J O U R N E E S G EOT H E R M I E EN R E G I O N C E N T R E

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1 J O U R N E E S G EOT H E R M I E EN R E G I O N C E N T R E De l estimation des besoins / critères et exemple Février 2012 Présentation : Jérôme DIOT Directeur Technique EGIS Centre Ouest 1

2 Sommaire Conception et réglementation thermique : les bases du dimensionnement Prise en compte des ENR dans la RT2012 Mise en œuvre des études thermiques : exemple du CDM de Tours

3 Conception et réglementation thermique Conception et réglementation PERFORMANCE DU BÂTIMENT Forme architecturale Performance thermique du bâti Ubat en RT 2005 et Bbio en RT Confort d été : Tic Perméabilité à l air du bâtiment PERFORMANCE DES SYSTEMES Système d éclairage Performance du Bâti Performance des systèmes Bâtiment basse consommation Utilisation des ENR Système de ventilation Conception transversale Système de pilotage de l installation Système de production de chaleur 3

4 Prise en compte des ENR dans la RT2012 Performance des systèmes Obligatoire en maison individuelle ou accolée Production d eau chaude sanitaire solaire (minimum de 2m²) ou thermodynamique (coefficient de performance supérieur à 2) Raccordement à un réseau de chaleur alimenté à plus de 50 % par une énergie renouvelable ou de récupération (bois, incinérateur ou géothermie) Chaudière à micro-cogénération à combustible liquide ou gazeux Autres bâtiments soumis à la RT2012 Le coefficient M CGES = 0,3 pour l utilisation de bois énergie Le coefficient M CGES suivant le taux de CO2 des réseaux de chaleur Récapitulatif standardisé Systèmes de production d énergie utilisant des énergies renouvelables 4

5 Présentation du dossier Maître d Ouvrage : SITCAT (Syndicat Intercommunal des Transports en Communs de l Agglomération Tourangelle) AMO: Cité Tram Architecte: LEUDE ET LEUDE Objectif énergétique : BBC 5

6 Présentation du dossier Différentes zones de fonctionnement : Atelier : les ateliers de maintenance (composants, IF), la station de lavage, Bureaux : exploitation, salles de formation et vestiaires Zone atelier RDC Différentes zones thermiques : Locaux climatisés liés aux process (locaux informatiques..). Locaux rafraîchis Locaux chauffés Zone atelier R+ 1 Zone bureaux R+2 6

7 Conception et réglementation thermique Limiter les besoins Performance du bâti DÉSIGNATION U GLOBAL (W/M²/ C) Mur extérieur 0.18 Plancher sous combles 0.13 Toiture 0.13 Dalle terrasse 0.32 Plancher sur terre-plein 0.15 Vitrage double Bureaux Uw : 1.4 Vitrage double - Atelier Uw : 1.5 Porte sectionnelle 1.5 Ubat projet : 0,386 W/m²K Gain de 20% par rapport à Ubat ref Lumière naturelle façade Nord Eclairage naturel Ventilation naturelle (zone atelier) et extraction spécifique Ventilation double flux (zone bureau) Confort d été 7

8 Détermination des besoins 2 approches énergétiques complémentaires Réglementaire : sans process Globale : avec process Objectif BBC < Cref-50% kwhep Energie utile kwh Calcul conventionnel en énergie primaire: - Chauffage des bureaux et ateliers - Rafraichissement des bureaux - Auxiliaire - Eclairage Calcul de consommation en énergie utile: - Chauffage des bureaux et ateliers - Rafraichissement des bureaux - Climatisation du process - ECS - Auxiliaire 8

9 Détermination des besoins 2 approches énergétiques complémentaires Réglementaire : sans process Objectif BBC < Cref-50% kwhep Globale : avec process Energie utile kwh Etude de faisabilité énergétique Calcul conventionnel en énergie primaire: - Chauffage des bureaux et ateliers - Rafraichissement des bureaux - Auxiliaire - Eclairage Calcul de consommation en énergie utile: - Chauffage des bureaux et ateliers - Rafraichissement des bureaux - Climatisation du process - ECS - Auxiliaire 9

10 Détermination des besoins Besoins annuels hors process en kwh Besoins annuels avec process en kwh Bureaux Chaud 22% Bureaux Froid 7% Atelier Chaud 71% Process Froid 67% Atelier Chaud 24% Bureaux Chaud 7% Bureaux Froid 2% SANS PROCESS Besoins annuels globaux en énergie utile: 213 MWh AVEC PROCESS Besoins annuels globaux en énergie utile: 643 MWh 10

11 Détermination des besoins Besoins annuels hors process en kwh Besoins annuels avec process en kwh Bureaux Chaud 22% Bureaux Froid 7% Atelier Chaud 71% Process Froid 67% Atelier Chaud 24% Bureaux Chaud 7% Bureaux Froid 2% SANS PROCESS Besoins annuels globaux en énergie utile: 215 MWh x 3 AVEC PROCESS Besoins annuels globaux en énergie utile: 645 MWh 11

12 Besoins kwh Puissance en KW Centre de Maintenance de TOURS Détermination des besoins 160,0 140,0 120,0 BILAN DES PUISSANCE HORAIRE Besoins Froid Process Evolution des besoins en chaud et froid dans l année 100,0 80,0 Besoins Chaud Atelier 60,0 40,0 Besoins Chaud Bureaux 20,0 0, BILAN DES BESOINS ENERGETIQUES MENSUELS Besoins Froid Bureaux Process Froid Zone de traitement Atelier Process Bureaux chaud Besoins annuels 150 MWh 430 MWh 50 MWh Atelier Chaud Bureau rafraîchissement 15 MWh Bureaux Chaud Bureaux Froid

13 Puissance en KW Puissance en KW Centre de Maintenance de TOURS Analyse des besoins 2 systèmes distinctes Sécurité de fonctionnement pour le process 70,00 Zone bureaux Puissance horaire 160,0 Zone atelier et process Puissance horaire 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Besoins Chaud Bureaux Besoins Froid Bureaux 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Besoins Froid Process Besoins Chaud Atelier 13

14 Etude multi-énergie L arrêté du 18 décembre 2007 relatif aux études de faisabilité des approvisionnements en énergie les systèmes solaires thermiques ; les systèmes solaires photovoltaïques ; les systèmes de chauffage au bois ou à biomasse ; les systèmes éoliens ; le raccordement à un réseau de chauffage ou de refroidissement collectif à plusieurs bâtiments ou urbain ; les pompes à chaleur géothermiques ; les autres types de pompes à chaleur ; les chaudières à condensation ; les systèmes de production combinée de chaleur et d'électricité. 14

15 Choix : pompe à chaleur géothermie Chaudière gaz bureaux et radiants gaz atelier Chaudière bois Géothermie PAC Chaudière à condensation Consommation annuelle en kwh d Ef Consommation en MWh d Ep par an MWhep 690 MWhep 852 MWhep 823 MWhep Economie en MWh d Ep par an - 9 MWhep 178 MWhep 16 MWhep 45 MWhep Consommation en kwh d Ep/ m²/an 110, ,16 104,5 Economie en kwh d énergie primaire / m²/an ,84 5,48 Taux de CO2 en kg/m²/an 11,24 5,44 5,49 9,93 10,29 Gain de CO2 en kg/m²/an 5,8 5,75 1, Classe Energie (avec process) D D D D D Classe CLIMAT (avec proces) C B B C C Facture estimée en HT HT HT HT HT HT Coût global annuel HT/m² 2.98 HT 2.60 HT 1.88 HT 2.81 HT 2.74 HT Economie réalisée HT/m² HT 1.10 HT 0.17 HT 0.24 HT Surcoût de l installation en HT HT HT HT HT Economie réalisée HT HT HT HT HT Temps de retour en année - 25 ans 8 ans 15 ans 11 ans Economie en MWh d énergie primaire par an - 9 MWhep 178 MWhep 16,12 MWhep 44,64 MWhep Economie en kwh d énergie primaire / m²/an - 1,21 22,56 2,05 5,67 Cumul des économies générées en kwh d énergie primaire / m²/an sur 30 ans - 34,3 kwhep/m² 677 kwhep/m² 61,4 kwhep/m² 170 kwhep/m² Surcoût de l installation en HT HT HT HT HT Economie réalisée actualisée sur 30 ans HT HT HT HT HT Total des économies réalisées actualisées sur 30 ans HT HT HT HT HT Taux de rentabilité interne sur 30ans en % 1,6 % 13,3 % 7,14 % 10,94 % 15

16 Schéma de principe Schéma de principe CVC CdM Tours Ateliers Installation géothermie Panneaux Rayonnants Locaux Process Climatisés Appoin t Chaudière Gaz Administrati on Bureaux Ventilo-convecteurs Appoint Groupe Froid PAC Aéroréfrigérant Pieux Géothermie. Récupération d énergie sur le groupe froid 16

17 Schéma de principe 17

18 Principe de fonctionnement Principe de fonctionnement Pompe à chaleur géothermie Pieux thermoactifs Printemps: Fonctionnement du bâtiment en free-cooling 18

19 Dimensionnement des pieux thermoactifs 54 pieux thermoactifs Longueurs des pieux : 15 m 4 tubes par pieu PEHD 25 mm Coût de l installation : HT Besoins de chauffage (kwh) Energie à extraire du sol (kwh) Besoins de rafraîchissement (kwh) Energie à réinjecter dans le sol (kwh) Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre Total Courbe réalisée par ECOME Obtention d un ATEX du CSTB 19

20 Réalisation des pieux thermoactifs Tubes fixés dans le ferraillage des pieux de fondations Réalisation de 500 pieux dont 54 pieux thermoactifs Sortie de la tête de pieux Réalisation des pieux Vérification de l'étanchéité des tubes dans les pieux Mise en place des longrines 20

21 Réalisation des pieux thermoactifs Mise en forme du terre-plein Sortie des tubes caloporteurs Coulage du dallage avec mise en place d'un isolant pour éviter les échanges avec la dalle béton Raccordement des tubes des pieux vers le collecteur de distribution Tubes en attente pour la mise en place des collecteurs 21

22 Conclusion Pour réussir un projet en géothermie, il faut: Un maître d ouvrage et un maître d œuvre motivés Complexité des démarches Risque sur l énergie du sous-sol Travail supplémentaire de conception Des spécialistes qui travaillent ensemble Ingénieur fluides / Géotechnicien / Ingénieur structure Des entreprises compétentes Une simplification des démarches administratives 6 mois pour avoir l ATEX 22