En 2012, le Dr Bernd Steinmüller, ainsi que les autres membres de l’équipe de projet chargée de l’étude systématique des bâtiments à haute efficacité énergétique (à savoir le Dr Horst Hörster, le Dr Günther Bergmann, le Dr Richard Bruno, le Dr Wilhelm Hermann, le Dr Reinhard Kersten et l’ingénieur Ing. Klaus Klinkenberg), ont reçu le prix du pionnier de la maison passive.

L’étude systématique a commencé avec la maison expérimentale de Philips au milieu des années 70. Le bâtiment, construit dans la ville allemande d’Aix-la-Chapelle, était équipé d’une excellente isolation thermique, d’un système de ventilation contrôlé, d’un échangeur de chaleur au sol, ainsi que de la technologie solaire et de pompes à chaleur. Le bâtiment était « occupé » par un ordinateur qui simulait le comportement des occupants et fournissait d’importants résultats de surveillance. Le bâtiment lui-même était nécessaire pour évaluer les nouveaux équipements, collecter des données expérimentales détaillées et prouver la validité de la modélisation et des simulations informatiques, qui ont ensuite été utilisées pour étudier le potentiel des mesures actives et passives dans les bâtiments sous différents climats. Il a été démontré que la mise en œuvre de mesures passives pouvait à elle seule représenter un facteur d’économie d’énergie de chauffage de 10 à 20 par rapport aux normes de construction de l’époque. Les enseignements tirés de ce projet et des travaux ultérieurs du Dr Bernd Steinmüller ont joué un rôle essentiel dans l’élaboration de la norme sur les maisons passives.

Nous avons eu l’occasion de parler avec le Dr. Bernd Steinmüller, qui est récemment devenu un certificateur de construction de maisons passives, de son travail sur la partie modélisation et simulations du projet de maison expérimentale de Philips et de son travail continu dans ce domaine aujourd’hui. Voici ce qu’il avait à dire :

Sommaire

Quelle est votre impression sur le Prix du pionnier ? Vous souvenez-vous de vos premières pensées lorsque vous avez appris que vous alliez recevoir le prix ?

Lorsque j’ai appris que je devais être le seul à recevoir le prix, j’ai rappelé et j’ai suggéré que ce ne soit pas seulement moi, mais l’équipe de recherche de Philips dans son ensemble qui soit honorée. Bien sûr, j’étais heureux que le travail que j’avais fait sur la modélisation et les études systématiques des paramètres ait enfin reçu autant d’attention et ait contribué à inspirer le travail de la Maison passive d’aujourd’hui’hui’ ;

Je n’avais pas réalisé que c’était votre idée d’inclure le reste de l’équipe dans le prix. Il est évident qu’un projet aussi important que celui-ci est un effort de groupe. Ayant principalement travaillé sur la partie modélisation et simulation du projet, quels sont, selon vous, les plus grands défis que vous avez dû surmonter ?

Je suis entré dans le domaine en tant que physicien théoricien qui avait étudié les étoiles relativistes mais jamais les bâtiments. Ainsi, le premier défi était d’obtenir une compréhension claire de la météo du système, de l’équipement des bâtiments, des occupants, du comportement des occupants et du fonctionnement des bâtiments. Mes collègues et moi-même – où je tiens particulièrement à rendre hommage à mon premier mentor, le Dr Richard Bruno – – devions également identifier les principaux paramètres du système et les descriptions mathématiques qui, d’une part, étaient suffisamment élaborés pour décrire adéquatement tous les aspects pertinents pour la tâche à accomplir et, d’autre part, suffisamment simples pour permettre un grand nombre de calculs tout au long de l’année dans divers endroits du monde.

Souvenez-vous, la puissance des ordinateurs était extrêmement limitée à cette époque, alors que les modèles informatiques vérifiés rapidement et même les données météorologiques horaires fiables et représentatives tout au long de l’année étaient rares ou manquaient. Il a donc fallu beaucoup de « travail de terrain », non seulement pour établir des modèles informatiques rapides et vérifiés, mais aussi des bases de données météorologiques et de construction appropriées pour exécuter des milliers d’expériences informatiques virtuelles et les évaluer de manière cohérente et compréhensible.

Combien d’heures de simulation ont été consacrées à ce projet, selon vous ?

A mon avis, quelque 10 000 heures de calcul…

Qu’est-ce qui vous a motivé à vous lancer dans un projet aussi ambitieux ?

Après avoir rêvé de devenir architecte (comme mon grand-père), j’ai voulu comprendre les principes fondamentaux de la nature, j’ai étudié la physique, la philosophie, la théorie scientifique, l’astrophysique relativiste et j’ai fini par travailler dans la modélisation informatique des étoiles en effondrement et par terminer une thèse sur la propagation des ondes des étoiles à neutrons pulsantes (1969-75). En même temps, la « crise pétrolière » (1973), les études informatiques fondamentales de Meadows sur les « limites de la croissance » (1972) et la philosophie constructive m’ont fait prendre conscience de l’importance de l’application pratique des connaissances théoriques, des mathématiques, de la physique et de l’informatique aux « problèmes réels ». Ainsi, lorsque j’ai entendu parler du nouveau projet de Philips Research à Aix-la-Chapelle sur « l’utilisation rationnelle de l’énergie et de l’énergie solaire dans les bâtiments » (plus tard souvent appelé « projet de maison expérimentale de Philips »), il m’a semblé être un grand défi parfaitement adapté à mon parcours, mes objectifs et mes ambitions personnelles.

Quel a été le retour d’information initial de Philips Research lorsque l’équipe du projet lui a présenté les résultats ? L’intention initiale de l’étude était de démontrer la faisabilité de sources d’énergie alternatives pour des mesures actives liées à l’énergie, n’est-ce pas ?

Philips a été très intéressé par le projet dès le début car, après la crise pétrolière de 1973, il a abordé des questions d’une importance capitale pour l’industrie et la société dans son ensemble. Les résultats « positifs », qui pouvaient déboucher sur de nouveaux produits industriels, étaient particulièrement intéressants. Cependant, les résultats « négatifs » qui montraient les limites de certaines technologies étaient presque aussi précieux, car ils permettaient de comprendre les paramètres généraux et d’éviter des investissements défavorables. Des résultats « positifs » ont été présentés sous la forme de prototypes de capteurs solaires sous vide installés sur le toit de la maison expérimentale de Philips. En outre, le potentiel des applications de petites pompes à chaleur, des échangeurs de chaleur à caloducs, des toits solaires, du stockage de la chaleur sensible et latente a été démontré. Pourtant, nos simulations sur ordinateur avec des données météorologiques européennes et américaines ont montré les effets relativement limités que ces mesures auraient par rapport aux mesures purement « passives » appliquées à l’enveloppe du bâtiment. Ainsi, pour une entreprise qui s’était lancée dans la recherche d’opportunités commerciales du côté actif, le résultat paradoxal était que les mesures passives devaient être prioritaires.

Vous souvenez-vous des réactions externes (de scientifiques, de physiciens du bâtiment, etc.) que vous avez reçues ?

Comme le projeta abordé les questions énergétiques clés d’une manière très large et fondamentale avec l’énergie solairel’énergie en faisant partie, elle a suscité un très grand intérêt non seulement au sein dePhilips, mais aussi dans le public et la communauté scientifique à l’intérieur et à l’extérieur deEurope. Les attentes du public ont donc été fortement influencées par un « battage solaire etl’espoir », que l’équipe de recherche de Philips n’a pas satisfait de la manière dont beaucoup de gensNous avons même dû mettre en garde contre les bâtiments dits « solaires passifs » avecun vitrage important, qui pourrait être réalisé dans des climats plus ensoleillés – mais neêtre une bonne option dans les conditions météorologiques de l’Europe centrale et du nord.

d’autre part,les mesures « passives » que nous avons trouvées les plus prometteuses ont rencontré une résistance dansl’industrie du bâtiment conventionnel. Cette résistance était soutenue par le scepticismeparmi les scientifiques du bâtiment traditionnel souvent sponsorisés par ces industries.Parmi eux, l’accent a été mis sur les constructions lourdes traditionnelles, la dynamiquele comportement des murs et des pièces individuelles pendant le chauffage et le refroidissementjours de conception et une surestimation des effets capacitifs à court terme, de sorte que »massives » au lieu de solutions « passives » optimisées et efficaces tout au long de l’année étaients’est propagée.

Le ministère allemandde la recherche, qui avait considérablement financé notre projet, a essayé de prendre unemais finalement – malgré mes/nos avertissements – elle a succombé à la »hype solaire massif-passif » et – avec le soutien de l’Institut Fraunhoferde la physique du bâtiment – a lancé le projet solaire Landstuhl qui – comme prévu-a fini par avoir des niveaux de consommation d’énergie extrêmement élevés. Malheureusement, cesont ensuite été utilisés comme point de départ et d’étalonnage pour d’autresles progrès scientifiques et les normes nationales dans de nombreuses publications ultérieures.

Vous êtes resté très impliqué dans le mouvement des maisons passives. Comment pensez-vous que les bâtiments de la maison passive d’aujourd’hui se comparent aux bâtiments que vous avez examinés en détail dans le cadre du projet (par exemple la maison expérimentale de Philips et les maisons dites « suédoises » et « normales ») ?

Aujourd’hui, il existeun grand nombre et une grande variété de « vrais » bâtiments de maisons passives, anciens et nouveauxet dans de nombreux styles architecturaux, sous différents climats et pour différents comportements des utilisateursdes modèles. Cela prouve la large applicabilité de la norme sur les maisons passives.

Après le pétroleLors de la crise de 1973, il n’y avait pas du tout de maisons passives. La maison standard enL’Allemagne a repris la norme de protection contre la chaleur DIN 4108 telle que définie en 1969. Ellese caractérisait par des fenêtres à simple vitrage (valeur U 5,9), mal isolées(valeur U de 1,6), des taux d’infiltration d’air et des pertes de ventilation élevés (valeur annuellemoyenne d’environ 1,5 h-1) entraînant des besoins de chauffage d’un facteur de 10 à 20 au-dessusdes maisons passives actuelles. Les normes les plus progressistes ont été trouvées en Suède(SBN 1975) avec des fenêtres à double vitrage (valeur U 2,3) et des murs bien isolés(valeur U 0,3), une meilleure étanchéité à l’air et une ventilation contrôlée (annuellemoyenne 0,5 h-1). Cela a permis de réduire la demande de chauffage d’un facteur 3 à 4.La maison expérimentale de Philips est dérivée d’une maison préfabriquée conventionnellemaison à ossature bois équipée des meilleures fenêtres disponibles à l’époque(valeur U 1,3 avec ou 1,9 sans volets), isolation supplémentaire dans les murs(valeur U de 0,16), ventilation contrôlée avec récupération de chaleur et unréduisant ainsi la demande de chauffage par un facteur de 10 à 20.

En bref : la maison expérimentale présentait les principales caractéristiques d’une maison passive moderne – à l’exception des fenêtres, qui à l’époque n’étaient pas disponibles sur le marché ; elles n’existaient que sous forme de prototypes de recherche dans notre  lab ou de modèles virtuels sur ordinateur.

Je vois que vous possédez maintenant votre propre entreprise – ; Dr. Bernd Steinmüller Sustainability Management Consulting (BSMC) – ; et depuis la maison expérimentale de Philips, vous avez participé à un certain nombre de projets liés non seulement à la construction de bâtiments économes en énergie, mais aussi à la durabilité dans son ensemble. Vous souhaitez partager avec nous certaines des choses sur lesquelles vous avez travaillé au fil des ans ?

Après mon passage chezPhilips Research Aachen (1977 – 83) Je me suis lancé dans le développement de logicielssystèmes pour la conception assistée par ordinateur de systèmes intégrés à très grande échellesystèmes microélectroniques au centre de recherche Philips d’Eindhoven. En 1985, j’étaisnommé pour mettre en place et diriger un nouvel institut commun de recherche et de développement dans ledomaines de la CAO-électronique, de l’ingénierie simultanée assistée par ordinateur,CAx-Frameworks, la normalisation européenne et internationale.

Dans le numériquesecteur, les cycles d’innovation ont été comptés en quelques fractions d’année seulement – ; par oppositionà des décennies dans le secteur du bâtiment. C’est pourquoi, lorsque je suis revenu à la science du bâtimenten 1997, comme membre du conseil d’administration et directeur de l’énergie à l' »Institutpour le logement et l’environnement IWU », il est apparu que le bâtiment conventionnelmonde avait évolué très lentement – ; bien que l’innovation de la Maison passive ait été àLe problème du climat était déjà apparent. Comme il était devenu évidentque les vieux bâtiments nécessitaient une attention particulière, I – ; avec d’autres pionniers– ; a encouragé les techniques d’habitat durable et de maison passive dans les bâtiments anciens,initiant et organisant ainsi une série d’ateliers, de conférences, de publications commeainsi qu’un concours d’État sur la rénovation durable.

En 2001, j’ai fondé à Paderborn la société « Dr. Bernd Steinmüller Sustainability Management Consulting BSMC » et je me suis engagé dans le conseil interdisciplinaire pour la politique et les organisations économiques en me concentrant toujours sur l’énergie et les bâtiments. En outre, j’ai obtenu un MBA en « gestion de la durabilité », j’ai fondé un réseau de conseil en durabilité et j’ai travaillé au sein des commissions de normalisation et des conseils consultatifs correspondants. Mes projets les plus récents ont été des projets « familiaux », comme la rénovation de vieilles maisons en bâtiments EnerPHit et Passive House Plus. Actuellement, le changement climatique est ma principale préoccupation aux niveaux international, national et local. En plus de prendre la parole lors d’événements internationaux, j’essaie de faire évoluer les normes allemandes vers la maison passive. Dans ma ville natale de Paderborn, qui a introduit la norme de la maison passive dans les nouveaux bâtiments il y a environ huit ans, je m’engage à faire en sorte que ces normes soient également respectées dans les projets de rénovation.

Vous prendrez également la parole lors de la prochaine conférence internationale sur les maisons passives en Chine. Pouvez-vous nous dire brièvement de quoi vous allez discuter là-bas ?

Dans mon exposé intitulé « De la maison expérimentale à la maison passive plus : quatre décennies de perspectives », j’ai l’intention d’exposer les grandes lignes de l’évolution des premières maisons expérimentales aux dernières maisons passives plus. Illustrée par des exemples tirés de mon propre environnement professionnel, j’aborderai les forces motrices et les obstacles et montrerai que l’ensemble de normes progressives pour les maisons passives constitue un excellent cadre pour trouver des solutions durables pour les bâtiments neufs et anciens. Afin de réaliser enfin la grande percée nécessaire et urgente, un soutien politique correspondant avec des codes de construction durable forts reflétant la norme sur les maisons passives, il faut une large formation des décideurs, des architectes, des planificateurs et des artisans. La conférence en Chine, qui se tient sur un site où est construite la plus grande colonie de maisons passives du monde, peut et doit agir comme une importante révélation et un catalyseur de changement.

Source : https://blog.passivehouse-international.org/interview-with-passive-house-pioneer-dr-bernd-steinmuller/

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