes comme Zurich, Genève, Lugano et Bâle, les prix au mètre carré sont parmi les plus élevés d'Europe. Un mètre carré de surface utile représente donc de l'argent comptant – en moyenne 12 700 francs suisses à Zurich. Quiconque construit intelligemment – et surtout économiquement – essaie donc de maximiser l'espace utilisable, que ce soit dans une nouvelle construction ou dans une rénovation.
Les matériaux d'isolation à haute performance tels que les aérogels peuvent jouer un rôle important à cet égard. Pour un même effet isolant, ces matériaux nécessitent la moitié, voire seulement un quart de la matière par rapport aux matériaux isolants classiques. D'autre part, ces isolants à haute performance sont aussi beaucoup plus chers. Dans leur dernière étude, une équipe dirigée par le chercheur de l'Empa Jannis Wernery s'est posée la question suivante: Quand l'utilisation de matériaux super-isolants est-elle rentable? Ou mieux: quand l'avantage financier de la surface supplémentaire est-il supérieur aux coûts supplémentaires du matériau isolant plus coûteux qui permet ce gain de surface? «À cette fin, nous avons dérivé une équation simple qui pourra également être utilisée à l'avenir par les planificateurs pour décider du matériau d'isolation approprié dès le début du processus», explique Jannis Wernery.
En Europe et dans le monde
Il est évident que l'utilisation d'une isolation performante est particulièrement intéressante dans le contexte de la construction dense dans les villes. Pour leur analyse, les chercheurs ont examiné les 25 villes les plus chères d'Europe, d'Amérique du Nord et d'Asie. Dans les trois régions, ils ont identifié un grand potentiel: en première analyse, il est intéressant de construire avec de l'aérogel au lieu de la laine minérale conventionnelle partout où le prix du mètre carré est supérieur à 8 000 francs suisses. En Europe, cela concerne les 15 villes les plus chères – y compris les quatre villes suisses déjà mentionnées. En Amérique du Nord, ce sont les 14 villes les plus chères – de New York à Waikiki. Et en Asie, il s'agit des dix villes les plus chères.
Un exemple concret dans la Hohlstrasse à Zurich montre à quel point l'utilisation de matériaux d'isolation performants peut être lucrative. Le bâtiment résidentiel et commercial situé au centre-ville a été nouvellement construit entre 2015 et 2019 et est considéré comme le premier bâtiment en Suisse à être isolé presque exclusivement avec de l'aérogel. Le bâtiment est la dernière pièce d'un projet de développement d'un bloc périphérique. Les dimensions extérieures du bâtiment devaient donc correspondre aux bâtiments existants et ne laissaient aucune marge de manœuvre. «Pour maximiser l'espace utilisable intérieur, on a utilisé une façade en aérogel de bois de seulement 14 centimètres d'épaisseur», explique Jannis Wernery, qui, avec son équipe, a joué le rôle de conseiller scientifique pendant les phases de conception et de construction du bâtiment. «En comparaison, une façade avec un matériau isolant conventionnel aurait eu une épaisseur d'environ 20 centimètres», explique le chercheur de l'Empa.
Extrapolé à l'ensemble du bâtiment, l'utilisation du matériau d'isolation haute performance a permis de créer environ 30 mètres carrés supplémentaires d'espace utilisable. Pour un prix au mètre carré de 12 700 francs suisses, cela représente une valeur ajoutée de 381 000 francs suisses. Si l'on déduit les coûts supplémentaires de l'aérogel par rapport à l'isolation conventionnelle, il reste un bénéfice d'environ 247 000 francs suisses.
«C'est là où nous en sommes aujourd'hui», dit Jannis Wernery. «C'est encore plus excitant quand on regarde vers l'avenir.» L'utilisation de l'aérogel dans la construction est encore très récente. En même temps, d'importants efforts de recherche – y compris à l'Empa – sont déployés pour simplifier le processus de production des aérogels et rendre ainsi ce matériau moins cher. «Par rapport aux méthodes de production actuelles, le meilleur scénario est une réduction de moitié des coûts de production des granulés d'aérogel», déclare Jannis Wernery. Si cela se produit et que les prix de l'immobilier continuent d'augmenter, les villes les plus chères du monde ne seront bientôt plus les seules où l'utilisation de l'aérogel est financièrement viable.
Éléments préfabriqués dans l'unité NEST «Sprint»
En collaboration avec les entreprises AGITEG AG et ERNE AG Holzbau et avec le soutien d'Innosuisse, le groupe de recherche de Jannis Wernery de l'Empa a développé des éléments préfabriqués en bois d'aérogel qui conviennent aussi bien pour les nouvelles constructions et les agrandissements que pour les rénovations. Les éléments sont constitués de panneaux OSB dont les interstices sont remplis d'aérogel. Avec une épaisseur de 15 centimètres, les éléments atteignent une valeur U (coefficient de transfert de chaleur) de 0,2 W/(m2K). Pour un premier test pratique, les nouveaux éléments ont été installés dans l'unité NEST «Sprint», qui a été inaugurée fin août 2021 dans le bâtiment de la recherche et de l'innovation de l'Empa et de l'Eawag. L'unité Sprint a été construite presque entièrement avec des composants réutilisés et des matériaux de rebut. Conformément à ce principe, les chutes et les déchets de la production de panneaux et de granulés d'aérogel ont également été utilisés pour les éléments en bois d'aérogel. La fonction des éléments de façade est désormais analysée en permanence par le biais d'une surveillance.