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5 Tertiaire Prise en compte de nouveaux postes énergivores

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5 Tertiaire Prise en compte de nouveaux postes énergivores

Pour le chauffage des bureaux neufs, le convecteur multifonction encastré est devenuune solution classique. Il assure le chauffage et le rafraîchissement avec une solution 4 tubes, ainsi que la ventilation avec récupération de chaleur, grâce à une prise d’air directe sur l’extérieur, un rejet d’air, des filtres, deux ventilateurs et un échangeur double flux. (Doc. Emco.)

En terme de consommation globale, le rafraîchissement, la ventilation et l’éclairage occupent une place croissante dans le bilan énergétique. Mais c’est sans compter l’informatique et les dérives comportementales des usagers.

L'application de la RT 2012 relative aux bâtiments de bureaux neufs va entraîner le développement de nouvelles stratégies pour assurer un confort intérieur, tout en réduisant le plus possible les consommations d’énergie.

La RT 2012 améliore l’étanchéité à l’air des bâtiments et provoque une nouvelle réduction des besoins de chauffage et des consommations d’énergie qui en découlent. Conséquence, le chauffage n’est plus un enjeu, mais deux autres postes deviennent plus critiques du point de vue du confort : la ventilation et le rafraîchissement. La qualité de l’air intérieur devient un paramètre important du confort.

Pour minimiser les consommations d’énergie, des stratégies de plus en plus complexes sont mises en œuvre par les concepteurs. Elles combinent souvent ventilation naturelle, ventilation mécanique, puits canadien ou puits canadien hydraulique, protections solaires, etc. Pour gérer tout cela, une GTB (Gestion technique du bâtiment) étendue bien au-delà du pilotage du chauffage, du rafraîchissement et de la ventilation, devient incontournable.

De nouvelles solutions de rafraîchissement

La RT 2012 semble prendre en compte les DRV (Débits de réfrigérant variable). En tout cas, la méthode de calcul les mentionne, sans que leur prise en compte soit bien claire. Ce sont des systèmes de climatisation centralisés réversibles, extrêmement performants, dont le COP d’exploitation annuel dépasse 4 pour les meilleurs.

Comme la RT 2012 a abandonné toute idée de « droits à climatiser » que l’on trouvait dans la RT 2005, au profit du Cmax (plafond de consommations annuelles par mètre carré), la performance élevée des DRV et la possibilité pour les solutions « 3 tubes » de récupérer la chaleur, les remettent en selle.

• Les DRV constituent, sans doute, l’une des solutions les plus adaptées en bureaux neufs pour le chauffage et le rafraîchissement. Ils sont exclusivement fabriqués en Asie. Ils sont distribués en France par Daikin (VRV), Toshiba (VRF), Samsung, Hitachi, Mitsubishi Electric, LG, Yack (Mitsubishi Heavy Industries), Atlantic (Fujitsu), etc.

Mais, évidemment, un DRV ne traite pas la ventilation. Les Centrales de traitement d’air (CTA) sont toujours indispensables. Elles sont désormais systématiquement équipées de compartiment à récupération de chaleur, soit par échangeur rotatif, soit par échangeur à flux croisés.

• Les Allemands utilisent également une solution décentralisée : le convecteur multifonction en façade. Il s’agit de ventilo­-convecteurs 4 tubes, embarquant, de plus, un caisson double flux pour l’apport d’air neuf préchauffé et la récupération de chaleur sur l’air extrait. Chaque ventiloconvecteur comporte une prise d’air neuf extérieure, d’une seconde prise pour le rejet d’air extrait, deux ventilateurs, un échangeur pour la récupération de chaleur et une batterie eau/air alimentée par les quatre tubes. Le rendement de récupération de chaleur varie entre 75 et 90 %. Avantage : les ouvrages centralisés de traitement d’air neuf hygiénique, CTA, gaines de distribution... sont fortement réduits. Seule la ventilation des locaux communs, circulations, escaliers, halls, est encore traitée de manière centralisée.

Les ventiloconvecteurs sont installés à raison d’un appareil par trame. Ils sont asservis à des régulateurs communiquant par bus LonWorks, KNX ou BACnet et reliés à des sondes de détection de présence. Dans chaque bureau, la fourniture de chaleur, de froid et de ventilation colle donc étroitement aux besoins. Si le bureau est inoccupé, l’ensemble des fonctions est mis en veille.

La maintenance de ce genre d’installation se révèle cependant plus coûteuse que celle de solutions centralisées. Il n’est pas nécessaire de ramoner les gaines de ventilation qui n’existent plus, mais l’installation comporte deux filtres par appareil, soit plusieurs milliers dispersés dans un immeuble de bureaux, au lieu de quelques-uns concentrés dans des CTA. Les principaux fabricants de ces ventiloconvecteurs multifonction sont GEO, Kampmann, Emco et Trox. Ils sont intégrés dans les technologies de façades actives conçues par Schüco.

Un prétraitement thermique de l’air neuf

L’un des moyens les plus efficaces d’économiser l’énergie, tout en garantissant le confort est le prétraitement thermique centralisé de l’air neuf, grâce à un puits canadien et/ou un puits hydraulique.

• La RT 2005 ignorait le puits canadien. La RT 2012 comporte cette fois une méthode de calcul sommaire, issue de la norme NF EN 15241 « Ventilation des bâtiments – Méthodes de calcul des pertes d’énergie dues à la ventilation et à l’infiltration dans les bâtiments commerciaux ». La prise en compte est décrite à partir de la page 74 de l’Annexe 4 « Ventilation » de la « Méthode Th-BCE 2012 ».

L’apport du puits canadien est considéré à la fois en chauffage et en rafraîchissement. Le puits canadien est un échangeur thermique entre le sous-sol à faible profondeur et l’air neuf introduit de manière centralisée. Les canalisations du puits canadien sont enfouies entre 1,60 et 5 m. Le dimensionnement d’un puits canadien doit aboutir à ce que l’hiver, par les conditions extérieures les plus froides, l’air neuf parvienne en sortie de puits à une température supérieure ou égale à 0 °C. Tandis que l’été, par les conditions les plus chaudes, le dimensionnement doit obtenir une différence de température d’air de 5 à 7 °C entre l’entrée et la sortie du puits.

Ce qui permet, hiver comme été, de réduire significativement les besoins thermiques.

En tertiaire, les résultats semblent très probants, selon Rehau qui dispose d’une bonne expérience grâce à la commercialisation depuis plusieurs années de son système de puits canadien Awadukt Thermo. La salle polyvalente Sydel à Beaune (Côte-d’Or) a été équipée d’un puits canadien Awadukt Thermo d’un débit de 4 500 m3/heure en novembre 2008. Le puits canadien se compose de 9 tubes en boucle de Tichelmann disposés en deux niveaux sur un carréde 40 x 11 m. Les températures relevées en sortie de puits au cours de l’année 2009ont été de 1 °C au minimum en hiver et de 24,6 °C en été.

• La seconde solution, le puits hydraulique se compose de tubes à circulation d’eau glycolée, disposés verticalement ou horizontalement dans le sol, et d’un échangeur eau glycolée/air neuf. Cette solutiona un encombrement moindre dans le sous-sol et évite certains écueils liés à une mise en œuvre incorrecte des canalisations d’air enterrées d’un puits canadien : mauvaise pente, défaut d’étanchéité, etc.

Le fonctionnement est identique à celuid’un puits canadien : préchauffage enhiver et rafraîchissement en été. L’effetde rafraîchissement peut être, en revanche,nettement plus important. En effet,l’eau glycolée parvient à l’échangeurà une température comprise entre 7 et 14 °C, été comme hiver.

Des consommations négligées révèlent leur importance

Au-delà du chauffage, de la ventilation et du rafraîchissement, d’autres postes de consommations émergent. Prenons l’exemple de la tour Elithis, construite à Dijon (Côte-d’Or) par le bureau d’études Elithis. Ce bâtiment R 9, livré en mars 2009, vise le niveau Bpos (Bâtiment à énergie Positive).

Sa conception montre à quel point il n’y a plus de solutions toute faites, facilement reproductibles. Le site, le type d’occupation du bâtiment offrent des opportunités techniques à saisir. Sa première année d’occupation met en lumière une part des difficultés auxquelles se heurteront les exploitants des bâtiments, dans le but d’atteindre réellement les consommations envisagées par les concepteurs.

Elithis a développé une solution de ventilation « triple flux », combinant une centrale double flux à récupération de chaleur et des ventelles en façade pour une ventilation naturelle. En période de chauffage, les ventelles sont fermées et le double flux fonctionne seul. En période de rafraîchissement, si la température extérieure est inférieure à la température ambiante, des ventelles en façade s’ouvrent grâce à une motorisation pilotée par la GTB, qui simultanément coupe la partie insufflation du double flux et « by-passe » son échangeur. Seule l’extraction reste en fonctionnement.

Les consommations de rafraîchissement par surventilation étaient évaluées à 10,60 kWhEP/(m².an) par l’étude thermique, mais n’ont atteint que 6,23 kWhEP/(m².an) au cours de la première année d’exploitation.

Cependant, le bâtiment n’atteint pas encore ses objectifs, en raison du comportement des occupants et du fait que les consommations d’énergie de la bureautique, des pompes et des auxiliaires ont été sous-estimées par l’étude préalable.

• Lorsqu’un bâtiment tertiaire devient très performant, les consommations d’énergie baissent fortement. Par conséquent, des phénomènes tels que le comportement, dont l’influence noyée dans une masse de consommations importantes n’était pas perceptible auparavant, émergent comme source de surconsommation (encadré).

• Les serveurs informatiques consomment énormément. Les machines actuelles ne peuvent pas être éteintes en période de non-travail. Selon le GIE « Energie Positive » (1), la bureautique représente jusqu’à 30 kWh/(m².an) dans un bâtiment de bureaux. Le GIE a particulièrement travaillé sur ces « autres usages énergétiques » que l’on connaît mal et qui se révèlent importants. Il s’est notamment rendu compte qu’un restaurant d’entreprise contribue pour 10 à 40 % des consommations énergétiques d’un immeuble de bureaux.

• En ce qui concerne l’éclairage, le GIE estime que, grâce à la généralisation des Leds, on peut au minimum diviser par deux, la puissance d’éclairage recommandée par la RT. C’est-à-dire passer de 12 à 6 W/m². Et qu’un asservissement de l’éclairage à une détection de présence et à une programmation devrait permettre de diviser par deux le temps d’utilisation de l’éclairage.

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