[TO] Règles techniques

Comment climatiser une cathédrale de verre

Mots clés : Association et mouvement associatif - Création d'entreprise - Culte - Equipements techniques et finitions - Produits et matériaux - Transport aérien - Verre

LE CHANTIER Le hall 2F de l’aérogare de Roissy-Charles-de-Gaulle. LE PROGRAMME Climatisation d’un volume de 40 000 m3 avec 5 200 m2 de surfaces vitrées et des afflux massifs de passagers. LES SOLUTIONS Création d’un microclimat par association de systèmes de climatisation statique et à déplacement d’air.

Le hall 2 F de la nouvelle aérogare de l’aéroport Roissy-Charles-de-Gaulle se présente sous la forme d’un demi-anneau de 400 m de long. D’une surface utile de 130 000 m2, sur quatre niveaux, il sera capable d’accueillir 10 millions de passagers par an. Comme il s’agit d’un « hub », véritable plate-forme d’interconnexion, les afflux de passagers sont massifs car concentrés autour de créneaux horaires. Par ailleurs, l’ouvrage se caractérise architecturalement par des avancées en verre, « les péninsules », par lesquelles embarqueront et débarqueront les passagers. Ces cathédrales de verre représentent un volume de 40 000 m3 avec une surface vitrée de 5 200 m2 à comparer aux 4 500 m2 de planchers. Face à un tel volume d’air à climatiser et au souhait de l’architecte Paul Andreu de ne voir aucun équipement technique masquer la vue des passagers ni le niveau sonore dépasser 37 dB (A), le bureau d’études Trouvin, chargé de la conception, a retenu une solution innovante qui combine des systèmes à déplacement d’air et un système statique afin de créer un microclimat. Le principe de climatisation par stratification de l’air consiste à ne traiter qu’une couche de 5 m de hauteur, correspondant à la partie occupée. Comme le remarque René Ragheboom, directeur général de la société Trouvin, « si la solution de climatisation adoptée n’est pas révolutionnaire, en revanche, l’association harmonieuse de trois techniques différentes concourant à un climat global acceptable constitue un choix original ».

Limiter les apports solaires

Compte tenu de la complexité architecturale du bâtiment, une simulation dynamique en trois dimensions puis en deux dimensions a été réalisée par le Laboratoire d’études thermiques de Poitiers. Selon Philipp Cooper, de Trouvin, « cette étude a permis de valider les systèmes de climatisation présélectionnés et de cartographier les courants d’air et les températures en chaque point du volume. Ainsi, les résultats ont révélé, en raison du galbe de la verrière, un effet de paroi froide en hiver et montré la nécessité de placer des systèmes de chauffage en pied de la verrière et des garde-corps à l’étage supérieur pour mieux maîtriser le climat ».

La verrière est dotée de vitrages à faible émissivité qui limitent les déperditions et, à l’extérieur, d’une protection solaire formée par des lames fixes perforées à 20 %. Le nombre des perforations, leur diamètre et leur forme ont fait l’objet de calculs d’apports solaires. Compte tenu de ces dispositions, le facteur solaire obtenu est de 0,21.

Comme le remarque André Rossin de l’entreprise ICE, mandataire du groupement d’entreprises où figurent également Sulzer Infra et Hervé Thermique, « les péninsules possèdent une faible inertie en raison de leur structure légère, accentuée par l’importance des surfaces vitrées et les afflux massifs de passagers. Comme les planchers en béton, compte tenu de leur masse, sont seuls capables de stocker l’énergie, leur comportement a été utilisé et renforcé par l’intégration d’un plancher chauffant réversible. D’une puissance de 45 à 50 W/m2 en chaud et de 25 à 28 W/m2 en froid, il couvre une surface de 1 700 m2 ».

Il s’agit du système « Thermacome » d’Acome, associant notamment des dalles d’isolation et de fixation en polystyrène et des tubes en polyéthylène dans lesquels circule de l’eau à basse température, de façon à limiter la température de contact entre le sol et l’air. Le système est noyé dans une chape autolissante et recouvert par une moquette. Afin d’éviter l’apparition de condensats en mode rafraîchissement, les collecteurs sont calorifugés. « Le plancher, indique André Rossin, n’apporte que 13 % des besoins calorifiques, mais limite les débits d’air soufflé et assure une inertie thermique de l’installation. »

Des ventilo-convecteurs à flux inversé

Le plancher est complété par 150 ventilo-convecteurs placés entre les sièges. « Après des essais menés au Cetiat, explique Olivier Braibant, de Trouvin, seuls des modèles du fabricant Ciat correspondaient aux contraintes de place, de débit et de niveau sonore. Il s’agit d’appareils à flux inversés soufflant vers le bas afin de ne pas provoquer de gêne : le flux d’air enveloppe les personnes assises. » Les appareils sont équipés d’une batterie chaude d’une puissance de 1 kW et d’une batterie froide de 500 W. Le débit atteint 400 m3/h, avec une vitesse de soufflage basse de 1 m/s. Comme les grilles se situent à environ 40 cm des jambes, la température de soufflage n’excède pas 23 °C en hiver (température ambiante de 20 °C) et 19 °C en été (température ambiante de 25 °C). Ces ventilo-convecteurs assurent 43 % des besoins calorifiques.

Les garde-corps, outre leur rôle déjà évoqué plus haut de maîtrise du climat, sont équipés d’appareils de soufflage intégrés. L’air fourni par des centrales de traitement d’air est soufflé latéralement à travers des grilles perforées, grâce à des buses Hesco. La vitesse de soufflage est extrêmement basse, de l’ordre de 0,20 à 0,40 m/s. En effet, des personnes peuvent très bien s’appuyer sur ces garde-corps. Ce mode de climatisation assure 44 % des besoins.

Avec ces deux derniers systèmes, l’air est soufflé à une température inférieure ou supérieure de 4 à 5 °C à la température ambiante. La majeure partie de l’air est recyclée par des centrales de traitement placées en sous-sol. Une autre partie monte par convection naturelle jusqu’au faîte de la toiture, puis est extraite vers l’extérieur grâce à une épine. Compte tenu des vapeurs de kérosène particulièrement tenaces, les centrales sont équipées de filtres au charbon actif. Elles sont capables de traiter 240 000 m3/h (pour la moitié de l’aérogare 2 F). Selon Olivier Braibant, les puissances amenées à la péninsule sont les suivantes : « Les besoins pour l’eau chaude sanitaire et le chauffage totalisent 2 165 kW, pour des températures de 100 °C à l’aller et 65 °C au retour. En ce qui concerne l’eau glacée, les besoins s’élèvent à 1 182 kW avec une température à l’aller de 7 °C et 14 °C au retour. » Une régulation fine, avec un découpage zone par zone, pilote l’installation. Selon André Rossin, « une large plage neutre entre le mode de fonctionnement en chauffage et celui en climatisation est prévue. Même s’il faudra plusieurs saisons pour affiner les paramètres de réglage, le système devrait s’autoréguler ». Le montant des travaux de la partie génie climatique correspondant à la phase 1 du chantier (environ à 80 % du hall 2 F) s’élève à 65 millions de francs HT, études comprises.

FICHE TECHNIQUE

Maître d’ouvrage : Aéroports de Paris.

Maître d’ouvrage délégué : Christian Cléret.

Conducteur d’opérations : Dimitri Georgandélis.

Architectes : Paul Andreu, Jean-Michel Fourcade, Anne Brisson.

OPC : Gémo-Planitec.

BET : ADP, direction de l’architecture et de l’ingénierie, RFR (structures métalliques et façades), cabinet Trouvin (génie climatique).

Bureaux de contrôle : Apave et Socotec.

Entreprises : groupement ISH composé d’ICE (mandataire), Sulzer Infra et Hervé Thermique.

PHOTOS :

1. Seule une couche de 5 m de haut, correspondant à la partie occupée est climatisée.

2. Le plancher chauffant réversible est associé à des dalles d’isolation et de fixation en polystyrène et des tubes en polyéthylène, noyés dans une chappe liquide.

4. Les garde-corps sont équipés d’appareils qui soufflent l’air latéralement.

SCHEMA : CREATION D’UN MICROCLIMAT DANS L’AEROGARE

3. La climatisation du hall 2F combine différents systèmes : un plancher chauffant réversible (A), des ventilo-convecteurs à flux inversé entre les sièges (B), des appareils de soufflage dans les balustrades (C) et des radiateurs au pied de la verrière (D). L’air vicié est évacué en partie haute (E). Le vitrage à faible émissivité est associé à une protection solaire (F).

Vous devez être abonné au moniteur pour lire la suite de ce contenu
PAS ENCORE ABONNÉ
Vous êtes intéressé par le thème Règles techniques ?
  • Découvrez les Cahiers Techniques du Bâtiment
    Le magazine qui traite des innovations produits, des évolutions techniques et de l’actualité règlementaire dans tous les corps d’états.
    Voir le site

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l'utilisation de cookies pour vous proposer des services et offres adaptés à vos centres d'intérêt. OK En savoir plus X