KULeuven Living Lab

Information générale

Ce laboratoire vivant érigé sur le campus technologique de Gand (KU Leuven) constitue un projet pilote de maison mitoyenne. Le prototype sera ultérieurement utilisé dans des quartiers défavorisés dans le cadre de projets de rénovation urbaine. Il s’agit non seulement de la construction et de la rénovation de logements collectifs, mais aussi de rehaussement de toitures et de rénovations de façades. Le laboratoire vivant a été conçu de sorte que tous ces scénarios soient techniquement possibles. Ce dernier a également été développé afin de permettre aux entreprises de construction de participer à l’économie sociale et d’être facilement déployé dans d’autres quartiers de la ville, ce qui sera nécessaire, car en 2027, le prototype devra laisser la place au nouveau master plan du campus. Il s’agira du test ultime pour le laboratoire vivant biosourcé et démontable.

Conception orientée vers le changement
Conception pour le réemploi et le recyclage
Valorisation de la situation existante
Préparer notre future banque de matériaux
Déchets pendant la phase de construction
Attention à l'entretien
Vers un impact environmentale faible
Partage et gestion des donées
Modèles d'entreprise et processus de construction innovants

Conception orientée vers le changement

Le concept du laboratoire vivant de la KU Leuven se concentre sur les maisons mitoyennes, promeut une utilisation flexible et anticipe les stratégies de densification du futur renouvellement urbain. Le laboratoire vivant est construit à partir de composants modulaires standardisés fondés sur un grillage de 60 cm. Une cage d’escalier centrale en CLT confère au bâtiment une rigidité latérale. En d’autres termes, les façades avant et arrière ne sont pas porteuses. Les planchers sont porteurs d’un mur à l’autre. Les murs intérieurs ne sont donc pas porteurs non plus.

Par conséquent, ils peuvent être déplacés en un tournemain lors d’un changement familial. En cas d’agrandissement (du rez-de-chaussée vers le jardin, par exemple), la façade arrière peut être retirée sans nécessiter de travaux de stabilisation supplémentaires. L’ensemble de la structure, fondations comprises, peut accueillir cinq étages.

En cas de changement de fonction (flexibilité transfonctionnelle), la façade avant peut être agencée différemment sans nécessiter de travaux de stabilisation supplémentaires (une grande fenêtre pour une vitrine, par exemple) et la cage d’escalier comme les étages intermédiaires disposent de compartiments coupe-feu.

En matière d’installations techniques, le surdimensionnement et l’intégration dans les autres étages ont été pris en considération. Tous les éléments de production et de stockage ont été calculés pour une habitation de 250 m². En outre, toutes les zones sont assez vite accessibles et s’intègrent de manière adaptable dans les sous-planchers, qui peuvent être détachés, ainsi que dans la gaine technique centrale. Ainsi, les matériaux de finition ne sont pas endommagés en cas d’adaptation.

Le calculateur de flexibilité pour ce Living Lab est disponible ici. On a supposé que le bâtiment serait déplacé au bout de six ans parce qu'il ne peut plus rester sur le campus de la KU Leuven à Gand. Ce faisant, il changera d'emplacement et de fonction (de bureau à résidentiel). L'investissement pour rendre le bâtiment démontable a été divisé par deux car cet investissement présente également un avantage en termes de fin de vie. Celui-ci a été calculé dans le calculateur de fin de vie. Le consortium de construction prévoit de produire le Living Lab à grande échelle. On s'attend ici à ce que cela réduise également l'investissement supplémentaire pour la remontabilité par rapport à ce que l'on peut trouver dans le calculateur pré-complété.

Conception pour le réemploi et le recyclage

Ce concept de laboratoire vivant a été conçu comme une banque de matériaux. En particulier en ce qui concerne le logement pilote construit sur le campus, ce dernier sera démonté après un certain temps (fin de première vie) afin d’être reconstruit dans un cadre urbain. Il est possible que les modules démontés soient reconstruits sur la base d’un plan d’étage dont les dimensions diffèrent de celles du projet du campus. Grâce à la modularité et aux méthodes spécifiques d’assemblage des éléments, il est possible d’agencer et d’adapter de plusieurs façons la maison pilote en fonction du deuxième site de construction.

Une prouesse techniquement possible grâce à la construction entièrement démontable. Toutes les jonctions du bâtiment sont modifiables. Comme la réutilisation est envisagée au niveau des composants, la valeur résiduelle intrinsèque du « rendement » est élevée par rapport au coût de sa récupération, ce qui rend l’analyse de rentabilité favorable.

Par exemple, les panneaux de la façade sont des caissons préfabriqués remplis de cellulose. Ces derniers sont fixés entre eux ainsi qu’aux planchers et à la toiture, tout en restant désassemblables. Des finitions intérieures et extérieures peuvent également être ajoutées ou supprimées. Les éléments techniques se trouvent uniquement dans le sous-plancher, entre les treillis, ou dans les murs intérieurs, et non dans les éléments de façade extérieurs. En fin de vie, tout peut être démonté et les éléments de façade peuvent être récupérés (nouvelle isolation) ou immédiatement réutilisés dans une nouvelle habitation.

En termes d’installations techniques, le potentiel de réutilisation a également été pris en considération. L’intégration technique du bâtiment permet de récupérer tous les composants sans rien endommager. Grâce aux raccordements réversibles entre les tuyaux et d’autres composants (comme les robinets, les pompes, etc.), des éléments encore plus fonctionnels peuvent être récupérés. La Litobox sera remise à neuf en tant que produit et relouée dans un nouveau contrat de leasing.

Le calculateur de fin de vie du Living Lab de la KU Leuven, avec des valeurs pré-remplies, peut être téléchargé ici. Il a été estimé que le bâtiment durera 60 ans et que les matériaux rapporteront environ 40 000 euros. L'investissement permettant de démonter facilement le bâtiment à la fin de sa durée de vie a été divisé par deux, car cet investissement présente également un avantage en termes de flexibilité. Celui-ci a été calculé dans le calculateur de flexibilité. Le consortium de construction prévoit de produire ce bâtiment à grande échelle. On s'attend donc à ce que l'investissement supplémentaire pour la remontabilité soit inférieur à ce qui a été calculé dans ce calculateur préétabli.

Intégration de matériaux de réemploi

Les documents d’appel d’offres du laboratoire vivant de la KU Leuven précisent qu’un certain pourcentage des matériaux utilisés dans le bâtiment doit être issu de la réutilisation ou de la récupération. Par exemple, les deux fenêtres de toit Velux ont été achetées chez Carré Dakramen, un vendeur de fenêtres de toit de seconde main (repris chez Opalis). Les portes intérieures, la cuisine et le mobilier ont été achetés chez Labeur en Scrap vzw/asbl, un autre revendeur de matériaux de seconde main. Les treillis de construction du bâtiment proviennent d’un ancien conteneur de chantier de l’entrepreneur. Les tuiles des façades avant et arrière et du toit ont été fournies à un prix réduit par Wienerberger, car elles présentaient un défaut de fabrication (nuance de couleurs). En d’autres termes, ces tuiles se sont vues offrir une seconde vie et ont évité le recyclage ou la décharge. Enfin, toute l’isolation en cellulose est faite à partir de papier recyclé.

Constitution de notre future banque de matériaux

La modélisation des informations du bâtiment (BIM) a été utilisée pour l’ensemble du bâtiment. Le modèle final tel que construit a été livré et rendu accessible de manière centralisée à toutes les parties concernées. Pendant sa durée de vie, il sera utilisé pour documenter l’emplacement actuel et la propriété de l’équipement de mesure et technique (conformément au contrat de location). Il sera également utilisé en fin de vie pour garantir le bon déroulement du démontage et le rendement des matériaux qui en résulte. D’un point de vue technique, aucun passeport matériaux n’a été demandé, mais tous les composants du modèle contiennent les informations nécessaires sur les caractéristiques des matériaux et les quantités. Enfin, le codage standardisé (SfB/NL) pour tous les composants a fait l’objet d’une attention particulière.

Déchets pendant la phase de construction

La majorité du bâtiment a été préfabriquée. Grâce à une standardisation poussée des dimensions, il n’y a pratiquement pas eu de chutes. L’utilisation de bobines pour les matériaux de base a permis de ne gaspiller que 0,4 % de matériaux pendant la production des profilés en acier pour les murs, les planchers et les toits. L’assemblage de la structure sur le chantier n’a donc produit aucun déchet. En ce qui concerne les matériaux de finition, les quantités sont plus élevées, mais comme seules des méthodes sèches ont été utilisées, les déchets sont réduits au minimum.

Attention pour l'entretien

Les performances des installations techniques du bâtiment sont suivies en continu par un module de contrôle d’OpenMotics. Sur la base des données enregistrées, ce module peut identifier une nécessité d’entretien avant l’apparition d’une défaillance. Par exemple, la consommation d’un ventilateur augmente à mesure qu’il se rapproche de sa fin de vie habituelle. Il sera donc remplacé juste avant de tomber en panne afin de garantir la continuité du fonctionnement.

La maintenance de la structure et du gros œuvre ne fait pas l’objet d’un suivi numérique. Un suivi classique doit donc être assuré.

Vers un impact environmentale faible

Choix de matériaux respectueux de l'environnement:

Réemploi de matériaux grâce à l' Urban Mining (10 %)
Matériaux biosourcés (75 %)

Calculs:

Dans le cadre de ce projet, les calculs LCA ont été effectués de trois manières différentes. Premièrement, lors de la phase de conception préliminaire, neuf méthodes de construction différentes ont été appliquées à la géométrie du bâtiment. Cela a fourni un aperçu des performances environnementales de chaque composant en relation avec l’ensemble du bâtiment. Une étude comparative entre deux solutions pour une certaine application ou pour l’ensemble du bâtiment est pertinente, mais la part de certains composants dans le coût environnemental total l’est tout autant. Deuxièmement, au cours de la phase de développement du concept final, des études de moindre envergure ont été utilisées pour pouvoir inclure l’incidence environnementale comme critère dans le processus de décision entre, par exemple, deux solutions pour une application donnée (une fondation en granulés de verre ou en coquillages, par exemple). Troisièmement, une étude LCA a été menée à la fin du projet afin de comparer le bâtiment avec des bâtiments d’une taille et d’une fonction similaires en termes d’incidence environnementale.

Partage et gestion des données

La modélisation des informations du bâtiment (BIM) a été utilisée pour l’ensemble du bâtiment. Le modèle final tel que construit a été livré et rendu accessible de manière centralisée à toutes les parties concernées. Pendant sa durée de vie, il sera utilisé pour documenter l’emplacement actuel et la propriété de l’équipement de mesure et technique (conformément au contrat de location). Il sera également utilisé en fin de vie pour garantir le bon déroulement du démontage et le rendement des matériaux qui en résulte. D’un point de vue technique, aucun passeport matériaux n’a été demandé, mais tous les composants du modèle contiennent les informations nécessaires sur les caractéristiques des matériaux et les quantités. Le codage standardisé (SfB/NL) pour tous les composants a fait l’objet d’une attention particulière.

Modèles d'entreprise en processus de construction innovants

Le modèle d’accès fournit l’accès au produit au lieu de la propriété et dépend donc d’accords de niveau de service (SLA). Dans le secteur de la construction, les modèles d’accès sont généralement utilisés pour des produits de service tels que l’éclairage, la climatisation et les ascenseurs. Dans le cadre de projets d’étude, les composants, assortis d’une longue durée de vie, comme les façades, sont proposés en leasing. Les entretiens, les études de cas et en particulier les calculateurs développés par la CBCI ont souligné que les modèles de service conviennent mieux aux couches de construction (couches de cisaillement) assorties d’une durée de vie limitée. Il s’agit en particulier des couches, du plan de l’espace et des installations techniques. L’incertitude des calculs de flux de trésorerie ne fait qu’augmenter à mesure que la période considérée s’allonge. En outre, la valeur ajoutée circulaire, issue par exemple de la valeur résiduelle en fin de vie, devient insignifiante par actualisation en raison de la méthodologie actuelle de la valeur nette.

Le modèle de performance, et non le produit en lui-même, fournit des performances de produit. Dans le secteur de la construction, l’exemple de « pay per lux » (l’union des forces de Philips et Turntoo) est souvent utilisé. Les produits physiques sont robustes, durables et faciles à entretenir, ce qui signifie que les recettes augmentent avec la durée de vie des produits. Ce modèle concerne la justification des coûts pour l’utilisateur sous la forme d’une redevance fixe et pour le fournisseur sous la forme d’une rentrée d’argent fixe.

Dans le cas du concept de laboratoire vivant, un modèle d’accès a également été appliqué, bien que cela nécessite quelques explications supplémentaires. Le contrat stipule que les installations techniques restent la propriété du bailleur et sont donc activées dans ses comptes. La transaction est considérée comme un bail de la part du locataire (KU Leuven). L’ensemble de la transaction reste en dehors du bilan du preneur. Toutefois, cela ne suffit pas pour contourner le principe de l’acquisition de la propriété par incorporation, une difficulté qui n’a pas été abordée au moment de la conclusion du contrat.

Il est donc clair que ce ne sont pas les composants eux-mêmes, mais leur utilisation qui a fait l’objet d’un contrat. En outre, l’appel d’offres ne prescrivait pas d’installations spécifiques, mais les performances que celles-ci devaient réaliser. Pour ce faire, des normes applicables ont été définies, notamment les règles de l’art habituelles et le label « bâtiments quasi zéro énergie » (label Q-ZEN), comme norme pour les niveaux de performance en matière d’efficacité énergétique. Cette performance a été rendue possible par des considérations de conception (performance thermique de la peau du bâtiment, étanchéité à l’air, etc. adaptées aux propriétés des composants de l’installation choisis) et par la possibilité d’assurer la maintenance et le remplacement des composants fondés sur des données pendant la phase d’utilisation grâce au logiciel OpenMotics et à la collecte de données.