Hôtel du Département de l’Ardèche

Maître d'ouvrage

Nom : Département de l’Ardèche

Contact : Renaud TESTUD - 04 75 66 71 15

Maître d'œuvre

Nom : Agence d'Architectes Denis DESSUS

Contact : Denis DESSUS - 04 75 64 51 56

Intervenants

Nom : Enertech

Contact : Christophe PLANTIER - 04 75 90 18 54

Action : Simulation thermique dynamique, maîtrise d’œuvre en lien avec les enjeux énergétiques du projet, mise au point et suivi des équipements post-livraison

Nom : 3D Ingénierie

Action : Économie du projet

Nom : Betebat

Démarche développement durable du maître d'ouvrage

L’Hôtel du département présentait un bilan thermique très en deçà des exigences que s’est fixée la collectivité dans le cadre de sa politique de maîtrise et d’optimisation énergétique de son patrimoine bâti. La rénovation thermique de l’édifice devait permettre de réduire sa consommation en énergie mais aussi d'améliorer le confort des utilisateurs et usagers du site.

Un diagnostic thermique réalisé en 2009 et l’exploitation des données issues de la maintenance ont permis de cibler deux types de problèmes en lien avec les enjeux du projet :

• Des problèmes liés au bâti : insuffisance généralisée de l’isolation des parois et surchauffe importante dues aux larges et très nombreuses surfaces vitrées. L’orientation Nord/Sud des façades impliquait une aggravation de l’amplitude thermique entre les locaux surtout aux saisons intermédiaires malgré le contrôle individualisé des températures (thermostat par bureau).
• Des problèmes liés aux installations CVC : équipements de production peu performants, réseaux de distribution très vétustes, émetteurs avec de nombreux dysfonctionnements et systèmes de régulation limités du fait de la nature des principes de distribution. Les centrales de traitement d’air ainsi que leurs équipements de production de froid étaient obsolètes.

L’objectif donné à la maîtrise d’œuvre était une consommation après rénovation < 40 kWhEP/m²SHON.an pour le chauffage, la climatisation et les auxiliaires associés (calcul RT, hors éclairage et usages internes).

L’opération a donc porté sur l’amélioration de la performance thermique de l’enveloppe d’une part (menuiseries, murs rideaux, murs, toitures et combles) et sur les systèmes techniques de production, de distribution et d’émission (chaud et froid) d’autre part. Le recours à la climatisation devait être justifié par une simulation thermique dynamique (STD) initiée à l’esquisse et actualisée à chaque phase de conception. Une stratégie de confort d’été s’appuyant sur les résultats de ces calculs a été mise en place afin de répondre aux objectifs suivants :

• 25 °C maximum pour une température extérieure < 30°C, T°ext -5 °C maximum pour une température extérieure > 30 °C (dans la limite de 28 °C).
• Tolérance à plus de 28 °C pour un maximum de 50 h/an dans les pièces les plus défavorables.

Pour le confort d’hiver, la STD a retenu 19 °C comme température de consigne en occupation avec comme enjeu une ambiance thermique générale (confort hygrothermique) homogène.

D’autres objectifs de développement durable ont été associés à ce projet tant pour la limitation de l’impact environnemental de l’opération que pour le confort des usagers et des exploitants du site :

• Matériaux durables/résistants et à faible coût d’entretien.
• Ouvrages vitrés (murs rideaux principalement) aisément nettoyables en lien avec la politique de réduction des TSM (Troubles musculo-squelettiques) pour les agents de service.
• Accès et entretien faciles des organes de régulation ainsi que les éléments de coupures des systèmes de CVC et plus largement de tous les équipements techniques
• Maintien de la luminosité des locaux de travail
• Protections solaires efficaces sur les façades exposées sud et ouest
• Chantier à faibles nuisances (odeurs, poussières, bruit) pour permettre son déroulement en site occupé sans perturber outre mesure la vie du bâtiment au quotidien

Afin d’accompagner la mise en place effective de la performance énergétique des équipements, le système de Gestion Technique Centralisé (GTC) et de supervision a été repris et étendu à l’ensemble des équipements du site.

Description architecturale

Et si c'était à refaire?

Consommation énergétique

• Consommation d’énergie primaire : 89 kWhep/m².an
• Consommation d’énergie primaire pour un bâtiment standard : 110 kWhep/m².an
Répartition de la consommation énergétique :

Consommations évaluées par STD (coefficient Ep/Ef = 2,58 pour l’électricité) :
- chauffage : 13 kWhep/m²SHON
- climatisation : 17 kWhep/m²SHON
- auxiliaires + ventilation : 17 kWhep/m²SHON

Plus d'information sur la consommation réelle et les performances :

Éclairage intérieur : tous les éclairages qui ont été remplacés l’ont été par des luminaires basse consommation (haut rendement optique, LED, etc.). De façon systématique, les circulations dont les faux-plafonds ont été refaits en raison du remplacement des réseaux de distribution ont été équipés de ces nouveaux éclairages performants, avec détection de présence. La puissance unitaire et la quantité des nouveaux luminaires installés donnent une puissance surfacique en moyenne inférieure à 2 W/m² pour 100 lux.
Un travail d’audit plus complet et complémentaire sur l’éclairage, l’informatique et les prises diverses est en cours à fin 2020 en vue d’effectuer les remplacements et réglages nécessaires pour amplifier la diminution des consommations électriques.

• Consommation initiale : 364 kWhep/m².an

Performance énergétique de l'enveloppe

• UBat de l'enveloppe : 1 W.m^-2.K^-1
Plus d'information sur l'enveloppe :

Aile Chaumette :
- Murs en pierre : ITE laine minérale sur murs pierre 65 cm, Rtotale = 3,9 m².K/W
- Murs extérieurs (local jardinier) : ITI laine minérale, R = 2,65 m².K/W
- Murs surélevation bois (neuf) : laine minérale, R = 4,2 m².K/W
- Toiture terrasse : ajout de 4 cm PUR, R = 1,8 m².K/W (+ conservation de l’étanchéité existante)
- Plancher haut : PU 18 cm, R = 7,8 m².K/W
- Plancher haut (local jardinier) : sous-face de dalle béton laine minérale (30 cm), R = 7,5 m².K/W
- Menuiseries extérieures : aluminium à rupteurs de ponts thermiques, Uw = 1,6 W/m².K (Ug = 1,1 W/m².K), classe d’étanchéité à l’air A*4.

Bâtiment principal :
- Murs rideaux (allèges opaques) : panneaux laine minérale, R = 3,45 m².K/W + traitement des ponts thermiques. Ue = 0,79 W/m².K inclus ponts thermiques.
- Murs béton : ajout ITE laine minérale en complément des 5 cm d’isolation existante, Rtotale = 4,8 m².K/W
- Toitures terrasses : ajout Radd = 4,5 m².K/W (10 cm en complément des 6 cm d’isolation existante => Rtotale = 6,25 m².K/W (+ conservation de l’étanchéité existante)
- Planchers bas sur l’extérieur : ajout en sous-face Radd = 2,9 m².K/W en complément des 10 cm d’isolation existante => Rtotale = 5,5 m².K/W.
- Planchers bas sur parkings enterrés : pas de résistance additionnelle en plancher bas (existant : 10 cm laine de roche, Restimé = 2,5 m².K/W)
- Menuiseries extérieures (hors murs rideaux) : aluminium à rupteurs de ponts thermiques Uw = 1,6 W/m².K (Ug = 1,1 W/m².K), classe d’étanchéité à l’air A*4.
- Murs rideaux (vitrages) : réduction des surfaces vitrées, rupteurs de ponts thermiques sur structure primaire (Pth ramené à 2,6 W/m².K), vitrages faiblement émissif Ug = 1,1 W/m².K, facteur solaire FS = 0,28. Performance globale du mur rideau : Ue = 1,80 W/m².K au lieu de 4,60 W/m².K initialement.

Travail soigné sur l’étanchéité à l’air :
- jonctions entre menuiseries et bâti traitées par bande butyle, et joint type Illmod Trio de chez Illbrück
- traversées en dalle basse et dalle haute systématiquement traitées étanches à l’air
- éléments verriers et de remplissage des murs rideaux maintenus par capots serreurs et joints de compression
Perméabilité à l’air avant travaux : n50 = 2,24 vol/h. Objectif après rénovation : n50 = 2 vol/h. Valeur obtenue : n50 = 1 vol/h.

• Etanchéité à l'air : 1

Systèmes

Chauffage :
• Chaufferie gaz à condensation
• Radiateur à eau
• Ventilo-convecteur
• Autres
ECS :
• Chauffe-eau électrique individuel
Rafraîchissement :
• Groupe de Production d'eau glacée
• Pompe à chaleur réversible
• Ventilo-convecteur
Ventilation :
• Simple flux
• Double flux avec échangeur thermique
Energies renouvelables :
• Aucun système de production d'énergies renouvelables

La philosophie générale pour l’intervention sur les systèmes CVC était de mettre en œuvre des équipements robustes et pérennes, convenablement installés puis réglés pour garantir les économies d’énergie telles qu’elles avaient été calculées en phase conception.

On retrouve les équipements suivants dans le bâtiment :
- CTA double-flux de marque SWEGON (modèles GOLD RX 03, RX 04, RX 07, RX 20, RX 25, top 07) à échangeur rotatif. Filtres F7 sur air soufflé et F5 sur air repris et air neuf. Efficacité SFPv comprise entre 0,46 et 0,57 W/m³.h. Rendement échangeur hiver compris entre 81 et 86 %.
- Chauffage + climatisation Chaumette : système VRV au R410A de marque DAIKIN. Puissance unité extérieure = 15 kW ; puissance cassette intérieure = 1,9 kW. EER > 3,4 et COP > 3,9.
- Production d’eau glacée bâtiment principal : 5 groupes de production de marque BlueBox de puissances frigorifiques 7,2 kW, 12 kW, 19 kW, 31 kW et 113 kW avec ballon tampon pour chacun. EER compris entre 3,22 et 3,88. Ces groupes alimentent par ailleurs les batteries froides de certaines CTA.
- Chauffage bâtiment principal : remplacement des deux chaudières gaz initiales par deux chaudières à condensation de marque Atlantic Guillot, modèle Varino, avec révision à la baisse de la puissance thermique délivrée initialement surdimensionnée pour s’adapter aux déperditions du bâtiment isolé (2 x 150 kW). Reprise des réseaux en chaufferie et remplacement de tous les ventilo-convecteurs par des modèles performants (marque Ciat, modèle Confort Line type U, 2 tubes, gainables pour certains). Mise en œuvre de robinets thermostatiques, à kvs réglable et faible variation temporelle, sur les émetteurs conservés. Diminution du régime de température et reprise complète de la régulation.

Analyse du Cycle de Vie :

• Eco-matériaux : Surélevation R+3 Aile Chaumette en ossature bois
  

Qualité de l'air intérieur

• Qualité de l'air intérieur :
  Ventilation double-flux avec filtration :
  • à poches F5 pour air recyclé et air neuf
    
  • à poches F7 pour air soufflé
  Pas d’action spécifique autre pour diminuer les sources de pollution en amont : peintures, colles et lasures, revêtements de sol, produits de nettoyage, etc.
  

Santé & Confort

• Confort & santé :

  Une simulation thermique dynamique (STD) réalisée au stade APS a permis d’orienter la stratégie « confort d’été ». Au préalable, pour mieux connaître le fonctionnement initial du bâtiment et notamment les apports internes liés à l’occupation du bâtiment, une mini-campagne de mesures de 45 j portant sur les températures ambiantes (delta entre façades) et extérieure, les températures des fluides, les consommations électriques et le taux d’occupation a été réalisée par Enertech dans le bâtiment.

  Les actions suivantes ont été retenues pour améliorer le confort d’été après rénovation :
  
  - Pour se protéger des rayons solaires en été, des brise-soleil extérieurs à lames orientables motorisés ou des volets roulants aluminium manuels ont été installés sur l’aile Chaumette.
  - Pour le bâtiment principal (murs rideaux), ce sont des stores lames à commande électrique individuelle intégrés dans le vitrage pour les façades est, sud et ouest qui ont été mis en œuvre. Ces mêmes vitrages sont à contrôle solaire avec un facteur solaire (FS) à 0,28 et un facteur de transmission lumineuse de 60 %. Les surfaces vitrées des murs rideaux ont été réduites d’environ 1/3.
  - Freecooling les nuits d’été à partir des CTA, au débit hygiénique, tant que la température extérieure est inférieure à la température intérieure. L’échangeur des CTA est alors by-passé pour évacuer un maximum de calories vers l’extérieur.
  

  Les murs en béton ou en pierre ont quant à eux été isolés par l’extérieur pour conserver un maximum d’inertie dans le volume chauffé ou refroidi.

  Le confort visuel est assuré par de larges surfaces vitrées toutes façades sur le bâtiment principal.

Coûts de construction & exploitation

• Coût total : 3 400 000 €
• Aides financières : 1 600 000 €
Informations complémentaires sur les coûts :

Coût relatif à la performance énergétique : 2 000 000 € (59 % du coût total)
Coût au m² relatif à la performance énergétique : 358 €/m²SHON

Le bureau d’études thermique Enertech a été missionné pour une mission EXE et suivi de chantier sur tout ce qui a trait à la performance énergétique (enveloppe = isolation et étanchéité à l’air, systèmes).

L’aide financière accordée provient du FEDER (1,6 M€).

Environnement urbain

Qualité environnementale du bâti

• Santé, qualité air intérieur
• confort (olfactif, thermique, visuel)
• efficacité énergétique, gestion de l'énergie
• gestion du bâtiment, maintenance