Dès le début du XXe siècle, les progrets techniques ont permis d'envisager la réalisation de gratte-ciel de plus de mille mètres de hauteur ! En 1956, une tour de 528 étages et de 1,6 kilomètres de haut est envisagée.

Les ascenseurs à grande vitesse permettent de dépasser les 110 étages, mais les limites physiologiques de l'homme sont atteintes. En effet, l'être humain décompresse facilement dans un ascenseur, mais pas l'inverse.

Quant aux contraintes relatives aux vents et aux effets de cheminée qui engendrent d'énormes pressions sur l'enveloppe des bâtiments, elles pourraient être surmontées, mais à grand frais ...

Aujourd’hui, il ne s’agit plus d’aller encore plus haut ou de faire des bâtiments plus résistants, mais d’améliorer la qualité de la vie à l’intérieur. L’air, l’ensoleillement et la redéfinition des espaces sont les enjeux du XXIe siècle.

Aujourd’hui, beaucoup d’entreprises réduisent les niveaux de hiérarchie. Les entreprises fonctionnent désormais par «groupes de travail» . Dans plusieurs réalisations récentes, le personnel cadre est amené à quitter les bureaux fermés contre des espaces partagés mais de meilleure qualité. On cherche donc à construire des espaces intérieurs sans colonnes : celles-ci sont déplacées à l'extérieur ou dissimuler à même les espaces techniques (escaliers, ascenseurs, cabinets, etc.).

Pour les architectes, cette reconfiguration des espaces doit se faire sans augmenter le poids de l’édifice. Ce défi est de taille car, alors que la distance entre deux colonnes d'un bâtiment conventionnel est de l'ordre de 7 à 8 mètres, les appuis de la structure des planchers des bâtiments «sans colonnes» peuvent être trois fois plus éloignés. La technique consiste donc à faire travailler les façades comme d'immenses poutres ajourées. À cet égard l'ancien édifice de l'O.A.C.I., situé à l'angle des rues Sherbrooke et Metcalfe, à Montréal, fait figure de précurseur. Terminé en 1975, ce bâtiment montre clairement comment on a recours au système des «poutres Vierendeel» . C'est une solution similaire qu'on a employée dans l'un des édifices les plus évolués à tous les points de vue aujourd'hui : celui de la Commerzbank de Francfort, en Allemagne, inauguré à la fin de 1997. Dans ce dernier cas, les poutres, au lieu d'agir sur la hauteur d'un seul étage, le font sur une hauteur de huit étages, ce qui procure une grande rigidité à l’édifice et une économie substantielle dans le coût des matériaux.

Les exemples fournis par les Banques de Hong Kong et de Shanghai, bien que complétés il y a environ dix ans, sont encore plus radicaux d'un point de vue structural. Les poutres ajourées principales sont triangulées et très fortement perceptibles dans l'expression du bâtiment puisque soutenues par d'immenses colonnes toutes situées à l'extérieur. Ces poutres agissent comme des ponts auxquels les étages sont littéralement «suspendus» par groupes. En rapport à un édifice conventionnel de hauteur équivalente, ce bâtiment de 47 étages affiche un poids de structure 20 fois inférieur.

Les données médicales sont éloquentes quant aux conséquences de la mauvaise qualité de l'air pour la santé. Ceux qui sont fragilisés le sont pour la vie et les enfants s'avèrent particulièrement vulnérables. Parmi les maladies ou symptômes dus à la mauvaise qualité de l’air, on retrouve les maux de tête, l'asthme, le syndrome de fatigue chronique, ou encore la maladie du légionnaire.

Les responsables de la mauvaise qualité de l’air dans les bâtiments sont aujourd’hui clairement identifiés. Les matériaux synthétiques, arrivés sur le marché ces dernières années, sont les principaux coupables. Certains d’entre eux poursuivaient en effet leur cycle de maturation après leur mise en service, en dégageant des émanations toxiques ! La nécessité de sceller davantage l'enveloppe du bâtiment et la baisse des taux de renouvellement d'air pour des raisons d'économie d'énergie sont quant à elles considérées comme des facteurs aggravants de la pollution intérieure des bâtiments.

En guise de solution, on produit aujourd’hui de plus en plus de matériaux sains. Des procédés de récupération et la mise au point de liants dépourvus de solvants ou d'autres substances nocives constituent des alternatives économiques. Quant à l'étanchéité du bâtiment, elle reste indispensable, simplement parce qu’elle évite la formation de moisissures dans les murs à cause du passage d'air humide... C’est donc vers de meilleurs systèmes de ventilation que l'on oriente la recherche.

La Commerzbank de Francfort est un exemple d’édifice du futur en ce qui concerne la qualité de l’air. La tour est évidée en son centre. Cet immense atrium, en plus de contribuer à l'éclairage naturel, permet la circulation de l'air dans un mouvement de spirale ascendante entre six jardins (d'une hauteur de quatre étages chacun) répartis à divers niveaux sur les trois orientations. Ce mouvement d'air profite évidemment aux espaces de bureaux et entraîne l'arrivée d'air par les fenêtres ouvrantes dont ils sont pourvus. Aucune turbulence ne caractérise cette arrivée d'air, même aux niveaux les plus élevés : le mur-rideau comporte une deuxième paroi vitrée à quelques pouces devant les fenêtres, sur toute la surface extérieure, afin de régulariser les débits par des ouvertures spécialement conçues.

Les métaux

• L'acier :
  
  L’acier est le métal le plus en usage dans le bâtiment. C’est à Chicago, en 1883, que naît le premier bâtiment doté d'une véritable structure en acier. Il s'agit du Home Insurance Company Building. La hauteur de chacun de ses onze étages atteint près du double de ceux que l'on construit aujourd'hui. En 1909, c’est encore avec l’acier que la frontière des 50 étages est franchie. Aujourd’hui, toutes les constructions en béton comportent des armatures d’acier : c'est le fameux «béton armé»!
  
  Trois matières premières principales entrent dans la production de l'acier : le minerai de fer, le coke métallurgique et la ferraille. Le passage du minerai de fer et du coke dans un haut-fourneau donne de la fonte, à partir de laquelle on produit l'acier.
  
  C'est avec le procédé Bessemer, mis au point en 1855 par l'ingénieur britannique du même nom, que l'on parvient à transformer économiquement et en grandes quantités la fonte en acier. La technique consiste à injecter de l'air sous pression dans la fonte en fusion. Depuis longtemps, cependant, on savait déjà de façon empirique qu'un apport d'air permettait d'obtenir un métal beaucoup moins cassant. Ce phénomène s'explique du fait que l'oxygène suscite la combustion du carbone contenu dans la fonte (produisant du monoxyde de carbone) et permet ainsi de doser la teneur en carbone résiduel dans le métal. Quatre tonnes d'air sont requises pour produire une tonne d'acier. Depuis, la méthode Bessemer a connu des perfectionnements et des variantes, afin de tenir compte des usages divers auxquels le métal est destiné, de la composition des minerais selon leur provenance, etc.
  
  
• L’aluminium
  
  Qualifié de «curiosité de laboratoire» en 1825, l'aluminium le restera jusqu'à la fin du XIXe siècle. On le retrouve sur un bâtiment pour la première fois en 1884, sous la forme d'une petite pyramide de 25 centimètres de haut placée au sommet du monument dédié à George Washington. Sa légèreté avait frappé l’imagination des militaires, mais puisqu’il n’existait pas de procédé convenable de transformation du minerai, l’aluminium fut longtemps confiné à des usages assez marginaux. Le roi Frédérick VII du Danemark, par exemple, possédait un casque d'aluminium orné d'or. Quant à Napoléon III, ses invités étaient en mesure de jauger leur importance aux yeux de l'empereur selon que la coutellerie était en aluminium ou en or - ce dernier métal étant attribué aux personnages de second ordre !
  
  L'aluminium est fait d'alumine hydratée (Al2O3, nH2O). Présente en abondance sur toutes les latitudes dans les argiles, le feldspath et les schistes, on ne peut l'extraire de façon économique qu'à partir de la bauxite rouge. Le procédé Bayer est le seul qui permette la première étape d'extraction de l'alumine pure de la bauxite : après le broyage, on obtient un produit intermédiaire, l'aluminate de sodium, par réaction dans une solution d'hydroxyde de sodium. Une calcination à 1300°C est ensuite nécessaire. L'alumine obtenue est un matériau réfractaire qui ne fond qu'à environ 2000°C, ce qui explique la quasi impossibilité de l'obtenir au XIXe siècle. L'électrolyse dans une solution à 950°C est la technologie qui finit par s'imposer : 1 900 kg d'alumine, 400 kg d'anodes en carbone et 14 000 kWh permettent de produire 1 tonne d'aluminium pur à plus de 99 %.
  
  Dans la construction, l’aluminium sera d’abord été employé pour garnir les toits. En 1931, lors de sa construction, le célèbre Empire State Building est paré de panneaux d'aluminium. Par la suite, on commence à utiliser ce métal pour les portes et les fenêtres. Apparu au début des années 1950, le mur-rideau (panneaux de verre et d’aluminium pour couvrir les gratte-ciel) permet aux alliages d'aluminium de faire pleinement valoir leurs qualités (résistance à la corrosion, légèreté, résistance structurale, etc.).
  
  

Le béton

• Le béton « classique »
  
  Après l’eau potable, le béton est le produit le plus consommé dans le monde. Plus de cinq milliards de mètres cubes sont fabriqués chaque année ! Sa découverte remonte à l'Antiquité romaine, alors que l'on trouve accidentellement sur les pentes du Vésuve un minerai à base de silice et d'alumine. Mélangé à la chaux et brûlé, il en résulte un ciment plus résistant et adhérant que tous les mortiers connus et doté de la caractéristique unique de durcir aussi bien sous l'eau qu'à l'air libre. Les éléments essentiels de la composition de ce béton sont les mêmes que ceux qu’on utilise aujourd’hui.
  
  C’est en Angleterre, au début du XIXe siècle, que le béton est «re-découvert» , à la suite de recherches effectuées plus ou moins à tâtons à partir de mortiers produits aussi bien naturellement qu'artificiellement. En 1824, Joseph Aspdin dépose le premier brevet d'un ciment artificiel constitué principalement de calcaire (CaO), de silice (SiO2), d'alumine (Al2O3) et d'oxyde de fer (Fe2O3). On lui attribue l'appellation «Portland» , en raison de sa ressemblance à une pierre à chaux du même nom. À Montréal, l'emploi du béton Portland à des fins structurales remonte à 1910 : l'architecte Omer Marchand l'utilise pour la construction d'un bâtiment que l'on retrouve encore à l'angle des rues Sherbrooke et Saint-Laurent.
  
  Le béton est devenu un matériau de construction universel parce qu’il est peu coûteux et facile à fabriquer. Il épouse à peu près toutes les formes et les ingrédients nécessaires à sa fabrication sont abondants. Une fois sec, il est solide comme de la pierre et dure des siècles. L’ajout d’une armature en acier (béton armé) a affranchi le béton d’un de ses défauts - soit une faible résistance à la traction - et en a fait un matériau aux possibilités immenses.
  
  
• Le super-béton
  
  En ajoutant au ciment des granulats, des adjuvants minéraux et des polymères, il est possible d’obtenir des bétons beaucoup plus performants que le béton «classique» . On peut ajouter un plastifiant qui rendra le béton plus onctueux et donc plus facile à couler. Des polymères à base de mélamine empêcheront la floculation, c'est-à-dire la formation de flocons de ciment qui retiennent l’eau et empêchent une bonne hydratation de la poudre. Grâce à ces additifs, on peut ainsi jouer sur l’imperméabilisation du béton, sur son uniformité ou encore sur sa résistance.
  
  Depuis les années 1920, la résistance à la compression s'est accrue par un facteur de 100. Ces progrès ont permis, par exemple, de concevoir des voûtes souterraines parfaitement étanches et capables de recevoir des déchets nucléaires. La conception des ponts, où les portées de plus en plus longues dépendent de la résistance du béton lui-même, a également profité de ces récents progrès.
  
  Dans une perspective environnementale, des travaux intéressants se poursuivent afin d’utiliser des déchets et des sous-produits comme adjuvants ou granulats sans compromettre la conformité aux normes auxquelles le béton est soumis. Parmi les matériaux étudiés, on peut trouver des déchets de centrales thermiques, du béton récupéré, des déchets provenant de l'exploitation de mines et de carrières, du verre de récupération, des résidus d'incinérateur, de l'argile cuite, de la sciure de bois, etc.
  
  
• Le béton conducteur
  
  L’innovation du «béton conducteur» consiste à incorporer dans le mélange de béton des fibres de carbone et des particules conductrices (notamment de la poussière de coke) en quantité suffisante pour qu'elles forment un réseau et que l'on obtienne une conductivité électrique élevée. Des fibres plus longues, en conjonction avec des armatures conventionnelles, permettent d'accroître la performance structurale du matériau - notamment en offrant une meilleure résistance à la micro-fissuration.
  
  On envisage d'utiliser cette nouvelle famille de bétons pour chauffer des planchers. On procède actuellement à des essais afin de déterminer si ce procédé parvient à faire fondre la neige et la glace sur les tabliers de ponts et des tronçons de routes sans avoir recours aux techniques traditionnelles d’épandage d’abrasifs.
  
  

Le verre

• Le verre « classique »
  
  L'origine du verre se perd dans la préhistoire. Ce matériau est le résultat de la fusion de la silice (presque toujours à 60 % et plus) et d'autres oxydes, comme la chaux ou la soude. On a retrouvé dans les ruines de Pompéi des échantillons atteignant 80 cm sur 100 cm, signe que dès cette époque, le verre était utilisé comme vitrage.
  
  Avant le XIXe siècle, on obtenait des surfaces planes à partir de cylindres de verre soufflé que l’on devait ensuite dérouler. A partir de cette époque, la technique évolue et les cylindres peuvent atteindre 15 mètres de long. La réalisation d'un bâtiment tout de verre devient alors possible. En 1851, l'Exposition universelle de Londres accueille le Crystal Palace. Tout l'édifice est modulé sur la longueur de la plus grande vitre usinable, soit 1,25 m. Ce mode de composition utilitaire va créer une importante brèche dans tous les principes classiques de proportions basées sur la géométrie euclidienne.
  
  Le verre commercialisé aujourd'hui est fabriqué selon un procédé breveté en 1959 par la firme anglaise Pilkington. La technique consiste en une succession d'opérations en continu : le verre fondu est déposé sur un bain d'étain, refroidi progressivement et coupé en grandes surfaces. Premier avantage du «verre flotté» : ses surfaces sont parfaites et parallèles sans polissage d'aucune sorte d'où économie d'équipements, de matières premières et d'énergie. De plus, avant la coupe, c'est d'abord un «ruban» de verre théoriquement infini qui est produit. Les dimensions sont donc davantage limitées par le transport ou l'installation elle-même sur le bâtiment que par le procédé de fabrication. Les immenses baies que l'on retrouve au rez-de-chaussée de l'édifice de la Banque de Commerce, à l'angle des rues Peel et René-Lévesque à Montréal, n'auraient pas été possibles sans cette technologie.
  
  
• Le nouveau verre
  
  L'arrivée sur le marché du verre «à faible émissivité» date du milieu des années 1980. Ce type de verre filtre la chaleur rayonnante tout en laissant passer la lumière, grâce à un dépôt sous vide d'atomes de zinc (le plus souvent) qui forme une pellicule presque invisible. Le flux de chaleur est réduit dans les deux sens, c'est-à-dire aussi de l'intérieur vers l'extérieur, avec pour résultat des économies de chauffage. Moins d'électricité est affectée à l'éclairage car certains luminaires peuvent être fermés ou leur intensité diminuée si l'on installe les contrôles nécessaires. La réduction de chaleur produite par les luminaires se traduit par des économies supplémentaires pour la climatisation.
  
  La recherche se consacre aussi à l’amélioration des unités scellées constituées de deux ou trois épaisseurs de verre et contenant une ou deux pellicules de polyester (mylar) entre les couches de verre. Le remplacement de l'air sec entre les plaques de verre par des gaz lourds, afin de diminuer la transmission de chaleur par convection d'un verre à l'autre, est maintenant assez répandu. Ces gaz pourraient être remplacés à leur tour par des aérogels (constitués à 95 % d'air et de 5 % de silice) d'une valeur isolante supérieure ou par des plasmas qui permettraient de transformer le vitrage en élément chauffant.
  
  Quant aux films de cristal liquide, apparus sur le marché au milieu des années 1990, ils peuvent évidemment bloquer presque tout le spectre du rayonnement solaire mais leur fonction première est davantage axée sur l'intimité des occupants. Bref, c'est une alternative «in» aux rideaux. Enfin, on met aussi au point des vitrages pourvus de pellicules de polyester recouvertes de titane ou d'acier inoxydable afin de contrer l'écoute indiscrète à distance…
  
  

Divers matériaux nouveaux

• Matériaux à changement de phase
  
  Encore au stade expérimental, ces matériaux sont appelés à suppléer aux matériaux classiques comme le béton ou la pierre. On compte les utiliser dans le cadre de stratégies dites de «solaire passif» .
  
  Lorsque le rayonnement solaire entre dans un bâtiment, il peut rapidement en résulter une surchauffe. Contrairement aux matériaux classiques, les matériaux à changement de phase peuvent recevoir beaucoup de chaleur dans la journée sans la diffuser dans l’espace intérieur du bâtiment. Ils contiennent des cellules capables de passer de l'état solide à l’état liquide en accumulant une grande quantité d'énergie. Ce n'est que lorsque la température ambiante s'abaisse que les matériaux effectuent la transition inverse en libérant cette énergie sous forme de chaleur. Les cellules liquides redeviennent alors solides.
  
  
• Peintures intumescentes
  
  La vulnérabilité au feu des éléments de charpente d'acier est assez méconnue du grand public. Il faut dire que peu d'entre nous faisons l'expérience de l'incroyable chaleur dégagée lors d'un incendie. Dans un immeuble en flammes, même des poutres pleines en apparence indestructibles se tordent et perdent leur rigidité.
  
  Au XIXe, on tentait de protéger la structure du feu à l'aide de blocs de terre cuite. De nos jours, on utilise plutôt des panneaux de roche saline (gypse) pour entourer les poutres et les colonnes d'acier. Ces travaux impliquent des coûts plus ou moins élevés selon les cas. Cependant, ils privent les designers de la possibilité de conférer aux espaces intérieurs une esthétique industrielle où la puissance de l'acier pourrait être mise en valeur.
  
  Les peintures intumescentes permettent d'éviter ces contraintes. Appliquées sur le métal, elles forment un film de protection de 0,5 à 3 mm d'épaisseur. Durant un incendie, sous l'effet de la chaleur, l'enduit s'accroît en volume pour atteindre jusqu'à 100 mm d'épaisseur. La peinture procure alors une protection qui peut s'étendre sur une période de 3 heures.
  
  
• Pellicules de polymère
  
  Dans les verres à faible émissivité, des pellicules de polymère - capables de modifier la longueur d'onde des radiations qu'elles reçoivent - servent à bloquer et rejeter les rayons ultraviolets à l'extérieur.
  
  L'Institut des polymères de Fraunhofer a mis au point une pellicule de polymère beaucoup plus ingénieuse. Elle exploite cette portion moins désirable du rayonnement en la transformant en lumière visible. Utilisée dans les bulbes à l'halogène notamment, la pellicule élimine ainsi les ultraviolets, tout en intensifiant la lumière émise. Elle permet également d'éviter la dégradation des tissus et des tapis, dont sont responsables les ultraviolets émis par les luminaires et qui sont tout aussi dommageables à cet égard que ceux provenant du Soleil.
  
  

Conception assistée par ordinateur et simulation

Dans le domaine de la construction comme ailleurs, aucune solution valable n'est déterminée à l'avance. Pour l'architecte et l'ingénieur, les dessins ou les maquettes sont avant toute chose un outil d'investigation, d'analyse et de réduction d'incertitude d'une foule de facteurs. Depuis les années 1960, quantités d'outils analogiques d'aide à la conception, comme les essais en soufflerie ou la simulation de l'ensoleillement, ont été développés.

L'ordinateur permet d’aller encore plus loin. En modélisant l’édifice dès sa conception, les logiciels peuvent générer une infinité de données. Par la suite, les fichiers de dessins numérisés peuvent être réutilisés à titre de base de données pour la simulation de séismes, l'évaluation de la performance énergétique et l'usage efficace de la lumière naturelle, la conception de l'éclairage électrique, etc.

Le soutien informatique intervient aussi dans la planification des chantiers et se prolonge jusqu'à la mise en service du bâtiment. L'intérêt du support informatique n'est donc pas de simplement faciliter et d'optimiser l'exécution des tâches mais aussi de stimuler la créativité.


Ventilation et climatisation

L'un des impacts de la crise de l'énergie dans les années 1970 aura été la conservation à tout prix de l'énergie à l’intérieur des bâtiments. En contrepartie, cette préoccupation est parfois devenue la source de problèmes de santé. La toxicité des matériaux et l'environnement de travail scellé suscitent chez les occupants un souci sans précédent pour la qualité de l'air. Ni les promoteurs, ni les concepteurs ne peuvent désormais l'ignorer.

Deux solutions originales visent à redistribuer de l’air pur à l’intérieur des bâtiments : la ventilation hybride et le recours aux plantes xérophytiques. La ventilation hybride est un mélange savamment dosé entre la ventilation naturelle et l’utilisation des instruments de climatisation. On tente de proposer des configurations de bâtiments où l'apport d'air frais sera suffisant et équitable pour chacun des occupants. Aussi, divers «senseurs de concentration de polluants» déclenchent la mise en marche du système de ventilation lorsqu'ils détectent des niveaux nocifs de polluants. Pour le gaz carbonique, par exemple, on sait que les concentrations dépassant 0,1 % peuvent susciter des malaises chez les occupants, ce que la ventilation hybride permet d'éviter. En d’autres termes, il s'agit d'une ventilation naturelle «stimulée» par des appareils conventionnels de ventilation mécanique.

Le recours aux plantes xérophytiques (capables de vivre dans un environnement sec) mise sur le métabolisme particulier de certaines plantes qui sont capables d'éliminer efficacement divers contaminants, tels le formaldéhyde, le benzène, le toluène et le monoxyde de carbone. D'après des recherches menées de concert avec la NASA, on évalue qu'un ensemble de plantes dont chacune s'acquitterait d'une surface occupée de neuf mètres carrés pourrait contribuer de façon significative à la purification de l'air ambiant. Ce dernier procédé est en application au collège MacDonald, sur l'île de Montréal, et également dans le bâtiment de la Commerzbank de Francfort.


Système de chauffage

On pourrait se chauffer mieux, et pour moins cher. C’est du moins ce que laissent espérer les résultats d'études récentes sur l'efficacité de deux nouveaux systèmes de chauffage : la thermopompe géothermique et le préchauffage de l'air.

La thermopompe géothermique consiste en un système d'extraction et de transfert de l'énergie thermique du sol vers l'espace intérieur du bâtiment (et inversement, s'il s'agit de climatiser). Le rendement d'un tel appareil est trois fois supérieur à celui d'un élément électrique. L'échange de chaleur dans le sol se fait par le biais d'une boucle fermée dans laquelle circule un mélange d'eau et d'éthanol. Ce conduit a un diamètre d'environ 12 mm et est enfoui dans le sol. Sa longueur varie selon la charge et la capacité de l'appareil.

Quant au préchauffage de l'air frais, ce système agit au moment de l'opération du renouvellement de l'air dans le bâtiment. On installe sur le toit une tôle ondulée et perforée de couleur noire, ce qui permet une captation maximale du rayonnement solaire. L'air pénètre par les perforations alors que le profil de la tôle ondulée crée des canalisations verticales menant à la partie supérieure de chaque étage où l'air est pulsé vers l'intérieur. Selon les conditions, on peut augmenter la température de l'air extérieur de 10° à 27°C avant de l'admettre dans le bâtiment, ce qui se traduit par des économies de chauffage.


Système d'éclairage

La technologie peut intervenir de diverses façons afin de maximiser les avantages de l'éclairage naturel et d'en minimiser les inconvénients. Des dispositifs scellés à l'épreuve du climat nordique sont maintenant disponibles afin de capter la lumière solaire directe. Cet apport lumineux est de 10 à 12 fois supérieur à celui de la lumière indirecte du ciel. Installé sur la toiture, l'appareil suit la course du soleil à l'aide d'un module photosensible relié à un microprocesseur. Des lentilles, miroirs et diffuseurs prennent en charge les aspects qualitatifs de l'éclairage, en tenant compte de la configuration des espaces desservis.

Enfin, on sait aujourd'hui faire varier l'intensité de l'éclairage électrique fluorescent selon les fluctuations de la lumière provenant de l'extérieur. En plus, on a mis au point des systèmes intégrés comprenant un réseau de capteurs photosensibles afin de contrôler le niveau d'éclairement des luminaires. De cette manière, la luminosité d'ensemble des pièces demeure relativement constante, évitant ainsi de distraire les usagers de leurs occupations. Par contre, ce type de système se doit d'être très minutieusement calibré pour obtenir l'effet recherché.


L’enveloppe du bâtiment

L'enveloppe du bâtiment désigne toutes les parois du bâtiment qui constituent une frontière avec l'environnement extérieur, dont le sol. L'appellation ne date que de quelques dizaines d'années, lorsqu'on a commencé à considérer ces parois sous un angle très particulier : celui de leur rôle et de leur performance en tant qu'écran ou de filtre. Les parements extérieurs, les mortiers, les attaches reliant la brique à la structure, les membranes de polyéthylène, les solins (garnissage en plâtre ou en mortier destiné à raccorder deux surfaces), les membranes de couverture ou les isolants sont divers matériaux constituant l'enveloppe.

La pluie, l’air, la chaleur et la vapeur d’eau sont rarement appréciés à l’intérieur d’un bâtiment. Une fois infiltrés, ces éléments amènent souvent une dégradation générale, une surconsommation énergétique et, à la limite, la structure même peut être mis en péril. C’est pourquoi on tente de contrôler - sinon d’empêcher - le flux de tous ces éléments à travers l’enveloppe du bâtiment.

Une innovation canadienne de premier plan pour l’enveloppe du bâtiment a été la mise au point, dans les années 1950, du concept d'écran «pare-pluie» . En travaillant derrière le revêtement du mur, on parvient à faire en sorte que le vent - qui pousse l'eau vers l'intérieur - crée lui-même, presque instantanément, une pression dans la cavité murale qui lui est égale et contraire, annulant sa poussée de l'eau.

Les phénomènes de condensation de surface s'expliquent par la capacité décroissante de l'air à contenir la vapeur d'eau à mesure que sa température diminue. Autrement dit, si l'air contient trop de vapeur d'eau dans une partie chaude du mur, il y aura condensation lorsque cette vapeur se diffusera dans une portion plus froide. Pour contrer ces problèmes, on a recours à un «pare-vapeur» . Mais il est aussi important de tenir compte de la perméabilité des matériaux. Un logiciel conçu au Québec permet d'établir la bonne succession des matériaux dans l'enveloppe du bâtiment.

Les défis qui se posent lors de la conception d'enveloppes thermiques proviennent d'un désir d'en faire un système plus perméable mais sélectivement. Les murs-rideaux à double paroi, comme on en retrouve à la Commerzbank de Francfort, en sont un exemple. On peut éventuellement s'attendre à l'apparition de divers senseurs dont le rôle serait de modifier les passages directs de l'air, de la lumière et de la chaleur en fonction du maintien des conditions optimales de confort à l'intérieur.


L'immotique

La domotique réfère à des systèmes de gestion de l'habitation individuelle. Le terme immotique s'applique aux bâtiments de plus grande envergure de toutes sortes. Ces systèmes assurent la gestion intégrée de la sécurité, du chauffage, de la climatisation, de la ventilation et des systèmes électriques (notamment l'éclairage). Les capteurs de concentration de polluants en font également partie.

Une particularité de ces systèmes est que les commandes de marche, d'arrêt ou autres sont acheminées vers les appareils concernés sans câblage additionnel. Grâce aux protocoles de communication X-10 ou CEBus, le «message» peut être transmis parallèlement au courant porteur (120 ou 220 volts) sur le même support électrique.

L'immotique semble comporter un avantage sur la domotique pour s'imposer sur le marché, puisque plusieurs tâches, comme le contrôle énergétique, ne vont aucunement de soi dans un bâtiment important. Si le propriétaire d'une maison individuelle est souvent d'opinion qu'il peut lui-même s'en acquitter facilement, dans le monde immobilier, la gestion doit parfois s'effectuer à distance et peut s'étendre à un parc immobilier entier. Il devient alors nécessaire de centraliser les opérations et de permettre la communication entre la multitude de logiciels provenant de manufacturiers différents. Mis au point par Travaux publics Canada, le protocole CAB (Canadian Automated Building) a pour but d'harmoniser le travail des différents logiciels.