Bâtiment à « énergie positive » tous usages confondus !

Par Cristel CORRADINO du BET ENERTECH

La particularité du bâtiment Coriolis provient de sa conception « à énergie positive » tous usages confondus, et de sa performance environnementale avec la prise en compte par exemple de paramètres essentiels comme l’énergie grise. La réelle valeur de ce projet d’exception réside dans son instrumentation qui a conduit à ce que les mesures prouvent la performance inédite de la conception.

Coriolis a été primé du 1er prix des Trophées de l’Ingénierie Performante organisé par l’association ICO et le magazine CFP, remis lors du salon Interclima+Elec le 5 Novembre 2015.

bâtiment Coriolis

bâtiment Coriolis
1

Nécessité d’une approche globale

Le bâtiment Coriolis est un bâtiment tertiaire livré en Avril 2013 et regroupant différentes entités (laboratoires de recherche, enseignement, halle d’expérimentation). Il est situé sur le campus de Champs sur Marne (ENPC, MEDDAT,...), et fait partie du campus de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées. Ce bâtiment est un bâtiment innovant et démonstrateur d’un niveau de performance énergétique global et avant-gardiste. En effet, l’innovation, qu’elle soit technique ou architecturale, a visé non seulement à minimiser les consommations conventionnelles (chauffage, rafraîchissement, ventilation, éclairage), mais aussi à réduire des postes de consommations aujourd’hui non pris en compte dans l’approche réglementaire de l’époque …

→ les usages non conventionnels
→ l’énergie grise investie à la construction d’un bâtiment.

bâtiment Coriolis

Les usages non conventionnels
L’évaluation des postes de consommation non conventionnels fut réalisée sur la base des campagnes de mesure du BET ENERTECH, et complétée par une instrumentation spécifique des futurs usagers du bâtiment Coriolis.

Pourquoi avons nous intégré ces postes de consommation énergétique ?
Tout d’abord, ils représentent plus de la moitié de la facture énergétique de ce bâtiment, ce qui est l’une des spécificités des bâtiments de niveau BBC sur lesquels une démarche d’optimisation des installations technique a été réalisée.
Ensuite, ils participent – ou non ! – au confort des occupants, puisqu’ils représentent des apports de chaleur interne au bâtiment …Les apports de chaleur interne sont aujourd’hui un paramètre de premier ordre dans le confort d’été des bâtiments performants, dont la sensibilité thermique est considérablement accrue du fait du haut niveau d’isolation.
Enfin, cette approche globale permet aux différents acteurs d’opérer des arbitrages technico-économiques plus cohérents.

L’énergie grise
Tout comme la performance énergétique a profondément restructuré la composition de l’assiette énergétique, elle a également modifié le poids de l’énergie grise dans l’analyse du cycle de vie d’un bâtiment.

L’énergie grise du bâtiment Coriolis – énergie investie à la construction – représente près de la moitié des consommations énergétiques totales liées à ce bâtiment au long de son cycle de vie. C’est donc bien sur la minimisation de ce poste qu’il faut concentrer nos efforts aujourd’hui … plus que sur l’atteinte d’un niveau de performance encore plus ambitieux.

bâtiment Coriolis

2

Méthodologie de conception

La conception énergétique du bâtiment s’est déroulée selon 3 axes :

1/ Tout d’abord la réduction des besoins de chauffage et climatisation, par des solutions de type passives ou l’externalisation des charges thermiques les plus lourdes en dehors des volumes occupés

2/ La mise en œuvre de systèmes techniques performants

3/ L’intégration d’une production d’énergie photovoltaïque locale


3

Technicité de l’enveloppe

L’intégration architecturale (par l’Atelier Thierry Roche) des contraintes bioclimatiques, énergétiques et fonctionnelles reste l’un des vecteurs majeurs de réussite de ce projet.

Compacité, optimisation des surfaces vitrées, complexes d’isolation, choix des matériaux ont été optimisés par Simulation Thermique Dynamique sous le logiciel TRNSYS. Les menuiseries bois-alu sont de type triple vitrage au Nord, et double vitrage sur les autres orientations.

Technicité de l’enveloppe

Le haut niveau d’isolation obtenu s’est nécessairement accompagné d’un traitement des détails particulièrement soigné, au regard des ponts thermiques et de l’étanchéité à l’air.

Technicité de l’enveloppe

Les résultats obtenus aux tests de la porte soufflante sont I4= 0,92 [m3/h/m²], soit n50 = 0,96 vol/h.
La mixité des techniques constructives a nécessité un accompagnement assidu des entreprises par la maîtrise d’œuvre en phase DET et un investissement spécifique de l’entreprise en charge du lot Clos Couvert (Etp LEON GROSSE).

bâtiment Coriolis

L’ensemble des serveurs ont été regroupés dans un local central, de façon à minimiser les surfaces climatisées.

bâtiment Coriolis

Les photopiles sont intégrées en toiture, générant une productivité annuelle de l’ordre de 165 000 kWh/an.

bâtiment Coriolis

bâtiment Coriolis

4

Systèmes

4-a. Système de chauffage/rafraîchissement

Le chauffage est assuré par une pompe à chaleur sur 28 sondes géothermiques verticales, alimentant des planchers chauffant-rafraîchissant.

bâtiment Coriolis

La pompe à chaleur est bipassée en été, le plancher étant rafraîchi par échange direct avec le circuit géothermique. La conception des réseaux, le dimensionnement des auxiliaires et leur réglage sont des facteurs fondamentaux du niveau de performance obtenu.

bâtiment Coriolis

4-b. Climatisation

Seuls 2 locaux sont climatisés : la salle serveur et la régie des amphithéâtres. Le groupe froid est de type double condensation (matériel de marque MENERGA), ce qui permet de récupérer les calories issues de la climatisation lors des périodes de chauffage.

bâtiment Coriolis

4-c. Eau chaude sanitaire

L’eau chaude sanitaire est tout à fait négligeable dans ce bâtiment. Les volumes de stockage ont été minimisés. Les différents points de production d’eau chaude sont assurés par des chauffe-eaux instantanés électriques.


4-d. Ventilation

La ventilation est de type double flux avec récupération de chaleur sur air extrait. Echangeur de type à roue et à plaque selon les zones desservies.

bâtiment Coriolis

Le traitement de l’étanchéité à l’air des réseaux de ventilation fut particulièrement soigné en phase DET par l’entreprise (Etp BILLON), ainsi que la protection des réseaux de ventilation à l’égard des poussières du chantier.

La diffusion de l’air des locaux à haute densité (salles d’enseignement, amphithéâtres et salles de réunions) est de type à déplacement, pour une meilleure efficacité sur les plans acoustiques et de renouvellement d’air. L’efficacité de ce système de ventilation a pu être évaluée dans les salles d’enseignement. On a pu constater, sur les enregistrements de taux de CO2, qu’un arrêt anticipé de la centrale de ventilation entraîne une hausse nette et quasi instantanée de la concentration de CO2 de l’ordre de +500 ppm en moins de 10 min ! En dehors de ces heures d’arrêt anticipé, le taux de CO2 reste inférieur au règlement sanitaire département.


4-e. Eclairage

Les consommations d’éclairage mesurées à l’issue de la première année de fonctionnement sont équivalentes à 4.3 kWh-élec/m²SU/an. A titre de comparaison, les bâtiments de bureaux « classiques » que nous avons pu instrumenter les 10 dernières années présentaient des consommations d’éclairage de l’ordre de 29 kWh/m²/an.

Sur le bâtiment Coriolis, les dispositifs suivants ont été mis en œuvre :
- une optimisation des niveaux d’éclairement associée à une modularité des niveaux d’éclairement sur les postes de travail [200 à 300 lux]
- la sélection de sources lumineuses haute performance (LEDS et tubes T5),
- la commande par détection de présence, seuil crépusculaire ou horloge.


4-f. Bureautique

La réduction des postes de consommation relatif à l’usage des bureaux a été traitée par:
- l’absence d’un réseau ondulé, source de surconsommations
- la mise en œuvre d’un réseau « vert », non alimenté en dehors d’heures d’occupation des bureaux.

Ces réflexions ont nécessairement été menées sur la base d’une instrumentation ciblées avec les futurs occupants du bâtiment et le service informatique.



5

Certifications et labels

Le bâtiment est certifié HQE selon le profil ci-dessous, dispose du label BBC et sa labellisation BEPOS est en cours.

espaces intérieurs sains et chaleureux

6

Résultats

Les résultats ci-dessous sont issus d’une campagne de mesure effectuée durant les 2 années suivant la livraison du bâtiment.

En termes de confort tout d’abord : la capacité du bâtiment à valoriser tous les apports de chaleur (qu’ils soient internes ou solaires) permet d’atteindre des températures bien supérieures à la consigne de chauffage. On le constate sur le graphe ci-dessous, où la consigne de température était de 20°C durant les plages d’occupation. Sur la période étudiée, la température était sensiblement supérieure à 20°C, voire supérieure à 22°C durant plus de 50% du temps d’occupation, les degrés au-dessus de 20°C étant obtenus de façon passive.

bilan énergétique prévisionnel

En termes de qualité de l’air, évalué exclusivement sous l’angle du taux de CO2 à ce stade, on constate que le taux de CO2 reste inférieur à 700 ppm dans les salles d’enseignement …et qu’en cas d’arrêt anticipé de la ventilation, le taux de CO2 augmente de 500 ppm en moins de …10 min ! Ces mesures mettent en évidence la nécessité absolue de la ventilation sur le plan de la qualité de l’air en milieu scolaire.

Sur le plan énergétique, le bâtiment présente des consommations plus de 80% inférieures à un bâtiment aux usages comparables (l’actuel bâtiment de l’Ecole des Ponts et Chaussées par exemple).

bilan énergétique prévisionnel

Le chauffage ne représente plus qu’une part dérisoire du bilan énergétique (7%), équivalent à 4 kWh-élec/m²SU/an. On note évidemment la part majeure des usages non conventionnels, qui s’élèvent à 56% des consommations énergétiques totales, et qui se décompose entre bureautique (usages informatiques essentiellement des laboratoires de recherche) et le poste « Divers », qui comprend les usages de la salle d’essai.

bilan énergétique prévisionnel

La consommation totale d’électricité s’élève à 48.7 kWh/m²SU/an.

La production d’électricité par les photopiles est très proche des prévisions (156 kWh/an) et couvre aujourd’hui près de 65% des consommations énergétiques totales, c’est à dire 100% des usages dits conventionnels et une partie des usages non conventionnels.



7

Perspectives

L’instrumentation ciblée que nous avons menée permet surtout d’identifier les gisements d’économie d’énergie restant et d’évaluer leur impact énergétique. Le diagramme suivant montre que la mise en œuvre du cumul des actions préconisées permet d’atteindre un niveau effectif de bâtiment à « énergie positive » tous usages confondus.

bilan énergétique prévisionnel

Pour conclure, au delà de l’objectif « BEPOS tous usages », l’atteinte d’un niveau de performance effectif et global nécessite une révolution non seulement technico-architecturale mais également organisationnelle. Elle nécessite la mise en place de méthodologies plus collaboratives non seulement au sein de l’équipe de maîtrise d’œuvre, mais également de reconstruire des chaînons manquant entre programmation / conception et exécution / exploitation. C’est par l’implication de l’ensemble des acteurs que ces résultats ont pu être obtenus et pourront être confirmés.


ACTEURS PRINCIPAUX

Maîtrise d’ouvrage : Ecole des Ponts et Chaussées, assisté par H4

Architecte : Atelier Thierry Roche

BET Fluides/HQE partie Energie : ENERTECH

BET HQE : TERRE ECO

Conseil Qualité de l’air intérieur : MEDIECO

Entreprise en charge du lot Clos Couvert : LEON GROSSE

Entreprise en charge du lot CVC/PLB : Etp BILLON

Entreprise en charge des Courants Forts et Faibles : CEGELEC

Exploitation & maintenance : SNEF



Par Cristel CORRADINO
du cabinet d’ingénierie énergétique SIDLER / ENERTECH

SOURCE ET LIEN


Logo enertech

Commentaires

  • Xavier
    0
    21/12/2015

    Bonjour,
    Ces solutions sont vraiment superbes !
    Pouvez-vous indiquer les prix de telles œuvres? Merci d'avance.


  • Christophe
    0
    11/12/2015

    C'est bien de voir que des solutions existent ET fonctionnent. Pour aller plus loin il serait bien d'indiquer aux maitres d'ouvrages le montant des travaux et le taux d'honoraires qui ont permis cette belle réalisation. Nous somme beaucoup à vouloir faire ce type de référence mais pas avec des honoraires inférieur de 30 à 40 % à ceux d'il y a 15ans, ni avec des ratio au m2 imposés à 1500€ du m2.


LAISSER UN COMMENTAIRE

ABONNEZ-VOUS !
En validant ce formulaire, vous acceptez que les informations saisies soient transmises à l’entreprise concernée dans le strict respect de la réglementation RGPD sur les données personnelles. Pour connaitre et exercer vos droits, vous pouvez consulter notre politique de confidentialité
Suggestions

Guide de solutions pour répondre aux exigences de la RE2020

Guide de solutions pour répondre aux exigences de la RE2020

Schneider Electric a conçu un Guide pour répondre aux exigences de la Réglementation Environnementale 2020.


Bilan 2021 et perspectives 2022 des industries CVC en France par UNICLIMA

Bilan 2021 et perspectives 2022 des industries CVC en France par UNICLIMA

Découvrez la tendance dans le mouvement de la transition énergétique et écologique en 2021.


Réseaux de chaleur et de froid urbains

Réseaux de chaleur et de froid urbains

Découvrez les solutions pour les réseaux de chaleur et de froid urbains développées par Wilo.


Enquête exclusive sur la RE2020 auprès des concepteurs

Enquête exclusive sur la RE2020 auprès des concepteurs

Que pensent les concepteurs MOA et MOE de la RE2020 ? Du label d'état RE2020 ? XPair et Tribu Energie ont mené l'enquête : voici leurs réponses.


Nouveau DPE : chronique d’un désastre annoncé

Nouveau DPE : chronique d’un désastre annoncé

Ce 1er avril 2022, la liste des logiciels permettant de réaliser le calcul du nouveau DPE a été publiée. Pour BBS Slama, c'est le désastre annoncé.


Economies d’énergie et qualité d’air intérieur grâce à la filtration d’air

Economies d’énergie et qualité d’air intérieur grâce à la filtration d’air

Découvrez les solutions afin de prendre soin de la qualité d'air intérieur tout en réalisant des économies d'énergie.


La ventilation double-flux thermodynamique, sans contamination possible

La ventilation double-flux thermodynamique, sans contamination possible

Pour éviter toute contamination par la ventilation, il existe désormais des solutions telles que la ventilation double-flux thermodynamique.


Retour d’expérience sur 106 maisons rénovées BBC et plus à énergie positive

Retour d’expérience sur 106 maisons rénovées BBC et plus à énergie positive

La rénovation en résidentiel, Enertech, Effinergie, Médiéco et négaWatt en ont démontré toute sa portée en rénovant 106 maisons devenues BBC.


Comment bien concevoir une ventilation avec diffusion ?

Comment bien concevoir une ventilation avec diffusion ?

Elément fondamental de la QAI (qualité d'air intérieur), la ventilation se décline sous de nombreux systèmes. Parmi eux, la ventilation avec diffusion. Atlantic vous dit tout


RE2020 pour les bureaux et bâtiments scolaires, le décret 2022-305

RE2020 pour les bureaux et bâtiments scolaires, le décret 2022-305

Le nouveau décret relatif à la RE2020 2022-305 impacte les immeubles de bureaux et les bâtiments scolaires.


Retour d’expérience RE2020 en logements collectifs avec seuils échéance 2025

Retour d’expérience RE2020 en logements collectifs avec seuils échéance 2025

Intéressons-nous au retour d'expérience de l'ingénieur énergie-environnement David Lebannier sur les logements collectifs avec seuils échéance 2025.


Valeur verte, pour comprendre ce qui fait la valeur d’un bien ...

Valeur verte, pour comprendre ce qui fait la valeur d’un bien ...

Intéressons nous au Rapport Valeur Verte rédigé par l'OID - Xavier Pelton et Sabine Brunel - présentant un intérêt pédagogique pour comprendre comment se construit la valeur d’un bien.nn


Baromètre QUALIT’EnR 2022 : « Les Français et les EnR »

Baromètre QUALIT’EnR 2022 : « Les Français et les EnR »

Le baromètre QUALIT’EnR 2022 démontre que plus d’un Français sur trois envisagent d’équiper leur logement en EnR, soit 37 %.


Rénovation Net Zéro Carbone : HQE-GBC pose les bases

Rénovation Net Zéro Carbone : HQE-GBC pose les bases

La rénovation zéro carbone est au coeur des enjeux pour le secteur du bâtiment. Net Zéro Carbone est une nouvelle initiative visant à créer des guides d'application pour y participer au mieux.


Solutions de rénovation globale de maisons individuelles : les 11 projets de référence « Rénostandard »

Solutions de rénovation globale de maisons individuelles : les 11 projets de référence « Rénostandard »

11 projets de référence Rénostandard sous les lumières du programme PROFEEL et du CSTB : découvrez les solutions de rénovation globale de maisons individuelles