Construction de bureaux à Montpellier ALCO 2 : Effinergie+ et compatible RE 2020

Par Sylvain MASSON, Ingénieur INSA et co-gérant du BET DURAND

Cette chronique traite de la réalisation de l’extension des bâtiments du Département de l’Hérault, sur le site d’Alco à Montpellier. Cette extension est actuellement en cours de finalisation pour une livraison prévue au mois de novembre 2020.

C’est le bureau d’études fluides DURAND qui a assuré la mission Fluides - Energie - Qualité Environnementale. La réussite du projet et sa qualité sont également dues aux acteurs mentionnés à la fin de cette chronique.

1. Une forte ambition environnementale de la maîtrise d’ouvrage dès la Programmation

Le bâtiment a tout d’abord été pensé par la maitrise d’ouvrage afin de répondre à un besoin de regroupement des services, de rationalisation des implantations et d’optimisation des moyens territorialisés, tout en maintenant la proximité avec les usagers.

Situé à Montpellier, il s’agissait notamment de réduire le nombre de bâtiments en location destinés à héberger les services du Département pour réduire les coûts de fonctionnement et proposer, tant aux usagers qu’aux agents, un ensemble immobilier centralisé dont la collectivité serait pleinement propriétaire.

Dès le début de l’opération, la maitrise d’ouvrage s’est fixée comme objectif un ensemble de Bâtiments performants énergétiquement et environnementalement.

Pour atteindre cet objectif, les services du Département se sont adjoints à deux Assistants Maîtrise d’ouvrage Performance énergétique et Qualité environnementale, les AMO Ecovitalis et Synergis, dont la mission a commencé en phase programme et se terminera 2 ans après la livraison du bâtiment. Ces deux AMO ont également pris en charge le commissionnement du projet.

Rappel et définition du Commissionnement 

Ensemble des taches pour mener à terme une installation neuve afin qu’elle atteigne le niveau des performances contractuelles et créer les conditions pour les maintenir. Le rôle du commissionneur est de mettre en œuvre des actions expertes visant à réduire le risque de non atteinte des objectifs. Il intervient sur les lots CVC et GTC de l’opération. Il fait réaliser aux BET et entreprises tout ce qui est nécessaire pour garantir l’atteinte des résultats. Il complète l’expertise technique du BET et des entreprises. Il réalise des contrôles par des mesures in situ. Il participe à toutes les réunions phase études et travaux qui impactent son objectif.

• Le projet devait pouvoir offrir un haut niveau de performance au regard de la pérennité et des sujétions de maintenance tant pour :
• Les équipements techniques,
• Les prestations de second œuvre,
• Le développement durable : le bâtiment devait répondre à des critères de qualité en ce qui concerne les économies d’énergies, ainsi qu’à des exigences fortes en matière de durabilité, de facilité d’entretien et de maintenance. L’objectif à atteindre était le niveau EFFINERGIE +.
• La prise en compte du coût global : recherche d’un coût différé d’exploitation et de maintenance minimum.
   

2. Une enveloppe thermique simple et rationnelle

Le projet « Alco 2 » est composé de 6 modules de bâtiments en R+2 reliés entre eux par des circulations et des passerelles donnant sur des patios végétalisés. L’ensemble surmonte deux niveaux de parking en sous-sol.

La surface utile totale est de 6590 m² comprenant bureaux, salles de réunions, un grand hall d’accueil, des espaces d’attente pour le public et un logement de fonction.

Projet Alco 2 à Montpellier
 

L’espace entre les bâtiments compose naturellement 4 zones de patios végétalisés que l’architecte François FONTES a souhaité composer suivant les paysages caractéristiques du Département de l’Hérault.

"Patio de la Mer" de Alco 2 à Montpellier
 

"Patios des Hauts Cantons" de Alco 2 à Montpellier
 

"Patio des Vignes" de Alco 2 à Montpellier
 

"Patio du Littoral" de Alco 2 à Montpellier

Dès la phase Avant-Projet, le BET DURAND a utilisé l’outil de Simulation Thermique Dynamique Pleiades Comfie (Editeur IZUBA) afin d’optimiser le bâti, de réduire les consommations liées au chauffage et au rafraichissement, de dimensionner au mieux les protections solaires.

Les façades exposées ont ainsi été équipées de brises soleils orientables. De même, les façades donnant sur les patios végétalisés sont équipées d’une maille servant de support à des éléments évoquant les paysages de la Région : feuilles, branches, vigne…

Visuels issus de la modélisation thermique par STD – projet Alco 2

Isolants mis en œuvre

Murs sur extérieur isolés par l’intérieur (ITI) (façades Est et Ouest) :

• 20 cm de béton
• 18 cm de laine de bois semi rigide (R = 4.74 m².°C/W)

Murs sur extérieur isolés par l'extérieur (façades Nord et Sud) :

• 18 cm de laine de roche (R = 4.74 m².°C/W) sous enduit
• 20 cm de béton

Planchers bas sur parking ou sur extérieur isolés sous chape :

• 20 cm de béton
• 10 cm de polyuréthane (R = 4.65 m².°C/W) / 10 cm de chape

Plancher haut isolé sous étanchéité :

• 20 cm de béton
• 16 cm de panneau de polyuréthane (R = 7.25 m².°C/W)

Menuiseries extérieures :

• Vitrages isolants double vitrage (4/16/4) – Uw: 1.4 W/m².K / Facteur Solaire FS=0.5 / Transmission lumineuse TL=0.55
• Vitrages isolants double vitrage (4/16/4) à contrôle solaire pour le mur rideau du hall d’entrée et les ensembles vitrés des circulations Ouest du RDC - Uw: 1.4 W/m².K / Facteur Solaire FS=0.3 / Transmission lumineuse TL=0.4

Traitement des ponts thermiques

Afin d’assurer la continuité de l’isolation thermique au niveau des planchers intermédiaires, il a été mis en place 1250 mètres linéaires de rupteur (70% désolidarisée / 30% liaisonnée) type Linéafeu 6 cm épaisseur ( R=1.4 m².°C/W) pour un psi moyen Ψ = 0,45 W/m.K

Etanchéité à l’air :

Le bâtiment a une exigence de perméabilité à l’air de 1 m3/(h.m²) sous 4 Pa lors des tests de perméabilité à l’air (exigence Effinergie +). Les essais sont programmés à la livraison des travaux.
 

3. Les équipements techniques

3.1 Production Chauffage / rafraichissement par pompe à chaleur

Le bâtiment est desservi par le réseau de chaleur et de froid du site.

Nous pouvons préciser que le Département de l’Hérault a conclu un contrat global de performance avec la société Dalkia (groupe EDF) afin d’exploiter le site, réaliser des travaux de rénovation et mettre en place de nouveaux équipements plus économes en coût de fonctionnement et en énergie,

Celle-ci a notamment proposé de recourir aux énergies renouvelables locales pour le chauffage et le refroidissement des locaux. Pour cela, c’est une solution de géothermie sur sondes verticales qui a été retenue, avec la création d’un mini-réseau de chaleur permettant de raccorder plusieurs bâtiments du site. L’installation complète a été mise en service en septembre 2018.

48 sondes espacées d’environ 10 mètres ont été installées sous un parking. Elles sont toutes d’une profondeur de 150 mètres et de type « double u », ce qui représente une longueur totale de captage de 7200 m.

Les sondes sont reliées à une Pompe à Chaleur d’une puissance de 340 kW, qui capte l’énergie du sous-sol pour la convertir en hiver en chaleur permettant d’alimenter le réseau de chauffage et en été le réseau de rafraichissement. Cette pompe à chaleur dispose d’un appoint par chaudières gaz condensation en hiver et un appoint par groupe froid air/eau en été.

La solution de géothermie a permis de limiter le recours aux chaudières gaz aux périodes de plus haute demande en chauffage. C’est ainsi que la mise en place de la géothermie a permis de réduire de 70% les émissions de CO2 de l’Hôtel du Département.

3.2 Emission Chauffage / Rafraîchissement : dalle active

Un système d’émission « basse énergie » a été choisi sur cette opération : la dalle active.

La dalle active est un système de stockage actif de l’énergie qui exploite la masse de béton du bâtiment pour uniformiser la température ambiante. Les dalles béton vont se comporter comme des ballons tampons en emmagasinant l’énergie et en la restituant aux bâtiments selon les fluctuations des charges thermiques.

Principe de dalle active (source JCE ICO)
 

Le système retenu sur l’opération est le système UPONOR CONTEC qui dispose d’un avis technique « système (groupe Spécialisé n°14) et structure (Groupe Spécialisé n°3) ». Cet avis technique permet l’utilisation du système en chauffage et en rafraîchissement.

Par ailleurs, la solution dalle active s’est révélée pertinente sur l’opération du fait de la rapidité de mise en œuvre. En effet, la préfabrication en usine utilise un treillis métallique spécifiquement adapté au maintien du tube, et permet une fixation du tube au pas de 15 cm. Une fixation supplémentaire est assurée par des liens plastifiés. Chaque module est repéré par une étiquette spécifiant son lieu d’installation prévu et selon sa dimension. En fonction des dimensions choisies, les modules Uponor sont livrés sur le chantier, conditionnés à l’horizontale ou à la verticale. Les paquets de modules sont déchargés par grue et, le cas échéant, ils sont entreposés à l’abri de toute source éventuelle d’endommagement jusqu’au début du montage.

Enjeux santé et hygiène des locaux 

La crise Covid 19 nous a appris à tenir de plus en plus compte des conditions sanitaires dans lesquelles les occupants doivent vivre. Cela impacte inévitablement la manière de concevoir les lieux de vie. Pour cela, la solution dalle active, fonctionnant par émission douce, par radiation chaud et froid, sans recirculation d’air, sans entretien dans les locaux occupés, permet un confort thermique et physiologique supérieur et durable en termes d’enjeux environnementaux et sanitaires.

Modules de dalle active d’Uponor préfabriqués en attente
 

Dalle active du RDC avant coulage du béton
 

La régulation a été prévue par orientation (zone nord et sud) avec une loi d’eau distincte par zone (émission de trains de chaleur) La supervision GTC assurera la gestion de l’ensemble sur la base d’un ensemble de sondes reparties sur chacune des zones régulées.

Les dalles du RDC et des portes à faux du R+1 étant isolé sous chape, elles sont donc traitées en plancher chauffant, (module préfabriqué incorporé dans la chape) avec les mêmes régime d’eau que la dalle active. Pour conserver une inertie similaire, la chape a une épaisseur de 10 cm.

Pour les espaces d’accueil du public et les salles de réunion du RDC, un appoint par ventilo- convecteur a été prévu.

3.3 Eau Chaude Sanitaire, conception optimisée

Dans un souci de sobriété énergétique, les points d’eau alimentés en eau chaude ont été limités au maximum : seul les locaux ménage et les tisaneries sont équipés de ballons électrique de 15L ou 30L. Les besoins du logement de fonction sont assurés par un ballon thermodynamique de 200L sur air extérieur de type AEROMAX, marque THERMOR ATLANTIC, avec un COP de 2.88.

3.4 Ventilation des bâtiments

La ventilation des bâtiments (ventilation des bureaux et des sanitaires) est intégralement de type double flux. Elle est assurée par des CTA double flux, Référence CAH HR BASIC de VIM, équipée d’un échangeur à plaque à contre-courant et d’une fonction by-pass permettant à la fois d’avoir de très bon rendement de récupération d’énergie et de bénéficier d’une fonction freecooling notamment la nuit. Efficacité de l’échangeur supérieur à 85% en été et 89% en hiver. Fonctionnement sur horloge programmable depuis la supervision GTC.

Pour les locaux à forte intermittence d’occupation, il est prévu une modulation de débit (10%-100%) par sonde CO2 afin d’adapter les débits à la qualité de l’air.

Les débits de renouvellement d’air sont conformes au règlement sanitaire départemental et au code du travail. Pour les zones de bureaux, il est considéré un renouvellement d’air de 25m³/h par personne.

Un soin tout particulier a été apporté par l’entreprise CYREZ (en charge du lot CVC) dans la mise en œuvre des gaines de ventilation (circulaire et rectangulaire) notamment sur la notion d’étanchéité des réseaux. Il a été appliqué un scotch de type bande adhésive polyéthylène butyle aux liaisons, par-dessus le mastic (joint intérieur et extérieur), afin d’assurer la continuité de l’étanchéité à l’air.

3.5 Eclairage des locaux

L’ensemble des locaux est équipé de sources LED – 110 lumens/W.

L’éclairage des bureaux est réalisé par des luminaires gradables équipés de cellule de détection de présence et de luminosité pour chaque luminaire, optimisant ainsi le niveau d’éclairement et de consommations énergétiques avec une puissance installée inférieure à 1.4 W/m² / 100 lux.

L’éclairage des circulations est dimensionné au plus près de la réglementation et commandé par détecteur de présence et luminosité avec une puissance installée inférieure à 3 W/m² / 100 lux.

Le niveau d’étanchéité des réseaux de ventilation a été fixé à la classe B et des essais seront réalisés avant réception.

3.6 Supervision et gestion technique GTC

Un système GTC de marque TREND gèrera les installations de chauffage, la ventilation, l’éclairage, le contrôle d’accès, les comptages par énergie et par poste et l'ensemble des systèmes contribuant à l'équilibre bioclimatique du bâtiment : freecooling, ventilation naturelle, ventilation nocturne, orientation des protections solaires orientables. La GTC permettra la gestion et le pilotage à distance des équipements techniques, le suivi des consommations et des temps de fonctionnement ainsi que la remontée des alarmes.

Synoptique supervision GTC de Trend
 

3.7 Solaire photovoltaïque

Il a été prévu un générateur photovoltaïque réalisé par 168 modules SUNPOWER en toiture pour 270 m² et pour une puissance de 55 KWc installé. Les consommations du générateur seront raccordées en autoconsommation sur le site.

En parallèle, il a été prévu sur la façade principale Sud une installation en panneaux PV semi-transparents de type bi-verre pour une surface d’environ 90 m² et une puissance de 14 kWc.

Ces installations assurent à la fois le rôle de production d’électricité renouvelable conformément au programme, et le rôle de protection solaire tout en laissant diffuser la lumière naturelle. La centrale solaire sera également utilisée en autoconsommation.
 

4. Conclusion : un bâtiment compatible avec la future RE 2020 voire plus

Le projet d’extension ALCO 2 arrive bientôt à sa fin avec une livraison du chantier très prochaine.

La mise en service de l’ensemble des équipements va nécessiter une vigilance toute particulière notamment vis-à-vis du système Dalle Active et son régime de température très bas. En ce sens, le commissionnement ainsi que le suivi des installations sur plusieurs années devraient assurer sans encombre le confort des occupants et des niveaux de consommations énergétiques très bas.

Le projet obtient une excellente valorisation au niveau de la réglementation RT 2012.

A noter qu’une modélisation sur le moteur de calcul E+C- a conclu à l’équivalence du niveau énergétique E3. L’étiquette environnementale est également d’un niveau élevé C, soit entre 11 et 20 kgéqC02/m².an ; ce qui fait d’Alco 2 un bâtiment déjà largement au niveau de la future RE 2020.

Etiquette énergétique et environnementale du bâtiment Alco 2 de Montpellier

5. Les Acteurs du projet Alco 2

Maître d’Ouvrage : Le Conseil Départemental de l’Hérault
Maîtrise d’ouvrage délégué : Territoire 34.
Utilisateurs : La Direction Générale Adjointe des Solidarités Départementales, le Pôle Patrimoine et Logement
AMO Performance Energétique Qualité environnementale : ECO VITALIS
AMO Commissionnement : SYNAIRGIS

Maîtrise d’œuvre :
Architecte : Agence FONTES
Bureau d’études STRUCTURE : BET VERDIER
Bureau d’études Fluides / Energie / Qualité Environnementale : BET DURAND
Bureau d’études VRD : EPSILON GE
Economiste : Symétrie

Entreprises (liste non exhaustive) :
Gros œuvre : EIFFAGE CONSTRUCTION
CVC : CYREZ
Electricité / CFO / CFA : SNEF
Photovoltaïque : ECOSYST
Façade Photovoltaïque : BARSALOU
Réseau de chaleur / PAC géothermique : DALKIA (groupe EDF)
 

Par Sylvain MASSON, Ingénieur INSA et co-gérant du BET DURAND
 

Source et lien