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Une école de Seine-Saint-Denis vise l’ «énergie positive »
Vers une école à « énergie positive » - © © Méandre

Diaporama

Une école de Seine-Saint-Denis vise l’ «énergie positive »

le 09/03/2010  |  Technique

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Vers une école à « énergie positive »

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Maquette des 3 bâtiments du projet L'exercice de conception d'un bâtiment à énergie positive consiste à obtenir la plus faible consommation théorique de tous les postes (chauffages, ventilation, éclairages ECS, équipements, pompes), ici 70kWh d'énergie primaire par m² de shon par an , afin de disposer de suffisamment de m² de toiture pour y installer des panneaux photovoltaïques qui produiront au moins l'équivalent de la consommation, ici 1100 m² soit une production de plus de 100 000 kWh/an.

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Affranchissement de l'effet de masque

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Etude d'ensoleillement sur le logiel SketchUp (phase concours), le 21 mars à 16H (heure solaire), 17H (heure légale) Afin de tendre vers l' « énergie positive » dés la phase concours, les différents bureaux d'études donnaient déjà leurs avis sur le dessin de l'esquisse. Résultat : les 3 bâtiments sont orientés nord-sud et, étant alignés, leurs hauteurs croissent en allant vers le nord de manière à éviter les ombres portées des bâtiments les uns par rapport aux autres, et ainsi laisser entrer le soleil par toutes les façades implantées au sud. Le bâtiment contenant l'école élémentaire, le plus haut et donc le plus au nord, est placé le long du canal et ne fait pas d'ombre aux riverains. Cette orientation nord-sud permet de bénéficier au sud des apports solaires en hiver, et au nord d'une lumière stable tout au long de l'année sans risque d'éblouissement.

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Une conception environnementale guidée par la simulation

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Comparaison la solution constructive retenue et sa variante RT2005 sur le logiciel Econsten Les simulations sur un logiciel de calcul de l'empreinte écologique du bâtiment (Econsten) a montré que la solution constructive retenue, est autrement performante qu'une variante RT 2005 (diminution de l'épaisseur d'isolant, augmentation de la consommation d'énergie en chauffage, ventilation et eau chaude sanitaire et suppression des panneaux photovoltaïques). Si l'on considère une durée de vie de 80 ans pour l'Ecole du Centre de Pantin, tous les surcoûts environnementaux dus à la construction et à la fin de v ie seront compensés en maximum 5 ans et demi d'utilisation.

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Des menuiseries choisies grâce à la simulation thermique dynamique

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Pose de menuiserie En phase APS et APD, grâce à la simulation dynamique, l'équipe de maîtrise d'œuvre a conclu que le choix des menuiseries, le plus avantageux d'un point de vue thermique, consisterait en l'installation de triple vitrage au nord et de double au sud.

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Un zonage acoustique

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Schéma de répartition en fonction du confort acoustique (phase APS) Dans les bâtiments, l'efficacité acoustique est assurée par le « zonage » acoustique : - superposition de locaux dont l'utilisation n'est pas simultanée (maternelle au-dessus du centre de loisirs par exemple) ou ayant un usage similaire (salles de classes élémentaire) - position stratégique de certains locaux par rapport à leur usage (bibliothèque en étage, orientée vers le canal ambiance plus calme - salle de motricité en espace tampon par rapport à la rue Delizy : ambiance bruyante...) - cour maternelle disposée en toit-terrasse au-dessus des de la zone restauration (dont le temps d'occupation est très limité) et en préau de la cour Elémentaire (peu de gêne générée) - restaurant dans un bâtiment C séparé des bâtiments d'enseignements

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Des circulations optimisées

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Schéma des déplacements dans l'école De manière à séparer les flux de véhicules et des piétons, l'entrée des élèves se fera par le bâtiment le long du canal et les livraisons pour le restaurant scolaire par la rue Delisy où la circulation est nettement plus importante. Tous les élèves passeront par le hall d'entrée puis monteront par un escalier commun situé dans le premier bâtiment, les élèves en élémentaire atteindront alors leurs salles de cours situées à l'étage du bâtiment, et ceux de maternelle iront rejoindre, via une coursive suspendue, leurs salles situées à l'étage du deuxième bâtiment. Quant l'heure de la récréation sonnera, ces derniers monteront s'amuser sur le toit végétalisé. Ce fonctionnement permet d'optimiser la surface utile.

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Récréation en toiture

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Maquette de la cour de récréation en toiture Les enfants de l'école « 0 énergie » de Limeil-Brévannes (réalisée en 2007), où un toit végétalisé fait aussi office de cour, interrogés lors d'une visite par les architectes de l'école, les frères Goldstein, avaient répondu que ce qu'ils préfèrent dans leur école sont la lumière et « la cour de récré ». Emmanuelle Patte, l'architecte en charge de la future école de Pantin, présente à la visite, s'en est souvenu.

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Un apprentissage à l'éclairage naturel

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Selon la position dans la salle de classe élémentaire, pourcentage du temps de présence, pendant lequel le niveau d'éclairement requis (300 Lux) est atteint sans lumière artificielle Les classes de l'école élémentaire sont orientées au nord, les circulations au sud. L'optimisation des baies par rapport à la luminosité a été réalisée par simulation avec le logiciel Radiance. Le vitrage filant de la façade nord, aussi ouverte que la façade sud (40% des surfaces sont vitrées), devrait permettre d'atteindre un facteur de lumière du jour de 2%. (rapport entre l'éclairement intérieur reçu en un point du plan de référence, généralement le plan de travail ou le niveau du sol, et l'éclairement extérieur simultané sur une surface horizontale en site parfaitement dégagé). Des stores extérieurs en tissu et une ligne de luminaires de 300 lux (seulement au fond des salles de classe), pilotés automatiquement grâce à un appareil de mesure de la luminosité, permettront de maintenir une intensité lumineuse stable. Pour le restaurant et l'office, des puits de lumière ont été ajoutés de façon à améliorer l'éclairage naturel.

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Béton aux RDC et R+1, bois aux R+2 et R+3

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Pose des charpentes La structure béton en rez-de-chaussée et au premier étage offre une bonne inertie thermique, notamment pour assurer le rafraîchissement par ventilation naturelle nocturne. Aux étages, la structure bois préfabriquée (poutres et cloisons contreventantes) permet un montage sec et rapide. Pour les planchers, faits de poutres en bois, de filtres acoustiques, de laine de roche, d'un platelage et d'une chape de béton, le bureau de contrôle a demandé un test au feu. Il a permis de démontrer une stabilité au feu d' 1h40 pour ce type de plancher.

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Un aménagement paysager perméable

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Plan masse avec les différentes perméabilités Plus on s'enfonce dans la parcelle, plus le minéral cède la place au végétal pour finir par un petit espace boiser et un potager. Cette évolution paysagère permet de favoriser la perméabilité des sols. Le débit de fuite sera inférieur à 10 l/s/ha et le « facteur de surface du biotope » (rapport entre la somme des surfaces végétalisées pondérées selon leurs perméabilités et la surface totale de la parcelle) sera de 0,174. Autrement dit, près de 20% de la surface du terrain sera « perméable ».

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Un chauffage sélectif

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Vue de la façade Nord : entrée et salles de classe L'équipe de maîtrise d'œuvre a fait le choix de ne pas chauffer les circulations et le hall d'entrée. Ainsi, les simulations thermiques annoncent que ces espaces pourront atteindre une température de seulement 15°C. Les salles de cours, qui en théorie devraient être à la température réglementaire de 19°C, seront chauffées une heure avant l'arrivée des élèves, par des chauffages basse température, alimentés via une PAC par 15 sondes géothermiques. Les élèves fourniront ensuite, tout au long de la journée, les calories nécessaires au maintien de la température. Avec ces hypothèses, la simulation thermique dynamique prévoit que les cuisines de la cantine consommeront plus d'énergie que le chauffage des 3 bâtiments. Pour que cela reste vrai lors de l'exploitation du bâtiment, il faudra que les occupants respectent la température de consigne, 19°C.

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La maîtresse, pilote du système de rafraichissement

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Vue des salles de classe de nuit Le confort d'été sera assuré par une ventilation diurne mécanique (double-flux à haut rendement) et une surventilation nocturne naturelle (ouvrants en façade). Pour que le rafraîchissement soit efficace, il faudra que la maitresse, à la fin de chaque journée chaude, actionne les ouvrants de la façade, non automatisés pour une raison de coût. Contrairement à un collège, où les professeurs changent de classe tous les jours, le fait pour la maîtresse de retrouver chaque matin la même classe, devrait l'inciter à enclencher la ventilation naturelle de manière à faire cours le lendemain à bonne température.

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Une étanchéité considérée et observée

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Test dit de la porte soufflante (blower door) Afin de mettre l'accent sur l'étanchéité, l'atelier d'architecture a inclus dans son macro-lot « enveloppe », un test d'étanchéité. A charge pour le responsable du lot de prendre en charge le test « blower door » et d'assurer un résultat satisfaisant. Résultat : le bâtiment, sous une dépression de 50 Pascals (débit de fuite "n50"), a un taux de renouvellement de l'air de 0,26 vol/h ( à titre de comparaison l'objectif du label Passivhaus est de 0,6 vol/h).

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Une exploitation attentive, condition nécessaire pour atteindre l'énergie positive

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Tableau numérique à l'école élémentaire Eric Tabarly d'Auray Un bâtiment théoriquement à énergie positive lors de conception ne le sera en pratique que si la réalisation est exemplaire et les occupants se comportent en harmonie avec le fonctionnement envisagé. Même si la mairie a engagé des pourparlers avec l'Education nationale pour que la future équipe enseignante soit motivée par l'objectif « 0 énergie », l'architecte Emmanuelle Patte n'est pas tout a fait rassurée sur ce dernier point. Lors de la pose de la première pierre l'inspecteur d'académie a évoqué dans son discours d'inauguration l'idée d'installer des tableaux de classe interactifs pilotés par informatique... ce qui ferait exploser les consommations des bâtiments et empêcherait l'école d'être réellement « 0 énergie ».
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