Façade circulaire

Façade circulaire
Une façade « circulaire » est une façade conçue de manière indépendante de la structure portante, polyvalente et modulaire. Les différentes couches qui la composent sont mises en œuvre de manière indépendante et réversible. Les matériaux constitutifs de la façade sont des matériaux de réemploi et/ou à faible impact environnemental. Une façade circulaire peut-être, toute ou en partie, préfabriquée. La préfabrication des éléments de façade permet de renforcer le principe de modularité, de faciliter la mise en œuvre et de réduire la production de déchets et le temps de montage sur chantier.

Rôles de la façade en architecture

La façade participe de manière importante à la visibilité et à l’architecture d’un bâtiment mais également à la qualité et la cohérence paysagère du lieu dans lequel il s’implante. La façade est souvent l’expression de la fonction du bâtiment et des usages qu’il abrite, du mode constructif et de l’époque à laquelle il a été construit. Si certaines façades sont plutôt quelconques ou anonymes, d’autres, au contraire, sont de véritables œuvres d’art ou des repères marquants dans un environnement urbain.

En tant que paroi composant l’enveloppe du bâtiment, la façade constitue la couche de séparation entre les ambiances intérieures et le monde extérieur. Ce faisant, elle délimite l’espace privé de l’espace collectif ou public et assure un rôle de protection contre les intempéries tout en répondant à d’autres exigences de confort comme l’apport de lumière naturelle, le renouvellement de l’air intérieur, les relations visuelles avec l’extérieur, etc.

En plus de son rôle d’enveloppe protectrice, la façade a également la particularité d’une part, de pouvoir assumer un rôle structurel, en tant qu’élément vertical porteur. Ce rôle est régulièrement assumé dans le cas de bâtiments anciens et dans le cas de petits bâtiments résidentiels. Et d’autre part, d’être le support de certains systèmes techniques (électricité, chauffage, ventilation, éclairage) sur sa face intérieure et de certains éléments architectoniques (balcon, volet, protection solaire, frise) sur sa face extérieure, éléments qui participent grandement à la qualité architecture du bâtiment.

Ces trente dernières années, la façade a fait l’objet d’exigences énergétiques de plus en plus poussées : isolation thermique et étanchéité à l’air, gestion des gains solaires, gestion de la vapeur d’eau, apport d’inertie thermique, etc.

Afin de satisfaire à ces nombreuses exigences, la façade est aujourd’hui, contrairement au passé,  constituée d’un assemblage complexe de couches de matériaux ; chacune des couches répondant à une ou plusieurs fonctions de la façade (finition intérieure, finition extérieure, isolation, structure). L’ensemble de ces couches sont la plupart du temps, pensées et mises en œuvre sans (ou avec peu) de considération sur la manière dont la façade pourra s’adapter à de nouveaux besoins et à de nouvelles exigences normatives ou réglementaires, être transformée ou déconstruite en fin de vie.

Or la façade moderne a une durée de vie relativement courte par rapport à la durée de vie globale d’un bâtiment puisqu’on considère en général une durée de vie d’environ 30 ans. La façade étant susceptible d’évoluer ou d’être transformée plus rapidement que d’autres éléments du bâtiment, elle doit être conçue et mise en œuvre de manière circulaire, de manière à faciliter la maintenance, le démontage et la récupération des éléments/matériaux qui la composent

Qu’est-ce qu’une façade circulaire ?

Une façade « démontable »

Une façade « démontable » est une façade dont les différentes couches, depuis la finition intérieure jusqu'au parement extérieur, peuvent être démontées et remontées, sans endommager les autres matériaux/couches en présence.

Une façade « réversible »

Une façade « réversible » est une façade conçue pour être démontée et réemployée. Sa conception prend en compte d’une part, les possibilités de démontage rapide et aisé facilitant l’entretien et réduisant l’endommagement des éléments constituant la façade, et d’autre part, le potentiel de réemploi des matériaux et des couches composant la façade.

Ainsi, les couches et matériaux de cette façade peuvent être démontés, récupérés et réemployés sur la façade même, sur une des autres façades ou parois du bâtiment ou encore dans un autre bâtiment. Cette approche permet également de remplacer certains éléments et de réparer ou d’upgrader la façade.

Une façade « zéro déchet »

Une façade « zéro déchet » est une façade dont les différentes couches sont composées en grande partie, de matériaux de réemploi et/ou issus de ressources renouvelables et recyclées, pouvant eux-mêmes être réemployés et/ou recyclés lors du démontage de la façade.

Une façade « modulaire préfabriquée »

Une façade « modulaire préfabriquée » est une façade conçue et construite à l’aide d’éléments modulaires préfabriqués en atelier, qui sont ensuite transportés puis assemblés et montés sur le chantier. Selon le cas, les éléments modulaires sont constitués en atelier soit des principales couches, soit de toutes les couches composant la façade, y compris les menuiseries extérieures. Le fait que les éléments soient préfabriqués en atelier permet une grande précision dans les détails constructifs ainsi que le recours à des matériaux plus légers et durables, en particulier le bois. La préfabrication permet de raccourcir sensiblement la durée du chantier, de travailler « à sec » et de limiter les nuisances lorsqu’on intervient en milieu urbain.

Une façade « circulaire »

Une façade « circulaire » est une façade conçue de manière indépendante de la structure portante, polyvalente et modulaire. Les différentes couches qui la composent sont mises en œuvre de manière indépendante et réversible. Elles sont facilement accessibles, en cas de maintenance et leur démontage est aisé et sans dommage pour les couches adjacentes. Les matériaux constitutifs de la façade sont des matériaux de réemploi et/ou à faible impact environnemental et sanitaire, issus de ressources renouvelables ou de filières de recyclage. Ils ont des durées longues, demandent peu d’entretien et ont la capacité de supporter une ou plusieurs phases de montage et démontage, ce qui favorise un réemploi futur.

Il faut noter que l’impact environnemental des matériaux composant la façade circulaire doit être analysé au minimum sur l’ensemble d’un cycle de vie et idéalement sur plusieurs cycles. Différentes études comparant l’impact environnemental d’une solution classique avec une solution réversible et circulaire, ont démontré que l’impact environnemental est souvent plus élevé pour la solution réversible et circulaire car celle-ci est composée de matériaux plus robustes ayant la capacité d’être réemployé et d’assemblages mécaniques utilisant davantage d’éléments métalliques.

Une façade circulaire peut-être, toute ou en partie, préfabriquée. La préfabrication des éléments de façade permet de renforcer le principe de modularité et de faciliter la mise en œuvre, réduire le temps d’exécution et de montage sur chantier et les nuisances de celui-ci.

Principes de conception

Une façade est dite « circulaire » si sa conception suit les principes de réversibilité spatiale et technique suivants :

  • Principe d’indépendance par rapport à la structure portante
  • Principe de polyvalence et de modularité
  • Principe de stratification des couches de la façade
  • Principe d’utilisation de matériaux de réemploi pouvant eux-mêmes être réemployés
  • Principe de sélection de matériaux respectueux de l’environnement et de la santé, durables dans le temps et robustes

    Ce principe s’applique pour tout nouveau matériau devant être intégré dans la conception et la mise en œuvre d’une façade. Dans la mesure du possible, on privilégiera des matériaux de construction à faible impact environnemental, à longue durée de vie, nécessitant peu ou pas d’entretien et ayant la capacité de résister à plusieurs phases de montage/démontage. Pour les matériaux de parachèvement et de finition intérieure, on sera également attentif à sélectionner des matériaux respectueux de la santé et peu émissifs en COV et autres substances toxiques. Un label de qualité de l’air ou un étiquetage de faible émission (étiquetage français ANSES précisant les émissions de COV) permettent d'orienter le choix de ces matériaux.

  • Principe d’accessibilité et de réversibilité des connexions

    Ce principe s’applique aussi bien aux différents matériaux, couches et éléments composant la paroi de façade, qu’aux raccords entre la paroi de façade et les autres parois auxquelles elle est connectée.

    Pour plus d’information voir dossier | construire réversible et circulaire

Comment concevoir une façade circulaire ?

Etudier la relation entre la façade et la structure 

La conception de la façade est dépendante de la conception de la structure portante du bâtiment. En effet, la façade peut, ou non, jouer un rôle structurel en reprenant les charges des éléments de plancher et/ou des structures supérieures. Il est donc essentiel d’étudier conjointement la conception de la façade et celle de la structure portante.

Une façade circulaire est conçue de manière indépendante de la structure portante. Elle assure uniquement la fermeture de l'enveloppe du bâtiment sans participer à la stabilité de celui-ci.

Etudier le positionnement de la façade par rapport à la structure

Lorsque la façade est conçue de manière indépendante de la structure portante, il est également important d’étudier son positionnement par rapport à celle-ci.

La façade peut se positionner dans la structure du bâtiment, en tant qu’élément de remplissage. On parlera alors de « façade de remplissage ». Ce type de façade est souvent utilisé en rénovation d’immeubles résidentiels collectifs, lorsque la structure portante existante est maintenue.

La façade peut également se placer le long de la face externe de la structure portante du bâtiment ou en débord de celle-ci. On parlera alors de « façade rideau », qui peut, elle-même, être autoportante ou prendre appui sur la structure du bâtiment. Cette solution est souvent privilégiée en construction et en rénovation d’immeubles tertiaires.

La façade peut aussi être « emboîtée ». Ce système est une solution intermédiaire entre les deux systèmes décrits ci-avant : la façade est, sur son épaisseur, partiellement en remplissage et partiellement en débord de la structure.

Une dernière possibilité est la façade lourde non portante, principalement composée d’éléments en béton architectonique sous la forme de panneau plein ou de panneau sandwich.

Choisir un type de façade

Façade dite « de remplissage »

Cette façade est modulaire et constituée d’un ou plusieurs éléments de façade qui sont utilisés pour remplir les vides laissés par la structure portante. Les éléments de façade sont fixés mécaniquement, étage par étage, à la structure portante du bâtiment.

Au niveau de sa composition architecturale, la façade laisse apparaître tous les éléments structurels : nez de plancher, poutres et /ou poteaux et colonnes.

Schémas d’une façade  « de remplissage » Source : Cenergie © Bruxelles Environnement

Ce type de façade nécessite une attention particulière au niveau des ponts thermiques puisque la continuité d’isolation est plus complexe à résoudre.

Les éléments sont le plus souvent préfabriqués en usine, puis assemblés sur chantier. Ils font généralement toute la hauteur d’un étage mais peuvent être divisés en plusieurs éléments sur la longueur.

Exemple Bâtiment VUB : Rénovation d’un immeuble de logement – Panneau de façade CIMEDE dans une structure existante

© Atelier de l'Avenir scrlfs

Façade de type « rideau » non portante

Cette façade est modulaire et composée d’éléments qui sont fixés sur la face externe de la structure portante du bâtiment, à l’aide d’attaches métalliques.

La structure portante du bâtiment reprend ainsi les charges liées au poids propre des éléments et de la pression du vent par l’intermédiaire des attaches.

Cette solution permet de répondre plus facilement à l’exigence de continuité d’isolation au niveau de l’enveloppe du bâtiment.

Au niveau de la composition architecturale, la structure portante n’est pas visible ou uniquement en arrière-plan, car elle est en partie masquée par les éléments de façade.

Plusieurs systèmes existent :

  • Éléments de façade montés sur une grille ou un cadre

    Une sous-structure ou grille est fixée à la structure portante du bâtiment. Cette grille est formée soit à l’aide de raidisseurs verticaux et de traverses horizontales assemblés sur chantier, soit à l’aide de cadres préfabriqués en usine et mis en œuvre sur chantier. Des éléments de remplissage (vitrage ou panneaux pleins) viennent ensuite remplir les vides. L’ensemble des éléments est assemblé sur chantier.

    Les profilés et les cadres sont eux-mêmes fixés mécaniquement à la structure portante.

    Éléments de façade montés sur une grille ou un cadre Source : Architecture et Climat - LOCI – UCL © Bruxelles Environnement
  • Éléments de façade sous forme de panneaux préfabriqués

    Les éléments de façade sont formés de modules préfabriqués de grande dimension, hauts d’un étage ou d’un demi-étage et fixés mécaniquement à la structure du bâtiment ou à une sous-structure secondaire. Les panneaux sont tout ou en partie préfabriqués en usine puis mis en œuvre sur chantier. Les panneaux sont, la plupart du temps, constitués de parties pleines et de parties vitrées. Selon le type de chantier, certains composants comme la finition extérieure ou les finitions intérieures peuvent être placées sur chantier, une fois les panneaux mis en œuvre.

    Ekla, construction d’une tour de logements à Bruxelles – panneaux de façade préfabriqués

    Ekla, construction d’une tour de logements à Bruxelles – panneaux de façade préfabriqués © Atelier de l'Avenir scrlfs

    Panneaux de façade préfabriqués, en attente sur chantier

    Panneaux de façade préfabriqués, en attente sur chantier © Atelier de l'Avenir scrlfs

Façade-rideau autoportante 

Cette façade est modulaire et composée d’éléments qui portent les uns sur les autres et ne sont ancrés qu'horizontalement à la structure portante.

Source : Cours « Façades en béton architectonique » © Bruxelles Environnement

Les éléments sont, dans la plupart des cas, préfabriqués en usine. Ils peuvent être de grande dimension (panneau) ou au contraire de petite dimension (caisson) suivant un principe de modularité.

Au niveau de la composition architecturale, la structure portante n’est plus visible car elle est complétement masquée par les éléments de façade.

Schémas d’une façade  rideau auto-portante Source : Cenergie © Bruxelles Environnement
Exemple pour illustrer : bâtiment Aéropolis, bâtiment Greenbiz

Façade dite « emboitée »

Cette façade est modulaire et constituée d’un ou plusieurs éléments de façade. Ces éléments de façade, sur leur épaisseur, sont placés

  • En partie, entre les éléments de structure, pour remplir les vides;
  • En partie, en débord de la structure portante

Les éléments de façade sont fixés mécaniquement, étage par étage, à la structure portante du bâtiment.

Cette solution offre les avantages des deux solutions précédentes, tant en termes de fixation à la structure portante qu’en termes de continuité d’isolation.

Au niveau de la composition architecturale, la structure portante n’est pas visible car elle est masquée par les éléments de façade.

Schémas d’une façade  « emboitée » Source : Cenergie © Bruxelles Environnement

Façade dite « massive non portante » 

Ce type de façade est généralement constitué d’éléments en béton architectonique (simple, ou panneau sandwich). Ces éléments reposent, à l’aide de consoles, sur la dalle de plancher, à chaque niveau du bâtiment ou sur une poutre à laquelle ils sont fixés mécaniquement ou ancrés.

Schéma de fixation ou d’ancrage  à la structure portante Source : Cours « Façades en béton architectonique » © Bruxelles Environnement Schéma de fixation d’une façade à la structure  portante - cas d’une façade béton préfabriqué Source : FEBE © Bruxelles Environnement

Les éléments sont, dans la plupart des cas, de grande dimension, préfabriqués en usine puis mis en œuvre sur chantier.

Panneau sandwich de façade en béton préfabriqué © FEBE

Au niveau de la composition architecturale, la structure portante n’est plus visible car elle est complétement masquée par les éléments de façade.

Schémas d’une façade  massive non portante Source : Cenergie © Bruxelles Environnement

Dimensionner la façade et les éléments qui la composent

Le dimensionnement d’une façade doit permettre de répondre aux besoins de la fonction pour laquelle on la prédestine lors de la conception initiale, mais également à de futurs besoins en termes de fonction, d’occupation et d’usage et/ou d’adaptation à de nouvelles normes ou exigences de performance.

Le dimensionnement des surfaces vitrées est un aspect important. Il doit permettre d’une part un apport de lumière naturelle suffisant et adapté aux usages que le bâtiment abrite et d’autre part la gestion de ces apports (gains solaires, éblouissement…). Une conception de façade à l’aide de caissons modulaires permettra d’adapter la façade en ajoutant ou en enlevant des surfaces vitrées en fonction des besoins.

En fonction de sa position par rapport à la structure portante, on tiendra compte des aspects suivants :

  • la hauteur entre étages (dalle à dalle) ;
  • les dimensions générales des surfaces à couvrir : largeur, longueur, hauteur ;
  • le partitionnement intérieur, principalement en immeuble tertiaire ;
  • le dimensionnement et la modularité de la trame structurelle. Une préfabrication des éléments de façade est envisageable si la structure portante du bâtiment est réalisée sur une trame modulaire. Cela permet une optimisation industrielle du procédé de fabrication des éléments.

Ensuite, en fonction du système de façade choisi, on privilégiera un dimensionnement modulaire, basé sur un ou plusieurs modules qui peuvent se répéter sur la longueur et la hauteur de la façade mais qui peuvent aussi, en fonction des besoins, être interchangés.

Exemple : les trois modules du bâtiment Aéropolis

Le choix du module peut aussi faire l’objet d’une réflexion en termes de facilité de manutention et de manipulation sur chantier (dimension, masse, etc.).

Comment composer l’élément ou le module de façade ?

Choisir un système constructif

Plusieurs techniques constructives peuvent être utilisées en fonction du type de façade, de sa position par rapport à la structure portante et des performances énergétiques visées.

De manière générale, tant en construction neuve qu’en rénovation, on privilégiera l’utilisation d’éléments modulaires préfabriqués, principalement à base de bois (massif ou reconstitué). 

Elément modulaire préfabriqué sous forme de caisson

L’élément « caisson » est un élément modulaire préfabriqué de petite dimension. Il peut être utilisé dans les différents types de façade : « façade de remplissage » ou de type « façade-rideau » autoportante ou non.

Il est généralement composé de quatre à cinq couches principales qui doivent idéalement être indépendantes les unes des autres (selon le principe d'indépendance fonctionnelle) :

  • une couche structurelle qui assure sa stabilité et la reprise des charges liées au poids propre des composants. Cette couche est généralement réalisée à partir d’éléments en bois massif ou assimilé (LVL, CLT, etc.) ;
  • une couche de matière isolante qui assure l’isolation thermique. Cette couche se place généralement dans la couche structurelle mais on retrouve aussi une couche complémentaire, plus mince sur l’une des faces de la couche structurelle. Cette seconde couche permet d’assurer la continuité d’isolation ;
  • une couche de revêtement extérieur qui assure la finition extérieure du caisson mais aussi l’étanchéité à l’eau (et parfois à l’air) ;
  • une couche de revêtement intérieur qui est constituée du pare-vapeur et de la finition intérieure ;
  • une éventuelle couche technique qui reçoit les passages de fluides ou autres éléments techniques. Cette couche peut aussi être remplie de matière isolante.
Composition schématique d’un  module préfabriqué - caisson Source : Cenergie © Bruxelles Environnement

Dans le cas de caissons vitrés, les couches isolantes, extérieures et intérieures  sont remplacées par le vitrage.

Exemple pour illustrer : détails des caissons Greenbiz / Aéropolis

Eléments modulaire de façade préfabriqué -  panneaux

L’élément « panneau » peut être assimilé, d’un point de vue du système constructif et de sa composition matérielle, à l’élément « caisson » bien qu’il présente des dimensions sensiblement plus importantes et qu’il reprend à la fois des parties vitrées et des parties pleines. Dans certains cas, il comprendra également des éléments techniques (gaines de ventilation,…)

Il peut être utilisé dans les façades de type « façade de remplissage » ou de type « façade-rideau » non auto-portante.

Panneau préfabriqué de façade. Dans ce cas, la finition intérieure est placée sur chantier après la mise en œuvre du panneau

Panneau préfabriqué de façade. Dans ce cas, la finition intérieure est placée sur chantier après la mise en œuvre du panneau © Atelier de l'Avenir scrlfs

L’élément « panneau » comme l’élément « caisson » est constitué de quatre à cinq couches principales.

Les revêtements extérieurs et intérieurs sont généralement fixés sur une sous-structure en bois et/ou métallique. Plusieurs cas de figure peuvent être envisagés quant au niveau de finition du panneau en phase de préfabrication :

  • le panneau et l’ensemble des couches qui le compose, y compris les techniques, sont entièrement préfabriqués en usine et arrivent complètement « finis » sur chantier ;
  • certaines couches plus sensibles au transport et au montage sur chantier, sont intégrées au panneau, une fois que celui-ci est placé sur chantier.

Eléments de remplissage dans un cadre ou une grille de profilés

Ces éléments de remplissage, principalement sous forme de vitrage ou de panneau sandwich, sont utilisés dans le cas de « façades-rideau » légères et non autoportantes. Ces éléments s’intègrent dans des cadres ou dans une grille de profilés, en bois ou en métal, qui sont eux-mêmes fixés mécaniquement à la structure portante.

Favoriser l’indépendance et la réversibilité des couches

L’élément de façade, qu’il soit conçu sous la forme d’un caisson ou d’un panneau est composé de plusieurs couches dont le nombre varie en fonction des performances souhaitées et de la fonction/usage du bâtiment. Ces couches ont des durées de vie différentes qui peuvent être de 15 à 20 ans pour les techniques, 20 à 30 ans pour le revêtement extérieur, 30 à 60 ans pour la couche isolante et au-delà de 60 ans pour la couche structurelle. Ces couches doivent être mises en œuvre de manière indépendante et coordonnée en fonction de leur durée de vie.

Schéma de composition  fonctionnelle Source : Cenergie © Bruxelles Environnement

Il est donc nécessaire d’envisager une indépendance fonctionnelle entre couches et une réversibilité technique de l’ensemble qui favoriseront le démantèlement ou démontage futur. Le choix de matériau doit être adapté à la durée de vie souhaitée pour chacune des couches.

Choisir les matériaux

Principe de base

De manière générale, en fonction de la durée de vie de la couche fonctionnelle pour laquelle on effectue un choix de matière, on sélectionne des matériaux qui sont :

  • locaux, issus de filières de réemploi et/ou à faible impact environnemental ;
  • à longue durée de vie et à faible besoin d’entretien ;
  • robustes ou ayant la capacité à résister à plusieurs phases de montage/démontage ;
  • compatibles c.-à-d. facilement recombinables ou reconfigurables ; 
  • sans impact pour la santé humaine.

Choix potentiel par couche spécifique

Dans le cadre d’une conception circulaire d’une façade, il est important de choisir des matériaux répondant aux exigences requises et  minimisant l’impact environnemental de la façade, et ce, sur toute la durée de vie en tenant compte de la fréquence de remplacement.

Structure

Caisson

Panneau

Elément de remplissage sur cadre ou profilés

Bois local massif de réemploi

Bois local massif

Sous-structure : lattage bois ou profilés métallique

Bois local massif

Bois CLT produit localement

Bois LVL

Poutre FJI

Sous-structure : lattage bois ou profilés métallique

Bois local massif

Profilés aluminium 

Profilés acier

Revêtement extérieur

Caisson

Panneau

Elément de remplissage sur cadre ou profilés

Surface extérieure du caisson constituée d’un seul élément plein ou de plusieurs petits éléments.

En fonction du matériau choisi, une membrane ou un panneau pare-pluie peut être nécessaire. 

Tout matériau résistant aux intempéries et aux chocs (rez de chaussée).

Eviter les enduits sur isolant

Surface extérieure du panneau constituée de petits éléments mis en œuvre sur une sous-structure (bois ou métallique).

En fonction du matériau choisi, une membrane ou un panneau pare-pluie peuvent être nécessaire.

Tout matériau résistant aux intempéries et aux chocs (rez de chaussée).

Eviter les enduits sur isolant

Surface du cadre ou de la grille constituée d’un seul élément, soit un vitrage, soit un panneau plein.

Pour les panneaux pleins, éviter les panneaux composites et envisager également la réversibilité des couches constituant le panneau.

Pour les vitrages, privilégier les vitrages à haut contenu recyclé (>30%).

Revêtement intérieur

Caisson

Panneau

Elément de remplissage sur cadre ou profilés

Surface intérieure du caisson constituée d’un seul élément plein.

Tout matériau résistant aux chocs et ayant une capacité à réguler l’hygrométrie du local

Eviter les parachèvements traditionnels tels que les enduits au plâtre

 

Surface intérieure du panneau constituée de plusieurs éléments mis en œuvre sur une sous-structure (bois ou métallique)

Tout matériau résistant aux chocs et ayant une capacité à réguler l’hygrométrie du local

Eviter les parachèvements traditionnels ainsi que les enduits au plâtre

/

Isolant

Caisson

Panneau

Elément de remplissage sur cadre ou profilés

Privilégier les matériaux locaux et/ou en vrac

 

Privilégier les matériaux en vrac ou sous forme de matelas souple

Panneaux pleins : privilégier les matériaux locaux et ayant un potentiel élevé de réemploi

Choisir les moyens d’assemblages et de fixation

Principe de base

Que ce soit pour l’assemblage des matériaux composant la façade, les connexions entre éléments de façade et l’assemblage des éléments de façade à la structure portante, on respecte une approche de réversibilité technique et les différents aspects qu’elle intègre :

  • la géométrie des connexions ;
  • le type de connexion ;
  • la facilité d’accès aux connexions.

Ces aspects sont détaillés dans le dossier  « Construire réversible et circulaire »   

Connexion entre couches

Afin de garantir la réversibilité de l’ensemble des couches de matériau composant la façade, on privilégie des assemblages direct (sans élément connecteur) ou indirect indépendants ou autonomes (élément connecteur métallique).

Les assemblages doivent également être faciles d’accès, simples et permettre une rapidité de démontage.

Connexion entre éléments de façade (caissons, panneaux, cadre)

La connexion entre les différents éléments de façade doit faire l’objet d’une attention particulière. La bonne étanchéité à l’air des raccords entre éléments doit être assurée. Par ailleurs en cas de modification de fonction ou d’usage, le démontage d’un élément sans endommager les éléments adjacents et/ou leur permutation doit être garanti.

Deux aspects doivent être considérés :

  • Type de connexion entre éléments de façade

    On favorisera l’utilisation de connexions ou d'assemblages secs, sans éléments intermédiaires et/ou avec éléments intermédiaires mais autonomes ou indépendants.

  • Géométrie de l’interface

    La géométrie de l’interface entre deux éléments doit garantir le démontage aisé d’un élément spécifique, et ce, sans endommager les éléments adjacents. Ce principe est détaillé à la page réversibilité technique.

Connexion avec la structure portante

Afin de garantir l’indépendance et la réversibilité des éléments de façade par rapport à la structure portante, on privilégiera un assemblage à l’aide d’un élément connecteur. Cet élément connecteur permettra un démontage aisé des éléments de façade sans créer de dommage aux couches structurelles adjacentes.

Projet Greenbizz  et Aéropolis – Exemple d’élément connecteur permettant de fixer les caissons de façade à la structure

Exemple d’élément connecteur permettant de fixer les caissons de façade à la structure © Chiraz Ben Dakhlia
Exemple d’élément connecteur permettant de fixer les caissons de façade à la structure © Chiraz Ben Dakhlia

Idéalement, cet élément connecteur et l’assemblage devraient être encore accessibles,  une fois les finitions intérieures ou extérieures mises en œuvre, et ce, de manière à conserver la possibilité de démonter un élément de façade sans endommager les finitions.

Points d’attention lors de la mise en œuvre

Lors de la préfabrication et de la mise en œuvre sur chantier des éléments de façade, plusieurs aspects doivent faire l’objet d’une attention particulière.

L’étanchéité à l’air

La façade circulaire, comme n’importe quelle autre façade, doit pouvoir garantir un certain niveau d’étanchéité à l’air. Il est donc nécessaire d’être attentif à tous les raccords entre la façade et les autres parois du bâtiment, notamment le raccord avec le pied de la façade, les raccords haut et bas du châssis de fenêtre,  le raccord avec la toiture ainsi que tous les raccords possibles au niveau d’éventuels percements.

Dans le cas d’éléments de façade sous forme de caissons ou de panneaux, l’étanchéité à l’air de chaque élément sera assurée grâce aux panneaux de fibres de bois et à la membrane pare-vapeur.

Les éléments étant ensuite assemblés les uns aux autres pour former la façade, leurs raccords doivent également garantir le niveau d’étanchéité à l’air souhaité. Ce raccord doit donc être étudié avec attention et plusieurs systèmes peuvent être utilisés comme un ruban adhésif posé sur et de part et d’autre du raccord ou une bande en caoutchouc compressée (compri-bande) entre les faces adjacentes des deux éléments. La seconde solution est une technique intéressante mais qui nécessite encore des études complémentaires pour améliorer son efficacité et sa fiabilité à long terme.

La continuité d’isolation

La façade circulaire, comme n’importe quelle autre façade, doit pouvoir garantir une continuité d’isolation. Il est donc nécessaire d’être attentif à tous les raccords entre les éléments de la façade mas également entre la façade et les autres parois du bâtiment, notamment, le raccord avec le pied de la façade, les raccords haut et bas du châssis de fenêtre et le raccord avec la toiture.

L’assemblage des éléments de façades doit également garantir la continuité d’isolation. Cette continuité peut être assurée soit par une couche complémentaire sur la face intérieure de l’élément, soit sur sa face extérieure.

Le respect des exigences « incendie » 

Pour tout bâtiment bas, moyen à haut, tant en construction neuve, qu’en rénovation nécessitant un permis, une réglementation « incendie » doit être appliquée, notamment au niveau des façades, afin d’éviter le développement et la propagation du feu ainsi que d’assurer la protection des personnes occupant le bâtiment.

Selon l'arrêté royal les bâtiments moyens (BM) ont une hauteur comprise entre 10 et 25 m et les bâtiments hauts (BH) ont une hauteur supérieure à 25 m.

La propagation du feu via la façade se déroule principalement selon l’un des trois scénarios suivants :

  • Via la surface du revêtement de la façade

    Afin de ralentir ce type de propagation, il convient de prendre certaines mesures relatives à la réaction au feu du revêtement extérieur de la façade.

  • Entre deux compartiments

    Pour contrer ce risque, il est nécessaire de garantir la résistance au feu du raccord entre la dalle de plancher et l’élément de façade au droit de la dalle de plancher.

  • Via le complexe façade par l’intermédiaire des matériaux combustibles ou de la lame d’air ventilée qui se trouve derrière le revêtement de la façade (effet de cheminée).

    Pour éviter ce type de propagation, plusieurs solutions sont envisageables comme la mise en œuvre d’éléments incombustibles ou peu combustibles,  l’interruption des couches d’isolation combustibles et/ou l’interruption de la lame d’air ventilée.

Scénarios de propagation du feu  au niveau de la façade Source : CSTC © Bruxelles Environnement

La réglementation incendie des façades a été revue en 2020 et est d’application depuis début 2021. Cette nouvelle version comporte de nouvelles conditions pour les composants substantiels de la façade, notamment l’isolant et les montants. Ces exigences ne s’appliquent ni aux profilés des portes et des fenêtres ni aux vitrages en façade.

Un composant de la façade est considéré comme "substantiel" si sa masse par unité de surface est ≥ 1,0 kg/m² ou si son épaisseur est ≥ 1,0 mm. Un pare-pluie mince d’une épaisseur < 1 mm et d’une masse < 1 kg/m², par exemple, n’est donc pas un composant substantiel.

Ces exigences visent :

  • La réaction au feu des revêtements de façade dans leurs conditions finales d’application, c.-à-d. tels qu’ils sont mis en œuvre sur le chantier. Cela signifie qu’il faut tenir compte de l’influence éventuelle des couches de matériaux sous-jacentes et du mode de fixation lors de l’évaluation de la réaction au feu du revêtement de façade.

    Ceci s’applique aux bâtiments élevés et aux bâtiments bas avec un profil d’utilisateurs non autonomes (crèches, hôpitaux…)

  • La réaction au feu des composants substantiels

    Pour aller plus loin, voir le document du CSTC : la sécurité incendie des façades : la nouvelle règlementation expliquée CSTC.

Quels choix possibles en rénovation énergétique?

La question de la circularité d’une façade se pose également dans le cas de la rénovation et encore plus spécifiquement dans le cas d’une rénovation énergétique où plusieurs nouvelles couches de matériaux sont intégrées et juxtaposées aux couches existantes.

Deux cas doivent être envisagés en rénovation.

La façade existante, souvent massive, est maintenue

Ce cas est régulièrement rencontré sur des opérations de rénovation de bâtiments plus anciens (construits avant 1960) ou de petits bâtiments résidentiels, lorsque la structure de la façade est de bonne qualité et en bon état.

Schémas d’une façade  existante massive Source : Cenergie © Bruxelles Environnement Utilisation de caissons  de façade en rénovation Rénovation du Centre Régional d’Aide aux Communes, Jambes - Source : Architectura © Bruxelles Environnement

Utilisation de caissons de façade en rénovation – Rénovation du Centre Régional d’Aide aux Communes à Jambes – © Architectura

En fonction du choix technique d’isolation (extérieur ou intérieur), il est possible de travailler avec :

  • des caissons ou des panneaux de façades qui sont fixés sur la structure portante de la façade et qui jouent un rôle d’enveloppe étanche et isolée. Dans ce cas, la préfabrication en usine permet un gain de temps de montage et limite la production de déchets sur chantier. En outre, si les caissons ou les panneaux sont placés à l’extérieur, ils peuvent également intégrer des éléments techniques comme des systèmes décentralisés de ventilation (voir les systèmes MODULAIR ou AiMES du CSTC) ;
  • une sous-structure (bois / métal), fixée à la structure portante de la façade qui sera ensuite remplie d’isolant et complétée des couches de finition extérieure ou intérieure.

Lorsque la façade existante est maintenue, on veillera à travailler avec des éléments préfabriqués ou une sous-structure, en appliquant les principes de conception circulaire suivants :

  • principe de stratification des couches ;
  • principe d’utilisation de matériaux de réemploi pouvant eux-mêmes être réemployés ;
  • principe de sélection de matériaux respectueux de l’environnement et de la santé, durables dans le temps et robustes ;
  • principe d’accessibilité et de réversibilité des connexions.

La façade existante est complètement démolie

Dans ce cas, on peut envisager la conception circulaire d’une nouvelle façade et reprendre les points repris dans « Comment concevoir une façade circulaire ? »

Quels sont les atouts et les freins d’une façade circulaire ?

Les atouts et les freins d’une façade circulaire sont à mettre en relation avec les matériaux qui la composent, le niveau de réversibilité du système constructif choisi et son niveau de préfabrication.

La logistique

Points d’attention

  • Travail de conception en amont

    La façade circulaire et la conception des éléments composant celle-ci nécessite un travail en amont du chantier plus conséquent, notamment au niveau de la composition des éléments, des assemblages et des connexions. L’ensemble des détails doivent être étudiés et définis dès la conception.

    Il faut aussi établir un cahier des charges complet et précis pour la préfabrication.

  • Coûts

    La préfabrication coûte généralement plus cher dans la phase de préparation et de construction, mais ce surcoût est souvent compensé par la réduction du temps d’exécution.

    Il est également important de signaler que le coût des matières « bois et dérivés » et des matières métalliques a énormément fluctué ces dernières années et que le coût de la construction en bois dépasse aujourd’hui le coût d’une construction massive.

  • Transport et manipulation sur chantier

    Si, de manière générale, la préfabrication limite le transport de matériaux vers le chantier, les éléments de façade, en fonction de leur dimension et de leur niveau de finition, nécessitent un transport spécifique de l’usine vers le chantier mais également l’usage de grues ou autres engins de levage sur le chantier.

    Il est également important de signaler qu’en fonction du niveau de finition des panneaux ou des caissons, la qualité du transport et de protection des caissons ou panneaux durant le transport nécessiteront une attention particulière.

    Manipulation des éléments de façade  sur chantier au moyen de grues ou engins de levage

    Manipulation des éléments de façade  sur chantier au moyen de grues ou engins de levage © Atelier de l'Avenir scrlfs

    Manipulation des éléments de façade  sur chantier au moyen de grues ou engins de levage

    Manipulation des éléments de façade  sur chantier au moyen de grues ou engins de levage © Atelier de l'Avenir scrlfs
  • Niveau de précision sur chantier

    Les éléments préfabriqués sont conçus et construits avec un niveau de précision qui n’est pas toujours compatible avec le gros-œuvre (notamment en béton). Il est en effet difficile de rattraper d’éventuelles irrégularités du gros-œuvre avec les éléments de caisson ou de panneaux. Il faut donc arriver à gérer et coordonner les niveaux de tolérance du gros-œuvre avec celui des éléments préfabriqués, notamment au niveau des connexions par l’ajout de cornières supplémentaires ou des pattes spécifiques.

Matériaux 

Points d’attention

  • Nombre de matériaux

    La façade circulaire, dans le cas d’éléments modulaires, nécessite souvent un plus grand nombre de matériaux que la construction traditionnelle ainsi qu’un plus grand nombre de connecteurs métalliques.

  • Bilan environnemental

    Vu le nombre plus important de matériaux et de connecteurs métalliques, le bilan environnemental de la façade circulaire peut être, pour le premier cycle de vie, plus conséquent que celui d’une façade traditionnelle.

    Ce bilan doit cependant être relativisé en tenant compte du potentiel de réemploi des matériaux utilisés et des futurs cycles de vie en œuvre de ceux-ci.

  • Matériau bois et sensibilité à l’humidité

    Le bois est un matériau régulièrement utilisé dans les éléments préfabriqués de façade. Comme il est fort sensible aux conditions hygrométriques, il est crucial de bien sélectionner le type de bois pour l'utilisation de modules complets et préassemblés.

La préfabrication

Atouts

  • Rationalisation des matières

    La préfabrication permet de rationaliser la quantité de matières mise en œuvre et de limiter la quantité de déchets. Chaque couche, chaque matériau est découpé en usine avant d’être assemblé. Les déchets de découpe qui doivent être gérés sont souvent des déchets de même nature ou de plusieurs natures mais connues par l’entreprise de préfabrication. Ils seront donc plus facilement triés, réutilisés ou évacués vers des filières de traitement/valorisation adaptées.

  • Réemploi

    La préfabrication d’éléments de façade sous forme de caissons ou de panneaux modulaires offre davantage de possibilités d'utiliser des matériaux de réemploi et de permettre le réemploi futur des matériaux qui les composent, notamment au niveau des matières isolantes et de certains panneaux. Le fait de travailler avec des éléments modulaires permet également d’envisager la réutilisation des structures portantes des éléments.

  • Assemblage en usine, à l’abri des intempéries

    Les conditions climatiques ont moins d’impact sur le planning de chantier puisqu’une partie des travaux, la préfabrication des éléments de façade, se fait en usine dans un espace protégé des intempéries.

  • Sur chantier

    La préfabrication, grâce à son caractère « prêt à installer » offre un gain de temps montage. Le bâtiment est rapidement mis « hors eau », ce qui permet d’entamer assez vite les travaux de parachèvement et finition et d’ainsi raccourcir la durée du chantier.

    Dans certains cas, elle permet également de diminuer l’impact du chantier en évitant le placement d’échafaudages, les techniques de mise en œuvre dites « humides » et la production de déchets.

    La préfabrication permet aussi de travailler la mise en œuvre sur chantier avec des équipes de quelques hommes.

Remarque sur la fin de vie et la récupération des modules

Certains fabricants d’éléments préfabriqués envisagent un retour en usine de ceux-ci, après un premier cycle de vie en œuvre, afin de vérifier leur état avant réemploi. Dans le cas d’éléments dont les finitions seraient abîmés, ces fabricants envisagent au minimum la récupération de la couche isolante et de la couche structurelle. Cette démarche assure un réemploi effectif de tout ou en partie des éléments.

Aller plus loin

Autres sites internet

Bibliographie

  • TH. HERZOG, R.KRIPPNER, W.LANG (2007), Construire des façades, Presses Polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, Suisse
Mis à jour le 17/05/2022