Klimahaus® Bremerhaven 8º Est

Cette construction en acier qui comprend 1.200 tonnes de poutrelles alvéolaires à ouvertures circulaires ACB® d´ArcelorMittal emprunte bon nombre de ses éléments à la construction navale. Les technologies de performance énergétique les plus récentes ont été appliquées pour garantir la protection du climat.

La Klimahaus Bremerhaven 8º Est, littéralement Maison du Climat, développée dans le cadre du plan directeur de revitalisation du Port de Brème, a été inaugurée au mois de juin 2009. Elle constitue désormais un nouveau symbole urbain du port au même titre que le centre commercial « Mediterraneo » ou la tour de l´hôtel « Atlantic Sail City ».

Le project architectural

Le nouveau centre ludo-éducatif se distingue par sa forme hors du commun. Le style cinétique de cette construction ne s´appuie sur aucune formule  géométrique.

Le bâtiment de 125 mètres de longueur et 82 mètres de largeur, est composé par deux corps séparés : l´enveloppe extérieure en verre, qui repose sur une structure en acier composée notamment de poutrelles ACB® d´ArcelorMittal enveloppe une construction intérieure en béton totalement indépendante. La structure métallique  de 1200 tonnes s´inspire abondamment de la construction navale.

La couverture de l’édifice en verre sérigraphié est composée d´environ 4.000 panneaux différents, étant donné que chacun d’eux a été calculé et fabriqué sur mesure.

A l’intérieur du bâtiment, c´est le concept de formes architecturales libres qui prédomine. Des notions classiques comme plafond, étages, couloirs, murs n´ont plus de sens et sont remplacées par un espace continu composé par des niveaux de compensation, des galeries, des escaliers et des rampes distribués irrégulièrement. Les espaces et les formes reflètent cette singularité requise par le concept même de la Klimahaus – des salles réservées à des expositions sur plusieurs étages se juxtaposent à de petites chambres thématiques ou à des zones d’approfondissement. Par conséquent, ce fut pratiquement impossible d’utilisér des d’éléments préfabriqués. Chaque espace a été créé individuellement et en lien avec les éléments voisins.

La séparation de l’édifice intérieur de sa couverture lui confère des avantages pour la climatisation. La circulation de l’air intérieur et la radiation solaire sont utilisés pour sa ventilation naturelle.

Thème d’exposition : un voyage climatique autour du monde

La Klimahaus Bremerhaven 8º Est offre à ses visiteurs une série de connaissances et d’expériences uniques au monde en leur présentant de façon aussi scientifique qu’attrayante, des faits ayant trait au climat, au changement climatique, et à la protection du climat. Avec une surface d’exposition d’environ 11.500 m², la Klimahaus représente, pour le moment, la plus grande offre de loisirs scientifiques en Europe.

Le centre ludo-éducatif contient quatre zones d’exposition :

Le voyage : partant du port de Brème, le voyage nous emmène le long du méridine de longitude huit degrés est avec neuf stations d´arrêts prévus autour du monde, où l’environnement climatologique réel est récréé pour satisfaire nos cinq sens. On passe des Alpes suisses à la Sardaigne méditerranéenne, de la chaleur sèche du Niger aux marécages tropicaux du Cameroun, des récifs de corail de Samoa au froid polaire de l’Antarctique. Durant le voyage, est démontré de façon impressionnante comment les conditions climatiques locales influencent la vie des êtres humains d´une région et quels changements sont prévisibles.

Les éléments : dans cette zone, les visiteurs peuvent conduire leurs propres expériences avec le feu, la terre, l’eau et l’air ; par exemple,  provoquer des tempêtes en miniature, ou vivre une éruption volcanique.

Les perspectives : affronter le climat de notre passé, celui du présent et les effets sur le futur.

Les opportunités : pour indiquer aux visiteurs les options et les moyens que chacun a de réduire les émissions de CO² dans sa vie quotidienne.

Concept climatique durable – le confort et les expériences climatologiques spectaculaires.

La Klimahaus Bremerhaven 8º Est est un édifice d’exposition remarquable non seulement de par son architecture, mais aussi pour les conditions climatologiques spéciales récréées à l´intérieur. Rien qu´au stade de conception, le développement des concepts du climat et de l’énergie a présenté un grand défi : d’une part, il a fallu créer pour les 5000 visiteurs par jour, y séjournant pendant plusieurs heures de suite, une ambiance agréable et une grande qualité de l’air intérieur, et de l’autre, il a fallu récréer au cours du « voyage », les zones climatiques les plus extrêmes et ce de façon réaliste, afin de garantir aux visiteurs une expérience authentique.

Un des points les plus importants exigé au promoteur a été de pouvoir appliquer les exigences les plus strictes en matière de construction durable et d’émission de CO², de façon à ce que l’édifice – du point de vue de la protection du climat – ait un impact aussi réduit que possible sur l’environnement.

Pour respecter ces exigences, l’entreprise Transsolar Energietechnik GmbH a développé un concept d’énergie intégral pour la climatisation de l’édifice : une réduction systématique des charges internes et des besoins de froid d’environ 50% a rendu possible le développement d’un concept d’édifice d’expositions qui peut refroidir,  3 de ses 4 zones et le hall, sans production mécanique de froid, grâce à l’utilisation maximale du potentiel de refroidissement naturel de l’environnement du port de Brème, par des entrées d’air libres, des tours de refroidissement et l’utilisation de géothermie de surface.

À la suite d’une analyse en profondeur de l’utilisation de l’édifice et des expositions, il a été possible de calculer le type, la structure et la quantité de ses besoins énergétiques. Il en ressort que la Klimahaus a besoin de plus de refroidissement que de chauffage au cours de toute l’année, et donc que l’énergie de refroidissement dépasse très clairement  celle de chauffage.

Le développement d´une solution globale  de climatisation et de construction a demandé dès le début du projet une planification interdisciplinaire et une collaboration de tous les métiers (des architectes aux constructeurs, promoteurs, services de construction, en passant par les planificateurs de la façade, les planificateurs des expositions, des  objets des expositions, et des moyens à employer).

De cette façon, il a été possible de réduire les besoins en lumière artificielle de 65 w/m² à 40 w/m² : ceci a été une mesure absolument essentielle pour placer le refroidissement du noyau béton du bâtiment intérieur comme priorité.

Le principe de base a évidemment été d’utiliser au maximum les ressources naturelles locales ainsi que les énergies renouvelables.

Accumulation de chaleur dans les planchers-masse

La structure massive des planchers et par conséquent leur capacité de stockage et de régénération est mise à contribution pour tempérer les espaces. Les plafonds absorbent l´excès de chaleur des volumes d´exposition pendant la journée. La nuit, de l´eau froide (refroidie par l’air nocturne dans la tour de refroidissement) circule dans le réseau de canalisations intégré dans la dalle et baisse la température du béton de la dalle. Le jour suivant, les dalles de plancher sont à nouveau prêtes à stocker la chaleur. Les échanges d´énergie entre les plafonds en béton et l´air ambiant se font par radiation et jouent un rôle essentiel dans le comfort thermique des salles d´exposition.

ou refroidissement des planchers par géothermie peu profonde à basse température

Les planchers moins épais qui ne présentent pas suffisamment de masse pour accumuler la chaleur sont refroidis par géothermie peu profonde. Au lieu d’utiliser des machines de climatisation, ce sont les basses températures des couches peu profondes du sol sous la KlimaHaus qui sont exploitées.  Le bâtiment est posé sur 770 pieux en béton. 464 d´entre eux sont équipés de circuits dans lesquels circulent un fluide véhicule thermique pour garantir les échanges de chaleur avec le sol.   

Ce principe de géothermie peu profonde fournit aussi besoins des installations d’aération et de refroidissement du sol du hall principal avec une puissance de refroidissement maximale d’environ 270 kW.

Apport d’air extérieur

Les installations de ventilation mécanique sont remplacées autant que possible par un système d’aération naturel complémentaire. Dans le cas où les conditions externes le permettent, des clapets d’aération sont ouverts pour évacuer les fumées à l’extérieur. En hiver, la chaleur générée en façade est récupérée pour préchauffer l’air froid entrant. De même qu´un système de récupération capte la chaleur de l’air chaud qui monte librement vers le haut et évite que cette énergie s´échappe vers l´extérieur.  En été, de nuit, le système d’aération naturel sert à purger l´ensemble de l´air du bâtiment.

Systèmes actifs de refroidissement et de chauffage

Malgré tout, l’utilisation de ressources naturelles n’est pas suffisante pour recréer par exemple la chaleur tropicale ou le froid polaire. Le projet a soigneusement été étudié par  des ingénieries climatiques. En complément du système de récupération de chaleur de l’air expulsé cité dans le paragraphe précédent, la chaleur est fournie par l´incinérateur de déchets à récupération d´énergie du port de Brème.
Par ailleurs, en été le froid est produit par procédé par sorption (absorption liquide).

L’électricité provient de sources d’énergie renouvelables

La Klimahaus couvre le reste de ses besoins énergétiques pour le fonctionnement des intallations au moyen d´électricité produite à partir de sources d´énergies renouvelables comme les éoliennes ou les centrales hydroélectriques.

Le bilan CO²

Le bilan  CO² de la Klimahaus est pratiquement nul, c’est à dire qu’il se situe aux alentours de 400 g/visiteur, ce qui représente 1% des émissions de CO² journalières d’un citoyen moyen ou d’un déplacement de 3 km en voiture.

De plus, des cellules photovoltaïques monocristallines sont intégrées dans la couverture en verre de la Plaza. Ces cellules produisent 37 kW d’électricité (c’est à dire tous les besoins énergétiques de la zone d’expositions “opportunités”). Simultanément les cellules noires réduisent d’environ 20 % le rayonnement solaire dans la Plaza et fonctionnent donc en tant que brise soleil.



Informations supplémentaires

L´idée du Klimahaus® : Dr. Carlo Petri, Petri & Tiemann GmbH (Leitthema / Reise auf dem 8. Längengrad)
Opérateur : Klimahaus® Betriebsgesellschaft mbH
Promoteur : BEAN Bremerhavener Entwicklungsgesellschaft Alter/Neuer Hafen mbH & Co. KG
Architecte (Design): Klumpp Architekten Stadtplaner
Architecte (Conception et planification) : agn Niederberghaus & Partner GmbH
Design des surfaces d´exposition : Kunstraum GfK mbH
Project management : STÄWOG Städtische Wohnungsgesellschaft Bremerhaven mbH