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DFAB HOUSE: la technique sanitaire est, elle aussi, numérique

Une construction en bois ou une armature en acier complètement réalisée par des robots. Oui, pourquoi pas. Mais de là à penser que c’est possible pour des installations sanitaires? Le montage se fait certes encore à la main, mais la préconfection et toujours plus de robinetteries sont basées sur des données numérisées. En outre, la commande automatique joue un rôle croissant. Pour la commande intelligente du chauffage par le sol Therm-Control dans la DFAB HOUSE, R. Nussbaum SA apporte sa contribution à la Smart Home.

Texte: Andreas Stettler / Photos: Roland Spring

DFAB HOUSE est, de par le monde, le premier édifice habitable ayant été planifié ET construit numériquement, ce largement de manière automatisée, à l’aide de robots et d’imprimantes 3D. Après quatre années de planification et de construction, trois collaborateurs de l’Empa et chercheurs de l’ETH ont été choisis pour y emménager début mai. Aménagée en quatre chambres à coucher avec salle de bain, une cuisine commune et une salle de séjour, le module est perché tout en haut des trois plateformes du bâtiment NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies), sur le terrain de l’Empa à Dübendorf. Pour la construction, les chercheurs de l’ETH de Zurich ont, dans le cadre du Pôle de recherche national (PRN) «Fabrication numérique», transposé les nouvelles technologies de construction numérique du laboratoire à des applications réelles, ce en collaboration avec des partenaires de l’industrie. Les professeurs des huit chaires de l’ETH ont cherché à rendre la construction plus durable et efficace à l’aide de technologies numériques, tout en ouvrant de nouvelles voies dans l’aménagement.

Les partenaires de l’industrie conduisent eux-mêmes les essais

L’intérêt suscité par le bâtiment NEST et la DFAB HOUSE se voit aux quelque 1000 visiteurs par mois, mais aussi aux partenaires de l'industrie impliqués dans la réalisation du tout nouveau module. «Nos partenaires gèrent en toute indépendance leurs innovations au plus près du marché. De notre côté nous leur offrons une plateforme, en l’occurrence NEST», explique Enrico Marchesi, manager d’innovation pour NEST. «Ils testent leur produits en toute indépendance et en tirent leurs propres enseignements.» S’il est prévu que les habitants réalisent des mesures et établissent des rapports, ces opérations se déroulent largement à un niveau bilatéral. Lui-même en tant qu’ingénieur MSRT, a évidemment donnée quelques conseils sur les installations techniques dans la DFAB HOUSE, tout en laissant cependant beaucoup de latitude aux entreprises participantes, précise Marchesi. Ce projet ne saurait toutefois être assimilé à un terrain de jeu. Les attentes envers les partenaires ont en effet le mérite d’être claires: il faut que ça fonctionne.

La commande intelligente du chauffage par le sol

Therm-Control de Nussbaum est littéralement prédestiné à être mis en œuvre à Dübendorf. Pour le chauffage par le sol avec réglage dans chaque pièce, le système mesure cinq paramètres de réglage: température de départ et de retour de chaque circuit de chauffage, température ambiante, écart entre valeurs prédéfinies/réelles et température de contrôle. Comme les robinets s’ouvrent et se ferment rapidement, le chauffage par le sol est d’une grande réactivité aux changements de température, selon l’ensoleillement par exemple. Grâce à un algorithme, on peut dire que Therm-Control acquiert une connaissance profonde du bâtiment, ce qui lui permet d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts. Tout cela n’empêche pas les habitants de la DFAB HOUSE de pouvoir réaliser leurs réglages préférés avec des appareils de commande dédiés.

Robinet d'arrêt automatique

Le set servomoteur Easy-Matic pour robinets d’arrêt est constitué d’un actuateur, d’un contrôleur à minuterie intégrée et de connectivités multiples pour capteurs standards et interfaces numériques et Modbus. Dans la DFAB HOUSE il protège le petit local technique contre le dégât des eaux: dans le cas d’une fuite, le détecteur d'eau à proximité du sol envoie une commande de fermeture à l’actuateur monté sur le robinet d’arrêt. Cette configuration permet en outre de programmer l’ouverture et la fermeture des robinets. Des essais sont en cours chez Nussbaum pour une toute nouvelle solution dans la production d'eau chaude. Entretemps est utilisé le prototype d’un appareil dit chauffe-eau sanitaire pompe à chaleur. Le CES utilise l’eau de retour de l’installation de chauffage en vue de chauffer l’eau sanitaire, ce en faisant appel à la technologie de la pompe à chaleur. L’appareil, qui prend place dans une armoire aux normes suisses, pourrait en principe remplacer les chauffe-eau à alimentation purement électrique encore très répandus en Suisse.

Tuyaux sur mesure

Le système de cadres de montage Optivis-Tec convenait parfaitement bien à l’agencement inhabituel et à l’exiguïté de l’espace. D’après Vitor Correia, installateur chez ENGIE, le système de montage constitué de profilés et de pièces d'assemblage s’est laissé adapter facilement à la situation sur site. À la demande du client, Nussbaum Plantec établit aussi les schémas CAO et fournit les listes de pièces, les plans et les éléments. Pour la distribution d'eau de boisson et l’installation sprinkler, les sociétés ENGIE Services AG et Jomos AG ont utilisé Optipress-Aquaplus. Quant à l’installation dans la DFAB HOUSE de conduites largement conventionnelles, les opérations étaient un peu plus complexes: des tronçons de conduite ont en effet été équipés de nombreux capteurs et appareils de mesure, ce à des fins de recherche. Cela exigea une installation plus complexe, en raison aussi de la compacité des éléments utilisés. Pour les systèmes de tuyaux aussi, la numérisation commence à tenir une place importante. Elle commence dès les données BIM. Nussbaum applique à ce titre la philosophie de l’Open-BIM. Elle autorise une utilisation des données produits non liée à un logiciel en particulier, de même que des formats propriétaires tels que Autodesk Revit. Cette utilisation va de la préconfection des longueurs de tuyaux spécifiques à un objet jusqu’à la préparation des commandes par étage et/ou la phase de construction. «Il est vrai que le système BIM n’en est qu’à ses débuts dans notre métier, mais sa progression est irrésistible», confirme Maurizio Lagrotteria, responsable sanitaire chez ENGIE Services AG à Winterthour. Et de renchérir: «BIM, c’est une plus grande efficacité sur le chantier. En plus, ce système nous permet d’être meilleur et plus rapide dans l’évaluation des variantes.» Chez Nussbaum, les premières données BIM ont été réalisées en 2015, de sorte qu’aujourd’hui pratiquement tout l’assortiment, à savoir en tout et pour tout, plusieurs milliers d'articles, sont consultables numériquement.

Et quels enseignements en avons-nous tiré?

Pour Nussbaum, le projet représente, entre autre chose, la possibilité de tester la planification et la fabrication d’installations sanitaires en partant de données numériques, pour ensuite les transposer sur des projets de grande ampleur. En ce qui concerne Enrico Marchesi, les enseignements tirés de la DFAB HOUSE, et de manière plus générale de l’ensemble du projet NEST, sont clairs: «Regardez plus loin que le bout de votre nez, dépassez les frontières artificielles et travaillez ensemble. C’est comme un paradoxe de constater que, tout compte fait, la numérisation replace les hommes et les femmes au centre de l’action. Sans un travail en équipe intensif, on ne serait arrivé à rien ici. J’ai un grand respect pour les accomplissements de chacun, de l’universitaire au monteur.» Avec l’appui de partenaires de l’industrie comme Nussbaum, on peut s’attendre à ce que cet essai sur le terrain donne de nombreuses impulsions et innovations.

Principales données relatives au projet
•    DFAB HOUSE/NEST: Construction neuve
•    Surface totale/volume: 267 m2/824 m3
•    Capacités: Appartement pour 4 personnes
•    Mise en service février 2019
•    Habité depuis mai 2019

Intervenants à la construction
•    Maître d’ouvrage: Empa
•    Architecture: ETH Zurich, Pôle de recherche national (PRN) «Fabrication numérique»
•    Planification projet: Häusler Ingenieure AG, Langenthal
•    Planification et exécution: ENGIE Services AG, Winterthour
•    Installation sanitaire et CVF: ENGIE Services AG, Winterthour

Systèmes Nussbaum mis en œuvre
Optiarmatur, Optipress-Aquaplus, Optiflex-Flowpress, Optivis-Tec, Easy-Matic, Optipress-Therm, Therm-Control