Nous examinons attentivement le contexte climatique d'un projet, tant au présent que futur : la course du soleil, le rayonnement solaire tout au long de l'année, les conditions de vent, la température et l'humidité selon les saisons, ainsi que les précipitations. Nous prenons également en compte les effets d'îlot de chaleur urbain et l'influence des couloirs de vent. Le climat influence ensuite les attentes en matière de qualité de vie, à l'intérieur comme à l'extérieur. Le confort doit être remis en question et redéfini face à la perspective de conditions météorologiques extrêmes. Le bien-être doit se concentrer sur la santé, et il doit rester possible de passer du temps à l'extérieur sans stress thermique.
Nous supposons qu’à la fin du siècle, à cause du changement climatique anthropique, le climat à Stuttgart sera semblable au climat actuel de Toulouse, dans le sud de la France. Découvrez ici ce qu’il adviendra des autres villes.
Concevoir aujourd’hui pour notre climat futur est essentiel pour que les projets de construction soient préparés au réchauffement climatique et aux autres conditions météorologiques à venir.
Adaptation au climat : Nos simulations tiennent compte des conséquences du changement climatique et utilisent des données météorologiques prévisionnelles issues des recherches climatiques actuelles.

Analyse de site


Définir les conditions limites
Les bâtiments existants, les infrastructures, les espaces verts et les plans d’eau créent des conditions limites qui façonnent le potentiel du site. Pour assurer un approvisionnement en énergie renouvelables, nous étudions la disponibilité et la résilience futures des ressources possibles comparées aux besoins du bâtiment et aux coûts potentiels.
La protection du climat (également appelée atténuation du changement climatique) est la priorité absolue dans nos projets. C'est pourquoi nous prenons toujours en compte l'empreinte carbone du projet de construction de manière holistique et stratégique.

Développement du concept
A nos yeux, c’est le cœur même de l’ingénierie climatique. Sur la base de l’analyse de site et des conditions limites, nous développons un concept énergétique durable qui protège l’environnement et ne contribue pas au changement climatique. Qu’il s’agisse d’un bâtiment unique, d’un quartier entier ou d’un espace extérieur, d’une nouvelle construction ou d’un bâtiment existant, nous commençons toujours par examiner le potentiel des mesures passives.
Architecture et formes urbaines
Superposé
L'empilement fait référence au processus de construction consistant à ajouter des étages supplémentaires à un bâtiment existant. Cela contribue à la protection du climat en réduisant la consommation de terrain, puisque les bâtiments existants sont utilisés plutôt que de développer de nouveaux terrains. L'extension verticale évite la démolition d'anciens bâtiments, consomme moins de ressources et d'énergie qu'une nouvelle construction, puisque l'utilisation et le transport des matériaux sont réduits, ce qui permet d'économiser considérablement les émissions de carbone. Des rénovations énergétiques supplémentaires et l'utilisation de technologies efficaces améliorent l'efficacité énergétique des bâtiments existants.
Préservation
La préservation du parc existant fait référence à la pratique consistant à entretenir et à rénover les bâtiments existants plutôt que de les démolir et de les reconstruire. Cette approche permet de préserver les ressources, car moins de nouveaux matériaux de construction doivent être produits, de grandes quantités de déchets sont évitées et la démolition n'est pas nécessaire. Cela contribue à réduire les émissions de carbone.
Massing
Le massing fait référence à l'espace d'un bâtiment défini par ses dimensions extérieures (longueur, largeur, hauteur). Le volume est essentiel pour calculer l'offre spatiale et le bilan énergétique d'un bâtiment. Une gestion consciente du volume dans la construction contribue à la protection du climat, car les bâtiments conçus de manière efficace consomment moins d'énergie. Un volume compact et bien isolé entraîne une perte de chaleur minimale, et l'utilisation optimale de la lumière du jour et de la circulation de l'air réduit le besoin d'éclairage artificiel et de chauffage.
Orientation
L'orientation en architecture décrit l'alignement d'un bâtiment par rapport aux directions cardinales, en particulier le soleil. Une orientation réfléchie permet de réduire la consommation d'énergie : L'orientation vers le sud (dans l'hémisphère nord) permet d'utiliser au mieux la lumière du soleil pendant l'hiver et d'économiser de l'énergie de chauffage. L'utilisation passive de l'énergie solaire diminue le besoin de chauffage. Une orientation ciblée peut également protéger contre la surchauffe, ce qui réduit les besoins de refroidissement et les émissions de carbone. L'orientation influe sur l'utilisation active des surfaces destinées à l'énergie photovoltaïque et sur le climat urbain par le biais des flux de vent.
Programme
Le programme fait référence à la division et à l'utilisation des zones d'un bâtiment pour remplir des fonctions spécifiques. Un programme d'espace bien pensé permet d'utiliser efficacement l'espace disponible, de réduire la consommation d'énergie grâce à une conception compacte et fonctionnelle, et de minimiser les zones inutiles. Cela permet de réduire les besoins en chauffage et en climatisation, et donc la consommation d'énergie, et donc de diminuer les émissions de carbone. Un programme spatial optimisé contribue à la protection du climat en préservant les ressources et en augmentant l'efficacité énergétique. Lorsque des programmes d'espace flexibles sont nécessaires, la technologie (climatique) est conçue pour avoir un impact minimal en cas de rénovation.
Mesures passives
Toiture végétalisée
Les toitures végétalisées permettent de recouvrir les toits d'une couche de végétation composée de plantes résistantes à la sécheresse, adaptables et ne nécessitant que peu d'entretien. Elles améliorent la qualité de l'air, séquestrent le CO₂ et renforcent la biodiversité. Grâce au refroidissement par évaporation, elles atténuent l'effet d'îlot de chaleur urbain. En stockant l'eau de pluie, elles allègent le fardeau des systèmes d'assainissement. En outre, elles améliorent l'efficacité énergétique des bâtiments en servant d'isolant naturel.
Enveloppe du bâtiment également axée sur la préservation
L'enveloppe du bâtiment désigne les limites extérieures d'un bâtiment qui séparent les espaces intérieurs de l'environnement extérieur. Elle comprend les murs, les toits, les fenêtres, les portes et les fondations. En termes d'efficacité énergétique, l'enveloppe du bâtiment joue un rôle crucial, car elle influence considérablement les échanges de chaleur et de froid entre l'intérieur et l'extérieur, ainsi que le confort des occupants à l'intérieur. Lors de la conception de l'enveloppe du bâtiment, il convient d'équilibrer les coûts et les avantages tout en tenant compte des aspects écologiques.
L'enveloppe du bâtiment façonne l'esthétique d'une structure et est liée à toute une série de tâches et d'éléments tels que l'isolation thermique, le stockage de la chaleur, l'étanchéité à l'air, l'isolation phonique, les fenêtres et l'ombrage. Les technologies d'énergie renouvelable peuvent également être intégrées dans la conception des façades ou des toits.
L'enveloppe du bâtiment est une préoccupation majeure dans l'entretien ou la rénovation (énergétique) des bâtiments protégés par l'histoire. Pour préserver le patrimoine culturel tout en tenant compte des exigences modernes, il faut trouver des solutions qui améliorent la protection thermique tout en respectant les cadres juridiques, sans altérer la forme du bâtiment ni mettre en péril son intégrité.
Facades végétalisées
Les facades végétalisées font référence à la végétalisation des murs extérieurs des bâtiments à l'aide de diverses espèces de plantes. Les plantes grimpantes, les jardinières ou les systèmes spécialisés offrent une variété d'avantages écologiques, sociaux et esthétiques. Les façades vertes jouent un rôle important dans l'urbanisme et l'architecture.
Ventilation nocturne
La ventilation nocturne est une méthode de ventilation naturelle des bâtiments. L'air frais de l'extérieur pendant la nuit chasse l'air chaud de l'intérieur, refroidissant ainsi le bâtiment. En ouvrant stratégiquement les fenêtres, les portes ou les systèmes de ventilation spécialisés, il est possible de réduire ou d'éviter le recours à des systèmes de refroidissement actifs pendant la journée.
Ventilation naturelle
La ventilation naturelle est le renouvellement de l'air dans les espaces par des processus naturels tels que le vent et les différences de température.
Protection solaire
La protection solaire réduit la lumière directe du soleil qui pénètre dans les espaces intérieurs.
Les stores et les vitres à revêtement spécial réduisent la quantité de chaleur qui pénètre à l'intérieur par les fenêtres.Il en résulte une demande moindre de climatisation et, par conséquent, une réduction de la consommation d'énergie. Une protection solaire efficace permet une utilisation optimale de la lumière naturelle sans surchauffer les espaces.
Masse thermique
La masse thermique fait référence à la capacité d'un matériau à stocker la chaleur et à la restituer au fil du temps. Les matériaux à forte capacité thermique, tels que le béton ou la brique, absorbent la chaleur pendant la journée et la restituent la nuit ou lorsque les températures sont plus fraîches.
Lorsque la masse thermique est suffisante, ses propriétés doivent être utilisées pour maintenir un climat intérieur confortable et stable.
Taux de vitrage
La Taux de vitrage est un facteur crucial dans la planification de bâtiments à haute efficacité énergétique. Le taux de vitrage optimal doit être déterminé en fonction de l'emplacement, du climat et de l'utilisation du bâtiment afin de maximiser le confort tout en minimisant les coûts énergétiques. Des fenêtres adaptées, avec une bonne isolation et une bonne protection solaire, garantissent l'accès à la lumière du jour et l'efficacité énergétique.
Mesures actives
Récupération de chaleur sur eaux usées
La récupération de la chaleur des eaux usées est l'énergie thermique contenue dans les flux d'eaux usées. Elle provient des activités humaines liées à l'utilisation de l'eau, telles que les douches, la cuisine, le lavage, et de l'énergie utilisée dans les bâtiments. La chaleur des eaux usées peut être exploitée comme source d'énergie renouvelable grâce à des systèmes de récupération de la chaleur.
Récupération de chaleur sur chaleur fatale
La récupération de la chaleur fatale fait référence à la chaleur produite au cours de divers processus et qui n'est plus utile à son objectif initial. Qu'elle provienne de systèmes, d'appareils, de particuliers ou d'autres sources, cette énergie thermique peut être réutilisée pour le chauffage ou la production d'eau chaude, au lieu d'être rejetée dans l'environnement.
Batteries
Les batteries permettent de conserver temporairement l'énergie excédentaire produite à partir de sources renouvelables, par exemple lors des journées ensoleillées, pour l'utiliser ultérieurement. Cela permet de réduire la dépendance à l'égard des sources d'énergie externes et de diminuer les coûts énergétiques. Les systèmes de stockage d'énergie les plus couramment utilisés aujourd'hui sont les batteries lithium-ion rechargeables, qui se caractérisent par une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et une bonne efficacité de charge. - Certains concepts utilisent le « surplus » saisonnier d'énergie électrique pour produire de l'hydrogène, qui peut ensuite être stocké et reconverti en électricité en cas de besoin dans un système de pile à combustible.
Masse thermique activée
La masse thermique activée utilise la masse thermique des éléments de construction pour réguler les besoins en chauffage d'un bâtiment et améliorer l'efficacité énergétique.
Les composants tels que les plafonds, les murs ou les planchers sont équipés d'un système de tuyaux et utilisés activement pour l'absorption, le stockage et la distribution de la chaleur. Le liquide circulant dans les tuyaux est chauffé ou refroidi pour ajuster la température des composants, en stockant cette chaleur ou ce froid comme tampon. L'activation des composants est confortable, atténuant les fluctuations de température et contribuant à un climat intérieur stable et agréable.
Stockage de glace
Le stockage de glace est un système efficace de stockage d'énergie thermique qui utilise le changement de phase de l'eau en glace et vice versa. Il sert à la fois à refroidir et à chauffer les bâtiments et fonctionne avec une pompe à chaleur qui extrait la chaleur latente de l'eau. Pendant les mois les plus frais, la pompe à chaleur extrait l'énergie thermique de l'eau stockée, créant ainsi de la glace. Lorsque les températures ambiantes augmentent, la chaleur est réintroduite dans le stockage et la glace fond. Les systèmes de stockage de glace offrent une densité énergétique élevée et sont efficaces sur le plan énergétique pour le chauffage et la climatisation des bâtiments.
Augmentation de la vitesse d‘air
L’augmentation de la vitesse d‘air fait référence à une meilleure circulation de l'air à l'intérieur d'une pièce ou d'un bâtiment. Différents facteurs déterminent ce que l'on appelle le confort thermique, notamment la température, l'humidité relative, la vitesse de l'air et la chaleur rayonnante. L'augmentation du mouvement de l'air abaisse la température perçue, ce qui en fait un moyen économe en énergie de maintenir un climat intérieur confortable, en particulier dans les environnements chauds.
PV en facade / PV
Le photovoltaïque est une technologie permettant de convertir la lumière en énergie électrique à l'aide de cellules photovoltaïques composées de matériaux semi-conducteurs qui génèrent de l'électricité lorsqu'elles absorbent la lumière du soleil.
Plusieurs cellules sont combinées pour former des modules solaires, et plusieurs modules sont nécessaires pour un système qui fournit de l'électricité à un bâtiment ou qui alimente le réseau électrique. Dans les bâtiments, les modules photovoltaïques sont placés de préférence sur les toits orientés vers le soleil.
Le photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) désigne l'intégration de systèmes photovoltaïques dans l'enveloppe du bâtiment, comme les tuiles, les façades ou les fenêtres. Cette technologie permet de produire de l'énergie solaire directement sur le bâtiment tout en conservant la fonctionnalité de l'élément de construction (par exemple, la protection contre les intempéries). Le BIPV améliore l'efficacité énergétique des bâtiments et favorise la construction durable.
Géothermie
La géothermie implique l'utilisation de la chaleur de la Terre pour la production d'énergie ou le chauffage (et le refroidissement).
Solaire thermique
L'énergie solaire thermique capte l'énergie solaire à des fins de chauffage, principalement pour le chauffage des locaux et la production d'eau chaude.
Energie éolienne
L'énergie éolienne est la conversion de l'énergie éolienne en énergie électrique au moyen de turbines éoliennes.
Espaces extérieurs
Albédo
L'albédo est le pouvoir réfléchissant d'une surface par rapport à la lumière du soleil. Une surface ayant un albédo élevé réfléchit la plus grande partie de l'énergie rayonnante tout en absorbant peu, et reste plus froide qu'un matériau ayant un albédo faible.
Arbres
Les arbres sont des fournisseurs d'ombre naturels qui rafraîchissent l'environnement, améliorent la qualité de l'air, renforcent la biodiversité et augmentent la qualité de vie, en particulier dans les zones urbaines.
Augmenter la perméabilité
Le remplacement de matériaux tels que l'asphalte, le béton ou le pavage par des équivalents perméables ou leur suppression totale permet à l'eau de pluie d'être absorbée par le sol. En combinaison avec la végétation, cela permet de restaurer les fonctions naturelles du sol, telles que la rétention d'eau et la régulation de la température, tout en réduisant le ruissellement des eaux de pluie.
Renaturer
Renaturer restaure des sites agricoles ou industriels et des cours d'eau dans un état proche de l'état naturel et favorise ainsi la biodiversité, la protection du climat, la lutte contre l'érosion et la rétention d'eau.
Accès à l’eau
L'accès à l'eau est essentiel pour des villes dynamiques, durables et résilientes ; les sources d'eau améliorent la qualité de vie, les microclimats, les zones tampons en cas de fortes pluies et de vagues de chaleur, et favorisent la biodiversité.
L'objectif est de développer une stratégie à faible empreinte écologique qui crée un environnement intérieur (ou extérieur) de haute qualité pour les utilisateurs. Les mesures passives réduisent les pertes de chaleur en hiver et les gains de chaleur en été sans utiliser d'énergie supplémentaire. Elles peuvent être mises en œuvre à travers l'orientation, la forme, la conception de la façade et le choix des matériaux ; elles visent la protection solaire, la ventilation naturelle, l'utilisation de la masse thermique... Nous soutenons le processus de conception par des simulations qui prédisent les conditions heure par heure et indiquent si et quand des mesures actives sont nécessaires.
Nous étudions différentes possibilités pour évaluer comment le niveau de confort souhaité peut être assuré avec le moins d'effort technique et de consommation d'énergie possible ; "ce qui suffit n'est jamais trop peu" (Sénèque). Nous n'avons pas inventé la suffisance, mais elle est toujours un guide pour nous.
Grâce à notre concept énergétique holistique, nous ne réduisons pas seulement les émissions de carbone pour atténuer le changement climatique, nous visons également à accroître la résilience pour l'adaptation aux futurs climats. Cela crée des synergies précieuses pour l'avenir
L'efficacité énergétique et le choix des matériaux contribuent à maintenir les émissions de CO2 à un niveau faible. Les émissions générées au cours du cycle de vie d'un projet de construction peuvent être compensées par des bâtiments et des quartiers climat-positifs. L'utilisation de ressources locales telles que le soleil, le vent, la géothermie ou la chaleur des eaux usées peut générer plus d'énergie renouvelable que ce dont l'exploitation a besoin
La clé est d'utiliser le contexte du projet de construction pour créer des connexions et des synergies. Souvent, un seul bâtiment ne peut pas parvenir à être neutre en carbone dans son exploitation, mais peut atteindre une exploitation climato-neutre lorsque associé avec d'autres. Ce qui est de la chaleur résiduelle pour une entreprise, par exemple, peut servir de source de chaleur pour d'autres et même être stockée. Nos concepts holistiques pour les quartiers et les villes visent à combiner atténuation du climat et adaptation, c'est-à-dire la durabilité et la fonctionnalité des bâtiments même dans le climat futur.
Un bon confort extérieur est essentiel pour une ville vivable ; un climat urbain amélioré réduit également le besoin de refroidissement des bâtiments. Nous utilisons des simulations pour démontrer comment les constructions ou la végétation affecte la ventilation d'une zone, ou comment la conception influence le microclimat. Les arbres ne créent pas seulement un environnement extérieur agréable, mais peuvent également fournir intentionnellement de l'ombre en été. Après avoir perdu leurs feuilles, le soleil d'hiver peut réchauffer une place ou éclairer un bâtiment. Il en va de même pour la végétalisation des façades des bâtiments. D'autres aspects de cette "trame bleue-verte" sont importants et doivent-être questionnés : Devons-nous augmenter la porosité du sol ? Faut-il une toiture végétalisée ? Est-il possible de jardiner sur le toit, sous un système photovoltaïque ? L'eau grise est-elle collectée et utilisée ? Pouvons-nous réduire ainsi les besoins en eau ? Les fortes pluies peuvent-elles être stockées localement ?
La construction respectueuse du climat, avec une vision holistique de la durabilité, signifie protection du climat maintenant, bâtiments résilients à l'avenir, ou pour faire court « Protéger et S'adapter ».
