Extension + rénovation

  • Type de bâtiment : Ecole, collège, lycée ou université
  • Année de construction : 1960
  • Année de livraison : 2019
  • Adresse : 3 rue Victor Hugo 59300 AULNOY LEZ VALENCIENNES, France
  • Zone climatique : [Cfb] Océanique hiver tempéré, été chaud, pas de saison sèche

  • Surface nette : 3 523 m2
  • Coût de construction ou de rénovation : 6 787 954 €
  • Nombre d'unités fonctionnelles : 498 Elève(s)/étudiant(s)
  • Coût/m² : 1926.75 €/m2
  • Consommation d’énergie primaire
    26 kWhep/m2.an
    (Méthode de calcul : RT 2012 )
Consommation énergétique
Bâtiment économeBâtiment
< 50A
A
51 à 90B
B
91 à 150C
C
151 à 230D
D
231 à 330E
E
331 à 450F
F
> 450G
G
Bâtiment énergivore

Ce projet a remporté une mention pour le Prix Santé & Confort des Green Solutions Awards France 2022-2023.

Le projet regroupe les écoles maternelle et élémentaire, édifiées en 1960 de façon éparse sur un versant de la Rhonelle, rivière affluente de l’Escaut. 

Réorganisées en patio, autour d’un tilleul séculaire, les ailes constituées de panneaux préfabriqués béton armé modulaires ont été revêtus de caissons bois/paille/bardage minéral en face extérieure.

La recherche de la qualité de l’air intérieur a orienté toutes les technologies et matériaux, notamment par le biais de l'activation des principes de ventilation naturelle activée VNA, élaborés par Jacques Paziaud, architecte ingénieur. Ainsi, une tour à vents surmonte le point le plus haut des bâtiments existants de la cage d’ascenseur et procure la mise en dépression de l’ordre de 2Pa de l’ensemble des locaux, répartis du niveau rez-de-chaussée au R+2. A partir de cette basse dépression, les entrées d’air neuf empruntent plusieurs cheminements pariéto dynamiques dans un ordre hiérarchisé avec :

  • Les baies vitrées extérieures à 2 lames d’air en débit principal, de préchauffage hivernal et pré rafraichissement estival ;
  • Les allèges opaques à une lame d’air en débit complémentaire éventuel saisonnier, en air neuf tempéré hivernal et estival, par les radiateurs convectifs basse température d’allège ;
  • Le vide sanitaire / salutaire pour la partie d’aile de liaisons entre les ailes existantes, assaini par lumière UVc.

Les apports de calories hivernales sont obtenus par un simple échangeur à ailettes air/eau glacée thermo dynamique, pour la récupération des chaleurs sensibles et latentes de l’air chaud final de la tour à vents (air vicié + capteurs solaires aérothermiques + serre d’escalier). Les apports de calories hivernales et frigories estivales sont obtenus par le même échangeur avec les transferts venant des noues de rétention/infiltration des eaux pluviales, en partie basse du versant.

Le groupe scolaire a été lauréat de la démarche Ademe Nouvelles Technologies Emergentes (NTE), en performances énergétiques et qualité de l’air intérieur avec le Cerema Hauts de France, notamment pendant la période particulière du Covid 19. Les résultats, qui feront l’objet de publications, fournissent des indices ICONE de la qualité de l’air intérieur entre 0 et 1.

Opinion des occupants

Les parcours intérieurs des locaux maternelle commencent par une baie vitrée visuelle sur les ballots de paille des caissons extérieurs. Ensuite, les angles des circulations comportent des troncs d’arbre écorcés destinés à être caressés au passage.

Les parcours intérieurs des locaux élémentaire, commencent dans le hall d’entrée, avec l’information par écran numérique collectif, des conditions climatiques extérieures, en température et vents face aux équivalences mesurés en temps réel des conditions de confort intérieur. L’affichage numérique des informations est en pas de temps de 5 minutes afin de passer en revue chaque local des quatre ailes du groupe scolaire.

Pendant les travaux, en site occupé, des enseignants ont organisé des thèmes d’expression sur les ressentis de la nature des travaux des entreprises. Les prétextes pédagogiques ont pris des formes diverses : exposés, maquette, dessins, peintures (...) ; qui ont fait l’objet d’une exposition permanente dans les circulations. Tous les enfants ont appris !

En usage, le personnel apprécie les conditions d’enseignement dans les locaux, en déphasage thermique climatique de 6 à 20h… voir en jours selon les écarts de température extérieure / intérieure des cycles jour/nuit. Le personnel apprécie également la sensation de bien-être, par la douceur des déplacements d’air de renouvellement, de l’ordre de 50cm/s, imperceptibles.

Plus de détails sur ce projet

 https://rev3-entreprises.fr/wp-content/uploads/sites/7/2021/10/parution-chronique-BTP-groupe-scolaire-Avril-2019.pdf
 https://www.fenetre-enr.fr/actualites/visite-du-groupe-scolaire-jules-ferry/
 https://www.va-infos.fr/2019/05/05/soleil-terre-air-eau-les-4-fantastiques-de-lecole-jules-ferry-a-aulnoy/

Crédits photo

Agence JL Collet Architectes et Urbanistes

Maître d'ouvrage

Maître d'œuvre

Intervenants


    Entreprise

    GRIM

    Xavier Sénéchal - grim2[a]orange.fr

    Macro lots 02 Finitions


    Entreprise

    MRB CALORESCO HERVE THERMIQUE

    Fabien Watel - fabien.watel[a]herve-thermique.com

     https://www.herve-thermique.com/

    Lot 03 Chauffage Ventilation Plomberie Géothermie



    Entreprise

    ID VERDE

    Laurent Ricque - laurent.ricque[a]idverde.com

     https://idverde.fr/

    Lot 05 Espaces verts

Mode contractuel

Autres méthodes

Type de marché public

Conception réalisation

Allotissement des marchés travaux

Macro-lot clos-couvert

Consommation énergétique

  • 26,00 kWhep/m2.an
  • RT 2012

    • Chauffage : 4.49 
    • Refroidissement : 0.0 
    • ECS : 7.69
    • Eclairage : 11.69 
    • Auxiliaires : 1.85

  • 161,00 kWhep/m2.an

Performance énergétique de l'enveloppe

    Les enveloppes préfabriquées hors site disposent ainsi de plusieurs avantages :

    Elles sont de type Isolation Thermique Extérieure biosourcée, composées de caissons bois remplis de ballots de paille en compression. Epais de 34cm, les caissons disposent d'un cadre porteur périphérique fermé en intérieur par un panneau OSB et en extérieur par un panneau DW. Le panneau intérieur reçoit un lattage bois support de plaque de plâtre cartonnée. Le panneau extérieur reçoit un pare-pluie respirant sous lattage/contre lattage bois, support de panneaux minéraux bois/ciment.

    Les caissons modulaires sont fixés par platines métalliques, pour la démontrabilité ultérieure éventuelle. Les types de fixations correspondent à 2 natures de superstructure porteuse :
    - Superstructure modulaire existante tramée à 1.75m, en béton armé, des années 1960 ;
    - Superstructure bois lamellé-collé fabriqué à 50 km du chantier.

    Auto-protégés par un pare-pluie, les caissons modulaires des murs et toiture ignorent les intempéries en transports, levages et mises en œuvre.

    Les caissons bois intègrent en atelier les tubes de transferts aérauliques parieto dynamiques des allèges à une lame d'air sous bardage. Les caissons bois reçoivent également les cadres dormant des baies vitrées parieto dynamiques à 2 lames d'air.

Systèmes

    • Chaufferie gaz
    • Pompe à chaleur géothermique
    • Cogénération
    • Chaufferie gaz
    • Pompe à chaleur
    • Solaire thermique
    • Pompe à chaleur réversible
    • Ventilation naturelle
    • Double flux avec échangeur thermique
    • Solaire thermique

Démarche biodiversité

    Elle fait partie de la philosophie de la conception globale énergétique basse température, des eaux pluviales et de la terre.

    En lieu et place des enrobés des préaux et cours épars, la gestion des eaux pluviales s'effectue en noues de rétention/infiltration. Implantées en point bas du versant, parallèle à la rivière, 3 noues fonctionnent en cascades et grâce à des capteurs solaires Est et Ouest, par leurs flancs et leurs plans d'eau.

    Le pari de laisser le peuplement de l'espace s'effectuer, sans intervention humaine, a été gagné. Dès la première année, grenouilles, crapauds, insectes, oiseaux dont des poules d'eau ont pris possession des lieux.

    Les fonctionnalités énergétiques, maîtrisées de longue date par l'agence, utilisent des échangeurs souples tubulaires en PEHD classique. Les échanges géothermiques, s'effectuent avec la terre humide, proche de l'eau, puis avec la terre moins humide, plus éloignée de l'eau. L'association géothermie/biodiversité permet de recueillir par contre les contributions financières.

    Le projet a permis de "réhumidifier" le sol, par la mise en œuvre d'aqueducs biologiques, transportant les eaux pluviales des gouttières de l'aile maternelle Est, existante, en point haut du terrain.

    Des plantations de feuillus ont pu être envisagés, pour côtoyer les pins.

    Des jardins potagers, en terrasses successives et en pied des baies vitrées des classes, profitent également de la noue collectrice amont des aqueducs.

Résilience

    • Inondation/Ruissellement

    La clôture de l'espace des noues et des ressources énergétiques sous jacentes, indispensables aux chauffages et rafraîchissement du groupe scolaire, mais également des bâtiments publics voisins, font que la surface de la zone humide fait partie des indispensables protégés à "ne pas toucher".

    Il est même envisageable que leur emprise foncière augmente !

Environnement urbain

    La première participation de la nouvelle image du groupe scolaire au quartier a été d'émerger en repère urbain remarquable, par une élévation en front à rue signifiante, cadrant l'espace public.

    La proposition de l'auvent public, entre les deux entrées des enfants, et les affiches panoramiques de leurs travaux manuels sont prétextes à des regroupements de passage, d'enfants, d'adultes... de séquences de vies urbaines.

  • 9 994,00 m2
  • 2 800,00 %
  • 3 727,00

Solution

    Enveloppe architecturale murs et toiture

    Entreprise BSM

    Gérard Decarpigny - rue de l'Énergie, 59560 Comines - 03 20 39 28 28

    Gros œuvre / Charpente, couverture, étanchéité

    Enveloppe architecturale murs et toiture en caisson bois replis de ballots de paille fabriqués hors site, par l’entreprise BSM.
    Elles sont de type Isolation Thermique Extérieure biosourcée, composées de caissons bois remplis de ballots de paille en compression. Epais de 34cm, les caissons disposent d'un cadre porteur périphérique fermé en intérieur par un panneau OSB et en extérieur par un panneau DW.
    Le panneau intérieur reçoit un lattage bois support de plaque de plâtre cartonnée. Le panneau extérieur reçoit un parapluie respirant sous lattage/contre lattage bois, support de panneaux minéral bois/ciment.
    Les caissons modulaires sont fixés par platines métalliques, pour la démontrabilité ultérieure éventuelle.
    Les types de fixations correspondent à 2 natures de superstructure porteuse :
    - Superstructure modulaire existante tramée à 1.75m, en béton armé ; des années 1960 ;
    - Superstructure bois lamellé-collé fabriqué à 50 km du chantier.
    Autoprotégés par un pare-pluie, les caissons modulaires des murs et toiture, ignorent les intempéries en transports, levages et mises en œuvre.


    Méthode globale de gestion naturelle aéraulique activée très basse pression.

    Groupe Ridoret pour les fenêtres parieto dynamiques

    Jean Baptiste Ridoret - 05 46 00 51 70 - rue de Québec, 17041 La Rochelle

     https://www.fenetre-enr.fr/

    Second œuvre / Menuiseries extérieures

    La recherche de la qualité de l’air intérieur a orienté toutes les technologies et matériaux, notamment par l'application des principes de ventilation naturelle activée (VNA).
    Ainsi, une tour à vents surmonte le point le plus haut des bâtiments existants de la cage d’ascenseur et procure la mise en dépression de l’ordre de 2Pa de l’ensemble des locaux, répartis du niveau rez-de-chaussée au R+2.

    A partir de cette basse dépression, les entrées d’air neuf empruntent plusieurs cheminements pariéto dynamiques dans un ordre hiérarchisé avec :
    • Les baies vitrées extérieures à 2 lames d’air en débit principal, de préchauffage hivernal et prérafraîchissement estival ;
    • Les allèges opaques, à une lame d’air, en débit complémentaire éventuel saisonnier, en air neuf tempéré hivernal et estival, par les radiateurs convectifs basse température d’allège ;
    •Le vide sanitaire / salutaire, pour la partie d’aile de liaisons entre les ailes existantes, assaini par lumière UVc.

    Les apports de calories hivernales sont obtenus par un simple échangeur à ailettes air/eau glacée thermo dynamique pour la récupération des chaleurs sensibles et latentes de l’air chaud final de la tour à vents (air vicié + capteurs solaires aérothermiques + serre d’escalier). Les apports de calories hivernales et frigories estivales sont obtenus par le même échangeur avec les transferts venant des noues de rétention/infiltration des eaux pluviales, en partie basse du versant.

    Le personnel apprécie la sensation de bien-être, par la douceur des déplacements d’air de renouvellement, de l’ordre de 50cm/s, imperceptible.
    Les parcours intérieurs des locaux élémentaire commencent dans le hall d’entrée avec l’information par écran numérique collectif des conditions climatiques extérieures, en température et vents face aux équivalences mesurés en temps réel des conditions de confort intérieur.
    L’affichage numérique des informations est en pas de temps de 5 minutes afin de passer en revue chaque local des quatre ailes du groupe scolaire.

Coûts de construction & exploitation

  • 887 529
  • 7 735 168
  • 2 121 735

Communication

    Oui

    Depuis son inauguration par l'équipe municipale, accompagnée des contributeurs aux financements des travaux, du niveau commentaire, départemental, régional, national, le groupe scolaire continue de faire l'objet de communications soutenues aux différentes échelles régionales Normandie, Ile de France, Grande Aquitaine, Auvergne Rhône alpes, Loire Atlantique, compris Interreg avec la Belgique, le Luxembourg.

    Lauréat de la démarche Ademe, Nouvelles Technologies Emergentes, le groupe scolaire fait partie également des projets vitrines des pratiques de systèmes technologiques avancés, confirmées par le CEREMA Hauts de France.

    Ainsi, des visites font régulièrement l'objet de communications pédagogiques sur les intérêts de démarche globale, frugalité, santé, confort, énergies climatiques, coût global…

    Organisée et soutenue par le CD2e, la communication porte sur ces Nouvelles Technologies Emergentes, utilisées sur le Groupe scolaire, mais également dans d'autres domaines, notamment industriels (Groupe l'Oréal) d'enseignements professionnels (Chambre des Métiers de l'Artisanat) de collectif d'habitat (EnergiSprong) d'établissement semi hospitalier (EHPAD des ministères du logement et de la santé)...

     

Economie sociale et solidaire

    L'utilisation de ballots de paille en caissons modulaires de 1.75m, et multiples, a été utilisé pour la première fois dans l'atelier de préfabrication de structure bois lamellé collé.

    Les phases des mises au point du process, entre stockage des ballots de paille, insertion/compression à reflu de la paille et logistique de transport, ont comporté des recherches d'études, des essais et actions manuelles, des actions mécaniques détournées,... qui ont fait appel à des savoirs simples et extérieurs aux classiques de l'entreprise.

Conception circulaire

    Le groupe scolaire a permis de répondre aux questions multiples du devenir responsable de l'héritage des bâtiments de la reconstruction, encore en fonction, pour les milliers de m² sur le plan national.

    L'opération a permis de préserver le bilan carbone des travaux d'investissement et de réduire le bilan carbone de fonctionnement. Les qualités des nouvelles valeurs d'usages d'enseignements mais également des valeurs publiques de réunions ouvertes sur les quartiers, des cérémonies municipales (l'une des premières cérémonies a permis de célébrer un mariage...) apportent l'intérêt de conserver une seconde vie à ce patrimoine d'écoles, de collèges, de lycée, de bureaux et services publics d'entreprises, etc.

    Nous venons d'aborder le sujet avec l’ouverture locale et publique de l'usage des locaux du groupe scolaire. Les réunions de quartiers, majoritairement associatives, utilisent le local appelé "salle d'activités". Partagé avec les fonctions d'enseignement maternelle et élémentaire, il dispose également d'espaces extérieurs et d'une entrée latérale dédiée.

    Ensuite, les usages hors scolaires sont facilités par la ventilation naturelle des locaux et par la Gestion Technique du Bâtiment (GTB) télé programmable.

    La chronotopie des lieux va en progressant et correspond à une ou deux occupations mensuelles.

    Dès les bilans énergétiques de conception estimés, les surproductions de calories et frigories orientèrent les réflexions sur l'élargissement des fonctionnalités du groupe scolaire aux bâtiments voisins, existants et à construire.

    Ainsi, les réseaux de transferts énergétiques, basse température, de calories et frigories ont été mis en oeuvre jusqu'en clôture foncière, avec une chambre dédiée aux futures connexions.

    Raisonner sur l'énergétique de quartier va dans le sens d'une mutualisation des besoins et d'économies d'énergie finale, mais également d'énergie primaire, avec les technologies des ressources et moteurs naturels utilisés pour le groupe scolaire.

    Préfabriqués hors site, les caissons bois/paille modulaires à 1,75m ont été remplis de ballots de paille de blé, issus des champs. Les caissons, fixés sur les éléments de superstructure, par platines métalliques, sont également démontables, aussi bien en mur qu'en toiture, pour faciliter les transformations éventuelles, voir leur réemploi futur.

Qualité de l'air intérieur

    La qualité de l'air intérieur est le fil conducteur et fédérateur de l'entièreté de la conception du projet.

    Nous avions déjà mis en œuvre avec succès (2 ans de suivi par l'Institut Pasteur de Lille) les principes technologiques innovants des renouvellements d'air intérieur très basse pression de l'ordre de 2 Pascals en établissement semi-hospitalier.

    Les précautions pour obtenir la qualité de l'air à respirer par les jeunes enfants, pour le bon fonctionnement de leurs systèmes pulmonaires, nous confortèrent sur les mêmes principes aérauliques, plus étendus encore vers les enjeux climatiques et énergétiques intrinsèquement liés à la qualité de l'air intérieur.

    Nous avons ainsi déjà abordé les différentes thématiques collaborant à la qualité de l'air intérieur:

    • Extraction maîtrisée des débits d'air horaires de tous les locaux par ventilation naturelle activée (VNA) ;
    • Entrées d'air neuf principales par les baies vitrées parieto dynamiques à deux lames d'air ;
    • Entrées d'air neuf complémentaires par le vide sanitaire protégé par un éclairage bactéricide UVc ;
    • Des matériaux sains bois et paille de blé, biosourcés, en isolation thermique extérieure dynamique.
       

    En parallèle des deux années de suivi énergétique de la démarche Ademe Nouvelles Technologies Emergentes NTE, la période Covid 19 a complété les investigations et capteurs CO2 menés par le CEREMA Hauts de France. Conclusion : la qualité de l'air intérieur est identique à la qualité de l'air extérieur !

    Cette équivalence s'exprime par les valeurs d'indices ICONE, du CSTB, localisés entre 0 et 1.

Qualité de vie et services

La protection aux intempéries, avec l'auvent public, permet de favoriser les rencontres entre les familles puis entre les organisations de quartier.

Très vite les associations ont pu également profiter des locaux ouverts.

Raisons de la candidature au(x) concours

La recherche de la qualité de l'air intérieur et du confort d'usages est à la base de la conception du groupe scolaire, tant en réhabilitation qu'en construction des liaisons neuves.

La philosophie développée, en dialogue avec l'environnement du lieu-territoire, organise une véritable respiration naturelle des enveloppes architecturales existantes et neuves selon des technologies aérauliques simples et identiques. Cette respiration naturelle de l'enveloppe architecturale commence par la mise en basse dépression de tous les locaux de l'ordre de 2Pa. Positionnée en point haut de la cage d'ascenseur, une tour à vents profite majoritairement des vents dominants saisonniers et de la vallée de la Rhônelle rivière. En absence des moteurs naturels thermiques et venteux, une simple induction aéraulique à haut rendement (20 à 30) prend le relais des débits réglementaires à extraire.

C'est le fond de la proposition : montrer et prouver que l'architecture doit puiser ses ressources naturelles, selon de nouvelles valeurs, de l'histoire géographique des sols et sous sol.

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Prix du public

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Green Solutions Awards 2022-2023 / France
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 bioclimatisme biosourcés bois chaleur solaire confort (olfactif - thermique - visuel) efficacité énergétique énergies renouvelables géothermie qualité air intérieur rénovation frugalité bâtiment Green Solutions Awards Green Solutions Awards 2022 2023

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Rédigé par

Jean Luc Collet


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