Réalisation

PAC à absorption gaz pour la rénovation globale de l’école Sainte Suzanne (25)

Mis à jour le

Carte d'identité

Date des travaux :
Eté 2014
Localité :
Sainte-Suzanne
Type de bâtiment :
Ecole
Superficie :
360 m²
Maître d'ouvrage : Mairie Sainte-Suzanne
Bureau d'études thermiques : Enebat thermique

Contexte

L'école primaire Sainte-Suzanne

Située sur la commune de Sainte Suzanne, dans l’agglomération de Montbéliard (département du Doubs, 25), l’école primaire est un bâtiment de 360 m², d’un seul niveau, doté d’un toit terrasse plat et construit sur un vide sanitaire. Il accueille dans 3 salles de classe une cinquantaine d’élèves et 2 instituteurs. L’école dispose également d’une salle informatique-bibliothèque, du bureau de la directrice et de sanitaires.

Des travaux de rénovation globale nécessaires

Construit en 1974, le bâtiment souffrait avant rénovation d’une mauvaise isolation thermique (simples vitrages, absence d’isolation des murs, du vide sanitaire, faible isolation du toit), créant ainsi une sensation de froid inconfortable pour ses usagers. Le chauffage était assuré par une chaudière gaz datant elle aussi de 1974 et fortement consommatrice en énergie. Devant la vétusté du bâtiment et afin de réduire les consommations d’énergie et améliorer le confort des élèves, la mairie a décidé d’engager en 2013 une rénovation complète de l’école élémentaire.

La PAC à absorption gaz naturel : un choix motivé par les aides Effilogis

En 2013, la mairie de Sainte Suzanne, accompagnée par un responsable efficacité énergétique de l’Agglomération de Montbéliard, s’engage dans la rénovation complète du bâtiment. Le bureau d’études thermiques Enebat, entreprise de la région, réalise le diagnostic énergétique du bâtiment et une étude technico-économique basée sur différentes solutions gaz, afin de définir l’installation la mieux adaptée. Enebat propose, en complément de la rénovation de l’enveloppe thermique en base, 4 solutions de chauffage ayant recours au gaz naturel :

  • Chaudière gaz à condensation + VMC double flux
  • Chaudière gaz à condensation + VMC simple flux
  • Pompe à chaleur à absorption gaz + VMC double flux
  • Pompe à chaleur à absorption gaz + chaudière gaz à condensation + VMC simple flux*

* l’association d’une PAC et d’une VMC simple flux ne permettait pas dans le cas présent de garantir une puissance de chauffage suffisante par très grand froid (-15°C), et devait donc être complétée par une chaudière à condensation en appoint.

Solutions de chauffage envisagées dans l’étude initiale, bilans énergétiques et coûts associés
ALTERNATIVE ENVISAGEE 1 2 3 4
SOLUTION Chaudière gaz à condensation + VMC double flux Chaudière gaz à condesnation + VMC simple flux Pompe à chaleur gaz + VMC double flux Pompe à chaleur gaz + chaudière gaz à condensation + VMC simple flux
Coefficient Cep (kWh énergie primaire/m²) 82 87 55 66
Consommation gaz (kWh) 22 644 23 292 12 609 16 149
Consommation électrique (kWh) 2 620 3 150 2 767 2 912
Coût en énergie (€/an) 1 700 1 800 1 100 1 300
Coût de maintenance (€/an) 800 400 1200 1200
Coût total (€/an) 2500 2 200 2 300 2 500
Coût des travaux liés à l’énergie (€) 213 000 194 000 221 000 217 000
Coût des travaux de rénovation de l’enveloppe (€) 200 000 200 000 200 000 200 000
Coût total du projet (€) 413 000  394 000 421 000 400 000
Coût total du projet avec subventions (Effilogis, département, agglomération, ADEME) (€) 247 000 231 000 223 000 237 000

 

Solutions de chauffage envisagées dans l’étude initiale, bilans énergétiques et coûts associés
Solutions de chauffage envisagées dans l’étude initiale, bilans énergétiques et coûts associés

La ville s'intéresse alors aux aides financières disponibles et réalise que l’atteinte du niveau de performance énergétique BBC rénovation, rendu possible par le choix de la PAC absorption gaz (scénario 3), permet de débloquer l’aide du programme régional Effilogis., dont le montant atteint 35 000 €. Ce programme, initié par la région Franche-Comté en 2009, assure un accompagnement technique et administratif des particuliers, bailleurs sociaux et collectivités dans la mise en œuvre de projets de rénovation énergétique performante (BBC, BEPOS), et délivre des aides financières pour les études et les travaux (jusqu’à 30 000 € pour les études et 120 000 € pour les travaux dans le cas d’un projet BBC).

Le choix de la solution PAC absorption gaz + VMC double flux permet in fine d’atteindre le meilleur niveau de performance énergétique (55 kWh/m² soit le niveau BBC rénovation) tout en bénéficiant de l’aide financière supplémentaire Effilogis qui absorbe le surcoût d’investissement de la solution.

Le coût total des travaux liés à l’énergie s’élève finalement à 202 500 €, répartis de la manière suivante :

  • Couverture et étanchéité : 26 000 €
  • Menuiseries extérieures : 21 000 €
  • Isolation extérieure et bardage : 56 000 €
  • Chauffage et ventilation : 71 500 €
  • Electricité : 28 000 €

Aidée par d’autres subventions départementales, intercommunales et de l’ADEME, la commune n’a déboursé que 223 000 € (un peu plus de la moitié du montant total du projet) pour l’ensemble du projet de rénovation, dont 100 000 € pour les travaux liés à l’énergie.

Comme le souligne Romain Paverne, chargé d’affaires au sein de l’entreprise G2T, responsable du lot génie climatique sur le projet de rénovation, la PAC absorption gaz était « la solution la plus judicieuse et la plus économique grâce notamment aux possibilités de subventions Effilogis ».

Pour R. Paverne, « ce choix a également été motivé par la volonté du maire d’entreprendre un projet novateur et innovant. Il était important de prouver qu’une commune de la taille de Sainte Suzanne pouvait mener à bien un projet de ce type ».

La solution retenue : la PAC absorption gaz naturel en complément d’une rénovation thermique complète du bâtiment

Une rénovation thermique globale pour atteindre le niveau BBC rénovation

L’objectif BBC rénovation, voulu par la mairie et nécessaire à l’obtention des aides Effilogis, ne pouvait être atteint qu’en réalisant une rénovation thermique complète du bâtiment. De nombreux travaux ont donc été réalisés :

ETAT  INITIAL DU BATIMENT TRAVAUX REALISES 
  • Absence d’isolation des murs

  • Toiture légèrement isolée en faux-plafonds des classes

  • Plancher bas sur vide sanitaire sans isolant sous dalle

  • Circulation du réseau d’eau chaude sous dalle dans vide sanitaire

  • Grande partie des menuiseries en simple vitrage

  • Chauffage au gaz naturel à partir d’une chaudière datant de 1974

  • Radiateurs en fonte équipés de vanne simple réglage

  • Absence de ventilation mécanique

  • Isolation thermique par l’extérieur par isolant polystyrène collé (R = 6,2 m².K/W).

  • Isolation supérieure en toiture terrasse par un isolant polystyrène extrudé de 200 mm + étanchéité (R = 6,45 m².K/W).

  • Isolation en sous-face de la dalle haute du vide sanitaire par 100 mm d’isolant.

  • Remplacement des menuiseries en simple vitrage par menuiseries en PVC et double vitrage avec gaz.

  • Remplacement de l’éclairage par éclairage basse consommation : tubes fluo type T5 avec ballasts électroniques.

  • Mise en place d’une pompe à chaleur à absorption aérothermique fonctionnant au gaz naturel.

  • Désembouage des radiateurs en fonte.

  • Mise en place d’une VMC double flux.

  • Aménagement de sanitaires pour personnes à mobilité réduite ainsi qu’une rampe d’accès.

 

Solution de rénovation thermique globale

Les travaux ont eu lieu durant l’été, afin de profiter de l’absence des élèves et ne pas perturber les cours.

Le système permettant d’assurer le chauffage de l’école primaire comprend :

  • Une PAC aérothermique à absorption gaz naturel de 38 kW (rendement proche de 150% sur PCI), posée au sol, à l’extérieur, derrière un enclos protecteur
  • Un ballon tampon de 800 litres positionné dans le local technique

Une implantation en enclos, qui minimise le rayonnement sonore

Pour R. Paverne, « la première phase de la mise en œuvre a été compliquée, car il a fallu redéfinir l’implantation de la PAC pour minimiser son rayonnement sonore et ne pas gêner le voisinage ».

Initialement envisagée sur la toiture, l’implantation de la PAC aérothermique à absorption gaz a été ramenée au sol, afin d’éviter un rayonnement sonore trop important pour le voisinage. Un enclos de 3 m sur 3 m posé sur 4 pieds de béton a été monté à proximité du local technique afin d’accueillir la PAC. Il garantit la sécurité de l’équipement et ses parois agissent comme protection sonore en minimisant la diffusion du bruit généré par le fonctionnement de la PAC. Le local technique (ancienne chaufferie), dont la surface ne permettait pas l’installation et la maintenance de la PAC, a accueilli quant à lui la panoplie hydraulique de la solution.

La construction de l’enclos d’accueil de la PAC a généré un petit surcoût, en partie compensé par les aménagements évités sur le toit.

« Nous sommes fiers de cette solution, elle fonctionne bien et ne génère pas de bruit parasite qui aurait pu être gênant pour le voisin. » (R. Paverne).

Un réseau existant de chauffage conservé et associé à la PAC

G2T a réalisé l’installation de l’équipement, de la partie hydraulique jusqu’à l’installation de chauffage à laquelle il a fallu se raccorder. « On a mis l’accent sur le respect des préconisations du revendeur et du fabricant. Aucune mise en défaut n’a été rencontrée lors de la mise en service », témoigne R. Paverne.

Les radiateurs en fonte anciens, présents avant la rénovation, ont été conservés. Leur inertie de chauffe est élevée et ils peuvent fonctionner à basse température pour optimiser les performances de la PAC. Afin de conserver le système de radiateurs existants et de l’associer à la nouvelle PAC, il a néanmoins été nécessaire de désembouer totalement le réseau de chauffage. Cela a permis de conserver la garantie du constructeur sur la PAC et de garantir le bon fonctionnement de l’installation. Plusieurs interventions de purge et d’injection de produits nettoyants ont été réalisées sur 6 mois, en partenariat avec G2T et des entreprises spécialisées.

Le choix du fournisseur de la PAC motivé par les contraintes du réseau de radiateurs

Le fabricant de la PAC a été choisi par l’installateur G2T. Deux revendeurs ont été consultés : France Air et De Dietrich. Ils proposent tous les deux des systèmes construits par Robur, disposent de techniciens certifiés par le fabricant et fournissent leur propre service de garantie. Afin de pouvoir disposer de la garantie fournisseur, le schéma hydraulique associé à l’installation doit obligatoirement être celui préconisé par le fournisseur.

Afin d’optimiser le rendement de la PAC et de tirer parti de la forte inertie de chauffe des radiateurs en fonte, il était nécessaire d’associer le système de chauffage à un volume tampon important. C’est donc le fournisseur proposant un schéma hydraulique avec le ballon tampon de plus grand volume qui a été privilégié. Le choix s’est donc orienté vers France Air (schéma hydraulique avec ballon tampon de 800 L contre 300 L pour De Dietrich).

Une démarche commune de mise en œuvre, appuyée par la démarche Effilience

L’un des points forts du projet, souligné d’ailleurs par Emmanuel Viennet, adjoint au maire, est qu’il a pu bénéficier de la démarche Effilience. Créée par GRDF pour accompagner le développement de la PAC à absorption gaz, cette démarche consiste à regrouper un réseau d’experts constitué de bureaux d’études et entreprises de génie climatique souhaitant s’engager pour l’excellence sur les projets mettant en œuvre des PAC absorption. La présence de G2T, installateur certifié Effilience, a rassuré la mairie et le bureau d’études techniques Enebat : « GRDF a été présent tout au long du projet. Ils ont assisté la commune dans le choix de l’entreprise qui allait faire l’exploitation (G2T), et l’installateur lui-même », témoigne Alain Turchetto, chargé d’affaires au sein du bureau d’études Enebat. « C’était important pour nous d’avoir recours à des entreprises certifiées, qui connaissent leur sujet », ajoute E. Viennet.

Bilan

Un équipement performant et simple à exploiter

La première semaine d’exploitation a nécessité quelques réglages et ajustements, notamment la résolution d’un problème de débit d’eau lors de la mise en service. « Aujourd’hui, après un an de fonctionnement, aucun problème n’a été relevé et aucune intervention n’a été nécessaire. Le système est fiable et autonome, et fonctionne de manière performante selon les attentes du client. », témoigne R. Paverne, de l’entreprise G2T, installateur de la PAC.

Emmanuel Viennet, adjoint au maire de Sainte Suzanne, qui a suivi la mise en service, souligne le « fonctionnement complètement autonome du système ». « Il n’y a pas eu d’intervention nécessaire, et la qualité de fonctionnement est appréciable : le système de chauffage est très silencieux. En outre, les parents sont satisfaits du bâtiment et de son aspect extérieur remis à neuf ».

La consommation énergétique a été ramenée de 255 à 164 kWh/m²/an. Cela est néanmoins trois fois supérieur aux estimations du bureau d’études (55 kWh/m²/an à 19°C) et s’explique par le fait que les usagers ont augmenté la température de chauffe de trois à quatre degrés (utilisation à 23°C au lieu des 19°C prévus par l’étude thermique).

Malgré cette différence, la consommation de gaz a été réduite de 57% : elle est désormais de 35 000 kWh/an contre 80 000 kWh/an avant travaux. Ce gain annuel de 45 000 kWh représente une économie annuelle de 1900 € sur la facture de gaz.

La consommation électrique a quant à elle augmenté de 2900 kWh par an, en raison de l’installation de la VMC double flux. Cela représente un surcoût de 350 € environ sur la facture annuelle d’électricité. Néanmoins, la rénovation énergétique du bâtiment et le recours à une PAC absorption gaz permet d’éviter l’émission de 10 tonnes de CO2 par an.

La rénovation thermique de l’école Sainte Suzanne et le remplacement de la chaudière gaz par une PAC absorption gaz permet en définitive de réaliser une économie de 1600 € environ sur la facture d’énergie.

Evolution des consommations suite à la rénovation thermique

Un projet de rénovation salué par les professionnels du bâtiment

Le projet de rénovation de l’école s’est vu attribué le prix « coup de cœur » lors de la remise des prix du Trophée Gazosphère. Ce concours, organisé par GRDF et le bureau de contrôle Coprotec, récompense des réalisations jugées remarquables par la capacité à conjuguer performance énergétique, protection de l’environnement, efficience économique, excellence technique de la mise en œuvre et qualité du travail en équipe entre la maîtrise d’œuvre, les entreprises et les installateurs.

Témoignages

L’école était l’un des bâtiments avec les plus forts besoins de rénovation sur la commune. Le bâtiment était vétuste et peu confortable thermiquement. A la sensation de froid s’ajoutait un aspect visuel extérieur peu attrayant. Nous souhaitions améliorer le confort des élèves tout en réalisant des économies d’énergie. Les occupants de l’école n’ayant pas le temps et les compétences pour gérer le chauffage, nous souhaitions avoir recours à un système simple d’utilisation. Performante et facile à exploiter, la PAC absorption gaz s’est imposée comme la meilleure solution, d’autant qu’elle permettait d’atteindre un niveau de performance BBC et de profiter de l’aide Effilogis et de réduire sensiblement les coûts d’investissement. On a senti que ce projet était innovant, et nous avons été rassurés par la présence de GRDF qui a su nous accompagner dans le choix de la solution PAC à absorption gaz. GRDF nous a convié à visiter l’usine De Dietrich qui fournit de tels équipements, et a organisé une rencontre avec des élus de la ville de Besançon ayant eu recours à cette solution. La certification de l’installateur G2T, membre du réseau Effilience nous a également rassurés. La mise en lumière du projet à l’occasion de la remise des prix du Trophée Gazosphère nous encourage à mener d’autres projets de rénovation innovants
Par Emmanuel Viennet
Adjoint au maire de Sainte-Suzanne
Au démarrage du projet, tout le monde a travaillé en collaboration et a mobilisé son énergie pour concrétiser ce projet pilote innovant. Ce projet initié par la commune et l’agglomération de Montbéliard a en outre bénéficié de l’accompagnement de GRDF, qui a pu partager son expertise sur la solution PAC à absorption gaz à l’ensemble des acteurs du projet. Aujourd’hui, après un an de fonctionnement, aucun problème n’a été relevé et aucune intervention n’a été nécessaire. Le système est fiable et autonome, et fonctionne de manière performante selon les attentes du client.
Par Romain Paverne
Chargé d'affaires G2T, installateur en génie climatique
En amont du projet, nous avons beaucoup échangé avec GRDF qui nous a accompagné sur ce matériel sur lequel nous disposions de peu de retours. GRDF a apporté son expertise sur le sujet en nous conseillant sur les choix techniques et en nous proposant des outils de dimensionnement. L’accompagnement s’est également effectué auprès de la mairie, qui a été conviée à visiter des installations similaires. La présence de GRDF a rassuré le maitre d’ouvrage et le BET Enebat. S’il n’y avait pas eu cette volonté et l’appui technique de GRDF, nous n’aurions certainement pas entrepris une rénovation thermique au niveau BBC et installé une PAC à absorption gaz naturel
Par Alain Turchetto
Chargé d'affaires Enebat
Ecole Sainte -Suzanne avant rénovation
Ecole Sainte -Suzanne avant rénovation
Ecole Sainte Suzanne
Ecole Sainte-Suzanne après rénovation
PAC aérothermique
VMC double flux et radiateur en fonte désemboué
Menuiseries et fenêtres rénovées
Menuiseries et fenêtres rénovées
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1 commentaire sur cet article
Par AL-Est, le 07/10/2016 à 09:21
Belle rénovation efficiente
très belle rénovation et article bien documenté
quand la volonté d'un MOA se conjugue aux bonnes compétences des MOE et que le coût d'une rénovation plus poussée est bien amorti, la rénovation est enfin efficiente !