Un bâtiment gaz exemplaire, labellisé E3C1

Implanté sur la ZAC des Échats à Beaucouzé (49), l’ensemble d’habitats collectifs Hélios (36 logements) fait déjà partie des premiers projets labellisés E+C- en mars 2017. Pour être exact, il se classe au niveau E3 C1. Un résultat qui est le fruit d’une conception intégrée, associant l’ensemble de la maîtrise d’ouvrage élargie et la maîtrise d’oeuvre dans un processus de co-conception, à travers une démarche dite de « processus de conception intégrée » (PCI). Sa livraison officielle doit intervenir en février 2019.

Dès le départ, l’ambition du maître d’ouvrage, Angers Loire Habitat, était de réaliser un ensemble de logements à la fois de niveau Bepos (bâtiment à énergie positive) et à faible contenu carbone. Dès lors, une analyse du cycle de vie (ACV) du bâtiment se révélait nécessaire. Cette mission a été assignée au bureau d’études Wigwam, rompu à l’exercice depuis plus de huit ans. L’initiative s’est avérée payante, puisqu’entre-temps le référentiel du label E+C- a été rendu public.

« Dès les prémices du projet, nous avons mis l’accent sur l’impact que pouvait avoir une structure béton, en termes de poids carbone », indique Brice Guénégo, ingénieur énergie et enveloppe du bâtiment au sein de Wigwam. Le choix d’un mode constructif à ossature bois – moins fréquent en collectif que le mode constructif béton – s’est très vite dégagé au gré des premiers ateliers : « Angers Loire Habitat est un maître d’ouvrage porté sur l’expérimentation, note Éric Baeza, cogérant du cabinet Go-Architecture. De notre côté, nous avions déjà une antériorité sur des projets en construction bois en habitat individuel et collectif. » Confortée par les enseignements de l’ACV et par la volonté d’Angers Loire Habitat de mener à bien des opérations exemplaires, l’équipe de conception-réalisation a pu inscrire le projet Hélios dans la démarche E+C-, qui deviendra finalement le premier projet collectif en ossature bois labellisé..

Le travail de concertation au cours des ateliers PCI, animé par le cabinet Wigwam à qui incombait également une mission de « facilitateur », a notamment permis de dégager un consensus sur la configuration du futur bâtiment en fonction de plusieurs critères : orientation par rapport au rayonnement solaire, compacité du bâti, verticalité, etc. « Nous avons ainsi trouvé un équilibre en matière d’emprise au sol rapportée au volume du bâti sous la forme de trois blocs », développe Hervé Graton, gérant du bureau d’études thermiques Kypseli.

Ces ateliers ont également permis de recourir au BIM, sous la houlette de la société Atlancad. Le rôle de cette dernière : auditer l’ensemble des parties prenantes afin d’évaluer leur maîtrise du BIM et mettre en place la plate-forme collaborative permettant d’agréger les fichiers édités par chaque acteur (architecte, bureaux d’études, économiste de la construction...), afin de les mettre en commun et à la disposition de tout le monde simultanément. À noter, Angers Loire Habitat avait demandé la mise en oeuvre d’une démarche BIM « niveau 2 » qui, si elle vise à mettre en commun tous les fichiers en vue de détecter les éventuelles collisions d’ouvrages (planchers/gaines, par exemple), ne prévoit pas de maquette unique accessible à tous les acteurs.

Le choix des solutions pour le chauffage et la production d’ECS a répondu à cette même recherche de compromis, entre volonté d’innover et atteinte des exigences du label E+C-. Plusieurs solutions ont été passées en revue par le bureau d’études thermiques : chaudières gaz individuelles, pompes à chaleur électriques, chaudière gaz collective...En définitive, c’est une solution un peu plus avant-gardiste qui a été retenue : deux PAC gaz à absorption géothermiques associées à des chaudières gaz à condensation. « Avec les chaudières gaz seules, nous étions déjà en mesure d’atteindre le niveau E3, souligne Hervé Graton. Les PAC gaz à absorption géothermiques nous apportent donc un plus sur le volet énergie. » Les pompes à chaleur gaz permettent de recourir à une énergie primaire jouissant d’un taux de conversion de 1 et d’offrir un rendement global supérieur à 1.

Mais à en croire Hervé Graton, le choix du maître d’ouvrage découle plus d’une volonté d’innover que de remplir les conditions du label. D’autant qu’Angers Loire Habitat a déjà expérimenté les PAC à absorption gaz dans des projets antérieurs. Petit bémol, toutefois : ces machines nécessitent la réalisation d’une dizaine de forages ; des ouvrages pénalisants sur le volet carbone du label. Dans les faits, ce « malus » imputable à la réalisation des forages n’a pu être comptabilisé dans le bilan carbone du projet, faute de valeurs disponibles dans la base de données Inies. Des valeurs par défaut ont donc été intégrées à l’ACV du projet.

Dans le détail, la chaufferie se compose de deux circuits, l’un alimenté par deux PAC gaz à absorption géothermiques de 37,6 kW chacune, l’autre par deux chaudières gaz à condensation (deux fois 60 kW). Les deux pompes à chaleur sont mises à contribution en priorité pour la fourniture de chauffage ainsi que pour la préparation de l’ECS. Elles sont chargées d’alimenter un réservoir de stockage de 1 000 l, afin de fonctionner le plus longtemps possible à leur rendement optimal. Ce réservoir de stockage est muni d’un échangeur immergé, en amont des départs des circuits de distribution de chauffage et d’ECS. Toutefois, un complément d’énergie est nécessaire pour produire de l’ECS à 60 °C (la température maximale en sortie du réservoir affecté aux PAC n’excédant pas les 45 °C). C’est là qu’entrent en jeu les chaudières gaz à condensation, elles-aussi associées à un réservoir de stockage. L’eau chaude en sortie de chaudières est stockée à 70 °C maximum. En aval de ce réservoir se trouve un échangeur à plaques de 250 kW, capable si nécessaire d’assurer une production d’ECS en instantané. « Il en est de même pour les besoins de chauffage, ajoute Hervé Graton. Une vanne trois voies est prévue pour le cas où les PAC ne produiraient pas suffisamment d’eau chaude. »

Les calculs réalisés par Kypseli évaluent les besoins thermiques à 2,5 kW par logement. Une énergie qui sera émise par des radiateurs selon un régime de température de 60 °C en départ et de 50 °C en retour (par -5 °C de température extérieure), avec régulation par loi d’eau. « Un mode d’émission choisi pour sa simplicité et son coût modéré, précise Hervé Graton. D’autant que la présence de planchers en bois (et donc l’absence de béton) n’incitait pas à préconiser du plancher chauffant. » Enfin, le projet Hélios porte bien son nom puisqu’il tire parti de l’énergie solaire grâce à une installation photovoltaïque de 100 kWc qui permet à l’ensemble d’atteindre le niveau E3.