De « gouffre énergétique » à « cellule solaire » : la façade vitrée des bâtiments a connu une histoire mouvementée.
La Grande Exposition de Londres de 1851 n'a pas seulement été un événement majeur pour la capitale de l'Empire britannique. Si l'on en croit l'architecte britannique Norman Foster dans une interview accordée à dezeen.com, le Crystal Palace, construit pour accueillir l’exposition, incarnait “ l’aube de l’architecture moderne, […] et les vides vertigineux empreints de transparence ”. Ce bâtiment révolutionnaire mesurait 564 mètres de long et 39 mètres de large. Grâce aux matériaux utilisés, la conception de Joseph Paxton, composée de poutres en acier et de panneaux de verre, reflétait les acquis de l’ère industrielle, rayonnant de modernité et d’une volonté de progrès.
De l’architecture en verre éclatante de Scheerbart et Taut aux façades réfléchissantes des gratte-ciel des grandes villes du XXe siècle, en passant par les centres culturels du XXIe siècle, tels que l’Elbphilharmonie de Hambourg conçue par Herzog & de Meuron et la passerelle “ Your Rainbow Panorama ” d’Olafur Eliasson sur le toit du musée d’art d’Aarhus – le verre reste un élément incontournable des concepts de l’architecture moderne. Plusieurs caractéristiques fondamentales expliquent la popularité de ce matériau : le verre présente une résistance élevée à la compression, il est résistant à la corrosion et recyclable, ce qui en fait un matériau de construction respectueux de l’environnement. Dans la manière dont les façades en verre sont utilisées aujourd’hui, on peut percevoir non seulement un dialogue créatif permanent avec ce qui, en architecture, est souvent perçu comme des surfaces extérieures monotones et lisses, mais aussi Thomas Schielke s'explique sur archdaily.com.Le verre aussi a su évoluer avec son temps de manière remarquable.
Manhattan sans vitres
Les façades en verre captent la lumière du soleil. C’est là une partie de leur charme urbain, ce qui en fait des motifs très prisés en photographie et dans les séquences en accéléré des documentaires et des films. Mais cela signifie également que les façades en verre jouent un rôle essentiel dans la consommation énergétique du bâtiment. Le verre est un très mauvais isolant : il laisse échapper la chaleur en hiver et fait grimper la température intérieure en été. 2019, The Guardian a qualifié les gratte-ciel de crime contre l’efficacité énergétique. La même année, le maire de New York, Bill de Blasio, a déclaré : “ Nous allons présenter un projet de loi visant à interdire les gratte-ciel en verre et en acier qui ont tant contribué au réchauffement climatique. Ils n’ont plus leur place ni dans notre ville, ni sur notre planète. ” Une menace qui, selon le New York Times, qui a semé la panique dans le milieu de l'architecture et qui, en fin de compte, visait à instaurer une réglementation plus stricte plutôt qu'à interdire le verre.
Efficacité énergétique et esthétique
C'est pourquoi il faut non seulement des innovations en matière de conception, mais aussi et surtout des progrès dans le domaine de l'isolation thermique pour garantir un avenir respectueux du climat à la façade vitrée. L'indium joue un rôle central dans la façade classique des gratte-ciel. Ce métal argenté est utilisé pour absorber les rayons infrarouges, empêchant ainsi l'accumulation de chaleur. Il en résulte l'aspect extérieur miroitant bien connu de nombreux gratte-ciel.
Les performances des différents revêtements de verre ont encore été améliorées ces dernières années. Électrochromiques Verre intelligent, généralement recouverte d'oxyde d'indium-étain, s'adapte avec souplesse à la lumière ambiante. En plein soleil, la façade peut être assombrie afin d'éviter toute surchauffe ; en fin d'après-midi, la lumière naturelle déclinante peut être exploitée efficacement grâce à la façade transparente.
L'Elbphilharmonie de Hambourg incarne l'alliance parfaite entre art et conscience environnementale. Des investissements considérables ont été consacrés à l'isolation thermique de sa façade vitrée de 21 800 mètres carrés. “ Le vitrage ”, comme glassonline.com indique qu’il “ se compose d’un revêtement à faible émissivité, d’un film antireflet, de points chromés réfléchissants et d’une couche de sérigraphie céramique ”. Selon Baunetzwissen, environ 25 % de la chaleur qui s'abat sur le bâtiment est réfléchie par les points chromés à eux seuls. Ce qui rend l’Elbphilharmonie si particulière, c’est notamment le fait que toutes les couches ont été chauffées à une température de 600 °C afin de créer, grâce aux éléments en verre incurvés, l’illusion d’une surface d’eau caractéristique de la structure.
L'indium et l'avenir des façades en verre des bâtiments
Dans les processus basés sur l'absorption et la réflexion, toute l'énergie est perdue. Des recherches intensives sont actuellement menées pour permettre à l'architecture en verre et à la neutralité énergétique d'aller de pair. Pour ce faire, il est nécessaire de transformer l'énergie solaire présente à la surface des bâtiments en électricité utilisable. Une solution possible est offerte par des cellules solaires invisibles intégrées au bâtiment. En 2020, des recherches menées à l' Université du Michigan a montré que, en tant que dernière génération de cette technologie, les cellules solaires à base d'oxyde organique d'indium-étain, avec un rendement de 3,5 %, produisent davantage de lumière que les cellules solaires invisibles classiques, qui n'atteignent que 2 à 3 %.
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