Une rénovation bureaux basse consommation réussie

Par Irène ARDITI et José NAVETEUR de l'AIVCF

Rénover une ancienne école en immeuble de bureaux en atteignant moins de 45 kWhep/m² shon.an sur le poste chauffage, ventilation et rafraîchissement, c'est possible. EDF R&D a assuré le suivi de cette installation particulièrement performante en Franche Comté.

La société Habitat développement local (HDL) a acquis l'ancienne école Jean-Jaurès (2 036m² shon) à Besançon, et l'a en partie agrandie pour y installer ses bureaux et créer un pôle regroupant différentes structures départementales oeuvrant pour l'habitat. L'activité de cette société est, entre autres, de rénover des bâtiments et de les louer. Soucieuse des enjeux liés au développement durable, HDL souhaitait aussi montrer à ses clients qu'elle maîtrisait l'efficacité énergétique de la façon la plus crédible qui soit : en se l'appliquant à soi-même.

Le bureau d'études Image et Calcul, basé à Besançon, s'est donc vu confier la mission de réhabiliter ce site avec un objectif ambitieux: ne pas dépasser une consommation de 50 kWhEp/m² shon.an (Ep: énergie primaire) sur le poste chauffage, ventilation et climatisation (CVC), dans une région connue pour ses hivers rigoureux (température de base - 13 °C) et des étés souvent chauds. La barre était donc placée haut en termes d'efficacité énergétique… La réalisation du chantier a été confiée à l'entreprise l'Est Énergie, basée à Besançon. Les sondes géothermiques verticales ont été réalisées par l'entreprise Mannfor, également locale.

1°/ Minimiser tous les besoins : chaleur, froid et éclairage

ancienne école Jean-JaurèsLes déperditions pour les conditions de base sont de 65 kW, soit 32W/m² shon. L'isolation renforcée des parois opaques – une partie de l'isolation est faite par l'extérieur – conduit à des coefficients U de l'ordre de 0,27W/m².°C. En plus des 20 cm de laine minérale, l'isolation du toit est complétée par 8 cm de laine de bois (U: 0,14W/m².°C). L'objectif est ici de renforcer l'inertie thermique de la toiture pour le confort d'été. En effet, en plus de sa faible conductivité thermique, la laine de bois bénéficie d'une masse volumique et d'une capacité thermique élevées. L'onde de chaleur provenant du toit, en été, est ainsi retardée de cinq à sept heures, alors que le personnel a quitté les bureaux.

Les fenêtres sont en aluminium avec des doubles vitrages argon (Uw: 2 W/m².°C). Leur surface est limitée, en moyenne, à 28% de la surface des façades. Ces vitrages sont un bon compromis entre un faible facteur solaire (38%) pour limiter les apports solaires, et une transmission lumineuse élevée (70 %) pour favoriser l'éclairage naturel. Les parois intérieures des bureaux sont d'ailleurs équipées, en zone haute, de panneaux translucides permettant à la lumière de pénétrer dans les couloirs centraux. Pour minimiser les consommations d'éclairage, des détecteurs de présence ont été installés dans toutes les circulations et locaux techniques. Ils pilotent aussi le CVC des locaux de réunions.

2°/ Installer des matériels à haute efficacité

Les terminaux de diffusion sont des modules de type poutres actives fermées (photo 2). Ce sont des cassettes sans ventilateurs qui ne nécessitent ni filtres ni bacs de condensats. Leur maintenance en est grandement simplifiée. Ces cassettes sont prévues pour fonctionner avec une température haute en été (17 °C) et basse en hiver (35 °C). L'air prétraité en centrale est amené dans les poutres via des buses qui, par induction, entraînent l'air sur les batteries. Les déperditions liées au renouvellement d'air sont réduites au minimum: la ventilation double flux est équipée d'un échangeur rotatif à haute efficacité (centrale Gold du constructeur Swegon affichant une efficacité de 80%) (Photo 3). Les deux ventilateurs hélico-centrifuges sont équipés de variateurs de vitesse. Le revêtement hygroscopique du récupérateur permet une humidification de l'air neuf en hiver et sa déshumidification en été.

Mise en place d'une poutre froide
Photo 2
Mise en place d'une poutre froide
avant la pose des plaques de faux-plafond

CTA avec échangeur rotatif Swegon
Photo 3
CTA avec échangeur rotatif Swegon

La production d'eau chaude et d'eau glacée est assurée par deux pompes à chaleur (PAC) eau glycolée/eau (Vitocal 300 G du constructeur Viessmann, Photo 4). La puissance calorifique de chacune est de 32,6 kW, la puissance frigorifique de 25,4 kW pour une puissance absorbée de 7,2 kW (COP de 4,5 sous 0 °C/35 °C). En complément, un réchauffeur de boucle électrique de 9 kW est installé en série afin de prendre en compte d'éventuels aléas de mise en oeuvre de l'isolation en réhabilitation.
Les PAC sont raccordées à un champ de dix sondes géothermiques verticales pénétrant chacune à 100 mètres de profondeur (Photo 5). Le dimensionnement du champ de capteurs a été fait sur la base de 50 W/ml. En hiver, l'eau provenant des sondes est ainsi envoyée vers les évaporateurs des PAC. En été, la priorité est donnée au mode géo-cooling: l'eau des sondes alimente la batterie froide de la CTA et, via un échangeur, les modules de confort. Dans ce cas, on rafraîchit sans compression électrique.
En cas de très forte chaleur, la PAC complémente l'apport du géo-cooling.
Le schéma de principe prévoit une évacuation possible des calories provenant du condenseur de la PAC vers les sondes verticales. La quasi-totalité des pompes de circulation sont équipées de variateurs de vitesse. Enfin, en plus de la détection de présence, l'éclairage est du type T5. Le coût des travaux de CVC, avec les sondes géothermiques verticales, ressort à 194 €HT/m² shon.

PAC eau/eau Viessman
Photo 4
PAC eau/eau Viessman

3°/ Un résultat remarquable

Les consommations finales tous usages s'élèvent à 54 kWh/m².an. Le poste CVC, en 2008, représente un tiers des consommations finales avec 17 kWh/m².an, c'est-à-dire 44 kWhEp/m² shon.an. HDL fait mieux que l'objectif fixé des 50 kWhEp/m² shon.an malgré un hiver rigoureux. Les autres usages représentent deux tiers des consommations, soit 37 kWh/m².an, dont dix concernent l'éclairage. ( Figure 1)
Les PAC fonctionnent dans d'excellentes conditions : leur COP machine moyen annuel est de 4,2 et près de 4 en intégrant la consommation de la pompe qui irrigue les sondes géothermiques. Malgré les frimas de l'hiver 2008-2009, l'appoint électrique n'a jamais été sollicité. Les PAC n'ont quasiment pas fonctionné durant l'été, le géo-cooling assurait seul le rafraîchissement. (Figure 2)

Un site "classe A"
En intégrant les consommations d'éclairage, ce site se positionne en classe B d'étiquette énergie, et en classe A en termes d'émissions de gaz à effet de serre. Une solution gaz + groupe froid air/eau (hypothèse d'un rendement de 95% sur PCS) se serait positionnée en classe B vis-à-vis de l'énergie primaire, mais en classe B en termes de gaz à effet de serre. La solution géothermie verticale permet ainsi une diminution de deux tiers des rejets de CO2.

Répartition des consommations annuelles
Figure 1
Répartition des consommations annuelles par usage



Évolution des consommations CVC
Figure 2
Évolution des consommations CVC sur une année (ici de septembre 2008 à août 2009)

2009, encore mieux que 2008 !

Le bilan pour l'année 2009 est le suivant :

- La consommation tous usages passe à 50 kWhf/m².an (129 kWhep)
- La consommation CVC passe à 15 kWhf/m².an (37 kWhep)
- Le COP de la PAC est de 4,5.

4°/ Un coût d'exploitation compétitif

La géothermie verticale prend encore un net avantage sur le fossile en termes de coût d'exploitation: le MWh chaud sorti PAC est de l'ordre de 28 euros HT/MWh (prime fixe incluse; le site est en tarif jaune). Avec une chaudière gaz, il aurait été proche de 45 euros/MWh. Dans ces conditions, les coûts du poste énergie sont particulièrement faibles, ils atteignent 5,6 euros/m² shon.an, tous usages confondus. Le poste CVC représente 1,9 euro/m² shon.an, dont 1,3 pour la PAC. C'est remarquable. Cette opération démontre que la géothermie verticale est un excellent vecteur d'éco-efficacité énergétique. Elle a permis à la société HDL, avec l'implication de tous les intervenants, d'atteindre le niveau d'exigence élevé qu'elle s'était fixé. Trois barres difficiles à franchir en énergie primaire, ont été passées : 45 kWhep/m².an pour le CVC, 70 pour les usages RT et 140 tous usages confondus. À l'aune des différents suivis effectués par EDF R&D et de la littérature actuelle sur le sujet, cette opération de rénovation est selon nous, la plus performante à l'échelle nationale, en termes d'éco-efficacité énergétique.

Quelques chiffres

- Surface totale : 2 036 m² shon
- Consommation totale : 54 KWh/m².an
- Coût énergétique : 5,6 euros/m² shon.an

Coordonné par Irène ARDITI et José NAVETEUR de l'AIVCF
Chronique en partenariat avec la revue CVC (mars/avril 2010) – de l'AICVF - Association des Ingénieurs en Climatique, Ventilation et Froid.

→ SOURCES & LIENS

Logo AICVF

Commentaires

Aucun commentaire actuellement, soyez le premier à participer !

LAISSER UN COMMENTAIRE

ABONNEZ-VOUS !
Ce site respecte strictement la réglementation RGPD sur les données personnelles. Pour connaitre et exercer vos droits, vous pouvez consulter notre politique de confidentialité
Suggestions

Chauffage urbain et réseaux de chaleur, solutions multi-énergies

Chauffage urbain et réseaux de chaleur, solutions multi-énergies

Les réseaux de chaleur font partie du Plan Climat et représentent des solutions multi-énergies. Découvrez comment construire ces réseaux ainsi que leur fonctionnement.


Gestion et rénovation des bâtiments tertiaires avec le plan de relance

Gestion et rénovation des bâtiments tertiaires avec le plan de relance

Le plan de relance mis en place suite à la crise sanitaire, économique et sociale du Covid en France a pour objectif d'aller vers la neutralité carbone à l’horizon 2050.


2021 et la Réglementation Environnementale : une année électrochoc ?

2021 et la Réglementation Environnementale : une année électrochoc ?

Suivons l'évolution de la RT 2012 à la future RE 2020, 2021 selon un calendrier mal adapté et incertain.


Regards croisés sur l’application de la RE2020 par la DHUP et Tribu Energie

Regards croisés sur l’application de la RE2020 par la DHUP et Tribu Energie

Regards croisés de deux experts sur la réglementation environnementale RE 2020 lors de la Journée EnerJ-meeting à Paris le 7 Septembre 2021


Réglementation RE2020, les textes d’arrêté et décret enfin parus !

Réglementation RE2020, les textes d’arrêté et décret enfin parus !

L'arrêté et le décret RE 2020 sont enfin parus ! XPair vous en présente tous les aspects essentiels !


Rafraîchissement naturel des bâtiments, les solutions adiabatiques

Rafraîchissement naturel des bâtiments, les solutions adiabatiques

Le rafraîchissement adiabatique se base sur un principe naturel de rafraîchissement dû à l'évaporation de l'eau contenu dans l'air chaud.


Gestion énergétique des bâtiments tertiaires et multisites

Gestion énergétique des bâtiments tertiaires  et multisites

En réponse au décret tertiaire et décret BACS pour optimiser la gestion énergétique des bâtiments tertiaires et multisites : solution EMS et comptage électrique communiquant


Gestion locale des installations CVC, prête à l’emploi !

Gestion locale des installations CVC, prête à l’emploi !

75 % des coûts du cycle de vie du bâtiment sont des coûts d'exploitation. Découvrez une solution de gestion locale des installations CVC prête à l’emploi par Schneider Electric !


Entreprises PME : un crédit d’impôt pour la rénovation énergétique, encore méconnu !

Entreprises PME : un crédit d’impôt pour la rénovation énergétique, encore méconnu !

Les PME peuvent désormais bénéficier d'un crédit d'impôt "transition énergétique". Or peu d'entreprises le savent. Découvrez comment y prétendre.


ECS collective avec EnR solaire ou pompe à chaleur

ECS collective avec EnR solaire ou pompe à chaleur

La production d'eau chaude sanitaire collective est essentielle car elle correspond à un besoin de confort sanitaire. De Dietrich propose des solutions pour l'ECS.


Burger King n’attend pas la RE2020 et montre la voie !

Burger King n’attend pas la RE2020 et montre la voie !

Burger King se démarque encore et ce n'est pas que du marketing ! La société s'engage dans une démarche de performance énergétique respectant les exigences de la prochaine RE2020


Rénovation énergétique par étapes pour le logement individuel. Rapport d’expertise

Rénovation énergétique par étapes pour le logement  individuel.  Rapport d’expertise

Découvrez l'étude qui fait un point concret sur la rénovation « par étapes » des logements et analyse les conditions de réussite à la réalisation de rénovations performantes .


Climatisation de confort qui inhibe 99,9% des virus

Climatisation de confort qui inhibe 99,9% des virus

Pour bénéficier d'un confort d'été grâce à la climatisation tout en bénéficiant d'un environnement sain et garanti sans virus, Panasonic propose une solution innovante.


Chauffage, rafraîchissement et ECS : le confort n’admet pas de « circonstances exceptionnelles »

Chauffage, rafraîchissement et ECS : le confort n’admet pas de « circonstances exceptionnelles »

Avec l'augmentation de la présence au domicile, il devient nécessaire de trouver des solutions à haute efficacité énergétique, notamment en terme de chauffage et rafraîchissement des habitation


Projet de loi Climat & Résilience - Vote définitif à l'Assemblée nationale et au Sénat

Projet de loi Climat & Résilience - Vote définitif à l'Assemblée nationale et au Sénat

Prenons connaissance du projet de loi Climat et Résilience qui a été adopté relatif à l'écologie et qui a pour vocation d'entraîner à une transformation écologique.