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Chauffer et rafraîchir les immeubles de bureaux : étude comparative de solutions

Par Frédéric Le Berre - Société ZEHNDER - Mai 2017

LA PROBLEMATIQUE

L’évolution des réglementations thermiques pour une meilleure efficacité énergétique des bâtiments, les attentes croissantes en matière d’intégration architecturale, de confort, d’hygiène et de la qualité de l’air favorisent la mise en œuvre de solutions techniques dédiées au confort global de l’individu dans les immeubles de bureaux ou les établissements publics et de santé.

Plafond chauffant et rafraîchissant

Un confort global (thermique, qualité d’air, acoustique, visuel) a comme conséquences un bien-être des individus, moins d’absentéisme et plus de productivité. Cette notion de confort « global » centré vers l’individu est en droite ligne avec l’actuelle réflexion sur la prochaine réglementation thermique et environnementale, la RBR 2020 (Réglementation Bâtiment Responsable).
Une étude menée par un bureau indépendant, le BET Energie et Environnement TRIBU ENERGIE (juin 2014) qui compare différents systèmes d’émission en bureaux, (étude menée pour le compte de Zehnder Group dont les principaux extraits vous sont livrés), atteste que les plafonds chauffants/rafraîchissants s’inscrivent parfaitement dans cette notion de confort global. Elle détaille l’intérêt de cette solution par rayonnement naturel à haute efficacité énergétique et le coût global économique pour le chauffage et le rafraîchissement des immeubles de bureaux.


COMPARAISON ENERGETIQUE DE DIFFERENTS SYSTEMES D’EMISSION EN BUREAUX

Etude réalisée par le BET Energie et Environnement TRIBU ENERGIE - 27 juin 2014

Cette étude indépendante a pour objectif de faire une comparaison énergétique de différents systèmes d’émission en bureaux, notamment pour connaitre le positionnement des plafonds rayonnants par rapport à d’autres systèmes d’émission en matière de performance énergétique, d’émissions de C02 et de coûts. Les 4 types d’émetteurs comparés étant :
- Plafonds chauffants rafraîchissants (système de référence);
- Ventilo-convecteurs ;
- Poutres froides ;
- Système à détente directe réversible (DRV)

Modélisation du bâtiment avec le logiciel Design Builder

Un bâtiment de bureau réel a été modélisé avec le logiciel de SDT (Simulation Thermique Dynamique) Design Builder. Il permet de simuler l’évolution des températures et des besoins dans un bâtiment sur l’année entière pour 2 projets d’immeubles de bureaux en France, à Paris (75) et à Marseille (13).

Des consommations de chauffage et de rafraîchissement plus faibles avec des plafonds rayonnants

Les consommations de chauffage et de rafraîchissement sont plus faibles dans le cas d’une a solution de plafonds rayonnants que ce soit au nord ou au sud de la France. Ceci s’explique , notamment parce que la part radiative de ces émetteurs est plus importante (autour de 75%) que pour les autres émetteurs sur lesquels elle est faible voire inexistante. En effet, avec des plafonds rayonnants, la répartition des températures dans la pièce est plus homogène, le gradient de température entre les parois et l’air ambiant est plus faible avec les émetteurs radiatifs, ce qui diminue les consommations de ces solutions par rapport à des solutions convectives. De plus les plafonds rafraîchissants fonctionnent avec de l’eau froide dont les températures permettent de travailler avec des COP élevés au niveau de la production de froid.

Remarque pour une efficacité énergétique plus élevée avec les régimes de températures tempérées : avec la solution panneaux rayonnants, les températures « élevées » du régime en froid pourraient être exploitées pour permettre un fonctionnement optimal de l’installation, soit en alimentant les plafonds en freechilling (by-pass de la PAC). Dans ce cas, la consommation de froid se résume à l’alimentation des pompes de circulation et le « COP global annuel » devient exceptionnellement élevé !

Coûts de maintenance : une maintenance minimale !

Coût de maintenance/entretien par an

 

Plafonds rayonnants

Ventilo-convecteurs

Poutres climatiques

Système DRV

Total des coûts de maintenance (€TTC/an)
Détails de l’étude disponibles sur simple demande dans le cadre en bas de page

1 500

24 012

1 500

7 452

Les panneaux des plafonds chauffants et rafraîchissants ne nécessitent aucune maintenance spécifique. Comparativement les batteries des poutres froides doivent être nettoyées à l’aspirateur tous les 3 à 5 ans et le fonctionnement de la régulation doit être contrôlé à cette occasion. L’entretien des unités consiste principalement à contrôler l’encrassement éventuel des ailettes de la batterie et la formation exceptionnelle d’humidité sur les surfaces d’échange.
Pour les solutions VCV et DRV, la maintenance est plus importante, il faut nettoyer les batteries, remplacer les filtres, contrôler l’écoulement des condensats, etc. Il faut également remplacer les ventilo-convecteurs au bout d’un certain temps (entre 17,5 et 20 ans de durée de vie). La période de remplacement des ventilo-convecteurs s’échelonne sur 4 à 5 ans à partir de la 15ème année de fonctionnement. Des remplacements peuvent déjà être nécessaires dès la 10ème année. On estime le remplacement du VCV et des unités intérieures des DRV à 225 €/pièce ; la main d'œuvre pour cette tâche représente 35 €/unité.

Conclusion de l’étude comparative

Il apparaît avec cette étude que, pour les bâtiments de bureaux, la solution CVC avec plafonds chauffants et rafraîchissants est pertinente du point de vue énergétique et économique. C’est-à-dire que ces solutions sont un peu plus onéreuses à l’installation mais étant donné les gains sur les consommations (et donc sur les coûts d’exploitation) et sur les coûts de maintenance, le retour sur investissement par rapport aux installations CVC de type VCV ou poutres froides est faible. Si on intègre l’économie du lot plafond faite en choisissant le plafond chauffant rafraîchissant, cette solution devient même financièrement moins chère que ses concurrentes à l’investissement.

En conclusion, si le plafond rayonnant est à peine plus cher à l’investissement, il sera plus économique en coût global !

L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL

Les systèmes de plafonds chauffants rafraîchissants Zehnder couvrent l’ensemble des 1.500 m² de la
zone de bureaux

Centre de recherche Canon équipé de Plafonds chauffants et rafraîchissants Zehnder (rénovation)

En résumé, la solution plafond chauffant et rafraîchissant se présente comme une solution de confort économe tourné vers le confort global, la productivité de l’individu, son bien-être avec de plus une efficacité énergétique et un coût global optimums.

Avantages tournés vers la performance globale

  • Economies d’énergies
  • Confort
  • Absence d’entretien
  • Hygiène
  • Durabilité
  • Traitement de l’acoustique
  • Invisibilité des émetteurs
  • Modularité des espaces

Une solution d’intégration architecturale et esthétique

Les nouveaux systèmes de plafonds chauffants/rafraîchissants Zehnder s’intègrent complètement au bâti et peuvent être invisibles. Ils offrent une liberté de conception maximale, en plafond complet ou en îlots. Ils peuvent être réalisés sur-mesure avec l’ajout d’éléments fonctionnels (éclairages, détecteurs de fumée, consoles pour fixation de vidéoprojecteurs, bouches de ventilation…). Ils sont disponibles dans un large choix de surfaces lisses ou perforées, en blanc ou en couleur (sur demande).

Hygiène et confort

Les systèmes Zehnder sont conçus pour procurer un confort thermique optimal grâce à leur fonctionnement statique par rayonnement. Le chauffage ou le rafraîchissement est doux et naturel, sans air pulsé, sans courant d’air froid. L’absence de brassage d’air garantit une meilleure hygiène par l’absence de risque de prolifération des bactéries. Leur fonctionnement est totalement silencieux et ils garantissent une absorption acoustique élevée (modèles perforés), apportant un réel confort dans les immeubles de bureaux (cœfficient d’absorption acoustique selon EN ISO 11654/97 pouvant aller jusqu’à αw = 1 selon la configuration d’installation, rapports d’essais disponibles sur demande).

Facilité d’entretien

Les plafonds chauffants/rafraîchissants Zehnder n’exigent aucun nettoyage ni maintenance (pas de changement de filtres notamment). L’accès rapide aux plenums est préservé, ce qui réduit les coûts d’entretien et de maintenance.

Une solution économe en énergie pour répondre aux exigences réglementaires les plus exigeantes (RT2012, BREEAM, LEED, HQE, etc, …)

Ces systèmes réversibles, qui assurent le chauffage en hiver et le rafraîchissement des bureaux l’été, s’associent indifféremment à un groupe de production de froid, à une chaudière, ou à une pompe à chaleur réversible.
Conformes aux normes et exigences des ERP (CE / Réaction au feu : classe A2 s2 d0 / Avis technique CSTB / couverts par une garantie décennale), les systèmes Zehnder de plafonds chauffants/rafraîchissants par rayonnement permettent de réaliser une économie de plus de 30 % par rapport aux systèmes à air soufflé, apportant ainsi aux prescripteurs une solution leur permettant de répondre aux exigences de la RT 2012 et aux autres labels les plus exigeants.


LES SOLUTIONS PRODUITS

bâtiment tertiaire labellisé Minergie P

3500 m² de bureaux, le 1er bâtiment tertiaire labellisé Minergie P en Ile de France.
Montage des panneaux rayonnants Zehnder en apparent, un parti pris architectural fort

Systèmes de plafonds chauffants et rafraîchissants

Les systèmes de plafonds suspendus apportent une solution architecturale esthétique et offrent multiples possibilités d’ajustement.

Système « C chanel » sur porteurs C

Le système « C chanel » sur porteurs C convient idéalement pour les modifications ultérieures de la géométrie de la pièce. Les modules sont placés sur de larges porteurs. La mise en place ultérieure de parois est donc possible sans aucun problème. La flexibilité et le gain de temps sont des avantages importants lorsqu'il est question de transformation d'une pièce.
Chaque module peut être contrôlé individuellement. Un accès rapide au plénum est ainsi garanti. Le système « C chanel » sur porteurs C convient parfaitement pour l'utilisation de panneaux de grandes dimensions (max. 1,5 m²).
Aucun outil n'est nécessaire pour ouvrir et fermer les panneaux du plafond.

Système C chanel  sur porteurs C

Système « Clip in » à clipser


Le système « Clip in » à clipser garantit une ossature invisible. Le plenum peut être utilisé comme vide technique.
Les modules rabattables permettent, par exemple, des installations ultérieures rapides et aisées. Un crochet de sécurité assure le maintien du panneau sur son ossature en cas de basculement. Les modules sont clipsés dans le rail invisible de l'ossature. Le système convient pour l'utilisation de panneaux jusqu’à 0,8 m² maximum.

système Clip in à clipser

Système « Hook on » porteur Z à crochet

Système « Lay in » sur porteur T

Système Lay in sur porteur T


→ Pour vous procurer l’étude « Comparaison énergétiques de différents systèmes d’émission en bureaux » du BET TRIBU ENERGIE (34 pages), faites en la demande dans le cadre ci-dessous

→ Téléchargez la référence 3500 m² Campus Zhender bâtiment Minergie P
Campus Zehnder bâtiment Minergie P

→ Téléchargez un extrait des références projets et chantiers
Exemples de références projets et chantiers

- La bibliothèque de Tours
- Le Centre de recherche (Cesson-Sévigné)
- Les bureaux MATMUT (Paris)
- Les Bureaux du Crédit Agricole (Reims)
- Les Bureaux Quai des Etroits (Lyon)
- Groupe ADP : jetée Sud de l’aéroport d’Orly

ZEHNDER Group France

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