Bureau d'étude technique

01/11/2019

Atis est à l'honneur dans la revue vecteur gaz

Atis est à l'honneur dans la revue vecteur gaz

 

Cliquez ici pour découvir l'article à la page 12:

 

Une solution bi-énergie pour le siège Bepos de Fortunéo

 

Dans ce bâtiment tertiaire de 5300 m2, une chaudière gaz à condensation complète une pompe à chaleur géothermique pour répondre de manière réactive aux variations des besoins de chauffage et pour produire de l'ECS à 65°C.

 

 

En tant que futur locataire unique du bâtiment de la Zac de Prat Pip Nord, près de Brest, la banque Fortunéo, filiale du Crédit Mutuel Arkéa, avait établi un cahier des charges dont le prix au m2 n'était pas le seul critère : pour ce qui allait devenir le siège national de la banque, ses dirigeants souhaitaient également en faire un vecteur d'image. La performance environnementale faisait donc partie du cahier des charges confié à la maîtrise d'ouvrage, l'administrateur de biens Barraine. Charge au MOA de trouver le référentiel idoine. Dès lors, le projet a été inscrit dans une démarche HQE. « Il s'agit d'un processus de certification relativement lourd, notamment en termes de gestion documentaire, précise Hervé Elies, Directeur de programmes chez Barraine Promotion, et qui mérite par conséquent d'y affecter un acteur dédié. » Un AMO – la société YK Conseil -  a ainsi rejoint l'équipe entourant Barraine, composée également d'un bureau d'études thermiques (ATIS), ainsi que d'un cabinet d'architecture (HB2A) travaillant en étroite collaboration avec le maître d’œuvre d'exécution, le cabinet ICC (voir le témoignage de Richard Charrier).

 

Gestion des apports solaires et refus de la climatisation

 

Le mode constructif – structure béton sur pilotis - ainsi que la configuration du bâtiment – en parallélépipède - reste somme toute classique, l'accent étant mis sur la modularité. En effet, les bâtiments tertiaires sont censés s'adapter aux différentes entreprises locataires sur la totalité de leur durée de vie (celle du bâtiment sera de l'ordre de 30 ans). En l'espèce, le bâtiment, en R+2, offre 5 300 m2 de plateaux. Chacun des deux niveaux peut se diviser en maximum quatre îlots, permettant ainsi d'accueillir jusque huit entreprises locataires.  Et quel que soit leur niveau de performance environnementale, les bâtiments de bureaux sont particulièrement soumis à des problèmes d'inconfort en été, du fait notamment de l'importance des surfaces vitrées, ainsi que des fortes charges thermiques en leur sein (présence de matériel informatique, et de serveurs générant des calories). La gestion des apports solaires (à la fois thermiques et lumineux) faisait donc partie des points sensibles à traiter lors de la phase conception. « Il a fallu jongler au maximum afin de trouver le meilleur équilibre entre gain énergétique, confort thermique et confort visuel des occupants », souligne William Richard, chargé d'affaires pour le BE Atis. Pour trouver cet équilibre, l'équipe de conception n'a pas recouru à l'emploi de casquettes ou de auvents pour occulter partiellement le rayonnement solaire ; à la place, la totalité des menuiseries sont dotées de vitrages spécifiques, à fort facteur lumineux et à faible facteur solaire (qui limitent les apports caloriques du rayonnement solaire tout en laissant entrer la lumière naturelle). En plus de l'éclairage naturel, maximisé par l'emploi de ces vitrages spéciaux, les consommations électriques dévolues à l'éclairage artificiel sont doublement optimisées par de la détection de présence et de la gradation en fonction de la luminosité naturelle (le seuil minimal de confort visuel assuré étant de 300 lux). D'ailleurs, une partie des consommations électriques dédiées à l'éclairage sont prodiguées in situ, grâce à la présence en toiture d'une centrale solaire photovoltaïque de 150 kWc, répartis sur 2000 m2 de la toiture-terrasse. Sur les 150 kWc de la centrale PV, quelque 50 kWc sont en effet consacrés à l'éclairage des parties communes. Le reste de la production est injecté dans le réseau de distribution d'électricité et fait l'objet d'un contrat d'achat avec EDF. À noter que la présence de cette centrale PV vaut au bâtiment d'atteindre le niveau Bepos. Enfin, le bâtiment bénéficie d'une isolation thermique par l'extérieur composée d'une couche de laine de roche de 16 cm sous vêture en résine.

 

La chaudière gaz utile lors des variations de demande en chauffage

 

Le confort d'été étant un critère particulièrement fort en tertiaire, il incite généralement les concepteurs à y inclure des solutions de climatisation. Or ici, afin de tenir les engagements pris dans le cadre de la démarche HQE, le recours à la climatisation a été proscrit : seules des solutions de rafraîchissement ont été retenues. Il fallait donc que la solution technique dédiée au confort thermique des occupants s'y prête. Après inventaire des différentes options possibles sur le site d'implantation du bâtiment, le BE Atis a arrêté son choix sur une installation associant une pompe à chaleur géothermique (72 kW) à une chaudière gaz à condensation (170 kW), dimensionnée pour assurer à elle-seule 100% des besoins de chauffage et d'ECS. Deux générateurs complémentaires en vue de satisfaire la totalité des servitudes du bâtiment, à commencer par le confort thermique, hiver comme été. On pourrait penser que cette configuration est somme toute classique, la Pac jouant le rôle de générateur principal et la chaudière gaz celui d'appoint/secours. Or il n'en est rien : « La chaudière joue bien plus qu'un rôle d'appoint pour la Pac, insiste William Richard.  La Pac à elle seule ne permet pas de produire de l'ECS, dans les conditions sanitaires requises (minimum 65°C pour éliminer tout risque de légionnelles). Par ailleurs,  après  des  périodes d'inoccupation du bâtiment en période hivernale (vacances, week end), la chaudière permet de faire une relance convenable et rapide du chauffage. ». Au stade des simulations thermiques dynamiques, c'est effectivement la Pac qui était censée être la plus mise à contribution pour la production de chauffage (dans un rapport 80%-20%), la chaudière assurant les éventuels compléments, ainsi que la production d'ECS (pour les blocs sanitaires ainsi que les douches de la salle de sport du complexe). Mais les rôles s'avéreraient plus équilibrés à l'usage. En effet, si la température de consigne des bureaux a été fixée à 21°C, les occupants, qui ont la possibilité d'ajuster manuellement la température au sein de leur trame (sur la plage 18°C/24°C, en vertu de la démarche HQE). C'est la chaudière assure ce « boost » des besoins de chauffage, à en croire William Richard, sur la foi de visites du site en phase d'exploitation : « Sachant que nombre d'utilisateurs augmentent la température de 1 ou 2 degrés, le taux de couverture de la Pac serait plutôt de l'ordre de 75%, voire 60%, en conditions réelles. ».

 

De l'ECS pour les douches

 

Pour la production d'ECS, un changement de cap est intervenu en cours de route : plutôt  que de recourir à des cumulus pour l'ensemble des blocs sanitaires du bâtiment, ce sont la Pac et la chaudière qui assurent la totalité de la production d'ECS. « Nous avions prévu des cumulus pour alimenter les lave-mains, mais nous nous sommes rendus comptes qu'ils nous pénalisaient trop au regard de notre démarche HQE. Étant donné que les blocs sanitaires étaient proches de la chaufferie, prolonger le bouclage ECS nous a permis de gagner beaucoup de points sur le bilan énergétique », explique William Richard. Par ailleurs, la présence d'une salle de sport et donc d'un vestiaire équipé de douches ajoute aux besoins en ECS. Pour ce faire, la chaudière est associée à un préparateur ECS de 400 l. La Pac alimente quant à elle un ballon tampon de 910 l, qui peut abonder le préparateur ECS en eau chaude (45°C maximum), l'appoint d'énergie nécessaire pour la porter à 65°C étant prodigué par la chaudière.

 

Plutôt que de recourir au vecteur air pour l'émission de chauffage au sein des bureaux (option fréquente dans les bâtiments tertiaires), l'équipe de mise en œuvre a privilégié le vecteur eau. Ainsi, la chaudière et la Pac alimentent des plafonds rayonnants hydrauliques. En été, ces derniers permettent d'ailleurs d'obtenir un rafraîchissement en période estivale, par geo-cooling (par l’échangeur de rafraîchissement passif raccordé aux sondes géothermique). Les centrales de traitement d'air contribuent également au confort estival : quatre CTA de 13 000 m3/h de débit nominal sont spécialement dédiées à assurer de la surventilation nocturne, à raison de 5 volumes/heures de balayage, tandis que quatre autres CTA à échangeurs rotatifs (pour la récupération de chaleur sur l'air extrait) se chargent du renouvellement de l'air sur les deux niveaux. Ces quatre CTA sont reliées à la chaufferie par un circuit hydraulique pour le préchauffage de l'air neuf (+2°C par rapport à la température ambiante). « L'insufflation de l'air neuf se fait à une vitesse limite de 0,15 m/s, afin de ne pas générer de sensation d'inconfort », précise William Richard. Enfin, les débits d'air neuf sont modulés dans les salles de réunion (au nombre de 16) en fonction de leur occupation, au moyen de sondes à CO2.