Studium de Strasbourg lumineux, par Jean-Pierre Lott

Le nouveau bâtiment bioclimatique de l’université de Strasbourg s’appelle le Studium. C’est une bibliothèque et une maison de l’étudiant. Il regroupe aussi différents services comme un point de restauration et un auditorium. Son but : favoriser le brassage, les rencontres et les échanges sur le campus. Une maîtrise d’œuvre réussie de Jean-Pierre Lott Architectes avec les bureaux d’études :

• ingénierie : Serue,
• environnement : Oasiis
• acoustique : Acoustb
• signalétique : CL design.

Le Studium de Strasbourg, un learning center lumineux

Le concept des learning center vient du monde anglo-saxon. Ce tiers-lieu répond à l’évolution des modes de travail. En effet, aujourd’hui, les usagers attendent des espaces formels et informels avec des salles modulaires et dédiées aux tâches en groupe.

Le projet du Studium se situe le long du boulevard de la Victoire, entre la ville historique et le campus de l’Esplanade. Il marque l’entrée du campus depuis la ville. C’est un signal fort dans le paysage urbain.

Architecture intérieure du Stadium de Strasbourg

Le rez-de-chaussée vitré invite les étudiants à entrer. L’intérieur est surmonté d’un corps sinueux qui exprime le mouvement et la légèreté. Aux étages, les salles de collections et de consultation sont organisées sur deux niveaux.

Les voiles cinétiques donnent au bâtiment des formes changeantes et offrent des visages différents selon la lumière et l’endroit où l’on se trouve.

L’entrée du bâtiment donne sur un grand atrium qui diffuse une lumière zénithale. Cette lumière équilibre l’apport des façades sur les espaces de lecture et de consultation.

L’atrium permet une vue globale sur l’ensemble des activités. Il dispose d’une grande rampe et d’une batterie d’escaliers et d’ascenseurs pour les déplacements. Ainsi, les plateaux ne sont pas disposés autour de couloirs, mais ils répartissent mieux la lumière naturelle.

L’étage, en encorbellement, permet d’éviter l’ensoleillement direct. De grands brise-soleil protègent les baies vitrées et filtrent la lumière naturelle.

Leur orientation a été étudiée selon la course du soleil. Objectif : que chaque espace soit protégé de l’ensoleillement direct, tout en garantissant un apport de lumière nécessaire et des vues sur la ville.

Démarche bioclimatique performante pour une bibliothèque

Selon un parti pris architectural de Jean-Pierre Lott, deux points primordiaux pour des espaces de lecture et de consultation ont été mise en œuvre :

• contrôle de la lumière et de sa qualité dans les espaces intérieurs,
• notion de déplacement et de mobilité dans le bâtiment.

Dès le programme, l’opération avait des objectifs ambitieux en matière de :

• maîtrise des consommations,
• confort des usagers,
• qualité des ambiances : thermique, visuelle…

« Dans cette optique, nous avons mis en place, dès les premiers coups de crayon, une démarche de conception bioclimatique consistant à développer un parti architectural en adéquation avec les sollicitations thermiques auxquelles le bâtiment se trouve soumis, en favorisant les solutions passives. »

Jean-Pierre Lotti, architecte

Stratégie de performance énergétique globale du bâtiment

• Recherche de la sobriété énergétique :
  • morphologie du bâtiment,
  • implantation bioclimatique,
  • performance de l’enveloppe,
  • réduction des besoins : éclairage, ventilation, eau chaude…
  • solutions passives.
• Recherche de l’efficacité énergétique :
  • choix des systèmes performants,
  • rendements élevés,
  • fonctionnement au plus près des besoins avec asservissement,
  • simplicité d’entretien,
  • pérennité,
  • suivi des consommations et détection des défauts de fonctionnement.
• Recours éventuels aux énergies renouvelables :
  • analyse des solutions au regard des profils de consommation du projet et potentialités du site,
  • pompe à chaleur sur eau de nappe.

Compacité et zonage thermique du bâtiment

Le bâtiment a été conçu avec une volumétrie précise pour être fonctionnel et sobre en énergie. Il possède un atrium central qui permet d’éclairer le cœur du bâtiment. Ce parti procure au bâti une importante compacité. Les locaux sont organisés autour de ce hall monumental. Par conséquent, ils n’ont pas besoin d’être positionnés en façade pour être éclairés naturellement, ce qui réduit fortement les surfaces de déperdition de leur enveloppe.

Son indice de compacité est très performant, avec un rapport de l’aire des parois déperditives par rapport à la surface hors œuvre nette (Apd/Shon) de 0,9. Le bas du rez-de-chaussée est semi-enterré. Il comprend les espaces logistiques et techniques du bâtiment. Cette disposition due à la topologie du site permet de réduire les besoins en chauffage et climatisation.

Équilibre lumière naturelle et déperditions énergétiques

L’équilibre entre l’accès à la lumière naturelle et la réduction des déperditions thermiques est crucial pour un bâtiment performant. Les façades vitrées éclairent les locaux tandis que les protections solaires extérieures limitent les surchauffes et diffusent la lumière.

Un système de puits de lumière apporte la lumière du jour au cœur du bâtiment, compensant la compacité du bâtiment. Les façades, vitrées sur toute la hauteur, permettent d’éclairer abondamment les locaux du bâtiment.

La morphologie compacte et les puits de lumière offrent un compromis performant entre l’accès à la lumière et la réduction des déperditions énergétiques.

L’éclairage étant l’un des postes de consommation les plus importants avec le chauffage, cet équilibre est essentiel pour ce bâtiment performant.

Éclairement naturel et puits de lumière zénithaux

Des puits de lumière et des verrières en toiture apportent ou complémentent la lumière provenant des façades. Autant que possible, ils permettent de ne pas avoir recours à l’éclairage artificiel dans la journée.

« Les études d’éclairement naturel réalisées montrent que les niveaux d’éclairement atteints dans les bâtiments sont très élevés », expliquent les architectes. « À titre de comparaison, par rapport aux seuils fixés par le référentiel HQE, les niveaux atteints dans le bâtiment sont généralement supérieurs au niveau “très performant”, supérieur à 2 %. Ceci se traduisant par une grande autonomie en éclairement naturel, réduisant ainsi le recours à l’éclairage artificiel et les consommations d’énergie électrique associées. »

Louise Van Grieken, cheffe de projet, agence Jean-Pierre Lott

Le schéma ci-dessous présente les résultats des simulations d’éclairement naturel réalisées pour le niveau R+1. Ils ont conduit au dimensionnement et à l’optimisation du positionnement des puits de lumière.

Éclairage artificiel LED du Studium de Strasbourg

Comment un bâtiment pourrait-il fonctionner sans éclairage aujourd’hui ? Bien qu’absente dans la communication du bâtiment, la lumière artificielle joue un rôle important dans cette réalisation exemplaire pour le confort de lecture.

En effet, compte tenu des horaires d’ouverture très larges d’une bibliothèque universitaire – jusqu’à 23 h en semaine pour le Studium de l’Unistra – l’éclairage électrique est inévitable. Alors, bâtiment bioclimatique oblige, l’ensemble des appareils d’éclairage est équipé de diodes électroluminescentes LED.

À l’opposé des formes courbes de l’architecture, des réglettes sont suspendues de manière non linéaire à chaque niveau. « Afin de répondre aux contraintes qu’imposait le faux plafond perforé du bâtiment, nos équipes ont proposé des LineLEDs sur mesure », explique Clareo. Au total, 550 luminaires de ce type sont installés par Eiffage dans cette architecture.

Au niveau d’un des puits de lumière zénithaux, de grands disques lumineux sont suspendus à la verrière. Ils permettent de compenser l’absence de lumière du jour en fin de journée et soirée.

Côté salle de cours du Studium, elles sont simplement éclairées de manière fonctionnelle avec des dalles LED Clareo dans la trame du faux plafond.

Enfin, la main courante lumineuse LED des escaliers dans l’atrium accompagne les étudiants dans le passage d’un étage à l’autre. Elle assure les niveaux d’éclairement requis pour la mobilité.

Stocker la fraîcheur de la nuit : inertie et confort d’été

La conception bioclimatique du bâtiment a également pour objectif de lui garantir un confort d’été optimal. « Dans cette optique, et au regard des choix morphologiques du bâtiment, nous avons cherché à offrir à l’édifice une inertie thermique importante », poursuit Louise Van Grieken, cheffe de projet de l’agence Jean-Pierre Lott. Pour cela, à l’intérieur du volume chauffé :

• les planchers et les poutres sont en béton brut,
• les escaliers suspendus à des câbles sont en acier.

L’inertie thermique permet de lisser les pics de température pouvant être induits par des apports de chaleur non contrôlés comme un rayonnement solaire direct ou une fréquentation intense du site. »

De plus, cette architecture possède une stratégie de ventilation naturelle nocturne ou de free cooling. L’inertie du bâtiment est alors utilisée pour « stocker la fraîcheur de la nuit ». Ainsi, elle favorise des conditions de confort agréables dans la journée, notamment durant la matinée, sans recourir aux équipements actifs de production frigorifique, plus connus sous le nom de système de climatisation.

Protection solaire des façades est et ouest

« Pour les façades est et ouest, nous avons opté pour une protection solaire composée de lames verticales fixes habilement orientées », explique l’architecte. Elle permet d’adapter le plus finement possible la protection solaire à l’architecture et à sa façade de forme libre. L’étude des protections solaires a été réalisée secteur par secteur, en tenant compte de la largeur variable du débord de dalle, afin de trouver la juste orientation des lames pour conserver une ouverture sur l’extérieur (confort visuel) et protéger au mieux la façade des apports solaires.

Voici le modèle ayant servi à l’optimisation des angles de la protection solaire de la grande façade est. Il est découpé en quatre tronçons, chacun représentatif d’une portion de la façade, sur lesquels on distingue les « capteurs » qui servent de témoin pour mesurer le flux solaire reçu.

Modélisation 3D de la façade est

D’après l’architecte, « pour chacune de ces orientations, et pour plusieurs configurations de lames verticales (profondeur, pas, orientation, etc…), nous avons étudié le flux solaire reçu par le capteur avec et sans la protection solaire afin de déterminer l’efficacité de celle-ci et d’en déduire une configuration optimale. Ainsi, la performance de la protection solaire se décompose en :

• hiver: les apports solaires atteignent la façade et sont récupérés pour chauffer le bâtiment ;
• été: ils sont bloqués à l’extérieur pour éviter la surchauffe du bâtiment et l’inconfort des usagers. »

Différentes simulations réalisées ont permis d’élaborer une configuration de protection solaire.

Partenaires et financeurs : bâtiment et équipement

• Budget de l’opération : 30,2 millions d’euros.

Financement du bâtiment

• 22,2 M€ État,
• 5 M€ Collectivité européenne d’Alsace,
• 1,5 M€ région Grand Est,
• 1,5 M€ Eurométropole de Strasbourg.

Financement des équipements

1 960 000 € au total :

• 1 750 000 € de l’université de Strasbourg,
• 130 000 € du projet Include de l’Unistra pour l’équipement de salles de formation adaptées aux nouvelles pédagogies,
• 80 000 € de la Contribution à la vie étudiante et de campus (CVEC) pour l’aménagement de la salle Handivie et pour les espaces étudiants.

Approfondir le sujet

• 17 Objectifs de développement durable en lumière et éclairage
• Médiathèque Louis Aragon de Stains en lumière par 8’18’’
• Lumineux centre culturel Phive de Manuelle Gautrand
• Prix de l’ACEtylène 2022 : la conception lumière en Europe
• Bibliothèque Minna No Mori de Gifu de Toyo Ito au Japon