constructions bbc : retours d`expériences

Un collège qui préserve
les générations futures
Par Patrice Drapier et Frédéric Marteau
EDF R&D département EnerBAT
(Énergie dans les Bâtiments et Territoires)
Le nouveau collège Luis-Ortiz de
Saint-Dizier a ouvert ses portes le
3 janvier 2011 aux élèves de l’ancien
établissement du Clos Mortier. L’ensem-
ble scolaire de 9 400 m2se compose de
trois entités distinctes: des logements de
fonction, un gymnase et le collège d’une
surface de 5 400 m2avec 23 salles qui peut
accueillir 400 élèves. Le Conseil général
de la Haute-Marne l’a voulu exemplaire
sur le long terme pour le respect de l’en-
vironnement et des économies d’énergie.
Aussi, le collège a-t-il été certifié HQE
construction le 2 novembre 2011. Le pro-
jet a été conçu par l’agence AAT “Jean-Phi-
lippe Thomas Architectes” suivant quatre
axes de réflexion : l’environnement, le
mieux-vivre, la construction bois et l’en-
gagement architectural. Le bureau
Le nouveau collège de Saint-Dizier a été conçu pour réduire au maximum
son empreinte écologique. L’analyse des consommations sur la première
année de fonctionnement est très prometteuse. Un objectif de 50 kWh/m2
pour l’ensemble des usages électriques est à portée de main.
Il y a deux ans, nous avions déjà réalisé un dossier sur les retours d’expériences
(REX) des constructions BBC. À l’époque, nous nous plaignions du peu de
retours d’informations. Cela ne s’est pas amélioré, car malgré nos nombreuses
sollicitations, peu d’auteurs ont répondu. Il semble que la communication soit
toujours aisée avant la mise en service et, après, c’est, souvent, silence radio !
Nous remercions vivement les auteurs qui ont accepté de jouer le jeu.
À noter le compte rendu réalisé par Olivier Sidler d’Enertech sur les points
d’améliorations suite aux REX réalisés sur les premières constructions BBC.
Il n’en demeure pas moins que la confrontation prévision/réalisation est tou-
jours un sujet difficile, la transparence n’est pas encore d’actualité !
Dossier coordonné par José Naveteur AICVF
BBC : RETOURS D’EXPÉRIENCES
CONSTRUCTIONS BBC :
RETOURS D’EXPÉRIENCES
CVC N°874 MAI/JUIN 2012 21
Photo 1Vue extérieure du bâtiment.

d’étude IPH Ingénierie et l’entreprise For-
clum ont, entre autre, été chargés de le
mettre en œuvre. >Photo 1
Consommation et confort
Pour atteindre les objectifs de consomma-
tion et de confort des utilisateurs, il a été
fait appel à l’association de plusieurs sys-
tèmes performants.
>Le bâti
Il a été fait recours à des panneaux bois
lamellés croisés KLH prédécoupés en usine
pour les murs et les dalles. Cette technolo-
gie a permis de réduire les ponts ther-
miques et les délais de construction. L’iso-
lation des murs est constituée par 220 mm
d’isolant minéral et 340 mm en toiture. De
nombreuses ouvertures laissent pénétrer
la lumière naturelle. Afin de limiter leurs
déperditions, elles sont équipées de triple
vitrage (Uw = 0,85 W/m2K) associé à des pro-
tections solaires pour limiter les apports
directs du soleil durant la période estivale.
La bonne isolation du bâti et l’attention par-
ticulière apportée à la perméabilité à l’air
ont permis de limiter les besoins annuels
de chauffage à 36 kWh/m2. >Photo 2
>Les systèmes
Le chauffage est assuré par deux pompes
à chaleur de marque DAIKIN eau/eau sur
nappe phréatique d’une puissance ther-
mique unitaire de 150 kW et un coefficient
de performance de 4,2. Les PAC alimentent
au rez-de-chaussée un plancher chauffant
et des radiateurs à l’étage. Pour garantir la
bonne qualité de l’air dans les locaux, le col-
lège dispose de sept centrales de traite-
ment d’air double flux avec récupérateur à
roue (efficacité de 85 %) sans batterie
chaude. Les luminaires sont équipés de
lampes T5 et de systèmes de gestion avec
détecteur de présence et gradateur auto-
matique en fonction de l’éclairage naturel.
Des cellules photovoltaïques amorphes et
monocristallines d’une surface de 2 600 m2
sont installées en toiture et en façade,
engendrant une production annuelle de
130 000 kWh d’électricité.
>Les résultats des mesures
Les mesures sur l’année 2011 du collège
seul (en excluant le gymnase et les loge-
ments de fonction) montrent une consom-
mation finale d’électricité pour tous les
usages de 59 kWh/m2.an. Par rapport à l’an-
cien collège de même taille qui était
chauffé au gaz, la collectivité territoriale
constate que l’association d’un bâti perfor-
mant et de pompes à chaleur a permis de
réduire le coût énergétique de 38 % sur l’an-
née soit 25 k€, et de 81 % ceux de CO2soit
une baisse de 230 tonnes de CO2en un an.
>Figure 1
>L’éclairage, premier poste de consomma-
tion
Malgré l’utilisation de luminaires équipés
de tubes fluorescents T5 et d’une gestion
par détection de présence et gradation
automatique en fonction de la lumière
naturelle, le poste éclairage est prépondé-
rant. C’est le résultat d’une consommation
de chauffage très faible et de la difficulté
à réduire les besoins d’éclairage sans dégra-
der le confort visuel. D’où l’importance de
bien étudier les caractéristiques des sur-
faces vitrées pour trouver le meilleur com-
promis entre les besoins de chauffage et
d’éclairage. Les 12,3 kWh/m2du poste éclai-
rage englobent les points d’éclairage inté-
rieur et extérieur ainsi que la consomma-
tion de la gestion et des blocs de secours
qui sont branchés sur les circuits d’éclai-
rage. >Figure 2
>Le chauffage
Avec 18 % des consommations, le deuxième
poste concerne les pompes à chaleur pour
le chauffage du bâtiment. Cette faible
consommation est le résultat de la réduc-
tion des besoins grâce à la très bonne iso-
lation du bâti et à la bonne performance
22 CVC N°874 MAI/JUIN 2012
COORDONNÉ PAR JOSÉ NAVETEUR
Consommation totale de 59 kWh/m2
Eclairage 12,3 kWh/m2 21 %
PAC 10,9 kWh/m2 18 %
Pompes 7,2 kWh/m2 12 %
CTA 4,1 kWh/m2 7 %
Cuisine 10,9 kWh/m2 18 %
Onduleur 4,1 kWh/m2 7 %
Autres 10,0 kWh/m2 17 %
Figure 1Répartition des consommations.
Eclairage total : 12,3 kWh/m2
Eclairage nocturne 2,2 kWh/m² 18 %
Eclairage RdC 5,1 kWh/m² 42 %
Eclairage étages 3,1 kWh/m² 25 %
Vie scolaire
+ salle polyvalente 0,6 kWh/m² 5 %
Cuisine 1,2 kWh/m² 10 %
Figure 2Décomposition des consommations d’éclairage.
Photo 2Collège en cours de construction.

des pompes à chaleur qui consomment
10,9 kWh/m2pour chauffer le bâtiment.
>La consommation des pompes de circu-
lation
Un poste important est celui des pompes
hydrauliques qui permettent de faire circu-
ler l’eau de nappe dans les échangeurs et
de transporter les calories produites par les
PAC vers les équipements terminaux. Même
si les moteurs sont équipés de variateur de
vitesse, leur consommation n’est pas négli-
geable et demande à être réglée finement
pour ne pas dégrader les performances glo-
bales. Le poste CVC représente 37 % de la
consommation électrique totale du bâti-
ment soit 22 kWh/m2.
Vient ensuite la consommation de la cui-
sine. Même avec une part importante des
appareils de cuisson au gaz, il reste de nom-
breux appareils électriques: les chambres
froides, certains appareils de cuisson, la
machine à laver et divers petits ustensiles.
La consommation pour la production de
l’eau chaude sanitaire et les divers appa-
reils de cuisson gaz est de 120 000 kWh/an.
Et pour finir, on trouve le poste “autres
usages” qui regroupe l’ensemble des
tableaux interactifs équipant les salles de
cours, toute la bureautique, l’eau chaude
dans les sanitaires et tout ce qui n’est pas
compté précédemment.
>La sensibilisation des occupants
Afin de répondre à la volonté du Conseil
Général de la Haute-Marne, des panneaux
d’information ont été installés dans le hall
d’entrée pour afficher en direct les taux de
fonctionnement des PAC et de la produc-
tion des panneaux photovoltaïques. Ils peu-
vent permettre aux équipes enseignantes
de sensibiliser les élèves à l’aspect environ-
nemental et développement durable du
collège.
Les mesures montrent que les perfor-
mances énergétiques sont bonnes, com-
parées à la moyenne de celle des collèges
qui est d’environ 125 kWh/m2. Il est égale-
ment apparu que des améliorations sont
encore possibles dans la gestion des équi-
pements et que la barre des 50 kWh/m2est
atteignable. Cela permettra aux panneaux
photovoltaïques de compenser les
consommations pour le chauffage, la ven-
tilation et l’éclairage. n 11-81-83
23
CVC N°874 MAI/JUIN 2012 BBC : RETOURS D’EXPÉRIENCES
DOSSIER
Bâtiment 100 % bois
Objectif
Passivhaus
Le bail des précédents locaux de la
société arrivait à échéance. Deux solu-
tions étaient envisagées: louer des
locaux à un promoteur donné ou investir
dans la construction d’un siège social qui se
devait d’être un exemple. La deuxième
option a été retenue… Les exigences du pro-
jet ainsi que les contraintes étaient multi-
ples. Il s’agissait de construire pour un coût
équivalent à un coût de marché classique un
bâtiment de bureaux dans le 77, à Torcy, d’en-
viron 1 100 m2 SHON comportant un loge-
ment de fonction pour le régisseur de 65 m2.
Les critères d’un bâtiment passif
Ayant choisi de se lancer dans l’aventure,
cela impliquait des contraintes de délais:
les études et le chantier devaient être réa-
lisés pendant la fin du bail. L’objectif bud-
gétaire était aussi serré (1 800 €/m2SHON y
compris achat du terrain et études). Enfin,
sans pour autant viser une certification
environnementale qui aurait été autant
d’argent non investi dans la technique, Alto
Ingénierie a décidé de réaliser un bâtiment
type PassivHaus. Les objectifs d’un bâti-
ment passif se répartissent en trois cri-
tères: des besoins de chauffage inférieurs
à 15 kWh/m2.an, une perméabilité à l’air
réduite à 0,6 vol/h sous 50 Pa (contre
1,2 m3/h.m2sous 4 Pa selon la réglementa-
tion thermique), des consommations tous
usages de 120 kWhep/m2.an (il s’agit des
usages conventionnels : chauffage ; produc-
Les critères d’un bâtiment passif
Les choix environnementaux
Bilan énergétique
Améliorations mises en place
Par Florence Cinotti, Alto Ingénierie,
responsable du pôle Énergie
Alto Ingénierie a pris le parti d’appliquer à la construction de son siège social
les principes de conception que le bureau d’études développe tous les jours
avec ses collaborateurs architectes et ses clients. Retour sur expérience.
Les intervenants
>Maître d’ouvrage :
Conseil Général de la Haute-Marne
>Maître d’œuvre :
Jean-Philippe Thomas Architectes
>Consultants HQE : Hubert Penicaud
>Bet tous corps d’état :
I.P.H Ingénierie
>Bet structure bois : HV conseil
>Bet ingénierie de restauration :
Ecohal
>Bet acoustique : Echologos
>Bureau SSi : Betelec
>Bet design écologique et paysage :
Phytorestore
>Bet étanchéité à l’air : Manexi DER

tion ECS ; éclairage ; ventilation ; auxi-
liaires ; mais également prises de courant
; informatique : postes bureautique et ser-
veurs ; électroménager : machine à café,
réfrigérateurs…). Cela correspond pour le
bâtiment à 132 MWhep/an ou encore
52 MWhénergie finale/an (installations
tout électrique – coefficient de conversion
de 2,58). Une équipe de maîtrise d’œuvre a
donc été créée, dont l’architecte manda-
taire était Andreï Feraru, de l’agence AAFe-
raru. Le bureau d’études thermique et
fluides Alto Ingénierie, le BET structure Inté-
grale 4 et le BET VRD ATPI.
Les choix environnementaux
Les études ont débuté fin 2007 pour lan-
cer le chantier en juin 2008 après obten-
tion du permis de construire en mars 2008.
Le chantier a commencé par la dalle béton
puis la réalisation des forages géother-
miques. L’enveloppe et la structure 100 %
bois du bâtiment ont été montées en trois
semaines en septembre. L’emménage-
ment a eu lieu fin janvier 2009 avec un bou-
clage des travaux en mars 2009. En tout,
six mois d’études suivis de six mois de tra-
vaux. >Photo 1
>Le bois
Concernant les matériaux, le choix du bois
est venu de deux principaux critères: son
impact environnemental et sa capacité à
stocker du CO2d’une part, la rapidité d’exé-
cution en chantier, d’autre part.
>La gestion de l’eau
Pour ce qui est de la gestion de l’eau, les
équipements mis en place sont hydroéco-
nomes, et un point fort vient de l’absence
de raccordement au réseau d’évacuation
des eaux pluviales car le débit de rejet auto-
risé était trop faible. Tout est infiltré sur
place: raccordement des quatre descentes
d’eaux pluviales au drain périphérique du
bâtiment puis vers la cuve de récupération
des eaux pluviales. Cette cuve est équipée
d’un trop plein vers une noue plantée qui
s’infiltre sur place ou se déverse ensuite
vers le bassin de rétention de la ZAC. Un sys-
tème de récupération des eaux de pluie est
prévu mais non encore raccordé (problème
de pression disponible et écrasement de la
canalisation en chantier). Une solution est
en cours de mise en place avec Salmson. Il
s’agissait bien entendu de réaliser un bâti-
ment à la fois performant au niveau de ses
consommations, mais confortable pour ses
occupants. >Photo 2
>Le confort visuel
Le confort visuel est assuré via des baies
vitrées généreuses (bandeau vitré princi-
pal pour les toutes les façades, imposte
vitrée supplémentaire pour les façades
nord et est, pas d’imposte vitrée supplé-
mentaire au sud pour éviter trop d’apports
solaires). En partie centrale du bâtiment,
des sheds (>photo 3) vitrés au nord permet-
tent d’alimenter les bureaux en open space
en lumière naturelle. Des vitrages de
second jour sont systématiquement mis en
place dans les bureaux cloisonnés.
>La gestion de l’énergie
Concernant la gestion de l’énergie, la pre-
mière opération a consisté à renforcer les
performances thermiques de l’enveloppe.
Une isolation en laine minérale de 24 cm
(8+16) d’épaisseur est mise en place ainsi que
des doubles vitrages à menuiserie bois-alu-
minium (Uw = 1,6 W/m2/K et FS = 0,6 en ban-
deau principal et sheds/0,4 en imposte). Le
bâtiment n’étant pas climatisé, il est fonda-
mental de le protéger contre les apports
solaires tout en garantissant le maximum
d’apport de lumière naturelle: des stores
métalliques mobiles Griesser à lames orien-
tables sont mis en place sur les façades sud,
est et ouest. Ils sont pilotés grâce à des télé-
commandes par les utilisateurs.
>Les équipements : ventilation, chauf-
fage, ECS
La ventilation hygiénique mécanique est
24 CVC N°874 MAI/JUIN 2012
COORDONNÉ PAR JOSÉ NAVETEUR
Photo 2La construction des premiers murs.
Photo 1 Le siège social d’Alto Ingénierie terminé.

des ouvrants de ventilation naturelle
(manipulés par les occupants) et par des
brasseurs d’air (au choix des occupants).
En hiver, le chauffage est assuré par une
PAC DYNACIAT (>Photo 4) de 37 kW(chaud)
non réversible connectée à six sondes ver-
ticales de 87 m de profondeur (>Photo 5).
Cette PAC alimente des panneaux rayon-
nants en plafond des bureaux. Pour pro-
duire l’ECS (douches et cuisine), l’installa-
tion de chauffage est délestée pour alimen-
ter un échangeur de chaleur permettant
une production d’ECS instantanée. En été,
de l’eau rafraîchie par les sondes via un
25
CVC N°874 MAI/JUIN 2012 BBC : RETOURS D’EXPÉRIENCES
DOSSIER
assurée par une centrale de traitement
d’air double flux avec récupérateur à roue
(de marque Swegon). Toutes les informa-
tions concernant la centrale sont disponi-
bles via l’automate de la machine branché
sur le serveur. Cette ventilation mécanique
est complétée en mi-saison et en été par
Photo 3De longs bandeaux vitrés. Photo 4Pompe à chaleur CIAT. Photo 5Installation des sondes.