Immeuble de bureaux et hôtel Grosspeter Tower

Le première tour entièrement solaire de Suisse emprunte une nouvelle voie dans le domaine de l'architecture solaire. Les modules solaires, réalisés sur mesure et spécifiques au projet de l’édifice «Grosspeter Tower» à Bâle, font partie intégrante de la façade et sont le reflet d’un concept architectural global, sans pour autant paraître technoïdes. Afin d'exploiter au mieux les espaces intérieurs, Burckhardt + Partner AG ont déplacé la structure portante au niveau de la façade. Malgré la complexité du processus de mise en œuvre, cette réalisation est indubitablement un projet pionnier.

La façade est un élément déterminants d'un bâtiment; dans la structure urbaine, elle est considérée comme le «visage» de l’immeuble et permet de communiquer aux occupants et aux passants une première impression. Avec le tournant énergétique, tous les acteurs impliqués doivent relever un défi conceptuel: comment peut-on conjuguer la production d'énergie propre et l'architecture? Le photovoltaïque (PV) joue un rôle central à cet égard. L’utilisation de modules photovoltaïques sur le toit s'est imposée aujourd'hui dans le secteur du bâtiment. Jusqu'à présent, les modules PV conventionnels ont rarement été utilisés comme éléments de façade. Leur aspect technique et leur brillance cristalline foncée sont peu esthétiques et limitent la marge de manœuvre des architectes. Outre les coûts qui sont plus élevés que, par exemple, dans le cas d’une simple façade en crépi, ce sont surtout l'entretien, l'haptique et l'intégration structurelle qui posent des défis supplémentaires aux architectes et aux clients. Afin d'élargir la marge de manœuvre des architectes, l'industrie a développé des produits plus flexibles et fabrique des modules solaires pour des projets spécifiques. Un modèle d'architecture exemplaire, qui a reconnu le potentiel architectural des modules photovoltaïques, se trouve à Bâle, non loin de la gare des CFF. L’édifice «Grosspeter Tower» des architectes de Burckhardt + Partner AG qui l’incarnation d’un mariage réussi entre technique solaire et architecture.

Spécifications et idées
Investir davantage dans la protection du climat est l'un des principaux objectifs du maître d'ouvrage PSP Immobilier Zurich. Dès le début, ils ont fixé des directives claires pour la construction de l’ édifice «Grosspeter Tower» à Bâle, qui abrite des bureaux et un hôtel. Une prémisse importante était de limiter les parties transparentes de la façade à 50% de la surface de la façade et de concevoir l'autre moitié sous la forme d’une construction de façade isolée. Moins les charges thermiques sont importantes, moins il faut produire du froid, et le confort s'en trouve amélioré. Il en est de même en hiver, vu que moins la façade présente des surfaces vitrées, moins il y a des courant d’air froid. La valeur de 50 % permet ainsi de créer un bon équilibre pour profiter de la lumière naturelle d’une part et assurer un bon climat intérieur d’autre part. La façade photovoltaïque, dont les panneaux sont intégrés dans les surfaces fixes des façades, constitue une preuve visible des efforts écologiques.
«Lorsque nous étions en train d’élaborer le projet de façade, il y a eu un développement important sur le marché photovoltaïque, qui s'est avéré particulièrement utile pour nous», se souvient Andreas Kaufmann, architecte du projet de construction. Les modules solaires, qui jusqu’alors étaient livrés exclusivement dans des dimensions standard, pouvaient désormais être fabriqués selon les spécifications du client et du projet, et ce dans de nombreuses variantes, y compris avec des cellules solaires à couche mince. «Toutefois, cela n’a pas changé grand-chose au niveau du processus de conception même de la façade, qui reste comparable à celui d'autres projets», souligne M. Kaufmann. L'idée maîtresse qui sous-tend le projet, et donc la façade, s’appuie sur une analyse de l'urbanisme et de l'affectation prévue du bâtiment. La parcelle de terrain où se trouve la tour est une des six parcelles à bâtir, qui se répartissent sur le site du Grosspeter, avec une superficie de 17’450 m2, qui se trouve entre les voies ferrées de la gare CFF voisine et la route très fréquentée Grosspeterstrasse. Afin d’exploiter au mieux ce site, la ville a décidé de procéder à une réorganisation urbanistique et à un changement d’affectation de la zone. Le concept du plan de construction a été développé par Miller & Maranta Architekten Basel. À l'avenir, les nouvelles constructions permettront d’étoffer l’offre manquante d'hôtels à Bâle et d’offrir des surfaces de bureaux de grande qualité. Le projet consiste en une affectation mixte de bureaux et d’hôtel. D’une hauteur de 78m et avec une surface utile de 18’000 mètres carrés, la grande tour qui se situe à l'extrémité sud-est du site de Grosspeter, directement à côté de la bretelle d'accès aux autoroutes A2/ A3, domine la silhouette urbaine de la cité, crée un nouvel accent urbanistique et s’érige tel un emblème aux portes de la ville.
Le concept de façade s’inspire de l'œuvre d’art «PermanentModell» de Monadnok de Rotterdam. Sur la base de cette structure, l'enveloppe du bâtiment se présente, au niveau des étages inférieurs, sous la forme d’une façade perforée; avec l’altitude, la façade démontre des ouvertures plus grandes, et devient, tout en haut de la tour, une construction légère à poteaux/traverses. «Ce concept ne se veut pas un simple formalisme, il correspond surtout aux usages», explique Kaufmann, «car l’hôtel, qui s’étend du 1er au 5e étage, requiert une ambiance plus intime, tandis que les bureaux dans les étages supérieurs bénéficient ainsi d’une grande luminosité et d’une vue panoramique». Les deux volumes emboîtés, la tour et le socle, accueillent les différents usages. Le socle se compose de six niveaux, qui hébergent des bureaux, l'hôtel avec de vastes espaces de réception, halls d’entrée et salles de réception et de conférence à usage commun. La tour, de forme plutôt carrée, dispose de plus de 11'000 m2 de surface de bureaux.

Enveloppe et noyau
L’immeuble est réalisé selon le principe du «Core and Shell», avec des plateaux d’étages libres, afin de permettre aux futurs usagers d’aménager les surfaces en fonction de leurs besoins. Les surfaces locatives ne disposent que d’un aménagement de base, c’est-à-dire uniquement avec l'enveloppe du bâtiment (shell) et les noyaux d'accès centraux tels que les ascenseurs, les cages d'escalier et les gaines techniques (core). Les unités locatives, chacune entre 210 m2 et 880 m2, peuvent être aménagées individuellement, leur plan de sol est flexible et permet également de reliées plusieurs étages. La structure portante en construction à ossature, avec des dalles plates en béton coulé sur place, chacune entre 26 à 30 cm d'épaisseur, permet de répondre parfaitement aux exigences. Les plafonds plats de la tour, avec une portée allant jusqu'à 8 mètres, reposent sur une construction à ossature métallique bétonnée (pont Vierendeel) au niveau de la façade et sur des murs porteurs dans la partie centrale. Le volume longitudinal fait également fonction de tablier coupe-feu (90 cm), une mesure requise pour les immeubles de grande hauteur, ce qui permet de renoncer aux systèmes sprinkler.
À partir du premier étage, l'immeuble de grande hauteur fait saillie d’environ neuf mètres sur la nouvelle voie d'accès. La surface d'appui de l’immeuble de grande hauteur a été nettement réduite, sans pour autant avoir dû rajouter d’autres éléments statiques qui auraient troublé l'élégance sobre de la façade. Le concept statique de la façade portante en tant que ponts Vierendeel superposés a permis de reprendre les forces du porte-à-faux.

Centrale solaire
En plus d’être une preuve visible d’une construction durable, la façade PV peut également servir à des fins de marketing. En fournissant une grande partie de l'électricité pour l’aménagement de base, la façade photovoltaïque contribue à une exploitation presque exempte d’émissions de CO2. Avec la centrale solaire montée sur le toit (avec une puissance supplémentaire de 100 kWc), les quelque 10 000 modules solaires de la façade, qui totalisent une puissance de 440 kWc, produisent environ 260 000 kWh/a d'électricité. Cela couvre une grande partie des besoins essentiels en électricité.
Dans la façade PV, la taille des modules solaires varie considérablement: environ 450 différents types de modules solaires à couches minces, sur mesure et spécifiques au client, ont été intégrés dans toutes les surfaces opaques de la façade, au niveau de l'immeuble et du socle, ce qui a engendré la nécessité de l’élaboration d’un concept de câblage sophistiqué. Les différents côtés «productifs» de la façade - que ce soit du côté sud, ouest, est, nord ou sur le toit – ont ainsi pu être reliés entre eux, si bien que l’image de la façade reste homogène et uniforme. La disposition des surfaces actives devait répondre à des exigences esthétiques particulière en ce qui concerne les patchs solaires La taille maximale des patchs est déterminée par les possibilités techniques de production. Pour assurer une certaine homogénéité sur l'ensemble de la façade, les architectes ont conçu chaque type de module solaire en collaboration avec les planificateurs solaires de du bureau «energiebüro» de Zurich.
Un autre élément central de la façade est la protection solaire à l’extérieur. Elle s’avère très efficace et contribue à un bon climat ambiant et une consommation réduite d'énergie. Les stores à lamelles, finement perforées, permettent un réglage en fonction de la luminosité tout en offrant une vue dégagée, même sous un fort ensoleillement. En ce qui concerne la production de chaleur, le maître d'ouvrage a opté pour des sondes géothermiques, vu que le réseau de chaleur à distance ne fournissait pas de refroidissement et que ce dernier gagnera en importance en termes de performance et de consommation énergétique par rapport au chauffage dans les immeubles de bureaux. Un champ de sondes géothermiques