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HiLo, la dernière unité NEST, associe des principes de construction médiévaux à des méthodes de construction futuristes : le module de deux étages, avec son toit en béton doublement incurvé et son nouveau système de plancher léger en forme de funiculaire, a été inspiré par les méthodes de construction du passé, puis planifié et construit à l'aide de techniques de conception et de fabrication informatiques de pointe. Dans la nouvelle unité, une équipe de scientifiques dirigée par Philippe Block, professeur d'architecture et de structures, et Arno Schlueter, professeur d'architecture et de systèmes de construction, ainsi que des partenaires industriels, ont étudié comment les structures légères et les méthodes de construction efficaces peuvent être combinées à des systèmes de construction intelligents et adaptatifs afin de réduire les émissions intrinsèques et opérationnelles dans le secteur de la construction et du bâtiment.
Structures en béton économes en ressources
Le toit remarquable de cette unité tire sa capacité de charge de sa géométrie fortement incurvée combinée à une structure sandwich en béton, composée de deux fines couches de béton armé reliées par une grille de nervures en béton et d'ancrages en acier. Afin d'économiser de grandes quantités de matériel de coffrage, le toit a été construit à l'aide d'un coffrage flexible constitué d'un filet de câbles tendus recouvert d'une fine membrane sur laquelle le béton a été projeté.
Pour les mezzanines de l'unité à deux étages, les chercheurs ont cherché avant tout à utiliser le moins de matériaux possible dans la structure elle-même. En utilisant une coque funiculaire renforcée par des nervures au lieu d'une plaque plate, le système funiculaire léger de HiLo utilise plus de 70 % de matériaux en moins que les dalles de plancher classiques en béton armé. En outre, les méthodes de production numérique ont permis d'intégrer des systèmes de ventilation, de refroidissement et de chauffage à basse température dans la structure du plancher pour une réduction encore plus importante des matériaux et du volume.
Technologie des bâtiments d'apprentissage
L'unité HiLo est également équipée d'une façade solaire adaptative développée par le groupe de Schlueter. Elle se compose de 30 modules photovoltaïques qui peuvent être orientés en fonction du soleil. Ces modules flexibles peuvent également être utilisés pour contrôler la façon dont la lumière du soleil pénètre dans la pièce afin de la chauffer passivement ou de réduire les besoins en refroidissement.
La façade solaire adaptative fait partie d'une série d'éléments technologiques de construction innovants conçus pour une régulation efficace du climat intérieur. Pendant l'exploitation, les chercheurs ont constamment optimisé l'interaction des différentes technologies à l'aide de l'apprentissage automatique et en tenant compte des utilisateurs, afin d'étudier comment obtenir des conditions intérieures confortables avec le moins d'énergie et d'émissions possible.
La recherche et l'industrie apprennent l'une de l'autre
HiLo signifie «haute performance – faibles émissions». Cette unité permet aux scientifiques de tester comment la construction et l'exploitation des bâtiments peuvent être conçues de manière à être aussi efficaces que possible en termes d'énergie et de ressources, tout en garantissant un espace architectural attrayant et un niveau de confort élevé.
HiLo est le huitième module du bâtiment expérimental NEST situé sur le campus des deux institutions de recherche Empa et Eawag à Duebendorf, en Suisse (juste à côté de Zurich). Dans ce bâtiment modulaire de recherche et d'innovation, les scientifiques et les partenaires industriels peuvent tester et faire progresser de nouvelles technologies de construction et d'énergie dans des modules ou unités de construction temporaires et dans des conditions «réelles».