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L’impression 3D au service des bâtiments passifs

L’impression 3D des bâtiments, qui présente des avantages en termes de coût et de rapidité de construction, peut également faciliter la conception de bâtiments à énergie quasi-nulle. 

Comme spécifié par la Directive 2012/27 / UE, les bâtiments représentent 40 % de la consommation finale d'énergie de l'Union européenne et sont essentiels pour atteindre l'objectif de l'Union de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 80 à 95 % d'ici 2050 par rapport à 1990 (1). La Commission européenne promeut l'efficacité énergétique dans les bâtiments par le biais de la directive sur la performance énergétique des bâtiments (refonte de la directive EPBD) où le concept de bâtiment à énergie quasi nulle (NZEB) a été introduit comme niveau de performance énergétique minimum à atteindre. 

 

Dans ce contexte, l'impression 3D de bâtiments apparaît comme une option prometteuse. Non seulement axée sur la performance énergétique, l'impression 3D est en même temps un processus très efficace. 

 

. En avril 2017, PassivDom, une société ukrainienne, a dévoilé un prototype de maison passive construite à l'aide de la technologie d'impression 3D.  D’une surface de 36 m2, elle dispose d'une ossature en fibre de verre renforcée de carbone imprimé en 3D et dispose de nombreux vitrages. Elle possède une isolation par panneaux sous vide et, selon ses concepteurs, elle répond à la norme Passivhaus (2). 

 

. En juillet 2020, la première maison imprimée en 3D en République tchèque a été achevée à České Budějovice. Développée par l'entreprise de construction Stavební spořitelna České spořitelny et le sculpteur Michal Trpak, cette maison de 43 m2 a été imprimée en 22 heures, y compris ses cloisons, et a nécessité un total de 17 tonnes d’un mélange de béton. (3) 

 

Selon l'entreprise, par rapport aux maisons passives conventionnelles, les maisons imprimées permettent d’économiser jusqu'à 50 % des coûts totaux et sont construites 7 fois plus rapidement. Par rapport aux bâtiments en briques, l'impression 3D génère également jusqu'à 20 % d'émissions de CO2 en moins. La maison a été imprimée à l'aide d'un bras robotisé à travers lequel un mélange de béton nouvellement développé - enrichi de fibres de nano-polypropylène et de plastifiants qui améliorent la plasticité - s'écoule directement vers la destination. Le robot imprime à une vitesse de 15 centimètres par seconde. (3) 

Comme le souligne l'entreprise, ce type de béton durcit après 24 heures jusqu'à atteindre la résistance à la compression standard des fondations d'une maison familiale classique (soit 25 MPa). Après un durcissement total en 28 jours, le béton acquiert des valeurs de résistance (65 MPa) identiques à celles requises pour les ponts. (3) 

 

. Lors de la conférence CYTEF patronnée par l'IIF qui s’est tenue en ligne en novembre 2020, des chercheurs espagnols ont présenté une analyse énergétique d'un petit bâtiment résidentiel de 24 m2 imprimé en 3D situé à Valence (4). À partir du calcul des charges thermiques grâce à une modélisation détaillée de l'habitation, ils ont défini un ensemble de stratégies passives afin d'atteindre les exigences requises pour obtenir la certification NZEB. 

 

Ils ont constaté qu'il était possible de réduire la consommation d'énergie de refroidissement de 44,41 kWh/m2.an à 14,99 kWh/m2.an et la consommation de chauffage de 190,44 kWh/m2.an à 13,64 kWh/m2.an, alors que le critère Passivhaus est de 15 kWh/m2.an pour le refroidissement et le chauffage. La refonte de l’habitation permet d'éviter 1,23 tonne d'équivalent CO2/an, alors que les économies financières s'élèvent à environ 280 €/an. 

 

Étant donné que certaines des stratégies passives définies - telles que l'orientation des façades - ne s'appliquent pas aux bâtiments déjà construits, cette étude se veut principalement utile dans le cadre de la construction de logements neufs utilisant la technologie d'impression 3D. 

 

Sources:

(1) https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2012:315:0001:0056:en:PDF  

(2) https://www.builderonline.com/design/the-worlds-first-completely-passive-3d-printed-tiny-home_c  

(3) https://worldarchitecture.org/article-links/efgzv/first-3dprinted-house-in-the-czech-republic-is-almost-complete.html 

(4) REVERE V., MASIP X., PRADES-GIL C., BARCELO RUESCAS F. Energy analysis of a 3D printed building and energy improvement to achieve near zero energy building. In VIII Ibero-american congress on refrigeration sciences and technology, CYTEF 2020. See in FRIDOC (15 euros pour les membres de l'IIF).