Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement

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

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

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

Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement 2. Test de réponse thermique Appareil de test Température ( C) 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 Réponse du sous-sol à un stress thermique Réponse du terrain Tentrée ( C) Tsortie( C) 0 10 20 30 40 50 60 70 Temps (h) Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 4

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

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

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 40 35 30 25 20 15 10 5 Comportement sur le long terme (20 ans) Température en entrée des sondes Température en sortie des sondes 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Temps (h) sur 20 années x 10 4 Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 7

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

Lycée Marc Bloch à Sérignan TRT et dimensionnement Merci pour votre attention Bruno SEGUIN 06 75 73 98 56 bruno.seguin@x-terma.com Rencontres régionales de la géothermie en Languedoc-Roussillon 9

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

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: 168.5 M d investissement 210 M de fonctionnement. 87 lycées publics 101 986 lycéens (dont 79 % dans le secteur public) 86.4% tous bac confondus Augmentation de 7.7 % depuis 2005.

Plan Pluriannuel d Investissement (PPI 2004-2010) 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 2004-2010 : 1,1 milliard d euros

LYCEES NEUFS DE LA REGION Direction de l Éducation

Bilan PPI 2004-2010 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

Lycée Jean Moulin à Béziers

Lycée Paul Langevin à Beaucaire

Lycée Alphonse DAUDET à Nîmes

Mise en place d un deuxième PPI 2010-2015 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 2010-2015 de 456 millions d euros

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 2007 - 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)

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...)

Exemple du lycée Marc Bloch : Réalisation d une installation géothermique

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 : 1 588 élèves intégrant 48 divisions Surface utile totale de 13 777 m² (surface totale 20 726 m²) comprenant : - des locaux d enseignement - un service de restauration scolaire avec une cuisine de production d une capacité de 1 280 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

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

LYCEE MARC BLOCH Sérignan

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

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)

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

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

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 10.000 m² (excavation de 10.000 m3)

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 168.000 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 133 100 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

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 : 485.400 HT Subvention du FEDER: 274.602 et ADEME 68.651 Lycée Marc Bloch (livré en septembre 2013) Coût études préalables: 63.860 Coût installation géothermique: 395.000 Coût PAC: 56.190 Total coûts: 515.050 HT Subvention du FEDER: 190.257

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)

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