LowCal : conception, performance

L’équipe de conception

Architecte	Cabinet Traversier	Charmes-sur-Rhône
BE fluides	Enertech	Pont-de-Barret
BE structure béton	Bureau MATHIEU	Valence
BE structure bois	SIB Solutions	Alixan – Valence
BE VRD	CERTIB	Valence
Bureau de contrôle / SPS	SOCOTEC	Valence

Les solutions LowCal

Architecture

D’une architecture volontairement sobre pour s’intégrer au village, le bâtiment comporte deux niveaux (à R0 et R+1) et un demi-niveau en rez-de-jardin.

Le bâtiment est résolument compact et de conception bioclimatique : la façade principale est orientée plein sud et est fortement vitrée, au contraire des façades est, ouest et nord dont les taux de vitrages sont maîtrisés. Le taux de surface de menuiseries extérieures est de 17% de la surface utile, dont 44% sont orientées au Sud.

Procédé constructif

Fondée sur un demi-niveau semi-enterré ainsi qu’un plancher en béton sur terre-plein, toute l’élévation du bâtiment est en structure à ossature bois y compris les planchers. Des croix de Saint-André assurent la résistance aux séismes (refend central du bâtiment).

Les murs extérieurs sont en caissons bois préfabriqués, comportant une isolation en bottes de paille (origine nord-Drôme). L’étanchéité à l’air visée est le niveau passif, soit n50 = 0,6 vol/h. Actuellement cette valeur est légèrement dépassée (mesurée à n50 = 0,65 vol/h) en raison notamment des fuites des clapets d’obturation des caissons de ventilation.

À partir du rez-de-chaussée, toute l’inertie est apportée par une centaine de tonnes de terre crue sous deux formes différentes : 70 tonnes de briques d’argile crue dans les planchers, récupérées car considérées comme déchets, 35 tonnes de briques fabriquées localement avec la terre excavée du terrain pour l’habillage des murs intérieurs.

Les menuiseries extérieures sont en bois (fabriquées en Allemagne) et disposent de triple vitrage à haut facteur solaire. Au sud, elles sont équipées de brise-soleil orientables (BSO) et sur les autres façades de volets en bois, coulissants ou battants traditionnels.

Second œuvre

Une attention particulière a été apportée à la qualité environnementale des matériaux :

• complément d’isolation intérieure en laine de bois ;
• isolation phonique en laine de bois ;
• sol souple en linoléum naturel ;
• peintures certifiées à faibles COV ;
• menuiseries intérieures en bois local (frêne, cèdre et peuplier) ;
• plafonds bois laissés bruts, sauf dans les circulations où un faux-plafond intègre les chemins de câbles électriques ;
• ameublement réalisé en bois, traité simplement à l’huile dure.

Ventilation

Pour atteindre le niveau de performance thermique visé et assurer une bonne qualité de l’air, la ventilation double-flux, avec récupération des calories sur l’air extrait, était impérative.

Mais comment éviter les réseaux souvent compliqués à mettre en œuvre et coûteux ? Comment réguler la ventilation en fonction du besoin, bureau par bureau, sans un système complexe de clapets, de régulation sur la pression, etc. ? Enfin, comment limiter la consommation électrique de la ventilation ?

La réponse trouvée est la ventilation décentralisée. Chaque bureau dispose d’un ou plusieurs caissons de ventilation indépendants, prenant et rejetant l’air à travers la façade, pilotés par un simple interrupteur et modulables sur 4 débits. Simple et facile d’usage.

Sans réseau collectif, les pertes de charges sont très réduites et, ainsi, chaque caisson ne consomme que 5 W pour un débit de 25 m³/h, soit 0,2 W/(m³/h), soit deux fois moins que la meilleure des centrales double-flux sur le marché.

La ventilation double-flux décentralisée, après études de marché, a fait l’objet d’un partenariat industriel avec la société ZEHNDER, qui se poursuit actuellement en phase d’instrumentation.

Chauffage

Le bâtiment est sans installation de chauffage fixe. Il a été optimisé par simulation thermique dynamique pour que le besoin de chauffage soit proche de zéro, sans dégrader une autre exigence majeure qu’est le confort d’été.

Le besoin de chauffage 2 calculé est de 4 kWh/m²SU.an, qui est assuré actuellement par des radiateurs électriques mobiles d’une puissance totale de 4 kW et ce pendant une période très courte de l’année (moins de 2 mois, période la plus froide). La puissance installée est alors de 7 W/m² pour assurer des besoins 4 fois plus faibles que pour un bâtiment passif (très très faible).

Les premières années d’utilisation et les retours sur le confort en hiver par toute l’équipe, détermineront le besoin ou non du passage à un poêle à granulé central (une réservation a été prévue pour le conduit de fumée).

Usages électriques

L’éclairage, à très basse consommation, a été conçu à l’aide du logiciel Dialux pour assurer 200 lux en base plus appoint par des lampes de bureaux, conformément au code du travail 3 . Les luminaires sont équipés de LED, ce qui a permis de réduire la puissance installée à 2 W/m² !

Enertech a travaillé avec l’usine de Saint-Étienne du fabricant Sylvania pour réduire la puissance des luminaires (modification de la tension d’alimentation des LED). La majorité des luminaires est fabriquée en France.

L’éclairage naturel est également favorisé par les surfaces vitrées assez généreuses : 17 % de surface vitrée par mètre carré de surface utile. Ce ratio est suffisant pour un usage de bureau et largement inférieur aux 40 % à 45 % fréquemment rencontrés dans des bâtiments récents.

Pour la gestion de l’éclairage des circulations, une simple temporisation (assez courte) a été retenue plutôt que des détecteurs afin de laisser le choix à l’utilisateur d’allumer ou non selon ses besoins.

L’informatique est également optimisée : utilisation d’ordinateurs portables qui consomment moins de 25W par poste et paramétrage des imprimantes pour se mettre en veille automatiquement.

Les nouveaux serveurs informatiques 4 consomment moins de 50W, soit 3 fois moins que le précédent (qui était déjà un serveur basse consommation à l’époque) et ils sont éteints en dehors de heures d’occupation (c’est possible).

Les commutateurs réseaux utilisés sur l’ancien site de Félines-sur-Rimandoule ont été récupérés pour limiter l’impact d’énergie grise des équipements informatiques. Ainsi, ces équipements consomment plus d’électricité que des commutateurs basse consommation neufs, mais l’impact global (ACV) est réduit par rapport à leur remplacement. Ils sont éteints en dehors des heures d’occupation.

Enfin, pour limiter les consommations en inoccupation, un interrupteur manuel de coupure générale permet d’éteindre tout le réseau électrique (sauf réseau spécialisé dédié à l’alarme et aux calculs nocturnes éventuels). Mission du dernier usager quittant les bureaux.

Photovoltaïque

La toiture sud est couverte de 153 m² de capteurs photovoltaïques. Avec une puissance crête de 24 kWc, LowCal produit 6 fois sa consommation tous usages confondus. Les panneaux photovoltaïques sélectionnés, de marque PhotoWatt, sont fabriqués en Auvergne-Rhône-Alpes.

Le confort d’été sans climatisation

En été (ou dès que les températures extérieures montent), les protections solaires sont abaissées afin de limiter au maximum les apports de chaleur. Les équipements de bureautique consomment peu et par conséquence dégagent peu de chaleur également. Ces faibles apports, associés à la forte inertie du bâtiment (100 tonnes de terre crue) et à la ventilation double-flux, permettent de limiter l’augmentation de température dans les bureaux en journée.

Le rafraîchissement nocturne des bureaux est assuré par l’ouverture manuelle des menuiseries au départ des occupants, les volets bois et les BSO assurant protection contre les intempéries et contre l’intrusion.

Les outils de conception

5 semaines de simulations thermiques dynamiques (STD) : ce bâtiment sans chauffage est résolument un bâtiment avec bureau d’études fluides !

Tout le dimensionnement repose sur cette STD : épaisseurs d’isolants, surfaces de fenêtres, masse pour l’inertie… Le confort visuel a également été étudié à l’aide d’outils de simulation, tant pour la lumière naturelle qu’artificielle.