Réalisation

Rooftops adiabatiques, préparateur ECS à condensation et cuisson gaz pour l’espace de restauration « l’Aire des Vérités » (03)

Mis à jour le

Carte d'identité

Date des travaux :
Septembre 2014
Localité :
Saint-Victor (03)
Type de bâtiment :
Espace de restauration
Superficie :
1 621 m²
Maître d'ouvrage : Jean-Claude Bruni, Lapalisse
Architecte : Cabinet d’architecture 3a, Clermont-Ferrand
Bureau d'études thermiques : SAS Bernard Laclautre, Montluçon
Consommations observées : Gaz : 345 MWh/an

Contexte

L’Aire des Vérités est située au cœur de la technopole de La Loue-Passat, près de Montluçon, au bord de la RN 145. L’aire d’autoroute est entourée d’une cinquantaine d’entreprises et un centre routier et logistique en plein essor, constituant ainsi un potentiel de clientèle conséquent.

Ouvert au public en septembre 2014, l’espace de restauration de l’Aire des Vérités comprend :

  • un restaurant en libre-service de 160 couverts
  • un restaurant traditionnel, l’Orangerie, de 100 couverts
  • un point snack de 40 places
  • un bar et une salle de réception de 80 personnes pouvant s’ouvrir sur le restaurant

Imaginé par le gérant actuel, Jean-Claude Bruni, le bâtiment couvre une surface totale de 1 700 m2. Une verrière de 450 m2, atteignant 8,60 m au plus haut, offre un cadre lumineux et accueillant pour la clientèle. De nombreux éléments de décoration subliment la verrière :

  • un jardin tropical et un jardin sec, constitués de plantes exceptionnelles du monde entier
  • une grande volière d’oiseaux rares
  • un bassin à débordement peuplé de carpes du Japon
  • des sculptures et décorations originales

L’enjeu pour ce nouveau bâtiment était de couvrir les besoins énergétiques d’un espace de restauration atypique présentant une immense verrière, tout en assurant un haut niveau de confort pour la clientèle.

L’Aire des Vérités comprend également un parking pour poids lourds de 100 places, qui a pris place à l’arrière du bâtiment. Un espace restauration et sept boxes de douches à jeton ont été prévus pour les routiers. Quotidiennement, entre 30 et 40 douches soit 1 200 à 1 600 l d’ECS sont consommés. Des circonstances imposaient de trouver un équipement pouvant fournir de l’eau chaude à profusion et à tout moment, tout en maîtrisant les consommations d’énergie.

Le bureau d’études thermiques de Bernard Laclautre a donc été sollicité par le maître d’ouvrage pour répondre à ces objectifs, en limitant les coûts associés à l’installation et à l’usage.

La solution retenue

Une température confortable été comme hiver

Les besoins en chauffage et en climatisation ont tout d’abord été réduits par différents éléments intervenant dans la conception de la verrière :

  • habillage par un bardage double peau
  • baies vitrées composées de menuiseries en aluminium à rupture de pont thermique
  • doubles-vitrages à lame d’argon et de joints d’étanchéité
  • verrière en polycarbonate alvéolaire pour sa résistance et le contrôle solaire

Ensuite, le bureau d’études a étudié chaque zone pour adapter les besoins en chauffage et climatisation de façon sur mesure. 5 rooftops adiabatiques ont ainsi été installés pour couvrir les besoins de chauffage et de refroidissement :

  • Les besoins de chauffage sont couverts en hiver par une rampe de brûleurs gaz haut rendement (> 92 % sur PCI).
  • Le refroidissement en été est assuré par la fonction rafraîchissement adiabatique des rooftops et celle des trois unités autonomes de rafraîchissement.

Le principe du refroidissement adiabatique est simple et économique : l’air extérieur est aspiré par un ventilateur centrifuge et traverse un média humide. Au contact de l’air chaud aspiré, l’eau s’évapore, absorbant ainsi les calories de l’air chaud. L’air alors refroidi est soufflé dans la verrière. Cette technique préserve en permanence un écart de température entre l’extérieure et l’intérieure. Selon des mesures réalisées par l’Ademe sur un autre site, cet écart peut atteindre plus de 12 °C.

Les unités de rafraîchissement et les rooftops adiabatiques couvrent les besoins de différents espaces :

  • 2 rooftops pour le restaurant sous verrière
  • 1 rooftop pour l’espace boutique et snack
  • 1 rooftop pour le libre-service et l’espace routiers
  • 1 rooftop pour la salle de réception
  • 1 unité pour le libre-service et l’espace routiers
  • 2 unités pour l’espace boutique-snack et le restaurant

Une diffusion et un renouvellement de l’air maitrisés

Des buses longue portée à ailettes verticales multidirectionnelles à faible perte de charges diffusent l’air issu du rooftop adiabatique. Les unités autonomes de rafraîchissement sont dotées d’un plénum également raccordé à des buses de diffusion longue portée. Orientées de façon à éviter le soufflage sur les clients, elles garantissent un confort supérieur à des cassettes qui seraient intégrées au plafond. Selon le retour d’expérience du maître d’ouvrage, les cassettes confèrent une sensation de soufflage désagréable pour le client. Les conduits diffuseurs rectangulaires, longs jusqu’à 30 m, intègrent les bouches longue portée. L’esthétisme de la verrière est préservé par leur teinte identique à la charpente métallique à laquelle ils sont suspendus.

Un répartiteur de commande des rooftops adapte les besoins de chaque zone grâce aux sondes de température et aux sondes d’hygrométrie. Les débits d’air chaud ou froid, pouvant atteindre 10 000 m3/h, peuvent être modulés selon 10 vitesses en été et 3 vitesses en hiver. En parallèle, 5 tourelles d’extraction d’air (10 000 m3/h pour 60 Pa) fonctionnent en période d’été, pour permettre le maintien d’une hygrométrie satisfaisante dans le bâtiment.

Deux centrales double flux assurent le renouvellement d’air hygiénique réglementaire de différentes zones :

  • les blocs sanitaires réservés aux routiers
  • les zones de restauration et la boutique

Les centrales intègrent un échangeur de récupération d’énergie haute efficacité (80 %), transférant ainsi la chaleur entre l’air sortant et l’air entrant. Les autres blocs sanitaires sont équipés d’une ventilation simple flux par extraction et la zone cuisson, de quatre hottes d’extraction avec centrale de compensation d’air sur induction.

De l’ECS en permanence et à profusion

Pour répondre au besoin en ECS, le BET s’est porté sur un préparateur d’ECS gaz à condensation et à semi-accumulation. L’équipement d’une puissance utile de 111 kW a été placé entre les douches et la cuisine pour limiter les pertes de chaleur liées au circuit. Il atteint un rendement de 96,6 % PCI en régime maximum (80-60 °C) grâce à sa conception « Tank-in-Tank » : un ballon accumulateur (90 °C) est totalement immergé dans un ballon primaire. L’eau froide passe dans un ballon sanitaire de préchauffage avant d’entrer dans le ballon d’eau chaude supérieur. La partie supérieure étant maintenue à une température élevée, de l’eau chaude peut être fournie en permanence et à la demande.

Un piano gaz haut de gamme en cuisine

Afin de permettre la préparation de l’ensemble des plats de la carte du restaurant et du snack, des équipements gaz et électriques équipent la cuisine professionnelle. Parmi eux, un piano gaz a été conçu sur mesure, pour une plus grande ergonomie. Il est composé de deux feux vifs, d’une plaque coup de feu et d’une plancha. Le système Écoflam des feux permet le déclenchement automatique de l’électrovanne commandant l’arrivée du gaz. Par simple appui ou glissement d’un récipient sur la sphère en inox, le brûleur à corps inox s’allume ou s’étend automatiquement, permettant ainsi de réaliser des économies de gaz.

Equipements choisis

  • Rooftops adiabatiques : 4 rooftops de modèle REV 55 monobloc combiné d’une puissance de 55 kW enchauffage et jusqu’à 38 kW froid; 1 rooftop  de modèle REV 35 monobloc combiné d’une puissance de 39 kW enchauffage et jusqu’à 38 kW froid
  • Unités de rafraîchissement seul : Modèle REXC 210, monobloc d’une puissance pouvant atteindre 38 kW froid
  • Préparateur d’ECS gaz à condensation et à semi-accumulation : modèle HeatMaster TC 120, marque : ACV, puissance utile : 111 kW, rendement : 96,6 % PCI en régime maximum (80-60 °C)
  • Piano gaz : marque Capic, 2 feux vifs Écoflam, 1 plaque coup de feu, 1 plancha

Bilan

La solution pour le chauffage et le refroidissement de la verrière s’avère intéressante en termes de budget : le coût d’exploitation des rooftops adiabatiques est 70 % inférieur à celui d’une climatisation électrique aérothermie Inverter.

Le piano gaz satisfait les exigences du maître d’ouvrage en termes d’efficacité et d’économies. Selon Sophie Andrivon, la directrice de GC2M, « les nouveaux brûleurs à corps inox, associés à Écoflam, permettent d’économiser environ 30 % de gaz en restauration commerciale, avec 10 % de gain de temps sur les montées en température ; de plus, la durée de vie d’un brûleur est doublée. »

Après une année d’exploitation, entre septembre 2014 et août 2015, les consommations réelles correspondent aux attentes du maître d’ouvrage :

  • ECS et cuisson
    • Gaz : 96 MWh
  • Chauffage et rafraîchissement
    • Gaz : 349 MWh
    • Électricité : 17 MWh (18 kWh/jour/appareil, durant 120 jours de fonctionnement)
    • Eau : 96 m3 (100 litres/jour/appareil, durant 120 jours de fonctionnement)

Au total, la facture gaz s’est donc élevée à 25 k€ TTC, 1 889 € TTC pour l’électricité, et 384 € TTC pour l’eau.

Restaurant Aires des vérités - Vue intérieure
Vue intérieure de l’espace de restauration
Préparateur d’ECS gaz à condensation et à semi-accumulation
Préparateur d’eau chaude sanitaire gaz à condensation et à semi-accumulation
Rooftop adiabatique installé sur le toit
Rooftop adiabatique installé sur le toit
Unité de rafraîchissement seule disposée sur le toit
Unité de rafraîchissement seule disposée sur le toit

Témoignages

C’est mon père, avec qui j’ai eu l’opportunité de m’associer, qui a pris en main la partie immobilière, sa conception, son organisation spatiale, sa décoration…, et ce, jusque dans les moindres détails. L’objectif était de créer des espaces de restauration différenciés, mais intégrés dans un ensemble cohérent et harmonieux, de manière à pouvoir accueillir tous les types de clientèle. C’est lui également qui a choisi les équipements, dont ceux au gaz pour le chauffage, l’eau chaude et la cuisson, et qui a décidé, après s’être longuement renseigné, de faire installer des rooftops adiabatiques. Cela constitue une première référence en région Auvergne-Centre-Limousin ! En tant que gérant, j’apprécie la disponibilité, la souplesse et le coût maîtrisé de l’énergie gaz, ainsi que le confort et les économies procurées par les rooftops, en comparaison avec un système de cassettes de climatisation : de l’ordre de 70 % en froid !
Par Melitan Bruni
Gérant de L’Aire des Vérités
La problématique n’était pas simple : diffuser de l’air chauffé ou rafraîchi dans des zones de restauration diversifiées, dont un restaurant de standing placé sous une verrière à grande hauteur, en conciliant confort hygrométrique mais aussi maîtrise de la vitesse et l’orientation de l’air soufflé, discrétion esthétique et économies d’énergie. La solution rooftops gaz avec production de froid adiabatique est bien adaptée à ce type de configuration comprenant un grand volume. Avec une consommation d’énergie primaire limitée (rampe gaz à haut rendement, absence de compresseur), elle associe préservation de l’environnement et économies de charges d’exploitation et de maintenance. L’autre point fort à approfondir était la production d’eau chaude sanitaire, notamment par la présence de douches à la disposition des routiers et les besoins en cuisine - laverie. Nous avons opté pour ce préparateur gaz à semi-accumulation, car il permet de fournir de l’eau chaude à la demande et à volonté, tout en atteignant de hautes performances en condensation de par sa conception. Une autre particularité de ce bâtiment est le fonctionnement des équipements sept jours/sept, ouvrant très tôt le matin et fermant tard le soir. Remarquez que la consommation de gaz que nous avions estimée en prévisionnel s’avère correspondre à la consommation réelle !
Par Bernard Laclautre
Gérant du bureau d’ingénierie conseil
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1 commentaire sur cet article
Par Mathieu Tacussel, le 01/02/2017 à 12:04
Condensation ?
Bonjour,
Je suis étonné de lire dans votre article que l'on parle d'un générateur à gaz condensation alors que le rendement cité en production d'ECS à 60°C est de 96.6% sur P.C.I.
Peut-on qualifier un générateur d'E.C.S. qui a un rendement de 96.6% sur P.C.I. lorsqu'il produit de l'E.C.S. à 60°C de générateur à condensation ?
Pourquoi ne pas avoir sélectionné un générateur à gaz condensation ayant un rendement de 105 à 109% sur P.C.I. lorsqu'il produit de l'E.C.S. à 60°C et ainsi réaliser de réelles économies sur le gaz ?