Introduction

Au fond, une conception de laboratoire efficace transforme les espaces physiques en pôles dynamiques où des chercheurs de disciplines variées se rencontrent, échangent des idées et poursuivent ensemble des solutions à des défis complexes.

Les conceptions de laboratoires traditionnelles se caractérisaient par l’accent mis sur la praticité, avec souvent des espaces fermés, peu de lumière naturelle et des aménagements rigides qui compartimentaient les chercheurs en unités isolées. Ces environnements, bien qu’efficaces pour mener des expériences, manquaient de flexibilité et d’une atmosphère propice à la collaboration interdisciplinaire et à la pensée créative.

À l’inverse, la conception de laboratoire contemporaine marque un changement de paradigme vers des approches globales qui privilégient l’expérience humaine autant que la fonctionnalité scientifique. Des aménagements ouverts et flexibles favorisent les interactions spontanées entre chercheurs de disciplines diverses, encourageant la fertilisation croisée des idées et l’exploration de pistes de recherche non conventionnelles. L’intégration fluide de technologies avancées dans l’environnement de laboratoire a également élargi les possibilités d’expérimentation et d’analyse des données, permettant aux chercheurs de relever des défis scientifiques complexes avec une précision et une efficacité sans précédent.

La durabilité devient de plus en plus un pilier de la conception de laboratoire contemporaine. Qu’il s’agisse de systèmes écoénergétiques, d’équipements partagés ou consolidés, de pratiques d’exploitation améliorées ou de l’utilisation de matériaux écologiques, les laboratoires adoptent des pratiques responsables sur le plan environnemental. Au-delà de la réduction de l’empreinte carbone, ces initiatives contribuent à des économies de coûts et à l’efficacité opérationnelle, permettant aux établissements d’allouer plus efficacement leurs ressources aux activités scientifiques.

« Il s’agit d’assembler un puzzle complexe. » Mary Georgious, associée et responsable mécanique, mcCallumSather. « Se tenir au fait des dernières technologies et les appliquer de manière innovante est essentiel. Chaque projet est unique et exige des solutions sur mesure pour concilier durabilité, fonctionnalité et confort. »

En créant des environnements qui nourrissent la créativité, soutiennent le bien-être, intègrent la technologie et favorisent la durabilité, les établissements donnent aux chercheurs les moyens de repousser les limites des connaissances et d’apporter des contributions transformatrices à leurs domaines. À mesure que les méthodologies de recherche évoluent et que les collaborations interdisciplinaires se multiplient, le rôle d’une conception de laboratoire réfléchie et innovante devient de plus en plus indispensable pour façonner l’avenir de la découverte scientifique.

En examinant les tendances clés et des projets exemplaires, nous explorons comment une conception réfléchie peut façonner l’avenir de l’exploration scientifique, en améliorant à la fois la productivité et le potentiel d’avancées révolutionnaires.

Atteindre la modernité sans compromis

L’équipe intégrée de conception de laboratoires de mcCallumSather aborde chaque projet avec un engagement envers l’innovation, la durabilité et la fonctionnalité. Forte de plus de cinq millions de pieds carrés d’expérience en conception de laboratoires spécialisés, l’équipe apporte à chaque occasion une curiosité renouvelée et une compréhension approfondie des besoins de recherche.

Les clients font souvent face à des défis récurrents dans leurs espaces de laboratoire, notamment des installations désuètes, des systèmes vieillissants et le souhait d’améliorer la durabilité et l’efficacité énergétique. De plus, ils recherchent des espaces qui privilégient la collaboration et l’intégration de technologies avancées afin de suivre l’évolution des méthodologies de recherche.

La réponse de conception de mcCallumSather se distingue par une approche globale qui privilégie l’ouverture, la collaboration, la durabilité et l’innovation. En positionnant stratégiquement les laboratoires pour maximiser l’utilisation de l’espace et favoriser les interactions interdisciplinaires, la firme crée des environnements propices au partage d’idées et à la créativité. L’intégration de la lumière naturelle grâce à des fenêtres et des parois vitrées judicieusement placées améliore la productivité et le bien-être, tandis que des choix de conception audacieux s’éloignent de l’esthétique traditionnelle. La mise à niveau des systèmes mécaniques et électriques assure la conformité aux exigences des codes et optimise l’efficacité énergétique. Chaque conception anticipe les avancées futures, garantissant adaptabilité et pérennité.

« J’aime prendre le laboratoire blanc, ennuyeux et banal, et le rendre ludique, agréable, un endroit où les équipes ont hâte de travailler », explique Liam Brown, associé responsable, mcCallumSather. « Il y a aussi un volet d’efficacité : on prend un problème complexe fait d’impasses et de trajets en double, et on le redresse pour en faire quelque chose de rationnel et d’efficace. »

On le constate dans diverses rénovations complexes réalisées dans des installations existantes.

Exemples d’études de cas

Université de Waterloo – Rénovations des laboratoires B1/B2

En 2019, l’Université de Waterloo a entrepris un projet transformateur de 5,2 millions de dollars afin de moderniser ses installations de recherche en biologie aux étages Biologie 1 (B1) et Biologie 2 (B2) du bâtiment Earth Sciences Chemistry. Dirigée par mcCallumSather, la rénovation visait à corriger une infrastructure désuète et des conditions exiguës, tout en s’alignant sur les objectifs de durabilité de l’Université et en renforçant les capacités de recherche.

Au cœur de la rénovation se trouvait une reconfiguration stratégique des espaces afin de favoriser la collaboration et l’innovation. Les laboratoires ont été déplacés en périphérie du bâtiment, maximisant l’apport de lumière naturelle et créant des environnements ouverts et flexibles propices aux interactions interdisciplinaires. Cette configuration a non seulement amélioré l’efficacité des flux de travail, mais a aussi renforcé le bien-être des chercheurs grâce à l’intégration d’accents de couleurs vives, de matériaux durables comme des comptoirs sur mesure en résine solide, ainsi que d’un revêtement de sol en carreaux de vinyle partout.

Une avancée majeure a été l’intégration d’une technologie innovante de poutres froides, une première pour mcCallumSather. Ces systèmes hautement efficaces, combinés à une unité d’air extérieur dédiée avec récupération d’énergie, ont non seulement réduit la consommation d’énergie, mais ont aussi assuré un contrôle climatique précis, essentiel aux activités de recherche sensibles. Un système de surveillance de l’air a été mis en place afin de permettre une réduction sécuritaire des exigences de renouvellement d’air dans les espaces de laboratoire et de bureaux où aucune exposition à une toxicité chimique n’est détectée.

Le projet a accordé la priorité à la durabilité grâce à des améliorations telles qu’une isolation renforcée et l’intégration de systèmes écoénergétiques, en cohérence avec l’engagement de l’Université envers la gérance environnementale. Une planification minutieuse et une construction par phases ont minimisé les perturbations des recherches en cours, assurant la continuité des opérations et la sécurité tout au long du processus de rénovation.

Université de Waterloo – Rénovations du troisième étage, Earth Sciences Chemistry

Le bâtiment Earth Science, Chemistry est décrit par l’Université de Waterloo comme un vieil ami. En tant que l’un des centres culturels du campus, le bâtiment représentait en lui-même un important carbone intrinsèque. Pourtant, il existait un décalage indéniable entre le programme et les espaces disponibles, des défis liés aux circulations du bâtiment, ainsi qu’un manque de normes pour les matériaux, l’équipement, l’efficacité énergétique et la sécurité après des années de petites rénovations. Ce projet a donc été structuré afin de mettre à jour l’aménagement et l’organisation des laboratoires, de rendre l’installation conforme aux exigences des codes et aux normes de durabilité, et de l’aligner sur la recherche et le travail de pointe de son corps professoral, de ses étudiants et de son personnel.

La rénovation du troisième étage de l’ESC couvre 24 000 pieds carrés et intègre huit espaces de laboratoire modulaires, avec des bureaux dédiés aux étudiants diplômés et aux professeurs, des zones administratives et des espaces de travail collaboratifs. La refonte résout les déconnexions spatiales antérieures, améliore la circulation et établit des normes à l’échelle de l’installation pour les matériaux, l’équipement, l’efficacité énergétique et la sécurité.

Au cœur de la rénovation se trouve l’utilisation stratégique de la lumière naturelle et d’espaces ouverts et collaboratifs. La conversion d’un corridor à double desserte en un corridor vitré à desserte simple améliore la pénétration de la lumière du jour et offre des vues panoramiques, favorisant la transparence et mettant en valeur les activités de recherche. Des aménagements de mobilier de laboratoire sur mesure, adaptés aux besoins des chercheurs, améliorent l’efficacité et la flexibilité des opérations.

Le maintien de la continuité des opérations pendant les travaux était essentiel, nécessitant une planification rigoureuse et une mise en œuvre par phases. La collaboration avec le corps professoral et le personnel a assuré l’alignement avec les priorités de recherche et les besoins des utilisateurs, guidant les ajustements aux configurations des laboratoires et aux parcours de circulation.

Université Brock – Institut de validation, de prototypage et de fabrication

L’équipe de chimie de l’Université Brock travaille régulièrement avec des partenaires industriels afin de développer des solutions à une gamme de défis, des polymères autoréparateurs à l’étude du thé et de sa corrélation avec la santé osseuse. Ses installations, réparties sur un vaste campus, signifiaient souvent que les chercheurs et leurs partenaires industriels n’étaient pas conscients de la gamme complète d’équipements à leur disposition, ni du potentiel de colocalisation représenté.

L’ajout contemporain de deux étages à l’Inniskillin Hall existant regroupe sous un même toit un large éventail d’équipements et d’espaces de laboratoire, et l’associe à des zones de formation et de mobilisation, ainsi qu’à des espaces d’accueil pour des événements communautaires. Les laboratoires baignés de lumière constituent un espace de travail accueillant, se connectant visuellement avec un chemin principal à travers le campus et créant une vitrine de sa science.

« La fonctionnalité et la visibilité étaient primordiales pour ces laboratoires, en termes de ce que nous recherchions. Nous voulions que les gens puissent voir ce qui se passait. J’ai été dans plusieurs laboratoires qui sont beaux, mais, du point de vue fonctionnel, ils sont vraiment insuffisants, et cet espace répond clairement à nos besoins. » A déclaré Paul Zelisko, professeur agrégé, chimie, Université Brock.

« J’apprécie chaque jour où j’entre dans ce bâtiment. C’est la luminosité du bâtiment — les fenêtres, la lumière naturelle qui entre — cela en fait vraiment un endroit très confortable et agréable pour travailler. »

Le système CVCA utilise l’eau glacée et l’eau chaude de la centrale des services publics de l’Université, avec un débit d’air à volume variable et des hottes à faible débit pour l’efficacité énergétique et le contrôle de la ventilation. La conception de plomberie comprend de nouvelles conduites d’eau chaude et d’eau froide domestiques pour les équipements de sécurité et les éviers de laboratoire, raccordées aux réseaux pluvial et sanitaire existants. De plus, la conception des gaz de laboratoire prolonge le système d’air comprimé vers le nouvel ajout et assure la distribution de gaz naturel et d’azote à partir de bonbonnes entreposées localement.

Orientations futures et innovations

Agrandissement du bâtiment de chimie Lash Miller de l’Université de Toronto

L’agrandissement du bâtiment de chimie Lash Miller de l’Université de Toronto représente un changement majeur dans la manière dont la recherche est menée. Au cœur de cet agrandissement se trouve l’Acceleration Consortium, le premier laboratoire de chimie automatisé à haut débit, basé sur l’IA, au Canada. Ce « laboratoire autonome » est appelé à transformer le paysage de la recherche scientifique en s’appuyant sur une IA avancée et la robotique pour réaliser des expériences à une échelle et à une vitesse sans précédent.

L’intégration de l’IA et de la chimie automatisée par l’Acceleration Consortium s’inscrit dans des tendances plus larges de l’industrie vers l’automatisation, la connectivité et l’innovation pilotée par l’IA. Cette installation incarne l’avant-garde de ces tendances, démontrant comment de nouveaux matériaux, des techniques de fabrication et des philosophies de conception transforment les environnements de recherche. Elle met en évidence un virage crucial : des laboratoires traditionnels, exploités manuellement, vers des pôles de recherche intelligents et autonomes qui repoussent les limites du possible sur le plan scientifique.

La relation entre les scientifiques et leurs outils évolue rapidement grâce à de telles avancées. Cet article examinera comment ces développements renforcent non seulement les capacités de recherche, mais transforment aussi l’expérience quotidienne des chercheurs. Les implications sont considérables : des découvertes plus rapides, des processus de recherche plus efficaces et la démocratisation d’outils scientifiques de pointe.

Conçu par une collaboration de firmes comprenant Mikkelsen Architects, Cumulus Architects, mcCallumSather et ARUP, l’agrandissement utilise de vastes surfaces d’acier et de verre pour créer une impression de « science exposée ». Ce choix de conception reflète un engagement envers la transparence et l’accessibilité, favorisant une culture d’apprentissage ouverte et interactive. L’aménagement du bâtiment, avec des espaces de rencontre collaboratifs aux principaux nœuds de circulation, favorise la fertilisation croisée des idées et encourage l’innovation par des interactions spontanées.

Conclusion

La conception des laboratoires a connu une transformation remarquable, passant d’espaces traditionnels et fermés à des environnements dynamiques et ouverts qui mettent l’accent sur la collaboration et l’adaptabilité. mcCallumSather illustre cette évolution grâce à son approche innovante, alliant fonctionnalité et créativité pour créer des laboratoires qui répondent non seulement aux besoins actuels de la recherche, mais anticipent aussi les avancées futures.

Avec plus de 5 millions de pieds carrés d’expérience spécialisée en conception de laboratoires au cours des cinq dernières années, mcCallumSather a démontré son expertise dans la création d’environnements de recherche flexibles et hautement performants. Ses conceptions privilégient des aménagements ouverts, une intégration fluide de technologies avancées et un engagement fort envers la durabilité. En intégrant des systèmes écoénergétiques et des matériaux durables, la firme veille à ce que les laboratoires contribuent à la fois à la gérance environnementale et à l’efficacité opérationnelle.

Un élément clé de l’approche de mcCallumSather est l’intégration stratégique de systèmes mécaniques avancés. En conception de laboratoires, ces systèmes jouent un rôle essentiel dans la réduction de la consommation d’énergie et de l’empreinte carbone. Des systèmes CVCA à haut rendement, combinés à la récupération d’énergie et à des technologies de volume d’air variable, optimisent les débits d’air tout en maintenant les normes de sécurité. Des hottes à faible débit avec contrôle automatique des châssis réduisent davantage la demande énergétique en diminuant la quantité d’air conditionné évacué. L’intégration de sources d’énergie renouvelable, telles que les panneaux solaires et les systèmes géothermiques, ainsi que l’utilisation de systèmes à thermopompe, réduit considérablement la dépendance aux sources d’énergie traditionnelles, améliorant la durabilité et l’efficacité des laboratoires.

Au moyen de projets tels que les rénovations des laboratoires B1/B2 de l’Université de Waterloo et les rénovations du troisième étage d’Earth Science, Chemistry, mcCallumSather a démontré sa capacité à moderniser et à optimiser les espaces de laboratoire, tout en améliorant le bien-être des chercheurs et en encourageant la collaboration interdisciplinaire.

Alors que les laboratoires continuent de s’adapter aux avancées technologiques et aux objectifs de durabilité, mcCallumSather demeure à l’avant-garde, en créant des environnements non seulement fonctionnels et efficaces, mais aussi inspirants et prêts pour l’avenir. La capacité de la firme à intégrer des technologies de pointe à des principes de conception durable garantit que ses espaces de laboratoire sont prêts à répondre à l’évolution des besoins de la recherche scientifique et à stimuler les innovations futures.