Résidence Les Résédas

Ce projet a remporté le Grand Prix Rénovation des  Green Solutions Awards France 2022-2023 ainsi qu’une mention au niveau international.

Une réhabilitation énergétique expérimentale alliant performance et innovation ! 

La résidence Les Résédas date de 1975 et est située dans la ville de Saint-Priest. Elle se constitue de 26 logements, partagés en 18 unités. 

Avant la réhabilitation, le bâtiment était l'un des plus énergivores de l'éventail de Est-Métropole-Habitat (EMH) avec une étiquette énergétique G, pour une consommation de 450 kWh/m2.an.

Pour répondre à cette problématique, EMH souhaite inverser la tendance en rendant ce bâtiment autonome et en offrant un niveau de confort à ses locataires, par la réduction de leurs factures d'énergie. Pour cela, le propriétaire fait appel à la boite à outil HEART pour une réhabilitation énergétique expérimentale ! Dans le cadre de cette rénovation, des techniques multifonctionnelles ont été appliquées afin de réduire considérablement la demande énergétique du bâtiment.

La livraison ayant été effectuée au mois de février 2023, la consommation d'énergie réelle n'a pas encore été calculée. L'objectif prévisionnel de consommation énergétique est de - 80% de consommation d'énergie sur l'ensemble du bâtiment, soit une consommation d'environ 90 kWh/m2.an, équivalente à une étiquette énergétique B. 

Au programme :

• Remplacement de la chaudière ; 
• Démolition et reconstruction des gaines techniques pour le changement des réseaux ; 
• Changement des menuiseries extérieures ;
• Remplacement des radiateurs ; 
• Peintures intérieures ; 
• Isolation du sous-sol ; 
• Isolation des combles ;
• Habillage de la façade ;
• Fermeture des coursives ;
• Remplacement des portes palières extérieures.

Les générateurs à carburant existants sont remplacés par 4 unités de pompes à chaleur à haut rendement connectées à 48 ventilo-convecteurs intelligents qui assurent à la fois le chauffage et le refroidissement des appartements. Le toit sera recouvert d’environ 140 m2 de tuiles photovoltaïques BIPV (25 kWp), directement couplées à deux convertisseurs MIMO. Un stockage thermique d’environ 8 000 litres et une batterie de 6 kWh augmenteront l’autoconsommation sur site et éviteront la surcharge du réseau.
 

   Le Projet Européen HEART -

Financé par le programme Horizon 2020 de l’UE, le projet HEART vise à rendre les bâtiments existants « plus intelligents », grâce à l’application d’une boîte à outils innovante. Celle-ci vise à contribuer à la vague de rénovation en décarbonant le parc immobilier par la collaboration de nombreux acteurs européens (universités, propriétaires, professionnelles, etc.).

La boîte à outils holistique de rénovation énergétique et architecturale (HEART) est capable de réduire la consommation d’énergie (entre - 60% et - 90%) et d’améliorer significativement le confort des habitants, qui pourront gérer directement leur consommation.

Elle rassemble, développe et teste plusieurs composants innovants tels que : un système de façade préfabriquée multifonctionnel, des tuiles photovoltaïques universelles, un réservoir de stockage d’eau à haut rendement, des ventilo-convecteurs intelligents, des pompes à chaleur à courant continue (CC), un contrôleur multi-entrées / multi-sorties et une plate-forme basée sur le cloud pour soutenir les phases de prise de décision et de gestion de l’énergie.

Partenaires européens

Les tuiles photovoltaïques BIPV

Les tuiles photovoltaïques BIPV sont une technologie HEART. Il s’agit de grands carreaux avec une conception modulaire et un cadre de montage encliquetable innovant en plastique recyclé. Les carreaux sont légers, faciles à manipuler et à installer. Ils peuvent être facilement adaptés aux types de toiture les plus courants des bâtiments résidentiels.

Pour cette réhabilitation, 140 m² de tuiles photovoltaïques universelles BIPV (25 kWp) ont été installés. 

Tuiles photovoltaïques BIPV de la résidence Les Résédas

Isolation thermique extérieure

La façade d’isolation thermique se compose de panneaux préformés et pré-percés pour une installation plus rapide par rapport à une isolation standard. Ces panneaux ont aussi l'avantage d'être polyvalents pour une capacité d’isolation plus élevée et des coûts réduits. 

Les panneaux sont composés d’une couche isolante composite à faible conductivité et de deux couches minces d’acier. Outre l’isolation thermique, les panneaux offrent des fonctionnalités supplémentaires, tels que des creux pré-percés pour intégrer le bus CC (pour interconnecter les modules photovoltaïques, la pompe à chaleur et les ventilo-convecteurs), des tuyaux et des capteurs.

Panneaux d'isolation thermique extérieurs, résidence Les Résédas

Les convertisseurs MIMO 

Ces convertisseurs interagissent avec les sources d'énergies suivantes : 

• Les pompes à chaleurs
• Les panneaux solaires
• Les ventilo-convecteurs
• La batterie
• Le réseau de services publics 

L'élaboration de ces convertisseurs à fait face à de nombreuses exigences, telles que le respect des niveaux d'émissions d'harmoniques et de GEM (Gas Emissions Model), une taille et un poids moins important que les autres systèmes traditionnels ou encore une efficacité souhaitée du système de 99%.

Afin d'atteindre ces objectifs, de nombreuses modifications ont été effectuées tout au long de sa conception, comme le changement de tous les ports ou encore l'utilisation d'un nouveau type de transistor en carbure de silicium (SiC). 

Convertisseur MIMO de la résidence Les Résédas. 

Le système de stockage thermique 

Pour ce système, 4 pompes à chaleurs CC air-eau sont couplées à 48 ventilo-convecteurs intelligents et à un réservoir de stockage PCM de 8 000 L. Les pompes à chaleurs CC centralisées fournissent de la chaleur / du froid à température modérée aux ventilo-convecteurs intelligents, installés dans les appartements. Les pompes à chaleurs peuvent stocker la chaleur à l’intérieur des réservoirs de stockage centralisés. Les ventilo-convecteurs intelligents exploitent cette température modérée comme source pendant le chauffage ou le refroidissement. L’eau chaude domestique est produite à l’intérieur de chaque logement par une unité dédiée (producteur d’eau chaude domestique intelligent), qui intègre un stockage d’eau décentralisé.

Pour les pompes à chaleurs, HEART a développé un système avec plusieurs innovations. Tout d’abord, les pompes à chaleur sont équipées de compresseurs à courant continu à haut rendement. Cela signifie que le système photovoltaïque (PV) peut être couplé avec les pompes à chaleurs sans avoir besoin de convertir en courant alternatif. L'onduleur interne peut être éliminé, augmentant ainsi l’efficacité globale du système. Les unités de pompes à chaleur ont aussi une structure modulaire, de sorte que d’autres modules peuvent être connectés à l’aide de connexions hydrauliques / électriques plug-and-play.

Pour le fonctionnement des ventilo-convecteurs intelligents, l’unité comprend un circuit de réfrigération hermétiquement fermé avec échangeurs de chaleur frigorigène-air et frigorigène-eau. Par conséquent, chaque échangeur de chaleur agit comme un évaporateur ou un condenseur. L’échangeur de chaleur A ajoute ou élimine la chaleur de la pièce en passant de l’air sur la bobine intérieure, tandis que l’échangeur de chaleur B ajoute ou extrait de la chaleur de la boucle d’eau. Bien sûr, si la température d’alimentation de la boucle d’eau est suffisante, l’unité peut fonctionner comme un ventilo-convecteur traditionnel, grâce aux ventilateurs d’admission installés au-dessus de l’échangeur de chaleur. 

Un modèle énergétique prédictif et adaptatif grâce aux systèmes DSS et BEMS basés sur le Cloud 

Le système d’aide à la décision (DSS) et le système de gestion de l’énergie des bâtiments (BEMS), tous deux basés sur le cloud de HEART, représentent un outil opérationnel multi-utilisateurs utile pour soutenir l’ensemble de l’intervention de rénovation du bâtiment. Ces outils permettent aux locataires et aux gestionnaires de l’énergie d’accéder à des données (opérationnelles) mesurées de bas niveau et à des analyses de haut niveau.

Ces deux flux d’informations sont ce qui différencie HEART des autres systèmes. Les analyses sont présentées dans des interfaces personnalisées qui communiquent des informations sur les performances du système du bâtiment. Les données proviennent de passerelles spécialement conçues. Les passerelles permettent l’acquisition de données à partir de sources multiples et la communication entre les appareils, le réseau électrique, permettant ainsi l’interaction avec le réseau intelligent et les services de surveillance externes telles que les prévisions météorologiques.

Fonctionnement du système HEART. 

La surveillance s’effectue grâce à des capteurs stratégiquement positionnés (température, humidité relative, occupation, CO2, etc.), qui garantissent une détection continue de l’efficacité du bâtiment. Ces informations permettent de gérer les conditions de fonctionnement, la consommation d’énergie, le mode d’utilisation, les dysfonctionnements, les besoins de maintenance, etc. Le BEMS permet également une interaction directe avec les occupants, qui peuvent suivre les performances du bâtiment et les contrôler à l’aide d’applications dédiées sur leurs appareils mobiles (smartphones et tablettes).

Le protocole utilise une fonction d’auto-apprentissage, qui améliore le timing en comparant les résultats de simulation et de prévision avec les commentaires de la surveillance continue du bâtiment et des utilisateurs, afin de calibrer les paramètres de calcul.

Le Cloud HEART