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1 LA VENTILATION NATURELLE, UNE PISTE DE REFLEXION POUR AMELIORER LA QUALITE DE L AIR INTERIEUR DE L INTERNAT DU LYCEE PROFESSIONNEL DES CARILLONS (74960 CRAN GEVRIER) SANAA Rolex Learning Center MEMOIRE de fin de Formation REN EC - ENSA de LYON - BLANCHARD FREDERIQUE - JANVIER 2014

2 1. Objectifs du mémoire Les différentes problématiques abordées dans le cadre de cette formation m ont sensibilisé aux nombreux enjeux évoqués durant cette année tout en confortant certaines de mes convictions. Notre agence ayant été lauréate d une consultation concernant la restructuration du lycée professionnel des Carillons à CRAN GEVRIER (74), ce projet est ainsi l occasion de mettre en pratique les enseignements recueillis au cours de cette formation dans une perspective non pas théorique mais bien vouée à alimenter et guider le projet par une démarche nouvelle, une approche différente. Tentant de m approprier «ces nouveaux savoirs» je pense désormais aborder le processus de conception sous un nouvel angle. Par ailleurs, les différents cours suivis m ont également permis d enrichir mon expertise face aux différents désordres révélés sur ce bâtiment. Ainsi, consciente des nombreuses thématiques pouvant être développées sur ce projet de restructuration lourde, je me suis attachée à traiter plus particulièrement la problématique de la qualité de l air par le biais de la ventilation au sein de l internat du lycée professionnel. Cette problématique trop rarement abordée au cours de ma pratique professionnelle quotidienne a guidé le sujet de mon mémoire. Cette thématique (identifiée au programme comme une cible performante) présente également l intérêt de se positionner en interface avec de nombreuses autres et impliquant par la même une réflexion sur d autres cibles telles que : - le confort visuel (par le biais de la gestion de la lumière naturelle et des ouvertures en façade pouvant participer à la qualité de l air, ) - le confort hygrothermique (ventilation nocturne naturelle, confort d été, ) - le choix des matériaux (classement des matériaux mis en œuvre, dégagement des phtalates, cov, ) - la performance de la ventilation (renouvellement de l air, gestion de l air vicié, qualité sanitaire des espaces, ) - le confort olfactif,. Entrée Sud Environnement proche Salles d enseignement

3 2. Enjeux du programme Ce lycée propose un éventail de formations axé sur le secteur tertiaire à travers de formations initiales, professionnelles et par alternance, des formations de CAP, BEP, BTS. Cette structure pédagogique de 592 élèves se compose : - d un pôle enseignement ( 27 classes) - d un pôle administration (45 personnes et 66 enseignants) - d un restaurant scolaire (345 repas/jour) - d un internat (90 lits) L ambition de cette opération est double : répondre à des disfonctionnements organisationnels, des problèmes d usage tout en s inscrivant dans une démarche environnementale globale intégrant notamment l enjeu énergétique. La Région Rhône Alpes a fait le choix de la réhabilitation lourde pour le lycée professionnelle au détriment d une démolition. Cette restructuration s inscrit dans une démarche de Haute Qualité Environnementale traduite au travers des 15 cibles de son Référentiel Régional pour la Qualité Environnementale dans les lycées. La région a identifié et hiérarchisé différents thèmes par ordre de priorité pour fixer ses objectifs : - L'atteinte des objectifs liés à la maîtrise de l'énergie (Cible 4) est incontournable. - La conception de bâtiments très performants du point de vue efficacité énergétique ne doit pas se faire au détriment du confort des occupants (Cible 8). - Les locaux doivent rester confortables en toute saison, l'inconfort lié aux surchauffes estivales trop importantes ne peut être admis. Au-delà du contexte environnemental, Le lycée présente certains dysfonctionnements nécessitant une réorganisation des locaux plus fonctionnelle : administration, internat, vie scolaire. Les principaux enjeux de l opération résideront dans : - l inscription du lycée dans le tissu urbain et la sécurité des accès, - la constitution d un internat plus fonctionnel et d une capacité d accueil adaptée aux besoins, - la résorption des locaux préfabriqués existants sur le site, - des espaces de vie scolaire permettant le développement d une vie d établissement.

4 3. Etat des lieux 3.1 Présentation du site Le Lycée Professionnel des Carillons se trouve sur la commune de Cran-Gevrier et est situé à environ 2 km à l ouest du centre-ville d Annecy Situation géographique Entrée sur l avenue de Prélevet Vue Sud : cour des élèves

5 3.2 Recueil des Données diverses du site : Vents dominants : La rose des vents montre que les vents dominants sont orientés Nordest Sud-ouest. Nuisances acoustiques : Le lycée Les Carillons se trouve en grande partie dans l'emprise du rayon d'impact acoustique de l'avenue Prélevet qui se trouve classée en catégorie 3. Des dispositions constructives particulières devront donc être envisagées. Masques solaires : Bien qu'annecy et les communes aux alentours soient entourées de montagnes comme le Parmelan ou le massif des Aravis, celles-ci ne jouent pas de rôle de masques solaires Les disponibilités énergétiques : - Chauffage urbain Il n'y a pas de réseau de chaleur à proximité directe du lycée. - Potentiel solaire Le rayonnement global annuel est bon : il se situe à 1230 kwh/m2. Il provient pour SSO kwh/m2 du rayonnement diffus et pour 680 kwhfm2 du rayonnement direct. Pour comparaison, le rayonnement global annuel de Lyon est de kwh/m2 et celui de Paris est de kwh/mz. - Le bois énergie La surface boisée est importante dans la région et la filière se met en place pour valoriser le bois local, une valorisation qui passe, entre autre, par le bois énergie.

6 Le risque lié au radon : L'activité volumique mesurée sur la commune de Cran-Gevrier est largement inférieure au seuil recommandé de 200 Bq/m3 puisqu'elle est inférieure à 50 Bq/m3 La commune n'est donc pas soumise aux risques de radon 3.3 Disfonctionnements organisationnels internes relatifs au pôle internat : L établissement pâtit d'un problème de cantonnement entre les différentes entités fonctionnelles : Enseignement, Administration, restauration et Internat se chevauchent sans cloisonnement clairement identifiable, aggravé par l étagement sur différents niveaux. La configuration de l'internat tient du véritable casse-tête : organisé sur 3 étages, il est accolé aux bureaux de l'administration au RDC, à ceux du centre médico scolaire au R+1, et aux locaux de maintenance techniques au RDJ. Cette «perméabilité» ne permet pas un fonctionnement indépendant des différentes entités les unes par rapport aux autres et, génère une multitude de flux intérieurs difficilement "contrôlable" par le personnel encadrant. Les circulations sont généreuses mais labyrinthiques et toutes éclairées artificiellement. Ce pôle souffre d un manque de locaux de détente et de salle d études. Carte du radon Rhône (source IRSN) Couloirs labyrinthiques entravant une surveillance aisée du personnel encadrant. Circulations généreuses mais dépouvues de vue sur l extérieures et éclairées artificiellement.

7 Etat des Lieux Rez de Jardin : Trame structurelle et localisation de l internat. Etat des Lieux Rez de Jardin : Entités fonctionnelles. Etat des Lieux Rez de Chaussée : Trame structurelle et localisation de l internat. Etat des Lieux Rez de Chaussée : Entités fonctionnelles.

8 Etat des Lieux R+1 : Trame structurelle et localisation de l internat. Etat des Lieux R+1 : Entités fonctionnelles. Cellule type 3 internes Vue Nord Est internat

9 4. Diagnostic et pathologies du bâtiment 4.1 Diagnostic de l existant Note synthétique structure définissant les principes à adopter pour la rénovation et la réhabilitation de ce bâtiment (renseignements pris auprès de l ingénieur Structure) : Ce bâtiment est entièrement préfabriqué et son ossature est composée de murs, poteaux, poutres et dalles. Dans le cadre du projet, nous nous tiendrons à respecter ce système constructif afin de minimiser les couts de reprise en sous œuvre tout en respectant les exigences liées aux nouvelles règles de construction parasismique Eurocodes 8. Dalles : Ce sont des dalles caissons comportant pour chaque élément préfabriqué deux nervures reliées entre elles par une dalle de 7 cm. Ces éléments sont liés entre eux par une dalle de compression d environ de 5 cm. Les nervures étant la partie porteuse des caissons : - Réservations effectuées entre les nervures : Aucun renfort nécessaire, - si une nervure doit être coupée, le renforcement de l élément complet est alors à prévoir : mise en place de profilés métalliques chevillés dans les poteaux ou les poutres principales. La stabilité au feu de ce plancher-caisson est faible et une protection au feu complémentaire sera à prévoir Ainsi de manière générale pour une intervention sur : Murs : - pas de renfort nécessaire pour une Intervention minimale : exemple type de sciage d une allège pour créer une porte en remplacement d une fenêtre, - jambage de part et d autre de 20 cm minimum avec renforcements : profilés métalliques UPE en linteau et poteaux, chevillés dans l élément préfabriqué pour la création d une ouverture dans un panneau plein, - reprises en sous-œuvre importantes de type poteaux BA de part et d autre et fondations : pour la création d ouvertures importantes, En revanche, lors de cette rénovation/restructuration, il semble judicieux d en profiter pour renforcer le contreventement du bâtiment en veillant à ne pas trop surcharger la structure existante. Vide sanitaire du rez de jardin accolé à l internat mettant en lumière la structure poteau poutre du bâtiment. Poteaux : Le calepinage des poteaux doit être conservé. Les poteaux ne peuvent pas être démolis. Poutres : De même que les poteaux, la priorité sera de ne pas toucher ces poutres qui font partie du squelette de ce bâtiment. Toutefois, si par obligation une poutre devait être coupée, il faudrait prévoir des poteaux sous celle-ci et les fonder.

10 4.1.2 Tableaux de synthèse relatifs à l enveloppe des bâtiments Fonction - Usage bâtiment CARACTERISTIQUES GENERALES Externat, CDI, Internat, restauration Surface chauffée au sol total des niveaux : m² Hauteur moyenne sous faux plafond : 3,00 m Nombre niveau : 3 Volume chauffé : m3 Température chauffage 20 C Température de non chauffage 18 C Plancher bas : Accessibilité PB : Isolation : Plancher haut : Accessibilité PH : Principe Conditions de fonctionnement Béton Vide sanitaire très difficilement accessible Non Terrasse 20 cm Béton Facilement accessible VENTILATIONS DES LOCAUX Mécanique simple flux 4h - 18h NATURE DES PAROIS Modulation de l intermittence Horloge (5 jours / semaine) Murs : Nature de l Isolation : Composition : Fenêtres : Nature : Joints : Etats joints : Sans 25 cm Béton 1 cm Plâtre PVC Double vitrage Double Neuf Bois Simple vitrage Médiocre Perméable Propreté entretien Mesures ventilation réalisées par l exploitant? A nettoyer Non Portes Aluminium Double vitrage Bois Simple vitrage

11 4.2 Inventaire des différents désordres et lacunes du bâtiment La visite des lieux nous a permis de mettre en avant différentes lacunes : - Isolation de l'enveloppe inexistante, les façades sont constituées d'éléments préfabriqués en béton non isolés doublé d un centimètre de plâtre - Nombreux problèmes d'humidité (toiture, enveloppe, remontées d'humidité) : Dans certaines salles on observe un décollement du revêtement de sol certainement dû à des problèmes de remontée d'humidité. Les vides sanitaires présents sur une partie du bâtiment ne sont visiblement pas drainés. Certaines descentes d'eau pluviale traversent directement les espaces chauffés. Celles-ci ne sont pas calorifugées et posent des problèmes de condensation. - Etanchéité de l enveloppe du bâtiment : L'enveloppe en général et la toiture en particulier présentent de sérieux problèmes d'étanchéité : les joints de façade sont vétustes et présentent également des problèmes d'étanchéité à l'eau et à l'air. On observe de nombreuses traces d'infiltration d'eau sur les différents fauxplafonds et parois, notamment dans l'internat actuel. - menuiseries extérieures : La plupart des menuiseries sont en bois munis de simple vitrage. Les huisseries sont d'origine pour la plupart et présentent une faible étanchéité à l'air. Néanmoins certaines d entre elles ont été remplacées en 2009 par des menuiseries PVC performantes avec du triple vitrage pour la partie vie scolaire. - Une ventilation simple flux insuffisante : Les chambres de l internat présentent des traces de d'infiltration d'eau sur les murs, lors de ma visite l'extraction ne fonctionnait pas). De manière générale, l'absence de ventilation et les problèmes d'humidité posent des gros problèmes d'inconfort pour les occupants de l'internat, en particulier pour les élèves asthmatiques. - Un chauffage inefficace (régulation absente, inconforts fréquents (hiver/été). La production est assurée par deux chaudières, l'une principale au gaz, l'autre mixte gaz et fuel. L'émission de chaleur est assurée par des radiateurs L absence de régulation engendre de nombreux dysfonctionnements: Surchauffe dans les locaux en début de boucle de chauffage, ce qui conduit à un inconfort pour les utilisateurs qui "régulent" ces locaux en ouvrant les fenêtres, déficit en chauffage pour les locaux en extrémité de réseau (pertes de chaleur sur les tuyauteries), problèmes de surchauffe en été et en demi-saison (notamment pour les salles de classe orientée sud-ouest). - La présence d amiante révélée par le diagnostic effectué en novembre 2008 se localise au niveau des allèges des fenêtres en amiante ciment, des dalles de sols, de différentes conduites. Le recensement de ces différentes pathologies confirme l intérêt de se pencher sur cette problématique qualité de l air par le prisme de la ventilation

12 5. La ventilation naturelle, une piste de réflexion pour améliorer la qualité de l air intérieur de l internat Bien que difficilement accessible parce qu envahi par la végétation, la présence d un patio au centre de l établissement fut le point de départ de ma réflexion sur la problématique de l internat. environnement calme, non pollué, en recréant un paysage intérieur propice à l épanouissement de la vie de l établissement et de ses usagers. La pertinence de ce parti pris est d autant plus justifiée dans une démarche volontariste de limiter les consommations d énergie. 5.1 Organisation fonctionnelle du projet Le projet propose de rassembler sur un seul et même plateau l ensemble du pôle Internat par le biais d une extension minime au r+1. Ainsi, ce pôle occupe désormais une situation stratégique, constituant une entité autonome à l écart des autres flux inhérents à la vie scolaire et administrative du lycée. Etat des Lieux Patio existant au centre du RDC de l établissement Il semble l espace oublié du lycée et pourtant recèle de potentialités à exploiter dans le cadre du projet : en effet dans une configuration de bâtiment épais, le patio semble une solution efficace pour profiter d un éclairage naturel, favoriser la ventilation naturelle depuis un Projet (dont l extension)

13 Localisé en étage, l internat profite alors d un statut privilégié offrant à ses occupants un nouveau paysage différent de leur environnement scolaire quotidien. Cette nouvelle hiérarchisation des espaces permet de regrouper, centraliser l ensemble du pôle Enseignement sur le RDC simplifiant ainsi l organisation fonctionnelle du lycée. Ce nouvel organigramme permet également de ce fait de pouvoir implanter au RDJ tous les locaux «techniques» et notamment la chaufferie bois qui bénéficie d un lien direct avec la cour de service existante tout en séparant clairement les flux élèves des flux de services (livraisons cuisine, locaux techniques). La forme de ses patios génère des dilatations spatiales permettant d accueillir, tout en changeant son statut de simple circulation horizontale, les espaces spécifiques demandés au programme comme les salles d études et de détente éclairées naturellement. Au cœur de l internat, une «rue centrale» largement éclairée par le biais de patios végétalisés/plantés perçants la toiture, dessert l ensemble des chambres : on circule autour de ces patios généreusement vitrés permettant les vues croisées et des perspectives visuelles tout en créant de nouveaux lieux de vie conviviaux et agréables. A chaque extrémité de l étage, les deux pignons seront largement percés par le biais d ouvertures verticales offrant ainsi aux habitants des lieux des espaces à multiples orientations et de nombreuses vues variées sur l extérieur. Au centre de l étage, l escalier principal et l ascenseur desservent un palier commun distribuant : - de part et d autres les secteurs filles et garçons - une chambre de maitre d internat favorisant la surveillance aisée des 2 entités Vue d ensemble de l Internat au R+1

14 Contrairement à la configuration existante, chaque nouvelle cellule composée de 3 lits dispose désormais d une salle de bains particulière. Pour garantir une qualité d air intérieure de qualité, il devient alors indispensable de maîtriser la ventilation en période d occupation et même d augmenter presque sans limite, si ce n est celle énergétique et du confort, les débits de ventilation en période d occupation. «Afin de réduire les consommations d énergie de chauffage liées au renouvellement d air dans les logements, de nombreux professionnels choisissent actuellement des solutions de ventilation mécanique double flux associées à une étanchéité à l air. Cette option présente en effet l avantage de maîtriser les débits d air entrant et sortant et d en récupérer la chaleur mais l incertitude liée à leur entretien et notamment au changement des filtres nuit à leur fiabilité. Les équipements de circulation d air d une ventilation double flux sont également d une complexité non négligeable». 5.2 Offrir des espaces sains & confortables en diminuant les consommations énergétiques Ce projet a comme ambition de diminuer les consommations énergétiques et d'améliorer le confort intérieur par des mesures simples et des dispositifs «low-tech", démarche appréciables pour les gestionnaires du bâtiment en minimisant autant que possible la maintenance de l établissement. A mesure que l on tend à rendre les bâtiments de plus en plus étanches, la notion de qualité d air intérieur devient une problématique de plus en plus présente. Certains concepteurs travaillent aujourd hui sur d autres solutions telle que la ventilation naturelle. Il s agit alors de limiter les consommations d énergie des systèmes de ventilation en utilisant gratuitement le tirage thermique d une cheminée et les différences de pressions induites par les vents. Ces dispositifs peuvent éventuellement être assistés de ventilateurs mécaniques pour les périodes de tirage trop faible, afin de garantir un renouvellement d air minimal permanent. Ils peuvent également être équipés de récupérateurs de chaleur. La ventilation naturelle est présente depuis longtemps dans l architecture vernaculaire d Afrique du Nord. Plus récemment, elle est expérimentée à des latitudes plus élevées mais peine à se développer devant les difficultés liées à son dimensionnement. Elle nécessite en tout cas une collaboration étroite entre architectes et ingénieurs pour augmenter le tirage avec des cheminées bien orientées et pour diminuer les pertes de charges et génère ainsi des architectures caractéristiques.

15 On trouve parmi les exemples contemporains l emblématique BedZed au sud de Londres ou encore les logements de la ZAC du Grand Large à Dunkerque réalisés par l agence Nicolas Michelin et associés. «Il ne faut pas que la domotique prenne le pas sur notre propre contrôle du bâtiment. J ai eu le désir de faire un bâtiment qui marie le high-tech et le low-tech. Une des raisons pour lesquelles je travaille sur la ventilation naturelle, c est de concevoir des bâtiments qui ne soient pas dépendants d une machine.» Pascal Gontier, architecte «Chambres Nord Est donnant sur l avenue de Prelevet» : Ventilation avec effet de cheminée : L air entre dans le bâtiment dans les gaines du faux plafond sous la dalle de béton ou directement dans le local. L air réchauffé monte naturellement vers la sortie de la cheminée. L extraction est assurée sous l effet d un tirage thermique et du vent grâce à des tourelles en toiture. Dans la partie creuse du plafond, l'air est guidé jusqu à la chambre des internes. L intérêt consiste à placer les prises d air sur les façades donnant par exemple sur un intérieur d îlot ou un jardin, ici nos patios. Cette ventilation, nourrie par un air extérieur non filtré, est possible grâce à l environnement privilégié des patios dépourvus de toute nuisance sonore ou d une pollution significative. L'impact des saisons sur l usage d un système de ventilation : - En hiver seule la ventilation hygiénique doit être garantie, une sur-ventilation serait source de surconsommation de chauffage. - En mi- saison et en été, lorsque la température extérieure est inférieure à la température intérieure, la ventilation peut aussi servir à refroidir le bâtiment, soit en journée, soit la nuit. On parle alors de free cooling diurne ou nocturne. - En été lorsque la température extérieure est trop importante en journée, il faut de nouveau limiter la ventilation à son seuil hygiénique pour limiter les apports de chaleur dans le bâtiment. Par contre la nuit, le free cooling nocturne reste souvent possible et efficace. 5.3 La ventilation naturelle et le projet de restructuration de l Internat : Différents types de ventilation naturelle possibles pourraient être testés dans le bâtiment de l Internat avant leur mise en œuvre : Ces entrées d air restent à dimensionner pour répondre aux contraintes de débits sous de faibles différences de pression. L air vicié est extrait dans les pièces humides (salle de bain) et rejeté à l extérieur par des conduits débouchant en toiture, chaque couple de chambre possédant son propre conduit principal d extraction.

16 5.3.2 «Rue centrale» : Ventilation transversale par façades opposées : Grace aux ouvertures perçant les pignons et l enveloppe vitrée des patios, des volets d aération intégrés aux châssis ou des ouvrants pouvant être asservis, génèrent un flux d air traversant la totalité de cette généreuse circulation intérieure «Chambres Sud donnant sur la cour des élèves» : Ventilation unilatérale d une chambre par une seule fenêtre verticale : L'air frais entre dans la partie basse de la fenêtre, se réchauffe à l'intérieur du local et ressort en partie haute. Cette ventilation mono-exposée nécessite ainsi deux ouvertures placées à des hauteurs différentes Différentes gestions possibles de la ventilation naturelle : Le bâtiment est ainsi compartimenté de manière à canaliser au maximum les flux d'air. Ce compartimentage revêt également des vertus acoustiques en limitant la transmission de bruit entre les différentes zones définies tout en répondant aux règles de sécurité incendie.

17 Système de ventilation naturelle avec récupération de chaleur : Pour autant, le principe de ventilation naturelle crée d énormes déperditions en hiver : tout cet air réchauffé à la température de consigne est perdu. Un circuit de récupération de chaleur peut alors être intégré avec un échangeur dans la cheminée. Ce système qui peut permettre de gagner quelques centaines de Watt!!! Le système de gestion technique centralisée (GTC) Ce dispositif gère la ventilation en commandant l'ouverture ou la fermeture des fenêtres en fonction de la température des locaux, de la température de consigne et de la température extérieure. Les volets d aération opaques (munis de grilles) envisagés au niveau de «la Rue centrale» offrent la possibilité de sur-ventiler grâce aux châssis des patios et des pignons. Néanmoins la mise en place d une ventilation nocturne non automatisée nécessite une participation des occupants et une certaine pédagogie pour les sensibiliser à l enjeu énergétique. Le "free cooling" Au mois de juillet et Aout, l internat est en partie occupé, accueillant des jeunes sportifs en stage : On pourrait utiliser Le "free cooling" qui consiste à refroidir un bâtiment par ventilation en utilisant l'énergie gratuite de l'air extérieur lorsque celui-ci présente une température inférieure à la température intérieure. Une ventilation nocturne peut décharger le bâtiment de la chaleur accumulée en journée. 5.4 Limites & points de sensibilité Limites liées à la qualité de l air extérieur Parfois, la qualité de l air extérieur à proximité d un local à ventiler est trop médiocre pour permettre une ventilation intensive en présence des occupants. Des études ont montré que l air intérieur de locaux ventilés naturellement au centre de Londres n était pas plus pollué que celui des immeubles climatisés. Ceci s explique par la position des prises d air du réseau de ventilation hygiénique ou de climatisation, qui n est pas toujours bien choisie, et l entretien des conduites laisse souvent à désirer.

18 Fort heureusement, ce cas de figure ne s applique pas à l Internat. Limites liées à l ambiance acoustique Selon les niveaux d ambiance acoustique extérieure, il peut s avérer acoustiquement inconfortable voir insupportable de recourir à la ventilation naturelle par ouvrant (notamment pour les locaux à sommeil). Même si les systèmes évolués permettent en parti de pallier cette limite, il n en demeure pas moins que le préalable au maintien du potentiel de ventilation naturel d un bâtiment est la maîtrise de l ambiance acoustique du site et du voisinage. Là encore, ce cas de figure ne s applique pas à l Internat, puisque le projet prévoit de faire entrer l air neuf à partir des patios.

19 5.5 Récapitulatif projet via BAO : Enveloppe Murs Extérieurs U Existant = 2.00 W/m².K Béton Préfabriqué ép. 25 cm U Projet = 0.26 W/m².K Ajout d une isolation thermique par l extérieur ép. 14 cm + enduit minéral Toiture terrasse U Existant = 1.50 W/m².K Dalle Béton 20 cm +étanchéité + gravillons U Projet = 0.12 W/m².K Ajout d une isolation thermique ép étanchéité +protection anti racine couche drainante et filtrante substrat 150 mm Plancher bas intermédiaire sur volume chauffé du Rdc U Existant = 0.8 W/m².K Valeur hypothétique U Projet = 0.12 W/m².K Sol sur terre-plein isolation continue ép Menuiseries existantes U Existant = 5.2 W/m².K Simple vitrage Bois d origine U Projet = 1.3 W/m².K Bois alu performant Performances Coefficient Ubat. Existant 1.56 Sachant que ouvrants et toiture terrasse dans l existant représentent à eux seuls environ 60% des déperditions Coefficient Ubat. Projet = W/m²/K Soit Ubat < Ubat ref-30% - conforme aux objectifs fixés par le maitre d ouvrage Besoin en chauffage < 35kWh/m² Conforme aux objectifs fixés par le maitre d ouvrage Cep initial = inconnu Cep Projet = 21kWhEP/m²SDO.an

20 6. Conclusion : ventiler naturellement, un rêve d architecte? Comme le montre ce mémoire je me suis principalement concentré sur la thématique de mon sujet en n abordant malheureusement que succinctement les grandes lignes du projet architectural. Les perspectives pour demain sont donc clairement, à travers cette recherche d une ventilation efficiente, de contribuer à la qualité de l air intérieur, à la santé des occupants tout en améliorant le confort des ambiances et en assurant la pérennité du bâti. Cette problématique, comme de nombreuses autres intervenant dans le domaine environnemental, peut se révéler non pas comme une fin en soi mais davantage comme un des leviers de la conception architecturale tentant de concilier objectifs environnementaux et qualité architecturale. Les solutions de ventilation naturelle décrites, réinterrogent la notion usager d acteur de son propre bien être Au-delà du rôle de l usager se pose également la question du modèle d architectural et de la dimension bioclimatique que l on souhaite apporter aux bâtiments d aujourd hui. Le souci d efficacité énergétique s accompagne d une recherche d espaces de qualité créant un nouveau paysage intérieur pour les élèves et le corps enseignant. Ce projet est l occasion de valoriser l intérêt éducatif et pédagogique d une telle démarche pour sensibiliser l ensemble des intervenants (usagers et gestionnaires) à la sobriété énergétique. sur cette thématique et par la même constitue une réelle problématique de santé. Ce constat nous invite non seulement à s interroger sur la pertinence d une réflexion similaire concernant le pôle Enseignement de cet établissement mais, au-delà, sur l ensemble des bâtiments à édifier même si j entrevois désormais la réponse à cette vaste question. Une réflexion sur le principe d une ventilation naturelle ne constitue en aucun cas la solution à cette problématique globale de la qualité de l air intérieur. En effet, ce dispositif, forcement dépendant d un contexte environnant particulier à chaque projet, ne constitue pas «la solution type» mais se révèle davantage comme une des composantes de l éventail des propositions constituant le champ des possibles de la conception architecturale et environnementale. «Un bâtiment conçu, réalisé et géré selon une démarche de Qualité Environnementale est un bâtiment qui possède toutes les qualités habituelles d un bâtiment (d'architecture, de fonctionnalité, d'usage, de performance technique, etc.) mais dans des conditions telles que ses impacts sur l'environnement sont durablement minimisés à toutes les échelles, depuis l'ambiance des espaces intérieurs jusqu'à l'échelle de la planète en passant par ses abords immédiats, et à toutes les époques, depuis l'extraction des matières premières qui ont servi à sa fabrication jusqu'à sa démolition.» (ADEME, Qualité Environnementale des Bâtiments). D après le ressenti de certains intervenants rencontrés lors de notre formation, la qualité de l air dans les établissements d enseignement est largement montrée du doigt lors des différentes études menées

21 7. Bibliographie et Références Différents documents liés au programme remis par le Maître d Ouvrage. Ventilation naturelle et mécanique - les guides BIO-TECH Projets avec ventilation entièrement naturelle : Le Queen's Building de l'université de Montfort - Architectes : Short Ford & Associates - UK Ventilation naturelle et ventilation mécanique dans les bâtiments à haute qualité environnementale guide ICEB- Bio-ARENE Energie+ - conception et rénovation des bâtiments tertiaires Veille documentaire - Fiches «Qualité Environnementale» OB02_ACT003_FT005 Ventilation naturelle V doc Le bâtiment environnemental du BRE (British Research Establishment) - Architectes : Feilden Clegg Architects UK Projet NatVent : Le CSTC participe au programme de recherche européen "NATVENT" initié par le programme JOULE de la Commission européenne. L application de la ventilation naturelle dans les immeubles de bureaux (pour le contrôle de la qualité de l air et pour le refroidissement en conditions estivales) se heurte actuellement à différents obstacles. NatVent analyse ces entraves et étudie les performances d immeubles de bureaux à ventilation naturelle (dont 3 situés en Belgique). En outre, le projet propose des solutions telles que des outils pour le concepteur et des éléments de ventilation intelligents. Les résultats sont présentés sur un CD-Rom et dans un guide "Natural ventilation for offices", disponibles au CSTC.

22 Projet avec ventilation naturelle et récupérateur de chaleur : BedZed Architectes : Bill Dunster UK Projet avec ventilation naturelle assistée et contrôlée (VNAC) : Logements collectifs - Architecte Philippe Madec - Saint-Nazaire France Un échangeur de chaleur dans le système de ventilation naturelle permet de récupérer 50 à 70% des calories provenant de l air vicié évacué. L architecte Philippe Madec et son équipe ont installé pour la première fois en France, à Saint-Nazaire, un système de ventilation naturelle assistée et contrôlée (VNAC) dans des logements collectifs. C est un parcours du combattant qu ont dû mener l architecte Philippe Madec et son équipe pour imposer, pour la première fois en France, un système de ventilation naturelle assistée et contrôlée (VNAC) dans des logements collectifs. Le procédé - qui a donné lieu à une Appréciation technique d expérimentation (ATEx) - a été mis en œuvre à Saint-Nazaire (Loire- Atlantique) dans cinq immeubles (95 logements) pour le compte du groupe CISN. Il s agit d un système de ventilation simple flux autoréglable. Mais l extraction est assurée indépendamment pour chaque logement, à la fois sous l effet d un tirage thermique et du vent grâce à des tourelles en toiture.

23 L air neuf est introduit dans le logement par des bouches situées dans les pièces principales (chambres et séjour). Ces entrées d air sont spécialement dimensionnées pour répondre aux contraintes de débits sous de faibles différences de pression (Invisivent de Renson). conduits d extraction, et donc de perfectionner le tirage. Ce dispositif est associé à un système complet de régulation pour chaque logement, permettant de réduire les débits en hiver. Il sera suivi par le Cete de l ouest qui mettra à jour d éventuelles évolutions. L air vicié est extrait dans les pièces humides (cuisine, salle de bains et WC) et rejeté à l extérieur par des conduits débouchant en toiture, chaque logement possédant son propre conduit principal d extraction. «Le système est symbolisé par de grosses cheminées en toiture dont le dessin fait penser à celles de Bed-Zed, près de Londres», explique Philippe Madec. Ces drôles d objets réalisés en chaudronnerie ont une double fonction. Ils recueillent les sorties des conduits individuels de ventilation (cinq conduits par cheminée) mais, surtout, ils servent d embase à une tourelle à vent (Hurricane H800 de Edmonds) qui permet d augmenter les débits extraits sous l action du vent, très présent à Saint-Nazaire. Girouette de surpression : Pour améliorer le tirage, la cheminée comporte une partie mobile et orientable (appelée «girouette»), avec un orifice destiné à introduire de l air supplémentaire dans la tourelle. Le but est d orienter l orifice face au vent pour créer une surpression. Enfin, ces tourelles fonctionnent aussi comme des cheminées solaires car un châssis vitré (ouvrant pour la maintenance) a été ajouté à leur pied afin d augmenter ponctuellement la température à la sortie des Tourelle de ventilation