Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg ETUDE D UN LYCEE BBC. Projet de Fin d Etudes réalisé à COFELY- AXIMA.

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1 Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE FICHE DE LECTURE ETUDE D UN LYCEE BBC Projet de Fin d Etudes réalisé à COFELY- AXIMA Par Marie BESTIEN Tuteur Costic: M. Serge HAOUIZEE Responsable en entreprise: M. Benoit POUSSIN Septembre 2012

2 Projet de Fin d Etudes réalisé chez Cofely Axima, au Bureau d études Exécution à Nantes. Le tuteur d entreprise de ce projet est Monsieur Poussin. Le projet sur lequel j ai travaillé est un lycée BBC suivi par l agence de Montpellier, dont les études ont été réalisées à Nantes. 1. Objectifs de ce Projet de Fin d Etudes Le dimensionnement des réseaux aérauliques et la note de calcul acoustique pour l ensemble des locaux du lycée. Le dimensionnement de systèmes de production hydrauliques : chaudière, pompe à chaleur et pompes. Le dimensionnement du réseau d eau froide. 2. Lycée Basse Consommation Le lycée Marc BLOCH de Serignan (département de l Hérault) est un établissement d une capacité de 1600 élèves, et d une surface de m² SHON. Il s agit d un projet de Bâtiment Basse Consommation visant à réduire les émissions de CO2 liées à la production et aux transports. Le budget de l ensemble du projet est de 50 millions d euros TTC. Figure 1 : Plan de niveau du Lycée Les études thermiques du projet ont été menées par le bureau d études IBUZA du groupement de maîtrise d œuvre. Nous n avons donc pas travaillé sur l enveloppe du bâtiment. Le bureau d études techniques CVC à la demande du Maître d Ouvrage a imposé le recours partiel à des énergies renouvelables. Tuteur : HAOUIZEE Serge Septembre 2012 Page 2 sur 5

3 Une chaudière gaz à condensation et une pompe à chaleur géothermique produisent l énergie pour l ensemble de la structure. Les puits géothermiques n étaient cependant pas au lot Axima pour ce projet. La production d eau chaude sanitaire se fait par panneaux solaires autovidangeables couplés avec un préparateur d eau chaude sanitaire à gaz, pour le maintien en température, pour l internat et la cuisine. L objectif était de minimiser le nombre d appareils électriques. Il faudra veiller lors de l installation de l ensemble de l installation que l étanchéité à l air soit bien respectée. 3. Schémas de principe Pour bien définir les principes de fonctionnement des installations, j ai établi les descriptifs fonctionnels et les schémas de principe, qui seront servis de base pour les études pour l ensemble des bâtiments. Ils serviront également plus tard à la mise en service de l installation et pour la maintenance future. 4. Dimensionnement des réseaux Le dimensionnement des réseaux d un bâtiment s effectue à l aide des données du logiciel ClimaWin. A partir des apports et des déperditions des locaux, on peut dimensionner l ensemble des réseaux aérauliques et hydrauliques. Un bâtiment basse consommation est étanche, son enveloppe permet de limiter les infiltrations dans le bâti. Il faut donc veiller à ce que les débits hygiéniques soient toutefois assurés dans les locaux. Le bâtiment doit être en surpression par rapport à l extérieur pour éviter que les infiltrations ne soient trop importantes. C est à partir de ces débits et des déperditions qui doivent être minimisées dans les locaux, que l on peut dimensionner l ensemble des réseaux aérauliques. Pour dimensionner les réseaux, on a choisi une perte de charge maximale de 1Pa/m, pour limiter les consommations des ventilateurs. Il faut veiller que l ensemble des réseaux soient équilibrés les uns par rapport aux autres, pour éviter des zones de dépression ou de surpression entre locaux. Lors du dimensionnement des réseaux, j'ai porté une attention particulière aux pertes de charges pour limiter les consommations des ventilateurs qui sont un point clé dans un tel projet de Bâtiment Basse Consommation. Le contrat nous a imposé des contraintes acoustiques sur l ensemble du projet que ce soit en intérieur ou en extérieur. Les centrales de traitement d air étant nombreuses, il fallait donc vérifier que ces contraintes soient respectées et que les niveaux sonores soient respectés dans l ensemble des locaux types. Pour cette raison, une note de calcul acoustique a été entièrement rédigée. Cette note de calcul est déterminante, puisqu elle a remis en cause le dimensionnement et donc le dessin de certains réseaux. Elle a également permis de dimensionner les pièges à sons. Tuteur : HAOUIZEE Serge Septembre 2012 Page 3 sur 5

4 Dans la plupart des cas, les niveaux acoustiques dans les locaux étaient trop importants, il a fallu donc trouver des solutions techniques, comme des atténuateurs ou des pièges à son métalliques, permettant de diminuer la pression acoustique sans modifier la pression dans le réseau aéraulique. Après avoir dimensionné les réseaux aérauliques, j ai réalisé le dimensionnement hydraulique. En partant des apports et des déperditions de chaque local, on peut donc dimensionner les puissances de production des calories. Une Pompe à Chaleur géothermique sera installée dans le lycée. Les puits géothermiques sont hors lot Axima, on ne connait alors que les débits des fluides dans les puits géothermiques ainsi que les puissances nominales en hiver et en été, ce qui nous a permis de dimensionner la pompe à chaleur. La pompe à chaleur a été dimensionnée pour produire un maximum de chaleur en hiver et permettre un rafraîchissement si possible en été. Une chaudière basse consommation a également été dimensionnée pour qu elle soit en secours et en cascade par rapport à la pompe à chaleur, afin de maintenir une température de confort dans les locaux même en cas de panne de la pompe à chaleur. Les réseaux hydrauliques ayant été dimensionnés, on a pu déterminer l ensemble des pompes du réseau. A partir d une note de calcul, on connait les débits et les pressions pour chacune des pompes. Une fois, les éléments de productions aérauliques et hydrauliques déterminés, on peut dimensionner les terminaux dans les locaux. Dans notre cas, par volonté d économie d énergie, nous avons prévu des éjecto-convecteurs dans les salles de classes et un plancher chauffant-rafraichissant dans la salle des professeurs et dans l administration. On a choisi également d optimiser les terminaux, en fonction des taux de renouvellement d air. Les locaux, comme la cuisine, ayant un faible taux de renouvellement d air auront alors terminal statique (radiateurs) contrairement à eux, les salles de classes doivent être traités par traitement aéraulique. J ai proposé de que l ensemble des réseaux soient dans les circulations : zones tampons dans les volumes chauffés. Le bâtiment étant basse consommation, j ai proposé d installer des clapets tout ou rien dans l ensemble des salles de classe et ainsi limiter la consommation des éléments en cas d inoccupation des locaux. Pour ce projet nous avions les lots de Chauffage Ventilation et Climatisation, mais également le lot Plomberie. De la même façon que pour les réseaux hydrauliques et aérauliques, il a fallu dimensionner les réseaux d eau froide, d eau chaude. Là encore, j ai réalisé les notes de calcul et les schémas. Tuteur : HAOUIZEE Serge Septembre 2012 Page 4 sur 5

5 Il s agissait également de dimensionner les éléments de production d eau chaude sanitaire. Le client a fait le choix d installer des panneaux solaires autovidangeables pour la cuisine et l internat. Pour maintenir les températures, un préparateur à gaz est également prévu. Ces deux éléments permettent de limiter les pompes et ainsi les consommations énergétiques. Le cuisiniste nous a demandé de l eau adoucie pour ses installations. Ainsi j ai pu dimensionner le système de traitement d eau adoucie. 5. Les plans Les techniciens ont ensuite dessiné l ensemble de ces réseaux sur les plans, en tenant compte de l impact des autres corps d état du bâtiment. Les notes de calculs, schémas de principe sont très théoriques. Seuls les plans font foi, il faut donc impérativement que les plans reflètent la réalité des choix techniques réalisés. 6. Consultation des éléments techniques L ensemble des éléments techniques doivent répondre aux conditions techniques de dimensionnement. Ils doivent aussi avoir une faible consommation électrique et répondre à des classes énergétiques, classe A, pour les centrales de traitement d air et pour les pompes. L ensemble de ces éléments techniques que nous avons sélectionnés ont été validés par la Maîtrise d Œuvre. Lorsque le projet est terminé par le Bureau d Etudes Exécution, l ensemble des documents ont pu être mis à jour les uns par rapport aux autres. Il a fallu vérifier que les schémas de principe, notes de calculs, plans et spécifications techniques étaient dans la même continuité. 7. Conclusion Ce Projet de Fin d Etudes a été très enrichissant car il m a donné l occasion de travailler dans un bureau d études exécutions et de prendre part au déroulement complet d un projet. Le Maître d Ouvrage souhaitait faire de ce projet une vitrine en matière d énergies renouvelables, en réalisant un lycée basse consommation. Les Bâtiments Basse Consommation sont une vitrine de ce qui peut être réalisé, mais ce type de construction va devenir essentiel dans les années futures, avec les réglementations thermiques. Un tel projet a un surcout dans les matériaux et dans les études. La problématique d un installateur est alors d offrir des solutions techniques efficaces au client tout en respectant le budget, et ce pour le client et pour l entreprise. Par notre formation a l INSA, j ai été sensibilisée à ce label, ce qui m a permis de proposer et de mettre en place des solutions techniques innovantes tout en respectant le cahier des charges et le budget, mais aussi optimiser les contraintes liées aux bâtiments basse consommation. Tuteur : HAOUIZEE Serge Septembre 2012 Page 5 sur 5