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Lycée Le Pic Saint-Loup : premier lycée HQE bioclimatique

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Lycée Le Pic Saint-Loup : premier lycée HQE bioclimatique

Pendant quatre ans, le BET Tribu a évalué la pertinence des solutions retenues pour ce lycée et mesuré la concordance entre objectifs initiaux de consommation énergétique et comportement réel du bâtiment. Ainsi, le bilan global a permis d'améliorer les performances tout en réduisant les coûts d'exploitation et de maintenance.

PROGRAMME Recherche d'utilisation d'énergies naturelles

Au-delà des règlements d'urbanisme, les exi­gences concours visaient à l'intégration environnementale au site, à la maîtrise des consommations d'énergie et d'eau et au confort thermique, visuel, acoustique et olfactif. Sur une parcelle de 50 000 m², l'équipe lauréate Pierre Tourre a conçu son bâtiment comme une succession d'entités fragmentées perpendiculaires aux courbes de niveaux afin de casser le mistral et de l'utiliser. Sur la pente est-ouest, les fonctions collectives s'inscrivent en porte-à-faux sur un socle à rez-de-chaussée. Le projet divise quatre unités fonctionnelles d'enseignement orientées nord-sud, à l'abri des brises septentrionales (amphithéâtre, restaurant et cyber-cafétaria) et deux unités centrales de formes aléatoires en contrepoint. En thermique, 2/3 des besoins d'été sont couverts par l'énergie solaire. La priorité a été donnée aux matériaux nécessitant peu de maintenance, aux matériaux traditionnels, comme le bardage en lames de châtaignier bouillies dans de l'huile de la salle polyvalente, et aux équipements intégrés, comme cette ombrière bois dotée de panneaux photovoltaïques à l'entrée du bâtiment. Un soin particulier est apporté à la ventilation naturelle assistée et contrôlée (VNAC). Chaque bâtiment d'enseignement est bâti au-­dessus d'un préau dont le plafond régule l'arrivée d'air. Ce dernier circule ainsi entre dalle béton et plancher collaborant, avant d'être aspiré au ras des fenêtres des classes. Puis, il s'évacue en partie haute des cloisons à travers un caisson acoustique, avant d'être extrait en toiture par des tourelles à hélices de type Edmonds. Ces extracteurs, sur le principe des pièges à vent de l'architecture moyen-orientale, sont équipés d'un registre motorisé, asservi à la vitesse du vent et à la température. L'hiver, l'air est chauffé par le double plancher alors que l'été, il est tempéré par la végétation extérieure, fonctionnant la nuit en « night cooling ». En terme de coût global, la prise en compte des coûts de fonctionnement et maintenance HQE aboutit au déplacement de dépenses d'investissement (environ 7 et 8 %) amorti sur 8 ans. Ratio que le BET Economie Arche Med évalue en 2003 à 11 000 Y/élève.

ÉTAT DES LIEUX Des systèmes thermiques innovants

Dès réception des travaux, l'analyse du bâtiment a suivi la pratique des pays anglo-saxons de retour sur expérience, qui met en parallèle simulations et consommations par outils de validation informatiques, graphiques ou manuels, palliant les difficultés de mise en œuvre segmentée. Ainsi, plus de vingt-cinq locaux témoins ont permis de vérifier le procédé inédit de ventilation des classes. Sur la période de « bon fonctionnement » (24 mois après réception), l'évaluation s'est faite par étapes jusqu'à la réalisation des travaux d'ajustement proprement dite (de 18 et 24 mois). Le suivi des dépenses énergétiques a été facilité par le raccordement des compteurs électriques au système de gestion technique du bâtiment (GTB). Ainsi, les ratios énergie au m² de SDO (Surface dans œuvre) des bilans électriques et gaz ont été corrigés à la baisse après une série d'essais.

L'étude montre ensuite que la présence « d'étagères à lumière », sorte de brise-soleil qui renvoie la lumière solaire au fond des classes, limite au minimum les consommations d'éclairage de ces espaces. Le ratio constaté est de 5,5 kWh/m2 au lieu des 11 kWh/m2 prévus au DCE. Concernant l'enveloppe, l'étude valide l'intérêt des différents systèmes employés. Ainsi :

- murs en béton banché isolé par l'intérieur (U = 0,39 W/m². K),

- l'inertie intérieure des refends de l'externat (U = 0,66 W/m². K),

- les menuiseries extérieures aluminium (U = 2,4 W/m². K),

- l'isolation toiture par l'extérieur par des membranes polyéfines (U = 0,27W/m².an.K),

se combinent avec la présence de doubles vitrages peu émissifs, de brise-soleil optimisés. ce qui attribue au lycée un coefficient de performance Ubât (1) de 11 à 14 %.

Les relevés manuels et analyses des consommations d'eau chaude sanitaire (ECS), de chauffage et d'eau froide, les différences chiffrées entre ? comptages visuels, ? GTB et rendement ECS d'été (7 %) ont confirmé le bon choix des équipements, à savoir deux chaudières Viessman à haut rendement (94 %) avec distribution d'ECS de 700 kW de puissance unitaire pour les logements(16 kWh/m².an), et deux modules Robur à absorption de 17 kW froid à produisent le froid de la salle polyvalente. Enfin, les systèmes de ventilation VMC et VNA limitent à 28 °C la température de l'ensemble des salles.

Suite à l'analyse de consommation électriques et gaz du BET Betso, il s'est avéré que les consommations GTB pouvaient être diminuées de - 4,3 %. De plus, l'analyse de répartition par poste/bâtiment, mettait en exergue l'erreur de calibre au compteur de la GTB qui était de 25 % plus importante que la consommation relevée, soit 38 246 kWh !

Enfin, des économies ont été réalisées en remplaçant l'ensemble des sources à incandescence par des fluocompactes consommant cinq fois moins et de durée de vie plus importante (ce qui minimise les coûts de maintenance).

BILAN Objectifs dépassés en ventilation et éclairage

Les prévisions de consommation annuelle thermique qui étaient de 75 kWh/m², 21,5 kWh/m² en électricité et 0,8 kWh/m² en eau potable sont globalement conformes aux études.

Voire inférieures pour l'électricité (20 kWh/m²/an (SHON) avec des ratios 4 fois plus faibles en ventilation, deux fois en éclairage (5,6 kW pour l'éclairage intérieur et 20,21 kW au global), inférieures aux exigences nationales. Après que maître d'ouvrage/AMO et ingénieur électricien aient adapté les composants du matériel et les puissances installées, le pilotage via la GTB a permis de réduire la puissance d'abonnement de 250 kWh/m².an à 100/110 kWh/m².an.

L'importance de la mise au point du système de ventilation naturelle, d'après le profil linéaire des mois d'été, n'est pas négligeable. « La stratégie climatique fait gagner environ 3 ou 4° par mesure. Après plusieurs saisons de réglages, l'installation respecte la RT 2000, voire mieux », explique Daniel Fauré (AMO HQE).

Néanmoins, en chauffage, la difficulté de mise en route d'un équipement surdimensionné a porté la consommation à 105 kWh/m²/an au lieu des 75 prévus, dépassant de 50 % les prévisions. Le résultat est dû aux surconsommations de fonctionnement hors des heures d'utilisation autant qu'à la difficulté des entreprises à interpréter les systèmes proposés par les BET thermique et concepteur environnement.

Enfin, pour pallier les déficiences d'outils informatiques ayant surdimensionné le bassin de rétention d'eau en 2003, la perméabilisation des cours et cheminements a optimisé les capacités d'infiltration d'eaux pluviales du sol.

Depuis l'expérience du Pic Saint-Loup, l'État-Ademe-Région contribue à l'accompagnement des maîtres d'ouvrage dans la consultation AMO-HQE, à hauteur de 70 %. Ils prescrivent un suivi d'analyses de terrain par outils pluridisciplinaires, le développement d'espaces verts afin de préserver la biodiversité et limiter les besoins en eau, en référence au « Cahier de recommandations techniques et environnementales ». Désormais, la plupart des établissements scolaires parviennent à la puissance électrique de 100/150 kWh/m².an.

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