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Doubles vitrages feuilletés intégrant des cellules photovoltaïques

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Doubles vitrages feuilletés intégrant des cellules photovoltaïques

1. La façade principale sur rue, orientée au sud, est dotée de cinq travées de dimensions diverses qui accueillent des remplissages vitrés toute hauteur, selon un calepinage aléatoire dessiné par l’architecte.

Dans le cadre d’une politique d’économies d’énergie, ce bâtiment d’EDF a fait l’objet d’une réhabilitation lourde. Des vitrages à cellules solaires sont employés en façade, verrière et puits de lumière ainsi que sur les garde-corps de la toiture-terrasse.

Renforcer « l’esprit industriel du lieu », tel était le souhait de Emmanuel Saadi, architecte de la restructuration de l’ancienne sous-station Plaisance EDF.

Implantée à Paris (xive), cette dernière a a été reconvertie en hôtel d’activités destiné à de petites et moyennes entreprises. Datant de 1929 et désaffecté depuis plusieurs années, le bâtiment doté de deux volumes contenait des transformateurs électriques, une salle de contrôle et un plancher technique surélevé. Bien que les transformateurs contiennent du pyralène, le site n’a pas nécessité de dépollution. Le ­bâtiment de 30 m de largeur par 50 m de longueur et 16 m de hauteur a donc été entièrement vidé de son contenu, puis nettoyé par EDF. Cette dernière l’a alors restitué à la Ville de Paris qui a chargé la Sagi (1) de son exploitation. Dans l’enveloppe existante, construite en béton et en meulière, trois planchers, (en sus du sous-sol existant) ont été créés par Emmanuel Saadi. Dix-huit lots voués à la location segmentent ainsi les 7 000 m2 de surface totale hors œuvre nette pour un coût d’investissement global de 13,28 ME HT. Les trois plateaux ont été réalisés en planchers collaborants, bacs acier galvanisé couverts de dalles en béton coulé de 22 cm d’épaisseur. Les plateaux sont soutenus par une structure porteuse en béton conservée de type poteaux-poutres qui s’aligne sur une trame de 5 x 5 m ou 5 x 10 m. Elle a été doublée, le long du bloc technique central renfermant les circulations verticales et les ­sanitaires, par deux files de poteaux en ­profilés HEA 300 et HEA 280 pour les poutres, afin de supporter les surcharges générées par les planchers.

Un technologie pointue largement diffusée en Allemagne

Trois des quatre façades sont composées de piles en meulière et de travées vitrées. Les deux façades latérales (ouest et est) affichent une succession de travées identiques de 3 m de largeur. Alors que la façade principale sur rue, orientée au sud, présente une travée centrale de 4 m de largeur, bordée de deux travées de 6 m et de deux autres de 2 m, occupant les extrémités. L’approche conceptuelle de l’architecte a consisté à « travailler à partir de photos numériques des piles en pierre, pour les pixelliser à l’ordinateur. Ceci afin d’en transcrire une trame aléatoire formant un calepinage de cellules photovoltaïques qui est traité de façon plus ou moins dense, suivant l’orientation de la façade. » Il en résulte l’élaboration de panneaux vitrés modulés qui mesurent 1,05 m de largeur par 3,98 m de hauteur. Composés de double vitrages spéciaux feuilletés Glaverbel de 8 mm d’épaisseur, ils font l’objet d’une Atex. En effet, ces panneaux présentent la particularité d’intégrer des batteries de cellules photovoltaïques au milieu des deux verres. Une technologie pointue, déjà largement diffusée en Allemagne mais balbutiante en France. La fabrication et le montage des cellules et des panneaux verriers ont suivi un processus particulier. Ainsi, les cellules carrées en silicium de 150 x 150 mm, choisies par le concepteur, ont été fournies par le fabricant Photowatt.

Raccordement spécifique au réseau EDF

Elles ont ensuite été livrées et montées en atelier en Allemagne, par l’entreprise Scheuten qui a fourni les verres feuilletés extérieurs des panneaux de façade. Elle a réalisé, entièrement à la main, l’application des cellules photovoltaïques. Selon l’un des 80 dessins élaborés précisément par l’architecte, un ouvrier traite la face intérieure de la plaque de verre clair posée à plat. Il y appose manuellement les 80 à 110 cellules (150 x 150 mm) que contient chaque panneau (1,05 x 3,98 m), les cellules étant réglées et collées par des pointes de silicone transparent. Les espacements entre cellules sont de 6 mm verticalement et de 10 mm horizontalement, pour s’adapter le mieux possible aux dimensions du verre : la largeur contenant six cellules et la hauteur vingt-trois. Puis, les cellules sont soudées entre elles par des cordons en cuivre aluminé qui les fixent définitivement sur le verre, sachant que chaque panneau est doté de quatre circuits électriques superposés. Lorsque l’ensemble est soudé, une bande de silicone transparente (de 1 cm de largeur par 1 mm d’épaisseur) est appliquée sur tout le pourtour du panneau. Puis, sur cette plaque est posé le second verre qui emprisonne les cellules. Ensuite, à l’aide d’une seringue, une résine de 2 mm entre les deux verres est injectée. Ce complexe verrier est alors placé sur une table mise en mouvement, afin d’étaler et de bien répartir la résine. ­Ensuite, il est passé au four pendant deux heures, pour durcir et ­polymériser l’ensemble. Suit un test appelé Flash test qui consiste à mesurer l’énergie électrique que produit le panneau, afin de vérifier la concordance avec la puissance prédéfinie théoriquement. Ensuite, chaque panneau est pourvu d’une triple sortie de câbles électriques, disposée dans une goulotte en partie haute de la baie. Ils cheminent dans un capotage, le long des poutres, pour venir se raccorder à un onduleur situé dans l’un des trois placards techniques. Chaque onduleur ­récupère, via un compteur, le courant électrique continu produit de 24 V, pour le transformer en courant alternatif EDF de 220 V. L’ensemble du réseau des onduleurs est regroupé dans un local, équipé de compteurs, implanté au sous-sol.

Mise en œuvre rapide et méthodique

Une fois terminés, les panneaux ont été livrés par camion en ­France à l’entreprise IVB, ­filiale de Glaverbel. Celle-ci les a ­assemblés, un par un, avec les deux autres verres feuilletés intérieurs Glaverbel de 5 mm d’épaisseur, pourvus d’une feuille intercalaire de PVB (butyral de polyvinyle) collée de 8 mm. Ce système assure au complexe, résistance, étanchéité et protection contre les UV. De plus, une lame d’air de 12 mm est ménagée entre les deux doubles lames feuilletées. Ces panneaux verriers performants bénéficient du label Cekal qui leur garantit qualité, pérennité et étanchéité. Finalement livrés sur site, les ­panneaux complets ont été mis en œuvre par l’entreprise Goyer. Elle a d’abord traité la façade latérale est, en débutant par le fond de parcelle. Puis, elle a travaillé sur l’autre façade longitudinale ouest et enfin, sur la façade principale sud. Variable en fonction des panneaux livrés, la pose s’est déroulée en commençant par la travée du milieu et par le niveau bas, en traitant niveau par niveau. Si les trois premiers niveaux ont été montés en premier, le dernier étage un peu spécial, d’environ 2 m de hauteur, a été posé en dernier. Le tout à raison d’une travée par jour. La difficulté a résidé dans un problème de logistique pour repérer et rassembler les divers éléments à poser. Située à l’arrière de la parcelle, la quatrième façade est ­dotée d’un mur-rideau complet qui maximise l’éclairage de locaux orientés au nord. En toiture, une grande salle de réception de 200 m2 bordée d’une terrasse est implantée. Elle se compose d’une structure en portiques PRS soutenant une verrière qui enveloppe le volume parallélépipédique de 21 m de longueur par 10 m de largeur et 4 m de hauteur.

Une étude solaire spécifique

Cette verrière innovante, qui intègre également des cellules photovoltaïques, fait l’objet d’une deuxième Atex. De plus, les huit puits de lumière existants, qui étaient pourvus de verrières à deux pentes, ont été dégagés pour accueillir des doubles planchers en dalles de verre, CF 1 h. Ils insèrent aussi des cellules photovoltaïques et sont assortis d’une troisième Atex. De plus, la surface rectangulaire de la ­terrasse est bordée d’une succession de ­garde-corps en verre feuilleté ­dotés également de ­cellules photo­voltaïques qui ont généré un Avis technique.

La production totale d’énergie électrique renouvelable produite par l’ensemble du dispositif est estimée à 80 000 MW/h par an, pour une puissance installée de 123,5 kWc. Le coût de l’installation solaire s’élevant à 678 KE HT. Mais, si la consommation des services généraux (sanitaires, monte-charges…) est calculée, celle nécessaire à l’exploitation des divers lots n’est pas encore déterminée. Une certitude : l’énergie produite sera totalement revendue à EDF. Sachant que – suivant un tarif réévalué tous les ans – EDF doit racheter l’énergie électrique produite, 55 centimes le kilowatt heure, comprenant les 30 centimes de base, plus les 25 centimes dus à l’intégration des cellules. Ce principe de tarif avantageux a pour but d’inciter à utiliser les énergies renouvelables. En fait, si le maître d’ouvrage n’a pas obtenu de subventions de l’Ademe (2) pour la construction, il a bénéficié en compensation d’un tarif préférentiel d’EDF. En revanche, il a e acquis une subvention spéciale (Ademe), pour financer une étude appelée « pré-diagnostic solaire », réalisée par le bureau d’études spécialisé Espace Temps.

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