PRANCE Metalwork est l'un des principaux fabricants de systèmes de plafonds et de façades métalliques.
Qu'est-ce qu'une façade cinétique et comment fonctionne-t-elle concrètement ?
La plupart des bâtiments arborent la même apparence toute la journée. Une façade cinétique, elle, est différente.
Il bouge. Les panneaux pivotent, se replient, coulissent ou flottent, soit parce qu'un moteur le leur ordonne, soit parce que le vent les pousse, et ce faisant, le bâtiment modifie la quantité de soleil qu'il laisse entrer, la quantité d'air qui le traverse et son apparence depuis la rue, parfois d'une minute à l'autre.
Ça a l'air exotique. Mécaniquement, la plupart est étonnamment ordinaire.
Ce guide explique la définition de façade cinétique en termes pratiques et passe en revue les principaux types de façades cinétiques et expose les éléments que les propriétaires et les équipes de conception devraient prendre en compte avant de s'engager dans une option.
Points clés à retenir
Une façade cinétique est une enveloppe de bâtiment dont certaines parties sont mobiles, qu'elles soient motorisées ou passives.
La plupart des systèmes se répartissent en quelques types de mouvements, tels que la rotation, le pivotement, le pliage, le glissement et le flottement.
Les systèmes passifs à énergie éolienne ne nécessitent aucune alimentation électrique mais ne peuvent être contrôlés, tandis que les systèmes motorisés peuvent réagir au soleil, à la chaleur et à la présence d'occupants.
L'entretien, les contrôles et le choix des matériaux déterminent si la façade bouge encore dans vingt ans.
Définition de façade cinétique
Une façade cinétique est un mur extérieur ou un écran dont les éléments sont conçus pour changer de position au cours de la vie du bâtiment.
Le mouvement est essentiel. Il peut servir les performances énergétiques, l'éclairage naturel, la ventilation, l'intimité ou simplement l'effet visuel, et de nombreux projets combinent plusieurs de ces objectifs dans un seul système.
Le terme « dynamique » est souvent employé de manière imprécise pour désigner la même chose. Il est en réalité plus large. Les façades dynamiques comprennent le verre électrochrome et d'autres revêtements qui modifient leurs propriétés sans bouger. Il est donc utile de comprendre… en quoi la cinétique diffère-t-elle de la dynamique ? avant d'inscrire l'un ou l'autre mot dans un bref.
Pourquoi l'architecture de façade cinétique existe-t-elle ?
Les murs statiques constituent un compromis. Ils sont conçus pour la pire heure de l'année et restent ensuite inchangés le reste du temps.
Les éléments mobiles permettent de contourner ce compromis. Un écran d'ombrage peut se fermer pour se protéger du soleil bas de l'ouest l'après-midi et se rouvrir pour laisser entrer la lumière du jour en hiver ; un mur de ventilation permet à un parking de respirer sans ventilateurs ; et un champ de persiennes imprimées peut afficher une image différente aux visiteurs arrivant et à ceux qui partent.
C’est le cas de l’architecture des façades cinétiques . L’adaptation plutôt que le compromis.
Les principaux types de façades cinétiques
La classification commence généralement par le type de mouvement. Chaque type de mouvement possède ses propres mécanismes, son mode d'entretien et ses caractéristiques visuelles.
Éléments rotatifs
Les persiennes ou ailettes tournent autour d'un axe fixe, vertical ou horizontal. C'est le type le plus courant, mécaniquement simple et bien adapté à la protection solaire.
Panneaux pivotants et flottants
De petits panneaux, suspendus à une charnière en partie supérieure, oscillent librement, ou dans une certaine mesure, au gré du vent. Ce sont ces murs scintillants et ces façades à volets que l'on voit sur les parkings et les devantures de magasins ; ils sont presque toujours passifs.
Éléments pliables
Les panneaux se replient comme des origamis ou des volets accordéon. Ils peuvent se fermer complètement pour former une surface opaque ou s'ouvrir entièrement pour offrir une vue dégagée.
Éléments coulissants
Les écrans coulissent sur des rails devant les vitrages. Les grands panneaux coulissants perforés sont courants sur les façades des bâtiments résidentiels et hôteliers.
Éléments d'expansion et de contraction
Ces dispositifs s'ouvrent et se ferment comme un parapluie ou un diaphragme d'appareil photo. Les tours Al Bahar à Abou Dhabi, achevées en 2012, utilisent environ 2 000 unités d'ombrage en forme de parapluie qui s'ouvrent et se ferment au gré de la course du soleil sur le bâtiment ; leurs concepteurs ont constaté une réduction substantielle des apports solaires grâce à ce système.
Surfaces à géométrie variable
Certains systèmes plient ou déforment le panneau lui-même plutôt que de le déplacer sur une charnière. Ils utilisent des matériaux flexibles et sont moins courants à l'échelle du bâtiment.
Taper | Conduite typique | Objectif principal | Complexité mécanique |
persiennes rotatives | Moteur | Ombrage, lumière du jour | Faible à modéré |
Battants pivotants | Vent | Effet visuel, ventilation | Faible |
panneaux pliables | Moteur | Protection solaire, intimité, sécurité | Modéré à élevé |
Écrans coulissants | Moteur ou manuel | Ombrage, intimité | Modéré |
Unités d'expansion | Moteur | Ombres | Haut |
Peaux à métamorphose | réponse motrice ou matérielle | Ombrage, expression | Haut |
Comment une façade cinétique se déplace-t-elle réellement ?
Chaque façade cinétique comporte trois parties : un élément mobile, un mécanisme de mise en mouvement et un système de décision du moment du mouvement.
L'élément mobile
Il s'agit généralement d'un panneau, d'une persienne ou d'un volet en aluminium. L'aluminium est le matériau de prédilection car il est léger, rigide pour son poids, facile à travailler et durable grâce aux finitions PVDF ou anodisées.
Le Drive
Les systèmes actifs utilisent des moteurs électriques, des actionneurs linéaires ou, plus rarement, des systèmes hydrauliques, reliés aux panneaux par des liaisons, des engrenages ou des tiges de poussée. Les systèmes passifs exploitent la pression du vent, la gravité ou la réaction du matériau, comme une bande qui se courbe sous l'effet de la chaleur. Une explication plus détaillée est disponible. actionneurs, entraînements et retour d'information des capteurs dans un guide séparé.
Le contrôle
Les systèmes actifs nécessitent un système de contrôle. Des capteurs mesurent la position du soleil, la luminosité, la vitesse du vent, la température ou le taux d'occupation, et un contrôleur détermine l'amplitude de déplacement de chaque zone, souvent relié au système de gestion technique du bâtiment. Les systèmes passifs, quant à eux, sont dépourvus de contrôleur : c'est le vent qui décide.
Systèmes actifs versus systèmes passifs
Il s'agit de la décision la plus importante dans tout projet cinétique.
Facteur | Actif (motorisé) | Passif (entraîné par le vent ou un matériau) |
Pouvoir | Nécessaire | Aucun |
Contrôle | Précis et programmable | Aucun, le mouvement suit les conditions |
Rôle énergétique | Peut gérer l'apport solaire et la lumière du jour | Principalement un effet de ventilation et visuel |
Entretien | Moteurs, capteurs, commandes, roulements | Charnières et roulements |
Mode de défaillance | S'arrête en cas de défaillance des commandes ou des entraînements | S'use progressivement |
Coût relatif | Plus haut | Inférieur |
Les systèmes passifs ne sont pas une version bon marché des systèmes actifs. Leur fonction est différente. Pour les parois flottantes en particulier, voir comment panneaux mobiles sans alimentation électrique sont conçus.
Là où les façades cinétiques trouvent leur place
Les projets les plus solides ont une raison fonctionnelle claire de leur mise en œuvre.
Les parkings souterrains utilisent des murs actionnés par le vent pour répondre aux besoins de ventilation naturelle tout en dissimulant les voitures derrière un écran mobile, et structures de stationnement ventilées naturellement sont désormais l'une des applications les plus courantes. Les bureaux et les tours situés dans les climats chauds utilisent des systèmes d'ombrage motorisés, car réduire le gain de chaleur solaire grâce à des stores mobiles réduit les besoins en refroidissement là où c'est le plus important.
Les musées et les bâtiments culturels utilisent des écrans cinétiques pour contrôler la lumière naturelle. Contrôle de la lumière naturelle dans les espaces de galerie Ce procédé permet de protéger les collections fragiles tout en préservant la lumière naturelle dans les espaces publics. Paris offre un exemple précurseur en la matière, puisque l'Institut du Monde Arabe, achevé en 1987, a utilisé des diaphragmes mécaniques photosensibles sur toute sa façade sud.
Le commerce de détail utilise le mouvement pour attirer l'attention. Murs scintillants sur les façades des commerces capter la lumière et le vent et attirer le regard de loin, tandis que imagerie lenticulaire et imprimée à persiennes permet à une seule façade de porter plusieurs images.
Ce que ça coûte
Le déplacement d'un mur coûte plus cher que la construction d'un mur fixe. La question est de savoir combien, et sur quelle période.
Le coût d'investissement augmente avec la complexité mécanique, tandis que le coût d'exploitation dépend de la consommation d'énergie, de la maintenance et du remplacement éventuel des pièces mobiles. Une comparaison complète de coût du cycle de vie par rapport à une façade statique mérite un article à part entière, et L'ingénierie de la valeur qui maintient le mouvement Il est souvent possible d'y parvenir en simplifiant le système d'entraînement plutôt qu'en supprimant le mouvement.
Les risques que personne ne prend dans le rendu
Les pièces mobiles s'usent. Les pièces mobiles exposées s'usent plus rapidement.
Nombre de façades cinétiques des premières générations ont cessé de fonctionner en moins de dix ans, non pas à cause d'un échec du concept, mais parce que leur conception n'était pas adaptée aux conditions d'utilisation. Ces problèmes récurrents sont désormais bien connus.
Usure des roulements et frottement des grains aux pivots et aux charnières
Corrosion aux points de contact entre métaux dissemblables au niveau des joints mobiles
Panneaux de blocage de glace et de neige dans les climats froids
Oiseaux nichant dans des cavités derrière la couche mobile
Éblouissement dû à la rotation des panneaux réfléchissants
Des systèmes de contrôle qui deviennent obsolètes avant que le matériel ne le soit.
Chacune de ces situations a une réponse de conception. Isolation des métaux dissemblables au niveau des joints mobiles , modes de verrouillage glace, neige et hiver , études sur l'éblouissement et les reflets , empêcher les oiseaux d'entrer dans le mécanisme , et des commandes qui durent plus longtemps que leur matériel sont traités dans des guides dédiés, de même que l'usure des roulements et le frottement des grains.
Matériaux et finitions
L'aluminium est le matériau de référence pour les panneaux cinétiques. Les panneaux légers nécessitent des moteurs plus petits et sollicitent moins les roulements.
Le choix de la finition est plus important que pour un mur statique, car les surfaces mobiles frottent, se déforment et sont visibles sous différents angles. Les revêtements PVDF conformes à la norme AAMA 2605 offrent une stabilité des couleurs durable en extérieur, l'anodisation assure une surface dure aux points d'usure et les finitions imprimées permettent d'apposer des images sur les persiennes et les volets. Chez PRANCE, nous scindons généralement le travail. Le PVDF est appliqué sur les faces visibles, les finitions plus dures sur les zones de frottement, et notre finition de surface PVDF et finition de surface d'impression Laissez la couche mobile transporter des couleurs ou des images sans compromettre sa durabilité.
Questions à régler avant de commencer la conception
Lorsque PRANCE analyse un concept cinétique, la première question que nous nous posons reste toujours la même : à quoi sert ce mouvement ?
Ce mouvement vise-t-il l'énergie, la ventilation, la lumière naturelle ou l'esthétique ?
A-t-il besoin d'être contrôlé, ou peut-il suivre le vent ?
Quelles seront les contraintes climatiques auxquelles elle sera confrontée, notamment le vent, la glace, la poussière et le sel ?
Qui en assurera l'entretien, et comment y parviendra-t-on ?
Que se passe-t-il s'il cesse de bouger ?
Comment le système de contrôle sera-t-il pris en charge dans vingt ans ?
Si les deux dernières questions n'ont pas de réponses claires, la conception n'est pas terminée.
Conclusion
Les meilleures façades cinétiques bougent pour une raison, et elles sont conçues pour continuer à bouger.
Commencez par définir la fonction du mouvement, choisissez le système d'entraînement le plus simple qui la remplit, et concevez les roulements, les articulations et les commandes en fonction des conditions climatiques réelles. Envoyez vos données d'élévation à PRANCE et discuter d'un concept de façade cinétique avec notre équipe.
Foire aux questions
1. Qu'est-ce qu'une façade cinétique en termes simples ?
Il s'agit d'un revêtement extérieur comportant des éléments mobiles, tels que des persiennes rotatives, des volets pliants ou des volets actionnés par le vent. Ce mouvement modifie l'ombrage, la ventilation, la lumière naturelle ou l'aspect général.
2. Quels sont les principaux types de façades cinétiques ?
Les principaux types sont les systèmes rotatifs, pivotants ou flottants, pliables, coulissants, extensibles et à géométrie variable. Ils sont également regroupés selon leur mode d'entraînement : actif (moteurs) ou passif (action du vent et des matériaux).
3. Les façades cinétiques ont-elles besoin d'électricité ?
Pas toujours. Les façades passives actionnées par le vent fonctionnent sans aucune alimentation électrique. Les systèmes motorisés de protection solaire et de pliage nécessitent une alimentation électrique pour les moteurs et les commandes.
4. Les façades cinétiques sont-elles économes en énergie ?
Oui, lorsqu'ils sont conçus pour créer de l'ombre. Les stores extérieurs mobiles bloquent les rayons du soleil avant qu'ils n'atteignent la vitre, ce qui réduit les besoins en climatisation. Les systèmes purement décoratifs peuvent permettre de réaliser peu d'économies d'énergie.
5. Quelle est la durée de vie d'une façade cinétique ?
Cela dépend des roulements, des matériaux, de l'entretien et des commandes. Les panneaux peuvent durer des décennies, mais les pièces mobiles et les composants de commande nécessitent généralement un entretien ou un remplacement au cours de la durée de vie du bâtiment.