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Une réussite remarquable pour les panneaux de vitrage à l'aérogel translucide Nanogel®
Les mesures de contrôle réalisées sur la première application européenne des panneaux de vitrage garnis à l'aérogel translucide Nanogel® - pour un gymnase scolaire à Buchwiesen en Suisse - ont conforté l'architecte Arnold Amsler dans la confiance qu'il avait placée dans ce produit. Le gymnase bénéficie d'une distribution uniforme de la lumière et assure à ses utilisateurs des conditions ambiantes confortables, été comme hiver.
Les éléments de vitrage translucide Scobatherm®, qui utilisent l'aérogel de silice hydrofuge Nanogel, un produit exclusif de Cabot Corporation, ont été fournis par le fabricant suisse de matériaux de construction Scobalit et posés sur 1000 m2 de toiture, ainsi que sur 350 m2 de la façade nord du gymnase. Une diffusion uniforme de la lumière était un critère clé du projet et la capacité des panneaux Scobatherm à maximiser les avantages de l'éclairage naturel avait impressionné Arnold Amsler. La municipalité de Zurich, quant à elle, avait été tout autant impressionnée par les propriétés d'isolation thermique du Scobatherm qui devaient permettre des économies de coûts et d'énergie. Le projet de gymnase prévoyait un coefficient d'apport par rayonnement solaire de 3 à 5%. Une telle valeur est généralement difficile à atteindre avec un fenêtrage classique pour un gymnase en élévation longitudinale. Ici, bien que le site d'implantation du gymnase de Buchwiesen se trouve en-dessous du niveau du sol, cette valeur est obtenue dans tout le gymnase et même dépassée dans sa partie centrale. Les mesures de luminosité réalisées sur des photos (prises par temps clair et sans nuage en mars) se situent toutes dans la même plage, qu'il s'agisse de la zone centrale de jeu, du plafond ou du mur de pignon arrière en béton. Ceci se traduit par des conditions très favorables pour les sports qui se pratiquent dans le sens longitudinal. Du fait de la présence de zones plus sombres le long des murs latéraux, les conditions sont un peu moins favorables pour les jeux pratiqués transversalement. Toutefois, elles restent dans une fourchette de contraste qui reste confortable en termes de reflet. Des mesures de luminosité effectuées sur une période similaire dans un gymnase classique d'une école cantonale à Winterthur ont mis en évidence des écarts considérables, avec des niveaux de contraste générateurs de reflets pour les utilisateurs du gymnase.
En juillet, en période fermeture du gymnase, on a relevé la température intérieure pendant 10 jours par une température extérieure sous abri qui atteignait 30 à 35°C. En combinant la ventilation nocturne programmée du gymnase et l'ouverture des fenêtres pendant environ 40% de la journée, la température intérieure pouvait dépasser la température extérieure de 2 à 4°C. Avec les fenêtres ouvertes toute la journée, sauf par temps de pluie, la température intérieure était systématiquement inférieure - de 4°C en moyenne - à la température extérieure. La température maximale dans le gymnase était atteinte à 17 heures, soit largement hors des plages horaires normales d'enseignement dans les écoles primaires. Les essais ont montré qu'il était possible d'améliorer nettement les conditions d'ambiance en été en optimisant la ventilation. Même en présence de pointes de température extérieure de 33°C, les utilisateurs pouvaient séjourner dans le gymnase à moins de 26°C sur de longues périodes. Selon l'architecte Arnold Amsler, la comparaison de l'éclairage naturel et du reflet dans un gymnase de conception classique et dans un gymnase équipé d'éléments Scobatherm est nettement favorable au projet Buchwiesen dont la clarté est particulièrement impressionnante. Selon lui, il est possible d'améliorer encore le niveau de confort et les conditions de fonctionnement, moyennant une simulation par ordinateur plus poussée en fonction de la conception et de l'orientation du bâtiment, ainsi qu'une modification si possible de la valeur U des éléments Scobatherm. Les panneaux de toiture Scobatherm du gymnase de Buchwiesen mesurent 2 000 x 2 200 mm, et ceux de façade, 5 000 x 2 500 mm, avec une épaisseur commune de 51,4 mm. Ils présentent une valeur U de 0,48W/m2K, une valeur G de 25% et un coefficient de transmission lumineuse de 25%.
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Les essais et l'étude des résultats dans le gymnase de
Buchwiesen ont été réalisés dans le cadre d'un
projet des élèves, Peter Hartmann, Prof. Dr. Technical University
(ETH) Zurich, appuyé par des mesures du confort par le Département
de physique du bâtiment de l'EMPA.
Le climat à l'intérieur du gymnase pendant l'été
constituait l'incertitude majeure du projet de Buchwiesen. Cette incertitude
a été partiellement levée en orientant le bâtiment
de manière à l'exposer le moins possible à la lumière
solaire directe, et sous un faible angle d'incidence.
