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Limeil-Brévannes Première école « zéro énergie »

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Limeil-Brévannes Première école « zéro énergie »

La facade principale sud lineaire comprend trois niveaux, dont deux largement vitrés voués surtout aux salles de classes, les allèges des étages étant revêtues de panneaux photovoltaïques.

© (Docs. Stephan Lucas.)

Afin que la production d’énergie soit égale à la consommation du bâtiment, un certain de nombre de dispositifs actifs et passifs ont été mis en œuvre : façades à triples vitrages, isolation renforcée des parois, panneaux photovoltaïques, ventilation double flux, etc.

Inscrit dans le tissu hétérogène à dominante pavillonnaire de Limeil-Brévannes (Val-de-Marne), le groupe scolaire Jean-Louis Marquèze a été réalisé par les architectes Lipa et Serge Goldstein. Destinée à 330 élèves, l’école est pourvue de cinq classes maternelles et de sept classes élémentaires. Elle s’étend sur 80 m de longueur et couvre une surface hors œuvre nette de 2 950 m2, pour un coût d’investissement de 5,6 Me HT. « Sur une parcelle tout en longueur et en forme de L, le bâtiment est mis en perspective et profite de l’exposition sud, sud-est, favorable à une démarche environnementale », expliquent les concepteurs. Sachant que le nouvel édifice, qui remplace un ancien bâtiment dévolu aux ateliers municipaux, en conserve quand même une partie pour « garder une trace de l’histoire. » Au niveau de l’organisation spatiale, et selon l’orientation favorable sud, s’articulent en priorité les classes, le restaurant et la bibliothèque, constituant les espaces principaux. Afin de « révéler la profondeur de la parcelle et d’installer un premier parcours, avant d’accéder directement au bâtiment, les deux entrées distinctes (maternelle et élémentaire) sont positionnées de part et d’autre de la bibliothèque. Celle-ci, dotée d’une double hauteur partielle, symbolise le cœur de l’ouvrage », précisent les concepteurs. Cette réalisation a dû répondre à de nombreuses contraintes : terrain exigu, espaces extérieurs et cours en pleine terre, importantes surfaces de photopiles, etc. La première contrainte, positive, imposait que l’école maternelle s’organise en rez-de-chaussée. Ainsi, en façade principale, s’alignent, d’un côté, le réfectoire, la cuisine et divers autres ­locaux, et de l’autre, les salles de classes ouvrant sur des jardins. Alors qu’à l’arrière, les salles de repos, la tisanerie et les sanitaires, desservis par une large coursive, sont également associés à des espaces extérieurs qui donnent sur une cour plantée.

Une profusion de lumière naturelle

Cette dernière, prolongée par un préau et une salle de motricité, est le fruit d’une autre contrainte liée au règlement d’urbanisme, stipulant que 40 % de la surface du terrain devait être en pleine terre. L’étage, quant à lui, dévolu à l’école élémentaire, accueille les classes, des ateliers et des sanitaires. En terrasse, se juxtaposent la cour des élémentaires, des sanitaires et deux escaliers de secours, ainsi qu’un préau couvert par une imposante casquette.

Techniquement, le bâtiment se compose d’une structure préfabriquée en béton. Système ouvert constitué d’une trame de poteaux implantés tous les 8 m, reliés par des poutres et dalles alvéolaires qui laissent d’importantes portées libres. L’ensemble répond à une démarche bioclimatique, menée conjointement par les architectes et les bureaux d’études, avec notamment le bureau Pénicaud, spécialisé en HQE. Pour atteindre un bilan énergétique nul, il a fallu mettre en place plusieurs dispositifs techniques adaptés et faire appel aux énergies ­renouvelables. Tout d’abord, l’édifice est volontairement très éclairé, pour capter au maximum les rayons solaires. La façade principale sud/ sud-est affiche ainsi des baies vitrées toute largeur laissant pénétrer en abondance la lumière naturelle dans les classes. Celles-ci bénéficient aussi d’une double orientation, côté nord.

Des systèmes de ventilation efficaces

De plus, pour augmenter cet apport de lumière, une bande de pavés de verre a été intégrée dans le sol de la circulation du plancher haut du rez-de-chaussée, complétée par une verrière. D’où un éclairage artificiel minimisé réalisé à partir de réglettes à tubes fluorescents 16 mm électroniques, dont le rendement est supérieur à 80 lumens/W. Il en résulte que l’estimation d’autonomie d’éclairage devrait être supérieure à 60 % du temps. Cette exposition plein sud permet également de couvrir en hiver une part importante des besoins en chauffage. À ce sujet, il s’agit de combiner une architecture bioclimatique et des appareils de chauffage efficaces et économes. L’isolation de l’enveloppe verticale est renforcée par la mise en œuvre de menuiseries en bois teinté épaisses insérant des triples vitrages (4/12/4/12/4 mm) anti-émissifs, à lame d’argon. Pour obtenir un facteur de transmission lumineuse élevé, tout en le contrôlant, le facteur solaire du vitrage diffère en fonction de l’orientation sud ou nord.

Et l’adjonction, en face extérieure des murs en béton, de deux couches de laine de roche, permet de créer des parois étoffées offrant au bâtiment une inertie élevée, très performante en période estivale. Lorsque la structure emmagasine des calories, il est alors nécessaire de bien ventiler les espaces. D’où la mise en place d’un système de volets de surventilation nocturne traversante appliqué sur la façade principale, devant les portes vitrées du niveau inférieur et les baies vitrées du niveau supérieur. Il comprend des panneaux en aluminium laqués blanc, munis de ventelles qui peuvent s’ouvrir latéralement. Outre leur rôle de protection solaire, ils sécurisent le bâtiment et améliorent le confort d’été. En période de chaleur, quand les portes extérieures des classes et celles donnant sur le couloir sont ouvertes – et les volets fermés – le courant d’air créé ventile et rafraîchit les volumes.

Deux dispositifs pour les apports solaires

Sachant que l’air circule aussi en plafond, grâce à des faux plafonds qui ménagent, à chaque extrémité, un espace ouvert permettant une ventilation haute complémentaire. En hiver, un dispositif de ventilation mécanique double-flux à échangeur rotatif modulable a été mis en œuvre. Par rapport à un système commandé par horloge, l’énergie ainsi gagnée sur le renouvellement d’air pourrait être supérieure à 50 %. Enfin, en toiture, les trois terrasses végétalisées, dotées de 5 à 8 cm de terre contribuent à la sur­isolation de l’enveloppe horizontale. Les apports solaires sont utilisés suivant deux dispositifs. Le premier comporte des panneaux photo­voltaïques de marque Tenesol, mesurant 1,50 m de long par 1 m de largeur, et couvrant une surface totale de 550 m2. Ils ont été mis en œuvre, en façade et en couverture, de deux manières. Sur la façade sud, les panneaux qui représentent un tiers de la surface totale (200 m2), sont intégrés, calepinés et posés en allège, sur une simple hauteur (1 m) au premier étage et sur une double hauteur, au second étage. De plus, un « champ photovoltaïque », comprenant 230 modules, qui est discrètement inséré en toiture et face au ciel, revêt le pan incliné de la casquette de l’entrée. Une superficie de 120 m2 de ces mêmes panneaux équipe une partie de la couverture du préau. Mise en place par ­l’entreprise Tenesol, cette installation, dont la puissance s’élève à 75 kWc, doit pro­duire environ 65 000 kWh par an, pour couvrir l’ensemble des consommations de l’édifice. Sachant que la commune envisage d’en installer 250 m2 supplémentaires en toiture, lorsque l’école fonctionnera à pleine capacité : la production totale serait alors de 80 000 kWh par an.

La question qui reste en suspens est de savoir si ces panneaux sont considérés comme intégrés ou non. Le doute ne s’applique pas pour ceux posés en allège, mais pour les autres placés en toiture. Le but est de fixer le tarif d’achat de l’électricité entièrement revendue à EDF (de 0,30 et 0,55 euros le kWh).

Étant donné que c’est à la Drire (1), chargée de délivrer le certificat correspondant, d’en décider, le maître d’ouvrage espère pouvoir bénéficier de la prime adéquate. Quant au deuxième dispositif plus restreint, il concerne l’eau chaude sanitaire qui est produite, pour 60 % des ­besoins, par la pose en toiture de 30 m2 de ­capteurs solaires thermiques plans Vitosol 100 (Viessmann). L’énergie étant ensuite récupérée dans un ballon de stockage, via un échangeur solaire.

Consommation par poste En kWh/an
Chauffage 19 318
Ventilation 11 011
Éclairage 9 673
Prises de courant 3 029
Prises ondulées 4 126
Électricité cuisine 5 612
ECS (Eau chaude sanitaire) 4 166
Autres 4 371
Total 61 306

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