Le bâtiment de mécanique fonctionnera comme un laboratoire géant : petite visite guidée

Le nouveau bâtiment de mécanique abritera dès 2015 des laboratoires interdisciplinaires, des salles de séminaire et des espaces de travaux pratiques. Il servira aussi de terrain d’expérimentation pour les scientifiques de l’EPFL, qui prévoient d’étudier le déplacement des personnes à l’intérieur des locaux, mais aussi d’optimiser la gestion énergétique du nouvel édifice.

 Construit à la base pour abriter le Centre de Neuroprothèse de l’EPFL (CNP), le nouveau bâtiment de mécanique, qui se dresse flambant neuf en face du Rolex learning center de l’EPFL, accueillera dès 2015 des laboratoires de la faculté STI actifs en microtechnique (IMT), mécanique (ME) et bioingénierie (IBI). Il abritera également des salles de travaux pratiques pour les étudiants, ainsi que de nombreux espaces de vie et de travail.

Imaginé par l’architecte français Dominique Perrault, auquel on doit notamment la Bibliothèque nationale de France à Paris, il est réparti sur quatre étages et étalé sur 8000 m2. «Suite au départ du CNP pour le campus Biotech de Genève, le bâtiment a été repensé en tant que lieu multithématique, favorable à la création de synergies », explique Patrick Pugeaud, du service des infrastructures de la faculté STI. Les unités de recherche ont été réparties selon leurs affinités scientifiques.

 

Des zones de rencontre, de transit et d’exposition
On trouvera ainsi, au rez-de-chaussée, des unités de recherche en mécanique et un auditoire, ainsi qu’une cafétéria. Le premier étage comprendra des chaires de robotique et de mécanique, un atelier de montage robotique et des salles d’étude en open space. Pour les travaux pratiques en électronique et en mécanique, les étudiants devront se rendre au 2e étage, où se situeront également des groupes actifs en simulation mécanique et en simulation des matériaux. Enfin, le 3e étage, le plus lumineux, sera dédié à la bioingénierie et aux travaux pratiques en science des matériaux.

La particularité de l’édifice réside toutefois dans son atrium lumineux et vitré de 700m2 et de 17 mètres de hauteur, qui perce le bâtiment en son centre et inonde de lumière pratiquement tous les étages. Quadrillé de passerelles servant à relier les étages entre eux, l’atrium sera avant tout un lieu de rencontre et de collaboration. «Les grandes passerelles fonctionneront comme des espaces de travail et de rencontre.

Quant aux petites, elles seront principalement des lieux de passage», commente Elvio Alloi, chef de projet du bâtiment. A chaque niveau, un espace de l’atrium sera réservé aux expositions, pour la mise en valeur de certaines recherches.

Un bâtiment entier utilisé comme laboratoire géant
Outre sa fonction de bâtiment standard, l’édifice jouera aussi le rôle de laboratoire géant pour la communauté de l’Ecole, qui pourra y pratiquer diverses expérimentations. Son atrium ouvert se révèle particulièrement propice à ce genre d’exercices.

Pour l’heure, les expériences s’articulent autour de deux axes : l’étude des déplacements et du comportement des usagers en temps réel dans les différents locaux ; et le développement d’un modèle de gestion énergétique du building.

Utiliser le bâtiment comme une batterie virtuelle
L’axe énergétique impliquera plusieurs professeurs des facultés STI et IC. Il est notamment prévu d’utiliser le bâtiment comme une batterie de stockage virtuelle, capable de modifier sa consommation d’électricité en fonction de l’état du réseau électrique. «Les pics de production d’électricité liés aux fluctuations des énergies renouvelables provoquent des instabilités dans le réseau électrique. Pour les amortir, on peut soit utiliser des batteries onéreuses, soit effectuer des variations de température subtiles dans un bâtiment intelligent, qui devient ainsi une batterie virtuelle», explique Jean-Yves Le Boudec, professeur en IC. Selon ce modèle, l’édifice peut faire varier sa consommation électrique sur demande, sans que les usagers ne s’en rendent compte.


Voir le projet SmartGrid à Nano-Tera.ch

Pour établir leur modèle de monitoring, les chercheurs utiliseront les capteurs de luminosité, d’humidité et de température présents dans des pièces représentatives, pour comprendre le déplacement de l’air dans les locaux et les conséquences liées à un préchauffage matinal, ou à des arrêts très courts du système de chauffage, par exemple. «Les premiers tests seront toutefois utilisés sur un modèle virtuel», assure Colin Jones, professeur en STI.

 

Confronter l’être humain à sa consommation en énergie
En parallèle, le groupe de recherche du professeur Maher Kayal, professeur en STI, adoptera une approche très différente. Il s’agira d’inciter l’humain à devenir proactif, en adaptant son comportement de sorte à faire baisser sa consommation en énergie. L’idée consiste à afficher sur une tablette la consommation en énergie en temps réel (électricité, eau chaude, etc.), et de comparer le score obtenu à celui du bureau voisin. «Nous voulons placer l’homme au centre de la réflexion, car il peut agir sur son environnement pour autant qu’on l’informe correctement», commente Maher Kayal.

Pour mener cette expérience, 32 des nouveaux bureaux seront équipés de capteurs placés sur les prises électriques, ainsi que d’une tablette, développés par eSMART, startup de l’EPFL. La tablette, qui peut également être reliée à un smartphone, permettra aux usagers de prendre connaissance en continu de leur consommation. « Un peu à l’image des systèmes qui, dans les automobiles, affichent la consommation en essence en temps réel », poursuit le professeur. Il s’agira par la suite de pousser le concept encore plus loin, en indiquant le prix de l’énergie, par exemple, ou encore le moment auquel l’énergie doit être consommée, selon la production en énergies renouvelables dans le réseau électrique. « Ce système peut fonctionner sur n’importe quel bâtiment. Il pourrait donc être intégré très facilement», ajoute encore le professeur.

Le déplacement des utilisateurs passé à la loupe
D’autres groupes de scientifiques émanant des facultés ENAC, STI et IC prévoient quant à eux d’étudier l’évolution des flux de personnes à l’aide de caméras vidéo et de fibres optiques. Les données récoltées seront traitées par des systèmes de traitement de signaux et d’images. «La dalle du rez de chaussée et les escaliers menant au premier étage du bâtiment abritent des fibres optiques et nous avons déjà prévu les emplacements pour plusieurs caméras», précise Pascal Vuilliomenet, adjoint scientifique à l’EPFL. Dans leurs enregistrements, les scientifiques se concentreront uniquement sur la foule et non sur les individus, de sorte à respecter la vie privée de chacun. L’identité des usagers ne sera par exemple jamais enregistrée. «Cette étude nous permettra de comprendre comment le bâtiment est utilisé, et comment l’environnement architectural peut influencer le comportement de groupes», commente Pascal Fua, professeur en IC.

A terme, l’EPFL espère que de nombreux projets interdisciplinaires de ce type pourront être menés dans ce building. «Nous invitons les chercheurs à venir s’approprier ces lieux et à y mener des projets de recherche et de formation inédits», ajoute Pascal Vuilliomenet.

 

Qui occupera le nouveau bâtiment de mécanique ?
Etage 0, Rez-de-chaussée :
Laboratoire de transfert de chaleur et de masse (LTCM) / J. Thome
Laboratoire de mécanique des fluides et instabilités (LFMI) / F. Gallaire
Laboratoire de mesure et d’analyse des mouvements (LMAM)/ K. Aminian
Cafétéria, espace atrium
1er étage:
Laboratoire de systèmes intelligents (LIS) / D. Floreano
Laboratoire de robotique reconfigurable (RRL) / J. Paik
Laboratoire de biorobotique (BioRob)/ A.Ijspeert
Laboratoire de la science et de l’ingénierie de l’énergie renouvelable (LRESE) / S. Haussener
Atelier de montage robotique
2e étage:
Laboratoire de théorie et simulation des matériaux (THEOS) / N. Marzari
Laboratoire de modélisation mécanique multi-échelle (LAMMM)/ W. Curtin
Travaux pratique en ingénierie (Discovery Learning Lab)
3e étage:
Laboratoire de biomécanique en orthopédie EPFL-CHUV-DAL (LBO) / D. Pioletti
Laboratoire d’hémodynamique et de technologie cardiovasculaire (LHTC)/ N. Stergiopulos
Travaux pratiques en matériaux (DLL)
 

 
Texte: Laure-Anne Pessina