Bureaux du SYDESL à Mâcon : construction QEB/BEPOS

Par Antonin MADELINE - Chargé de mission Bâtiments durables - Bourgogne Bâtiment Durable

Le Syndicat Départemental d'Energie de Saône-et-Loire (SYDESL) gère pour les communes les réseaux énergétiques, d'éclairage public et de télécommunication. Il disposait de locaux vétustes, peu fonctionnels et énergivores. Le SYDESL souhaitait disposer pour l'ensemble de ses bureaux et archives d'un bâtiment sobre et fonctionnel permettant le rapprochement des services devant travailler ensemble.

Crédit photos Alterre Bourgogne

Il a donc décidé de construire, pour son siège administratif, un bâtiment démonstrateur à très faible consommation énergétique et dans le cadre d'une démarche de qualité environnementale des bâtiments (QEB).

L'objectif du SYDESL était de montrer l'exemple et d'être une vitrine, pour les communes, des technologies innovantes et des solutions architecturales et techniques applicables aux bâtiments communaux. Cette opération est lauréate de l'appel à projets 2007 "bâtiments basse consommation énergétique" de l'ADEME et du Conseil régional de Bourgogne.

Ce bâtiment, de type R+1 niveau chauffé, est implanté dans une zone d'activités en périphérie de Mâcon.
Il est de forme rectangulaire et bénéficie d'apports solaires passifs avec de nombreuses ouvertures et une serre bioclimatique encastrée au centre de la façade Sud.
L'éclairage naturel est optimisé par des ouvertures sur les pans Nord des sheds. L'espace sous le shed de la façade Nord est aménageable. Le bâtiment est construit avec une ossature bois bordée par un mur en parpaings enduits, au Nord et à l'Est. Il est isolé avec 15 cm de laine minérale dans l'ossature + 7 cm en doublage intérieur, 30 cm en toiture et 12 cm de polystyrène au sol. Les menuiseries sont en bois-alu avec du double vitrage.

Contraintes d'implantation urbaine - Crédit photo Architecte Nicolas-FAVET

Plan du RDC - Crédit photo Architecte Nicolas-FAVET

Construction avec une ossature, un bardage, des menuiseries et des finitions en bois, ressource renouvelables, réutilisable et recyclable. Utilisation d'essences de bois locales, labellisées FSC.

Ossature bois - Crédit photos Nicolas FAVET

Les murs extérieurs sont porteurs et les cloisons intérieures sont modulables. Choix de produits dont les caractéristiques sont vérifiées par un agrément (avis technique CSTB). Isolation avec 15 cm de laine minérale dans l'ossature + 7 cm en doublage intérieur, 30 cm en toiture et 12 cm de polystyrène au sol. Menuiseries bois-alu en double vitrage.

Intérieur - Crédit photos Nicolas FAVET

Revêtements de sol en linoléum 100% naturel et posés avec une colle sans solvant. Faux-plafond en fibre de bois sur 50% de la surface. Peintures sans solvant labellisées NF Environnement.

Vue de la verrière - Crédit photos Nicolas FAVET

Bâtiment très basse consommation énergétique. Apports solaires passifs en hiver avec une serre bioclimatique et 111 m² de baies vitrées Sud, soit environ 45 280 kWhep/an et 34 kWhep/an.m² SUB.

Galerie bioclimatique - Crédit photo Bourgogne Batiment Durable

Le bâtiment est équipé d'une gestion technique centralisée, d'une ventilation double flux, d'un puits canadien et de capteurs solaires thermiques et photovoltaïques installés sur les sheds.
Le chauffage est assuré par une pompe à chaleur sur sondes géothermiques raccordée à un plancher chauffant.

• Ventilation double flux à débits variables avec un échangeur rotatif à haute efficacité de 85%, avec prise de l'air neuf depuis l'extérieur ou le puits canadien ou la serre, et filtres de type G7 avec une efficacité opacimétrique de 85 %. Modulation du débit en période d’inoccupation (contrôle par sondes de présence).
• Les besoins de chauffage sont estimés à 41 kWh/an.m² SU.
  Chauffage par plancher chauffant rayonnant évitant tout phénomène de stratification thermique.
  Pompe à chaleur réversible avec des sondes géothermiques en PEHd de 3,2 cm de diamètre, disposées en double U, dans 10 forages de 100 m comblés avec du ciment. Refroidissement par les panneaux rayonnants du plafond grâce à la pompe à chaleur réversible et rafraîchissement avec circulation d'eau froide dans le réseau du plancher chauffant.
  
  Puissance calorifique nominale de 41,5 kW avec un COP de 3,56 pour des températures d'entrée d'eau à 40 °C et de sortie à 45 °C.
  Puissance frigorifique nominale de 36,9 KW.
• Régulation avec un thermostat d'ambiance et un programmateur pour chaque pièce et commandement également de l'ouverture motorisée des stores extérieurs.

Installations techniques - Crédit photo ADEME et Pierre Combier

Production d'eau chaude sanitaire solaire avec 2 capteurs plans d'une surface totale de 4 m² et un ballon de 300 litres avec un appoint électrique de 3,3 kW.
Pour la gestion de l'eau, mise en place de réducteurs de pression à 6 litres / minute avec un marquage CE, lave-mains fonctionnant avec détecteurs de présence et des temporisations, réservoirs de WC encastrés avec double chasse, grand volume à 9 litres, petit volume à 6 litres réglable à 3 litres, avec robinets d'arrêt.

Production solaire photovoltaïque - Crédit photo ADEME et Pierre Combier

Production solaire photovoltaïque d'une puissance de 46 kWc avec 230 capteurs photovoltaïques polycristallins de 205 Wc soit 346 m² installés sur les pans Sud des sheds.

Schéma de fonctionnement hiver

Schéma de fonctionnement été

Gestion de l'entretien et de la maintenance

• Mise en place de compteurs énergétiques et suivi des contrats et coûts d'exploitation.
• Mise en place d’une Gestion Technique du Bâtiment assurant le pilotage, le suivi et le contrôle des performances des installations d’éclairage, de ventilation et de chauffage (par exemple : coupure du chauffage d'un bureau si la fenêtre est ouverte,...).
• Maintien des performances des systèmes d'éclairage : limitation du nombre de type de sources lumineuses et mise en place d’un détecteur de luminosité dans le hall du rez-de-chaussée permettant de maintenir un éclairement constant de 200 Lux.

L'objectif prévisionnel de très basse consommation énergétique a été atteint. La production photovoltaïque devrait couvrir les consommations d'énergie, uniquement électriques sur cette opération. Ce bâtiment (sans la production photovoltaïque) permettra ainsi d'éviter, par rapport à un bâtiment de référence, chaque année, l'émission de 44 tonnes de CO2, 107 kg de SO2 et 45 kg de NOx.

Les principaux postes de fonctionnement du bâtiment (chauffage + rafraîchissement + eau chaude sanitaire + éclairage) ne doivent pas représenter une consommation supérieure à 50 kWhep/an.m²SHON. Le montant total de vente de l’énergie produite sur place et vendue au réseau doit être égal ou supérieur au montant total d’achat d’énergie sur le réseau.

Production d'électricité photovoltaïque estimée : 43 000 kWhef/an soit 84 kWhep/an.m² SU et une recette de 25 370 € TTC/an (0,59 €/kWh).
Consommations énergétiques tous usages estimées par STD : 68 000kWhep/an soit 47 kWhep/an.m² SU.

Maîtrise des températures résultantes d'hiver : 17°C à 19°C dans les circulations et sanitaires.
Maîtrise des températures résultantes d'été : moins de 40 h/an au dessus de 28°C.

L'opération aura permis à l'ensemble des acteurs de développer leurs compétences en matière de construction basse consommation énergétique. Les deux-tiers des entreprises ayant participé au chantier sont départementales (le dernier tiers provenant principalement du département limitrophe de l'opération). Ces entreprises locales ont bénéficié de 70% du coût des travaux. L'équipe de maîtrise d'oeuvre est mixte avec un architecte parisien mais des bureaux d'études en partie locaux.

La volonté très forte du maître d'ouvrage de disposer d'un bâtiment exemplaire a permis de mobiliser la maîtrise d'oeuvre. La concertation préalable entre les élus, le personnel et l'architecte a permis d'établir un projet répondant aux différents besoins. La conception bioclimatique et les apports solaires passifs ont permis de réduire très fortement les besoins de chaleur. Les équipements techniques permettent de couvrir les besoins du bâtiment par des sources d'énergie renouvelables.

Bilan coût-énergie du bâtiment

Le nombre important d'intervenants dans la phase conception, avec plusieurs AMO, la maîtrise d'oeuvre et la démarche de l'appel à projets, a parfois brouillé et ralenti la prise de décision du maître d'ouvrage. Le chantier a connu plusieurs difficultés notamment sur le forage des sondes géothermiques et sur la structure bois avec des problèmes d'infiltrations sur la partie centrale. Le réglage des équipements, notamment de la gestion technique du bâtiment, a demandé plusieurs ajustements.

L'optimisation de l'enveloppe du bâtiment et de son isolation sont des éléments facilement reproductibles. L'éclairage naturel zénithal orienté Nord est un élément transférable à certains projets. La recherche d'un pré-chauffage multimodale de l'air arrivant dans le bâtiment, soit par la VMC doubleflux, soit par le puits canadien soit par la serre bioclimatique est un élément transférable à condition de l'installation d'une bonne gestion technique.

Les principales perspectives de cette opération sont le suivi et l'évaluation, notamment à travers les comptages énergétiques et le suivi des contrats et coûts d'exploitation prévus.

Façade Ouest - Crédit photos Didier Bois de la Tour

Par Antonin MADELINE - Chargé de mission Bâtiments durables - Bourgogne Bâtiment Durable

SOURCES ET LIENS

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