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TERTIAIRE INEED Rhône-Alpes : plate-forme expérimentale HQE

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TERTIAIRE INEED Rhône-Alpes : plate-forme expérimentale HQE

Après trois années de fonctionnement, dont l'une dédiée à la mesure, le bureau d'études Enertech a évalué et analysé le comportement réel du bâtiment, en fonction des objectifs initiaux prévus. Ainsi, le bilan global du système énergétique sans climatisation a permis d'ajuster les niveaux de consommation.

1 PROGRAMME Supprimer la climatisation d'été

En 2003, la Chambre de commerce et d'industrie de la Drôme a lancé le concours en vue de construire un pôle d'excellence du développement durable, portant chaque cible HQE au niveau d'exigence maximale. Dans un premier temps, le cahier des charges de la maîtrise d'ouvrage a dû se conformer aux règlements d'urbanisme de la ZAC d'Alixan, située à proximité de la gare TGV de Valence. Ensuite, l'un des objectifs du bâtiment a été de supprimer la dépense énergétique liée à la climatisation d'été, habituellement élevée dans le secteur tertiaire. « En 2003, la plupart des bâtiments de bureaux étaient équipés de climatisation.puisque les apports de chaleur internes, voire les apports solaires mal maîtrisés, conduisaient à des surchauffes », explique Olivier Sidler, AMO HQE. Ainsi, le BET Fluides Enertech a prévu de concevoir un bâtiment dont les besoins de chauffage ne dépassaient pas 20 kWh/m²/an.

Le projet de type R 2 présente une surface utile totale de 2 892 m², composée essentiellement de bureaux d'entreprises et d'un centre de formation (2 612 m²). L'une des particularités du programme a été l'adjonction de l'atelier construction bois (280 m²), en relation avec ce dernier. Puis, trois salles de réunions ainsi qu'une salle de conférences de 200 places, des locaux techniques et d'archives au sous-sol.

Outre le confort thermique obtenu la majeure partie de l'année par la ventilation double-flux sur puits canadien, les 14 cibles HQE ont été prises en compte. Le programme a mis l'accent sur l'utilisation du bois dans le bâtiment que les concepteurs ont massivement utilisé en charpente et plancher.

Les plus-values conséquentes ont été compensées par les moins-values dues à l'absence de climatisation, qui réduisait également le coût des installations de chauffage. Ainsi, le prix d'investissement global s'est avéré sans surcoût, affichant un ratio de 1 103 € hors taxe/m² SHON (valeur 2005).

2 ÉTAT DES LIEUX Systèmes thermiques innovants

La livraison du bâtiment s'est effectuée dans les délais prévus. Fondée sur la simulation dynamique, le travail de réduction des consommations a principalement porté sur l'enveloppe et la mise au point du système énergétique, 5 % d'énergie étant produite par les photopiles. L'analyse de consommations du BET Enertech a validé l'intérêt des différents systèmes employés, excepté le chauffage, ainsi que la conception thermique de l'enveloppe pour l'hiver. Néanmoins, la question du confort d'été sans climatisation a été plus difficile à résoudre. Ainsi, la conception « bioclimatique » avec orientations principales au sud comportait :

. des briques monomur (ép.= 50 cm) importées d'Allemagne enduites de terre crue (1 000 m²) côté intérieur (Umur = 0,21 W/m². K) ;

. l'isolation dans les parois d'enveloppe avec toiture partiellement végétalisée (Soprema nature) (Utoit = 0,14 W/m². K), Usol = 0,25 W/m². K, menuiseries en bois et double vitrage peu émissif à lame d'argon (Uw = 1,6 W/m². K) etc. Ce qui attribue à l'immeuble un coefficient de performance Ubat (1) de 0,45 W/m²°K ;

. un puits canadien de 480 m de tubes (Ø =160 cm) en deux nappes à 2,5 m et 1,5 m de profondeur, parcouru par une centrale double flux. Celle-ci est munie d'un échangeur rotatif à sélection d'entrée d'air neuf soit par le puits canadien, soit directement depuis l'extérieur ;

. une ventilation double flux à débit variable à échangeur rotatif. Dans les salles de réunions/formations, entrée et sortie d'air munies de volets motorisés « tout ou rien » pilotés par un détecteur de présence ;

. un chauffage par chaudière à condensation (Varino de Guillot), distribution bitube et émission par radiateurs acier, régulation terminale par robinets thermostatiques ;

. 700 m² de plancher bois/béton collaborants.

Grâce à la simulation thermique dynamique, il a été possible de modifier certains paramètres architecturaux, comme la taille des surfaces vitrées qu'il a fallu réduire, à l'exception de celle de la salle d'exposition, où le rapport surface vitrée/surface utile est de 49 %.

De la même façon, on a pu prendre en compte la présence du puits canadien et réduire fortement les apports de chaleur internes, dus notamment à l'éclairage et à la bureautique. Suite à l'analyse de consommations du BET Enertech, il s'est avéré que les consommations bureautiques pouvaient être réduites de 6,6 kWhel/m²utile/an à 4,1 kWhel/m²utile/an en choisissant des équipements adaptés, tels que des ordinateurs portables sans onduleurs.

Enfin, tous les systèmes électriques ont été étudiés afin d'être le moins consommateurs possible : système d'éclairage très performant (5 W/m²), blocs d'éclairage de secours à faible consommation, pompes et ventilateurs à vitesse variable, etc. Ainsi, 50 mesureurs ont été posés dans le bâtiment par le BET Enertech puis des réglages ont été étendus sur six mois. À la réception, après la première année, l'ensemble des installations réglé et programmé de façon nominale affichait une consommation de chauffage = 25,8 kWh /m²shab /an et d'électricité (y compris bureautique) = 21,8 kWh /m²shab /an, soit au total en énergie primaire (EP) = 96 kWhep/m²shab/an.

3 BILAN Confort d'été assuré, chauffage surévalué

Au cours de la troisième année d'utilisation (2008-2009), les surconsommations de chauffage (35,2 kWh/m²/an) et d'électricité (26,1 kWh/m²/an) présentaient respectivement 36,4 % et 20 % de plus qu'en première année. Le coefficient de conversion énergie primaire/énergie finale utilisé était passé de 2,58 à 3,2. Une campagne de mesures d'un an avec 720 capteurs (lecteur optique, système multivoies, wattmètre série, etc.) a alors évalué le niveau réel de performance des équipements et les dysfonctionnements récurrents.

L'analyse des températures a chiffré : moyenne d'hiver = 20,9 °C (surconsommation 22,6 %), d'été = 24,6 °C sans climatisation, exceptée salle d'exposition au dernier étage = 39 °C. Le dépassement des températures d'hiver était dû à l'inefficacité avérée des robinets thermostatiques. Mais ce n'est que dans l'intervalle de deux années suivant la première campagne de mesures que les réglages d'installation ont été réellement modifiés. Désormais, certaines pompes de ventilation mécanique fonctionnent l'hiver 24 h/24, le puits canadien est traversé par l'air durant la nuit (non en journée), etc. Des marges d'amélioration sont envisagées par usage :

. le puits canadien apporte de 1,8 (l'été) à 2,9 kWh/m²/an (l'hiver) d'économie d'énergie. « La mesure de condensation l'été durant 67 h montre qu'il fonctionne en stockage intersaisonnier à températures d'entrée et sortie égales lors des équinoxes », explique Olivier Sidler.

. La puissance électrique installée est surdimensionnée = 27,4 kW/an (48 % hors occupation). En optimisant le pilotage des systèmes d'éclairage (détecteurs de présence et gradation), elle passe de 6,2 kWhel/m²/an à 3,9 kWhel/m²/an.

. Bureautique (tous usages) = 6,6 kWhel/m²/an (portables = 38 kWh/an) à 4,1 kWhel/m²/an.

.Ventilation double flux (bureau et salle de conférence) = 7,2 kWhel/m²/42,3 % hors occupation) à 4,1 kWhel/m²/an.

.Pompes = 1,6 kWhel/m²/an à 0,8 kWhel/m²/an (49 % d'économie).

« La campagne de mesure a montré que concevoir des bâtiments de bureaux consommant moins de 100 kWhep/m²shab/an nécessite une maintenance efficace », explique Olivier Sidler. En secteur tertiaire, le chauffage représente 30 % de la consommation. Il faut alors mettre en œuvre des usages qui pallient aux déficiences et maintiennent l'étanchéité à l'air de l'enveloppe (n50 inférieur à 1 vol/h) (test à la porte soufflante), la température à 19 °C et les réglages d'installation.

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