Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement

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1 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement Etapes du montage d un projet Faisabilité / Choix énergétique Evaluation technicoéconomique TRT / Etudes Caractérisation du site (Test de Réponse Thermique) et dimensionnement précis Phase travaux Rédaction du DCE Suivi de travaux Exécution des travaux Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 1

2 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement Phase TRT / Etudes! 1. Mise en place de la sonde pilote - Forage et installation d une sonde géothermique (qui peut être utilisée dans le futur champ de sondes) + suivi géologique! 2. Réalisation du Test de Réponse Thermique - Mesure des propriétés thermiques du sous-sol, en utilisant la sonde pilote! 3. Etudes et dimensionnement par simulation numérique - Dimensionnement de l installation géothermique par utilisation de logiciels appropriés Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 2

3 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 1. Forage et pose des sondes pilote Atelier de forage 4 sondes pilote installées Forage rotary Arrêt à 95m (aquifère protégé de l Astien) Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 3

4 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 2. Test de réponse thermique Appareil de test Température ( C) Réponse du sous-sol à un stress thermique Réponse du terrain Tentrée ( C) Tsortie( C) Temps (h) Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 4

5 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 2. Test de réponse thermique RESULTATS DU TEST DE REPONSE THERMIQUE Sonde N 1 Sonde N 2 Sonde N 3 Sonde N 4 Température du sous-sol ( C) 16,90 17,20 17,60 17,60 Conductivité (W/m.K) 1,91 1,84 1,91 1,69 Choix de l implantation des sondes : Zone des sondes pilote N 1 et 3. Température du sous-sol : Conductivité thermique : excellente moyenne Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 5

6 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 3. Etudes et dimensionnement Utilisation du logiciel de simulation dynamique TRNSYS (simulation par pas de temps de 1 heure). Etude du comportement du champ de sondes sur une année, puis sur le long terme (20-25 ans) Critère de dimensionnement : Remplissage des sondes avec de l eau (sans antigel)! Température minimale atteinte par l eau en entrée des sondes géothermiques supérieure à 5 C Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 6

7 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 3. Etudes de dimensionnement Température ( C) Exemple de résultat de simulation : température de l eau à l entrée et à la sortie des sondes, heure par heure, sur 20 ans Comportement sur le long terme (20 ans) Température en entrée des sondes Température en sortie des sondes Temps (h) sur 20 années x 10 4 Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 7

8 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 3. Etudes de dimensionnement DIMENSIONNEMENT Nombre de sondes : 60 Profondeur : Espacement entre sondes : Type de sonde : Cimentation : Dimensionnement satisfaisant le critère sur le long terme 95 m 10 m Double-U en PEHD Ø32 Coulis à haute conductivité Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 8

9 Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement Merci pour votre attention Bruno SEGUIN Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 9

10 REGION LANGUEDOC ROUSSILLON Direction de l Éducation Journée Régionale de la GEOTHERMIE 12 novembre 2013

11 CHIFFRES CLES DE l EDUCATION C est afin de donner aux jeunes les meilleures conditions de réussite et d épanouissement et de favoriser leur accès à l emploi que la Région Languedoc- Roussillon s investit tout particulièrement dans le domaine de l éducation. Budget 2013 consacré à l éducation: M d investissement 210 M de fonctionnement. 87 lycées publics lycéens (dont 79 % dans le secteur public) 86.4% tous bac confondus Augmentation de 7.7 % depuis 2005.

12 Plan Pluriannuel d Investissement (PPI ) Constat en 2004 : Un patrimoine insécurisé et très dégradé 48 lycées de la Région sous Avis Défavorable de la Commission de Sécurité Objectif : Faire face au délabrement de la plupart des lycées publics existants de la Région afin de recréer les conditions de la réussite scolaire et réduire les inégalités sociales Action : Vote d un premier PPI : 1,1 milliard d euros

13 LYCEES NEUFS DE LA REGION Direction de l Éducation

14 Bilan PPI Réhabilitation de 70 lycées Remise aux normes de sécurité, d accessibilité et d hygiène de l ensemble du patrimoine bâti Augmentation des capacités d hébergement en internat Création de 520 places supplémentaires Développement d espaces supplémentaires pour l enseignement et notamment l enseignement professionnel Création de 1852 places dans les sections professionnelles

15 Lycée Jean Moulin à Béziers

16 Lycée Paul Langevin à Beaucaire

17 Lycée Alphonse DAUDET à Nîmes

18 Mise en place d un deuxième PPI Constat en 2010 : Nécessité de poursuivre l effort de restructuration Objectifs : Achever les restructurations initiées dans le PPI précédent Réaliser des restructurations dans les lycées n ayant pas bénéficié du premier PPI Développer des actions fortes en matière de développement durable Mettre en conformité l accessibilité des lycées Action : Vote d un deuxième PPI de 456 millions d euros

19 Démarche en matière de maîtrise de l énergie amorcée en 2006 Démarche: avant tout économies d énergie puis pour le solde recours aux énergies renouvelables Avec le CRTE, la Région a défini des objectifs énergétiques, à destination de toutes les opérations de travaux et maintenance 1ère étape : objectifs du CRTE voté en approche globale du parc - tous usages électriques comptabilisés - hors ENR - énergie finale Proche niveau EFFINERGIE et ECS 2ème étape : Expérimentation du lycée Marc Bloch (livré en septembre 2013) 10 kwh/m² chaleur et 10 kwh/m² électricité 3ème étape : renforcement des exigences analyse en cours à l aide des retours d expérience pour abaisser les niveaux de consommation exigés, en raison de la problématique des surchauffes en demi-saison sur des bâtiments très isolés ( apports internes importants)

20 Mise en œuvre du référentiel: processus opérationnel et moyens La démarche régionale : une approche pragmatique fondée sur une expertise interne et sur les retours d expérience PROGRAMME / CRTE Étude des besoins réels RECEPTION / EVALUATION évaluation / campagnes de mesures ETUDES de CONCEPTION outils de simulations pour les études de conception Expertise interne environnement et énergie (chauffage, électricité ) plus thématiques (restauration, VDI, SSI ) CHANTIER AMO énergie à la demande Tests et mesures pour contrôler la qualité de mise en œuvre et le respect des cahiers des charges Réunions thématiques (énergie, restauration ) Rendus spécifiques (synoptiques, DEM...)

21 Exemple du lycée Marc Bloch : Réalisation d une installation géothermique

22 Lycée MARC BLOCH Programme de l opération de construction Le lycée Marc Bloch est le 5 ème lycée sur le secteur biterrois, destiné à alléger les effectifs des lycéens accueillis au lycée Jean Moulin de Béziers. Lycée d Enseignement Général Technologique et d Enseignement Professionnel dans les métiers de la comptabilité et du secrétariat et une section de technicien supérieur : management des unités commerciales, assistance de direction, informatique de gestion Capacité d accueil : élèves intégrant 48 divisions Surface utile totale de m² (surface totale m²) comprenant : - des locaux d enseignement - un service de restauration scolaire avec une cuisine de production d une capacité de rationnaires, - un internat d une capacité de 100 lits - un plateau sportif extérieur. Montant de l opération: 52 M TDC Démarrage travaux: Juin 2011 Mise en service : Rentrée scolaire de septembre 2013

23 Lycée MARC BLOCH Plan de masse Pompe à chaleur Chaudière à gaz Champ de sondes géo thermiques Bât A1 Administration Enseignement scientifique Bât A 3 Cuisine Restaurant Bât A 2 Accueil loge Locaux professeurs CDI Enseignement général Bât C1 Internat Bât E Vestiaire EPS Bât D Salle polyvalente Bât B1 Enseignement général Bât B2 Enseignement Artistique Enseignement Tertiaire Bât J Logements de fonctions

24 LYCEE MARC BLOCH Sérignan

25 Lycée MARC BLOCH- Réalisation d un installation GEOTHERMIQUE Démarche : Exigences BBC+ et recours à la géothermie Etude de faisabilité et choix géothermie verticale Etude du positionnement du champ de sondes à partir de la réponse thermique du sol suite à des campagnes de sondages Etudes des besoins en chaleur et froid du lycée et dimensionnement des sondes Réalisation des travaux et mise en œuvre (AO spécifique) Suivi du fonctionnement - instrumentation Equipe de mise en œuvre Architecte : cabinet FONTES Bureau d études fluides : DURAND Tests de réponse thermique: X-TERMA Etudes géologiques: HYDRO GEO SERVICES Bureau d études sondes géothermiques: ANTEA Group Travaux: MCCF

26 Construction du lycée MARC BLOCH Démarche énergétique Objectifs énergétiques très ambitieux (BBC +): Consommation d électricité 10 kwh/m²/an (énergie finale) Consommation de chauffage et ECS 10 kwh/m²/an Lycées précédents: 15 kwh élec et 50 kwh chauffage Problématique du confort d été des locaux performants sur le plan de l isolation et de l étanchéité à l air et ayant des apports internes importants (problématique renforcée par l évolution du climat) Recours à pompe à chaleur pour traiter les éventuels risques de surchauffes (utilisation en rafraîchissement) Exigence d un COP élevé (proche de 5) Choix de la géothermie (profiter des échanges avec le sous-sol et de sa température élevée 17 C)

27 Lycée MARC BLOCH - Etude de confort d été Simulation thermodynamique Comparaison des températures au dessus de 28 C atteintes dans les salles en période d occupation: - avec conditions météo moyennes: moins de 40 h dans l année au-dessus de 28 C - et avec conditions météo extrêmes type canicule de 2003 : dépassement important où rafraîchissement passif ne suffit plus dans la plupart des locaux

28 Lycée MARC BLOCH Conception énergétique du projet Cohérence entre la minimisation des besoins énergétiques, le mode d émission du chauffage et la production de chaleur par PAC 1. Maîtrise des consommations de chauffage : - une architecture bioclimatique fortement paysagée - traitement impératif de l enveloppe avec parois très fortement isolées thermiquement et étanchéité à l air de l enveloppe - ventilation par centrale double flux 2. Moyens de production de chaleur : - Chauffage par géothermie en circuit fermé avec pompe à chaleur en puisant la chaleur du sous-sol - L installation peut être inversée, c est à dire qu il est possible de rafraîchir les locaux traités en envoyant cette chaleur vers le champ de sondes géothermiques 3. Modes de chauffage adaptés : - Les températures d émission les plus faibles possibles pour optimiser le rendement de la PAC - tout air pour les classes qui sont des locaux à forte occupation intermittente, - chauffage statique par radiateurs pour l internat, - plancher chauffant pour l administration, etc

29 Lycée MARC BLOCH : comparaison des modes de production de la chaleur par la STD Résultats de la simulation thermodynamique : couverture des besoins en chaleur suivant différents modes de production (chaudière gaz, chaudière bois, PAC électricité et PAC gaz) Comparatif des consommations d électricité, de gaz et de bois Choix type de géothermie: tude de faisabilité pour faire le choix de puiser la chaleur dans le sol par géothermie verticale Géothermie horizontale aurait nécessité une surface de captage de m² (excavation de m3)

30 Lycée MARC BLOCH Dimensionnement de l installation géothermique Caractéristiques de l installation PAC sur géothermie Besoins du lycée : Demande totale de 572 kw pour -5 C extérieur Besoins de chaleur annuels de kwh Couverture des besoins à 90 % par la PAC avec 40 % de la puissance totale et Appoint par chaudière gaz Champ de sondes géothermiques 60 Sondes double-u de Ø 32mm installées verticalement sur 95m de profondeur. Linéaire total de l échangeur : 5260 m en vertical et 600 m en horizontal Ø 40 Puissance d échange 28 W/ml, soit une puissance extraite de 157,36 kw et une consommation extraite du sol de kwh/an. Utilisation de la PAC La production d'eau chaude et d'eau glacée est réalisée à partir d'une pompe à chaleur Besoins 202 kw en Chaud - Puissance absorbée élec de 41,8 kw (COP : 4,85) Besoins 178 kw en froid Puissance absorbée élec de 34,1 kw Régime d'eau des sondes géothermiques : 10/13 C en hiver et 22/25 C en été. Régime d'eau sortie de PAC (coté utilisateur) : 40/35 C en hiver et 10/15 C en été

31 Lycée MARC BLOCH - Coûts Comparatif entre projet PAC sur géothermie profonde Et projet de chaufferie Bois avec silo à plaquettes Lycée Prévert (livré en septembre 2009) Coût silo, chaufferie bois et équipements chaudière bois : HT Subvention du FEDER: et ADEME Lycée Marc Bloch (livré en septembre 2013) Coût études préalables: Coût installation géothermique: Coût PAC: Total coûts: HT Subvention du FEDER:

32 Lycée MARC BLOCH - Suivi installation géothermique Campagne de mesures d un an réalisée par notre AMO énergie ENERTECH en utilisant les données enregistrées par la GTC et la pose de mesureurs complémentaires - le comportement du stockage géothermique - les performances de la pompe à chaleur - les performances énergétiques du lycée (bilan BEI) - les performances thermiques d'un bâtiment BBC+ (évaluation bâti, performances du chauffage à air, évolution des températures hors saison de chauffe)

33 Lycée MARC BLOCH Etudes Préalables Test de réponse thermique du sol de mars à août 2010 (étude dynamique) Forages test n 1 (zone parking) et 2 (terrain de sport) à 100 m de profondeur Avec Suivi géologique et hydrogéologique du sol (étude réglementaire) Forages complémentaires n 3 et 4 sur la zone parking Ces tests ont permis de : - Mesurer la conductivité thermique du sous-sol - Déterminer la puissance d échange avec le sol, nécessaire au calcul du nb de sondes - Localiser l emplacement du champ de sondes