Immeubles ICF Sablière niveau Passif Paris 17ème

Logements traversants, sauf les T1 qui sont mono-orientés mais orientés Sud / Ouest pour bénéficier de la lumière.

Le calcul STD a aussi permis de calculer le besoin de chauffage à 9.9 kWh/ m²SHAB.an, soit un niveau encore meilleur que le standard passif (besoin de 15 kWh/m²). Ce résultat est obtenu sans le triple vitrage, initialement imposé sur cette opération. La STD nous a permis de compenser les pertes liées à la suppression du triple vitrage par des performances accrues sur d’autres postes (murs, ponts thermiques, etc…). Les techniques employées représentent un coût inférieur au surcoût généré par le triple vitrage : il s’agit là d’optimisation technico-économique de l’opération.

Protections solaires:
2 types de protections solaires:
- Volets roulants (Sud / Ouest majoritairement)
- Volets coulissants persiennés sinon, permettant un passage d’air important en été (ventilation nocturne pour confort d’été)

Enveloppe :
Parois opaques, niveau d’excellence visé

MURS :
- Double isolation intérieure et extérieure, seule solution permettant les niveaux atteints 120 mm intérieur et 140 mm extérieur Résistance thermique totale : R=8.45 m².K/W Up < 0.125 W/m².K

TOITURE TERRASSE:
-200 mm extérieur Up < 0.130 W/m².K

PLANCHER BAS SUR PARKING :
- Isolation en sous-face (150 mm) et sous-chape (60 mm)
+ retour d’isolation sur les poutres
Up < 0.155 W/m².K

Parois vitrées
- Doubles vitrages clairs 4/16/4, avec Ug < 1.1 W/m².K
- Menuiseries mixtes bois/aluminium : pour marier les avantages du bois (faible transmission thermique, faible énergie grise …) et ceux de l’aluminium (durabilité, faible épaisseur des dormants, etc …)
- Uw < 1.4 W/m²
- Grandes surfaces vitrées de façon à minimiser l’impact déperditif des montants, supérieurs à celui du vitrage
- Triple vitrage initialement envisagé mais abandonné:
. gain énergétique peu sensible
. Coût
. Difficultés de pose et éventuelles répercussions sur la qualité de l’étanchéité à l’air

Ponts thermiques
2- Trisco de l’éditeur Physibel : calculs ponts thermiques
Un calcul de ponts thermiques structurels liés à l’accroche ponctuelle des balcons a été réalisé afin de :
- quantifier la déperdition générée par le pont thermique et l’inclure dans le bilan
- vérifier que les températures de surface intérieures proches du pont thermique ne donneraient pas lieu à des risques de condensation.

Calcul du pont thermique structurel sous Trisco

Balcons : plancher collaborant (donc moins lourds), fixation par accroches ponctuelles de manière à limiter les ponts thermiques.

Mise en œuvre des balcons

Etanchéité à l’air
- Objectif : n50 < 1 vol/h
- Cad: « sous une dépression de 50 Pa entre l’intérieur et l’extérieur, les fuites dues à la perméabilité à l’air ne doivent pas dépasser 1 volume / heure »
- Correspond à un débit de fuite d’environ 0.4 m³/h.m² sous 4 Pa

Définition des volumes étanches:

A : Mise en œuvre d’un joint mousse pré-comprimé imprégné de résine synthétique (classe 1/ NF P 85-570 ), relevé latéralement sur les tableaux d’une hauteur de 100 mm environ

B : Pose d’une membrane flexible non-tissé d’une bande auto-adhésive à coller sur le dormant de la menuiserie

3- WUFI : réactions hygroscopiques des parois
Cet outil a été utilisé pour s’assurer que l’humidité éventuellement contenue dans le béton ne soit pas condamnée à rester bloquée dans la paroi. Les résultats montrent que, malgré la présence d’isolants à l’intérieur et à l’extérieur du béton, la teneur en eau du béton (et de la paroi) est sur une pente déclinante très légère : la paroi « s’assèche » très doucement, mais ne retient pas, ni ne confine la vapeur d’eau. Ce résultat a permis de confirmer les présences de pare-vapeur et les enduits hydrauliques perméables initialement prévus.

Teneur en eau paroi calculée sur 3 ans

4- Dialux : calcul de FLJ pour le confort visuel
Le PLU imposait des exigences importantes sur les emplacements des fenêtres, ce qui était très contraignant sur certaines pièces. Le confort visuel a été particulièrement vérifié, donnant lieu pour les pièces les plus défavorisées à des ajustements de tailles d’ouvrants. Malgré tout, pour un exemple défavorisé comme celui présenté ci-dessous (chambre au RdC avec vis-à-vis et fenêtre décentrée), le FLJ est tout à fait satisfaisant : on atteint un FLJ moyen de 1.65%, supérieur aux 1.5% traditionnellement recommandés en chambres.

Calcul FLJ pour une chambre

Enveloppe
- Système constructif : béton banché
- Murs : double isolation intérieur 120 mm / extérieur 140 mm pour un Up < 0.125 W/m²K
- Toiture terrasse isolée par 200 mm d’isolant (et pour partie végétalisée) : Up < 0.13 W/m²K
- Plancher bas sur parking : Isolation en sous-face (150 mm y compris sur retours de poutres) et sous-chape (60 mm) Up < 0.155 W/m².K
- Doubles vitrages clairs 4/16/4, avec Ug < 1.1 W/m².K
- Menuiseries mixtes bois / aluminium Uw < 1.4 W/m²K
- Balcons: plancher collaborant (donc moins lourds), fixation par accroches ponctuelles de manière à limiter les ponts thermiques
- Etanchéité à l’air : n50 < 1 vol/h, soit un Q4 ≈ 0.4 m³/h.m² sous 4Pa

Systèmes :
1. Chauffage
- Raccordement au réseau de chaleur urbain de la Ville de Paris
- Emission par radiateurs équipés de robinets thermostatiques hyper réactifs (variation temporelle = 0.40 K)
- La minimisation de l’effet paroi froide permet d’éviter les placements traditionnels (sous la fenêtre) et de placer les radiateurs au mieux pour minimiser les pertes de distribution. Conduits de distribution très isolés – gain de 2 kWhep/m².an par rapport à une isolation traditionnelle
- Surtoiture photovoltaïque en toiture terrasse : 357 m² au total de panneaux poly-cristallins, représentant 55 kWc

2. ECS
Dans un bâtiment très performant, l’ECS représente le poste le plus énergivore (devant le chauffage).
Un système innovant : l’ERS - récupération de chaleur sur les eaux usées par une pompe à chaleur a été mis en place pour ces consommations. Avantages :
- Récupération d’une énergie jusque-là perdue
- Grande performance énergétique: COP atteignant 4.20
Ce choix a une incidence sur la conception :
- Prévoir un local au R-1 en aplomb des réseaux d’eaux usées
- Collecter les eaux usées d’une part et les EV et EP par ailleurs

Un travail important a été réalisé pour l’optimisation du circuit de bouclage : en effet, les pertes en ligne sont malheureusement trop souvent sous-estimées et catastrophiques pour un bâtiment ambitieux. A titre d’exemple, elles auraient représenté sur ce projet, sans traitement particulier, environ 35% des consommations totales d’ECS !! Cela a nécessité de travailler sur plusieurs points :
- Limitation du nombre de colonnes montantes : rapprochement des points de puisages dans le respect de la réglementation légionnelles. Le principe de colonnes montantes par gaine technique desservant 2 logements a été mis en place de manière à optimiser les réseaux. La distribution en gaine palière (c’est-à-dire sur le palier d’étage) est non-satisfaisante, pour plusieurs raisons : réseaux hydrauliques longs et coûteux (il faut en général plus de 2,7 m pour atteindre un point de puisage, alors que le rajout d’une gaine technique augmente de 2,7 m seulement la longueur nécessaire), temps d’attente important pour avoir de l’eau chaude, circuits encastrés non isolés participant notoirement à l’inconfort d’été.
- Surisolation du circuit de bouclage : une classe 5 a été retenue, permettant des pertes inférieures à 8 W/ml, alors que bien souvent les pertes sur un calorifuge traditionnel sont à 20 voire 25 W/ml. De telles pertes sont inacceptables car dans le cas d’un bouclage ECS elles ont lieu 24h/24 et 365 jours par an.

Les mesures ci-dessus permettent un gain de l’ordre de 10 kWhep/m².an par rapport à une solution traditionnelle (par exemple bouclage gaine palière, calorifuge classe 2)

3. Ventilation
Système de ventilation double-flux collective
- Récupération de chaleur sur air extrait > 80%
- Caisson collectif disposé en toiture terrasse
- Ventilateurs à faible consommation d’énergie
- Echangeur by-passable pour le confort en été et mi-saison
- Respect normes incendies avec extracteur C4 by-passable
- Etanchéité du réseau aéraulique classe C (test d’étanchéité effectuée par l’entreprise)

Schéma installation Double Flux collective - source Atlantic

4. ENR
Objectif de production de 40 MWh d’électricité, soit 29 kWhep/m².an
- Surtoiture photovoltaïque de 158 m² pour chaque bâtiment
- Orientation Sud privilégiée, désaxée par rapport à l’orientation du bâtiment
- Panneaux polycristallins

Surtoiture photovoltaïque, avec CTA double flux visible sous les panneaux PV

5. Maîtrise des consommations électriques
Eclairage des parties communes travaillé:
- hall et circulations : non permanent, circuits séparés, éclairage tubes fluorescents ballast électronique, sur sonde crépusculaire pour le hall, temporisé
- parking: tubes fluorescents « haut rendement », avec des ballasts électroniques, temporisés. Puissance < 3 W/m²
- Ascenseurs performants : moteur à vitesse variable, avec un dispositif de transmission sans réducteur de vitesse. Eclairage asservi, luminaires équipés de ballast électronique à cathode chaude ou à LED ; vitesse 1 m/s

Il est important en conception de s’accaparer aussi le sujet des consommations électriques des parties privatives (même si cela reste forcément partiel) : conception d'espaces pour faire sécher le linge naturellement au-dessus dans baignoires et sur les balcons) avec poses d'étendoirs, afin d'éviter le recours au sèche-linge.

6. Maîtrise des consommations d’eau Robinetterie
- présence de robinets d’arrêt par logement
- qualité de la robinetterie certifiée NF (+ évier, lavabo, lave-mains, bidet, douche, etc ... : E1U3 et baignoire : E3 ou E4U3)
- clapet anti-retour NF
Economies d’eau :
- cuvette de W-C avec réservoir de capacité inférieure ou égale à 6 litres, disposant d’un mécanisme « à double commande »
- compteur individuel de classe C, accessible, sur l’alimentation en EF et EC de chaque logement
- comptage des consommations d’eau froide pour le nettoyage des espaces non privatifs

7. Autres aspects développement durable
- déplacements doux : locaux vélos bien dimensionnés (25 m² pour chaque bâtiment)
- débits de fuite sur la passerelle : traitement par espaces de pleine terre et prairies
- locaux déchets : collecte pneumatique des déchets via aspiration souterraine
- locaux déchets bien dimensionnés (17 et 27m²)
- énergie grise : un bilan basé sur des ratios moyennés permet de dresser un bilan d’énergie grise sur ce bâtiment, laissant entrevoir les pistes d’améliorations pour de futures opérations. Ce bilan, portant sur les systèmes constructifs seulement (et non les équipements techniques), est le suivant :

Répartition des sources d'énergie grise

Le chantier de construction s’est déroulé entre Août 2012 et Janvier 2015.
L’opération visait (et a atteint) un triple objectif de performance :
- Labellisation BBC Effinergie via une certification Habitat et Environnement, option Performance, délivrée par Cerqual
- Respect du plan Climat de la ville de Paris (50 kWh/m².an sans modulation géographique)
- Respect du Cahier des Prescriptions Environnementales et de Développement Durable (CPEDD) de la ZAC de Clichy Batignolles.

Bilans RT2005 (en kWhep/m²SHON.an), avec prise en compte du titre 5 (ERS Biofluides)
Un bilan basé sur une simulation thermique dynamique donne les résultats suivants :
- Besoins de chauffage : 9.9 kWh/m²SHAB.an (< 15 kWh/m²SHAB.an)
- Confort d’été : 26 h où Tint > 28°C

Calculs de consommation basés sur une simulation thermique dynamique (chauffage) ou sur une méthode statique pour les autres cas :

Répartition des consommations d'énergie primaire pour les usages dits collectifs ou livrés

Avec un coefficient de transformation en énergie primaire de 3.25 pour l’électricité (convention de calcul imposée par la ZAC), les consommations tous usages sont à 164.5 kWhep/m²SHAB.an. (dont 89 kWhep/m²SHAB.an pour l’électricité spécifique et la cuisson).
Avec cette même convention, le productible photovoltaïque escompté est de 49 kWhep/m²SHAB.an. Ainsi, la surtoiture photovoltaïque couvre environ 30% du total des consommations.

Niveau BEPOS-Effinergie :
Une estimation du niveau BEPOS a été réalisée, notamment par rapport à la définition qui en est fournie par le label BEPOS-Effinergie. Cette comparaison est à prendre avec prudence car il s’agit de résultats RT2005, alors que le niveau BEPOS Effinergie a été calé sur des niveaux RT2012.
Le résultat est le suivant pour le bâtiment n°1 (R+7) : Bilan Epnr = 77 kWhep/m².an alors que l’écart autorisé est de 72 kWhep/m².an, soit un surplus de 10%.

Malgré nos efforts et une conception optimisée, le niveau BEPOS Effinergie n’est pas atteint, même si l’écart est encore plus faible pour le bâtiment n°2, en R+6.

Nous pensons que le niveau demandé en BEPOS Effinergie n’est pas adapté pour les constructions au-delà de R+5 : en effet, à partir de cette hauteur, le coefficient Mpniv ne bouge plus, alors que la proportion de place disponible en toiture pour la production d’énergie (photovoltaïque notamment) continue de diminuer au fur et à mesure que le nombre d’étages augmente. Ainsi, l’installation photovoltaïque d’un bâtiment R+7 doit compenser autant d’énergie que pour un bâtiment R+5, alors qu’il y a 2 étages de plus (et donc plus de consommations) !
Cet exemple nous a d’ailleurs conduit à proposer de nouveaux coefficients Mpniv pour valoriser le niveau BEPOS des bâtiments supérieurs à R+5.

Notons que pour le moment, tous les bâtiments collectifs d’habitation niveaux BEPOS et disponibles sur la base de l’Observatoire Bepos mis en place par l’ADEME et Effinergie sont inférieurs à R+4 (la grande majorité est R+3).

Soumise à la RT2005, l’opération a fait l’objet d’une labellisation BBC Effinergie, via la certification « Habitat & Environnement » délivrée par Cerqual.
Dans le cadre de la certification « Habitat & Environnement », l’option « Performance » a été choisie, ce qui correspond à l’échelle la plus haute en terme d’ambition :
- les 7 thèmes du référentiel sont obligatoires (Management environnemental de l’opération, Chantier propre, Energie – Réduction de l’effet de serre, Filière constructive /Choix des matériaux, Eau, Confort et santé, Gestes verts).
- chaque logement de l’opération doit obtenir des notes minimum sur différentes rubriques (acoustique, choix des matériaux, confort visuel, économies d’eau, maîtrise des consommations électriques …)

Il n’y a donc pas de « cible » particulièrement traitée, étant donné que tous les thèmes du référentiel sont traités avec un niveau très important, et donc relativement homogène. Toutefois, certaines exigences ont été obtenues avec une marge conséquente :
- niveau BBC Effinergie : Cep≈ 28 kWhep/m².an (avec seulement 12 kWhep/m².an de photovoltaïque déduits), pour une exigence à 65 kWhep/m².an
- étanchéité à l’air à 0.35 m³/h.m² sous 4 Pa, pour une exigence BBC Effinergie à 1 m³/h.m² sous 4 Pa

L’audit final n’a décelé qu’une seule non-conformité qui a été levée immédiatement : il manquait le bon de livraison des bouches de soufflage et d’extraction du système de ventilation.

Les bâtiments ont donc obtenu les certifications H&E option Performance.

Par Nathalie TCHANG
Nathalie TCHANG est Ingénieur et Directrice du bureau d'études « Energie et Développement Durable » TRIBU ENERGIE. Elle est également membre de l’association ICO et coordinatrice du groupe de travail des applicateurs de la RT 2012.

SOURCES ET LIENS

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