Mairie des Mureaux Chauffage/refroidissement par Pac sur nappe phréatique

Programme La première réalisation HQE tertiaire

« En mars 2001, en répondant à un appel à projets de l’Ademe pour construire un bâtiment HQE, les élus des Mureaux cherchaient d’abord à regrouper en un lieu unique 21 implantations des services municipaux, mutualiser leurs moyens et faire ainsi des économies », explique le maire-adjoint de la ville, Michel Carrière.« La seconde volonté politique était de construire un bâtiment pensé sur le mode environnemental et empreint d’un écologisme réaliste ».

Préalables à la réalisation, des études de faisabilité ont été menées pour atteindre les performances des cibles HQE, notamment l’estimation des volumes mensuels d’eau de pluie récupérables sur le site, la simulation thermodynamique du bâtiment et une étude comparative énergétique menée. Au terme de cette dernière, c’est l’option pompe à chaleur (pac) sur nappe qui a été choisie, notamment en regard des économies d’émission de C02 réalisables. L’idée d’utiliser une pompe à chaleur sur nappe phréatique est ainsi venue de sondages géotechniques qui ont révélé la présence d’une nappe à 15 m de profondeur. Des essais et des études ont ensuite été faits sur la perméabilité des strates qui ont validé cette possibilité, permettant ainsi d’atteindre l’objectif visé d’un rafraîchissement sans climatisation. La pompe fournit dans les planchers une eau à 28° C l’hiver et à 18° C l’été.

Une pompe à chaleur de 300 kW (Ciat) a été installée. Elle puise son énergie au niveau de la nappe phréatique, par un échange de calories sur l’eau et assure l’alimentation d’un plancher hydraulique en chaud ou en froid, suivant les périodes. Pour l’été, ce plancher est alimenté par de l’eau rafraîchie, ce qui permet un abaissement des températures intérieures de quelques degrés. Il n’y a pas de climatisation par réseaux d’air.

L’objectif de performance se situe à 100 kWh/m2/an, tous usages confondus. Ce dernier a été calculé en fonction des déperditions et des apports de chaleur (soleil, occupants, équipements) et de la vie du bâtiment (horaires, nombre d’occupants). En matière de régulation et pour une bonne optimisation, les circuits de chauffage distribuent la chaleur par façades est/ouest et par zones nord/sud suivant les besoins.

2 État des lieux Des performances malgré des manques révélés

Sur la pac

Les résultats du suivi des performances de la pac, mené par EDF, indiquent que, pour une période allant de mai 2006 à avril 2007, une amélioration sensible a été obtenue par rapport à la première année. Ainsi le COP été (fourniture froid/consommation électrique, forage) passe de 8 à 13,7 grâce à la mise en service de la vitesse variable sur la pompe. Le COP hiver (fourniture de chaud/consommation électrique - PAC forage), passe de 4,1 à 4,3, grâce à l’intermittence sur l’installation : « Le cahier des charges initial ne prévoyait qu’un simple abaissement des températures en période de nuit mais nous avons fait plus fort », explique Serge Barrois. « Nous coupons toute l’installation, pac, pompes de forage et de distribution à partir de 18 h et jusqu’à minuit, même le week-end.

Cette coupure automatique est réalisée par un automate. L’inertie thermique du plancher hydraulique permet de le faire sans gêne pour les usagers. Il est également prévu, mais cela n’a pas encore été fait, de coupler cet automate à une sonde extérieure qui laisserait l’installation en marche, au-dessous d’un certain seuil de température extérieure. La relance reste manuelle. Par ailleurs, la coupure de l’installation dans la tranche tarifaire de pointe a permis de passer la puissance souscrite de 167 à 143 kW. »

Le représentant technique du maître d’ouvrage note : « Une panne de la carte de contrôle en façade du caisson de pac s’est produite à Noël 2007, traitée malheureusement avec un ­degré d’urgence bas. Ce qui a nécessité d’attendre 4 jours ouvrés avant la réception des pièces du centre technique Ciat. La gêne ressentie par les usagers du bâtiment - une semaine sans chauffage - a été perçue négativement pour l’installation. »

Sur la GTC

Un autre incident est sur le contrôleur de débit de la pac, entre l’évaporateur et l’échangeur. Il a fait l’objet d’une alarme dont il apparaît, après investigation, qu’elle a bien été transmise mais n’a pas été correctement identifiée au CSU (Centre de surveillance urbaine). « La leçon à en tirer, c’est qu’il est important de bien obtenir les tables Modbus permettant de connaître les informations mises à disposition par la passerelle de communication vers la GTB, mais aussi celles encore plus en amont, par exemple entre les régulateurs chauffage et la passerelle », précise Gregory Lahoud, qui ajoute :« Plus généralement et pour la GTC, l’acquisition de 2 nouveaux modules Bilans et Astreinte devront compléter ceux actuellement dans le logiciel de supervision.

Sur le plancher hydraulique

Équilibré lors de la mise en route, le plancher hydraulique se heurte aujourd’hui à de sérieuses difficultés d’équilibrage. Gregory Lahoud note : « À la livraison du bâtiment, un réglage des nourrices a été réalisé par mon prédécesseur avec l’exploitant afin d’affiner le plus possible l’installation, et ce de manière différente l’été et l’hiver ! Après 2 saisons de chauffe plutôt douces, les températures ponctuellement très froides de ce début de saison et sa rigueur globale font apparaître aujourd’hui un déséquilibre de l’installation, impossible à corriger sans une prestation chiffrée autour de 13 000 € TTC.

3 Bilan Des résultats à nuancer

Sur le plan des consommations énergétiques suivies par EDF, il apparaît que la consommation d’électricité est passée de 107,4 kWh/m2 la première année d’exploitation, à 102,46 kWh/m2 la seconde. Des chiffres à rapprocher d’une part, du ratio moyen observé pour le secteur des bureaux qui est de 289 kWh/m2 toutes énergies suivant le Ceren, d’autre part, de l’objectif initial du maître d’ouvrage qui était de 100 kWh/m2. En matière d’émission de CO2, EDF a établi qu’avec le choix de la solution pac sur nappe par rapport au choix chaufferie gaz groupe froid, la diminution d’émission de CO2 obtenue est de 2,2.

Serge Barrois (EDF) explique par ailleurs que la part du poste « Autres usages » qui dépasse les 50 % de la consommation d’électricité et reste à 58,5 kWh/m2 est à lire en tenant compte de la baisse proportionnelle de la consommation des équipements thermiques. Il ajoute : « L’attention que nous avons portée à la consommation électrique liée à la bureautique, activité normale d’un bâtiment tertiaire, n’a pas révélé de gaspillages flagrants, même si des progrès restent possibles en ce domaine, par exemple par la mise en place d’un logiciel Power out permettant de gérer les machines via le réseau. La sensibilisation régulière des personnes renforcera les gains possibles de manière générale sur l’impact environnemental ». Gregory Lahoud proche des utilisateurs du bâtiment note pour sa part : « La qualité du bâtiment est perçue comme moyenne par un certain nombre d’employés, notamment à cause des problèmes de chauffage connus dernièrement. La vertu d’une sensibilisation à l’environnement et notamment aux économies d’énergie n’a pas été complètement appropriée par les décideurs municipaux. Cela devrait être corrigé lors de la prochaine mandature. » Ph. D.