Phase avant-projet : synopsis des stratégies relatives aux réseaux et équipements techniques dans les immeubles de bureaux multi-étagés Définit les principaux types de réseaux et équipements techniques pour les immeubles de bureaux multi-étagés, en portant une attention particulière aux systèmes de climatisation. Résume l'emplacement des réseaux et équipements techniques primaires. Contenu 1. Importance des interfaces 2 2. Types de réseaux et équipements techniques généraux des bâtiments 2 3. Types de systèmes de climatisation 2 4. Emplacement des réseaux et équipements techniques primaires 4 5. Ingénierie contre l incendie dans les bâtiments équipés de réseaux et équipements techniques 8 Page 1
1. Importance des interfaces L une des interfaces les plus importantes dans la conception d un bâtiment moderne est l interaction entre la structure et les réseaux et équipements techniques. Les décisions prises par les ingénieurs de structure exercent une influence significative sur l installation, la performance et l entretien des réseaux et équipements techniques des bâtiments. De même, les exigences des réseaux et équipements techniques des bâtiments ont des implications pour la conception structurale et de nombreuses formes nouvelles de structure ont été développées qui intègrent efficacement la majeure partie des réseaux et équipements techniques des bâtiments dans la zone structurale. 2. Types de réseaux et équipements techniques généraux des bâtiments Les réseaux et équipements techniques des bâtiments peuvent être groupés de plusieurs façons : Équipements de climatisation (si requis) et distribution verticale de l air aux étages. Chauffage et rafraîchissement et distribution horizontale aux étages, y compris le contrôle local. Systèmes électriques et de communication de données. Systèmes de protection incendie, y compris mesures actives telles que extincteurs et détection automatiques. Installation et distribution d eau et d équipements sanitaires. Ascenseurs, escaliers roulants et autres équipements de mouvement vertical. 3. Types de systèmes de climatisation Parmi tous les réseaux et équipements techniques, ce sont les systèmes de climatisation qui occupent le plus gros volume et qui demandent par conséquent la plus grande attention dans leur interaction avec la structure. Le besoin en climatisation dépend des facteurs suivants : Besoins en air frais des occupants. Taille du bâtiment (qui peut rendre difficile l aération naturelle). Bruit extérieur et pollution émanant de la circulation. Stratégie d économie énergétique. Besoins en refroidissement (qui peuvent varier selon usages). Besoins de contrôle local de la température et de l humidité relative. L énergie requise pour le refroidissement est quatre fois plus chère que l énergie de chauffage par EC de changement de température, dû en partie aux inefficacités du processus de refroidissement et en partie à l utilisation de l électricité au lieu du gaz naturel comme source principale d énergie. En conséquence, le besoin en climatisation (ou plus exactement en Page 2
«rafraîchissement de confort») devrait être attentivement étudié au stade conceptuel du processus de conception et de calcul. Dans certains pays, la réglementation interdit l'usage de la climatisation, sauf pour certaines applications particulières, afin de limiter la consommation en énergie primaire. Les deux exigences principales d un système de climatisation sont : L apport d air frais aux occupants. Le chauffage ou le refroidissement de l air pour le confort des occupants. Ces deux exigences peuvent être combinées dans les moyens de livraison d air frais, ou bien elles peuvent être séparées (c.-à-d. chauffage et refroidissement fournis par deux méthodes séparées). Le contrôle de l humidité relative est moins important, car les êtres humains tolèrent une plage étendue d humidité relative (HR), entre 20 et 60 %. Les formes génériques de système de climatisation utilisées dans les bureaux et qui comportent un contrôle local sont : Volume d air variable (VAV) : L air est fourni à partir d une installation centrale de refroidissement et il est contrôlé localement au moyen d unités terminales qui règlent le chauffage et la distribution locale. L encombrement d une unité terminale typique est de 900 mm de longueur x mm carrés. Des diffuseurs sont habituellement disposés à l intérieur tous les 6 m x 6 m et à une plus grande fréquence le long du périmètre du bâtiment où les gains de chaleur sont plus élevés. Système à ventilo-convecteurs (FCU) : L air est délivré depuis une installation centrale et le chauffage/refroidissement local est assuré par des tuyaux d eau distribués séparément. Les unités à ventilo-convecteurs fournissent le contrôle local et le ventilateur recycle l air de la pièce sur les tuyaux de chauffage/refroidissement. L encombrement des FCU est typiquement de 1000 mm carrés et jusqu à une hauteur de 300 mm. Ils sont généralement plus économiques à l'installation que les systèmes VAV, mais ils requièrent plus d'entretien. Plafonds rafraîchissants : L air est délivré séparément et le refroidissement est fourni par effet de rayonnement des tuyaux d eau froide sous forme de plafond rafraîchissant (unité plate) ou gaine froide (unité linéaire). Les systèmes de refroidissement par rayonnement sont partiellement visibles et doivent donc avoir un aspect décoratif. La capacité de refroidissement peut être augmentée en faisant passer l air sur des serpentins de refroidissement. Si des conduites sont requises, celles-ci devraient être circulaires plutôt que rectangulaires. Les dispositions devraient être conçues afin de minimiser les joints, les courbures fortes, etc. Il est intéressant de noter que les solutions modernes utilisant des poutres à longue portée offrent un arrangement régulier d'ouvertures circulaires qui sont idéalement adaptées pour satisfaire les deux critères. Page 3
4. Emplacement des réseaux et équipements techniques primaires Les réseaux et équipements techniques primaires peuvent être situés en dessous ou au-dessus de la structure primaire. La méthode normale est la suivante : Climatisation, éclairage, extincteurs automatiques et distribution d eau en dessous de la structure. Électricité et communications des données au-dessus de la structure (dans un plancher surélevé). Dans les structures en acier, les unités terminales sont placées entre les poutres. Traditionnellement, les plus grosses canalisations étaient disposées le long d un corridor central, et les plus petites en dessous des poutres, comme sur la Figure 4.1(a). Dans les applications à longue portée, les conduites peuvent être intégrées dans la hauteur de la structure primaire à travers des ouvertures isolées ou multiples. Bien que moins commune, une forme alternative de distribution des réseaux et équipements techniques consiste à placer tous les services primaires au-dessus du plancher avec seulement l éclairage en dessous du plancher, comme sur la Figure 4.1(b). De cette façon, la structure du plancher peut être exposée si nécessaire. L espace vide d'un plancher haut incorpore les conduites, les unités terminales et les communications de données. Un des avantages de ce système est la facilité d installation et d entretien, mais il peut conduire à une construction plus haute, sauf dans les structures à plancher plat telles que les dalles en béton avec les poutres intégrées. Il est également adapté aux immeubles à occupation multiple puisque tous les réseaux et équipements techniques sont accessibles depuis la région qu ils servent. Structure et réseaux et équipements techniques peuvent être intégrés soit complètement soit partiellement au sein de la zone structurale, comme sur la Figure 4.2(a). Dans les poutres cellulaires, des ouvertures régulières sont fournies pour les conduites circulaires. Dans les systèmes de planchers minces, certaines conduites plus petites peuvent être placées entre les nervures du bac à nervures profondes et à travers les poutres, comme sur la Figure 4.2(b). Un exemple d intégration de réseaux et équipements techniques dans les poutres cellulaires est illustré sur la Figure 4.3. L emplacement des réseaux et équipements techniques en dessous du plancher dans un système typique de plancher mince est illustré sur la Figure 4.4. Page 4
1 150 2 130 3 1200 4 120 5 Clé : 1. Prise alimentation/communications/données 2. Vide du plancher 3. Vide du plafond 4. Conduite d alimentation 5. Sortie d air (a) Réseaux et équipements techniques en dessous de la poutre 1 500 2 130 1150 3 120 4 Clé : 1. Sortie d air par l espace vide du plancher 2. Vide du plancher 3. Vide du plafond 4. Éclairage (encastré, ou avec des spots au sol la hauteur du vide du plafond peut être réduite) (b) Réseaux et équipements techniques au-dessus de la structure Figure 4.1 Autres emplacements de réseaux et équipements techniques sur ou en dessous du plancher ou de la structure Page 5
1 150 2 130 120 3 4 1100 200 100 5 Clé : 1. Prise alimentation/communications/données 2. Vide du plancher 3. Vide du plafond 4. Conduite d alimentation 5. Sortie d air (a) Structure et réseaux et équipements techniques intégrés 1 150 2 300 30 4 3 1000 100 5 Clé : 1. Prise alimentation/communications/données 2. Vide du plancher 3. Vide du plafond 4. Conduite d alimentation 5. Sortie d air (b) Plancher mince ou poutres intégrées Figure 4.2 Exemples d intégration structure-réseaux et équipements techniques Page 6
Figure 4.3 Canalisations et pontages dans les poutres cellulaires Figure 4.4 Réseaux et équipements techniques en dessous du plancher dans un système de plancher mince utilisant un bac à nervures profondes Page 7
5. Ingénierie contre l incendie dans les bâtiments équipés de réseaux et équipements techniques Il faut veiller à ce que la compartimentation ne soit pas compromise par les réseaux et équipements techniques. En choisissant la protection incendie pour les poutres, les ingénieurs de structures devraient prendre en compte la nécessité d installer des réseaux et équipements techniques, notamment au cas où une connexion mécanique doit être faite à la semelle de la poutre. Les plaques de protection au feu ne devraient être utilisées qu aux endroits où il est peu vraisemblable que les entrepreneurs se servent des poutres pour supporter les réseaux et équipements techniques. Le découpage des plaques pour faire place aux fixations compromettrait la protection incendie. Avec les systèmes de protection par couvertures ignifuges ou pulvérisations à base de ciment, un système de câbles d acier peut être utilisé pour supporter les réseaux et équipements techniques. Encore une fois, la fixation directe de pinces sur les semelles des poutres n est pas possible. Les peintures intumescentes sont probablement la meilleure solution de protection incendie si des pinces de fixation sur les semelles doivent être utilisées, bien qu il faille veiller à ne pas endommager le système de protection incendie au cours de l installation des réseaux et équipements techniques. Page 8
Enregistrement de la qualité TITRE DE LA RESSOURCE Phase avant-projet : synopsis des stratégies relatives aux réseaux et équipements techniques dans les immeubles de bureaux multiétagés Référence(s) DOCUMENT ORIGINAL Nom Société Date Créé par R.M. Lawson SCI jan 05 Contenu technique vérifié par G.W. Owens SCI mai 05 Contenu rédactionnel vérifié par D.C. Iles SCI mai 05 Contenu technique approuvé par les partenaires STEEL : 1. Royaume-Uni G.W. Owens SCI 26/5/05 2. France A. Bureau CTICM 26/5/05 3. Suède A. Olsson SBI 26/5/05 4. Allemagne C. Mueller RWTH 11/5/05 5. Espagne J. Chica Labein 20/5/05 6. Luxembourg M. Haller PARE 26/5/05 Ressource approuvée par le Coordonnateur technique G.W. Owens SCI 25/4/06 DOCUMENT TRADUIT Traduction réalisée et vérifiée par : eteams International Ltd. Ressource traduite approuvée par : CTICM 07/7/05 Page 9