Chaudière gaz à condensation et CTA au Zoo de Montpellier (34)

Depuis l’an 2000, la mairie de Montpellier ambitionne de développer son zoo, pour en faire un grand parc zoologique d’envergure européenne. A cet effet, le zoo souhaitait se doter d’une serre amazonienne d’une taille unique en France. Du point de vue de l’architecture, la ville désirait à la fois un bâtiment visible depuis la voie publique et permettant de recomposer l’entrée du zoo.

L’enjeu pour le bureau d’études était de préserver une ambiance chaude et humide, nécessaire au bien-être des espèces rares d’animaux et de végétaux, qui vivent normalement en région amazonienne. En effet, ces derniers ne peuvent absolument pas supporter des variations de température et d’hygrométrie, en été comme hiver. De plus, un juste équilibre entre éclairement naturel et surchauffe estivale était nécessaire.

Avec 2 600 m² d’emprise au sol, 14,50 m de hauteur, jusqu’à 17 m pour la volière extérieure, la ville souhaitait également que la serre amazonienne réponde à des conditions économiques serrées. Cela passe donc par une maîtrise rigoureuse des coûts associés aux dépenses en eau et en énergie.

Différents équipements thermiques se complètent et fonctionnent en cascade afin d’assurer une température stable :

• Deux chaudières à gaz naturel à condensation assurent le chauffage des cinq circuits de distribution d’eau : les tubes périphériques, le traitement de l’eau, les radiateurs de la zone technique, le plancher chauffant des loges, la CTA. Les chaudières sont régulées par un système Sauter raccordé à la GTC.
• Les tubes chauffants par rayonnement, situés en périphérie de la serre, ont la priorité pour le chauffage.
• La batterie chaude de la centrale de traitement d’air (CTA) fournit un complément de chaleur lorsque les tubes s’avèrent insuffisants pour atteindre le niveau de température souhaité. La CTA se charge également de préchauffer l’arrivée d’air neuf dont le renouvellement est limité au minimum hygiénique en hiver. Le rôle principal de celle-ci est donc d’assurer le renouvellement d’air de la serre mais également d’homogénéiser la température ambiante.
• Le plancher chauffant, régulé en fonction de la température extérieure et intérieure, maintient par ailleurs la température des loges de certains animaux, comme les singes, ibis et fourmiliers.
• L’échangeur à plaques, alimenté par la chaufferie gaz, réchauffe l’eau adoucie et osmosée alimentant les différents bassins, afin de garder une température constante.

L’été, la ventilation naturelle gère la température ambiante au moyen d’entrées d’air en partie basse de la façade de certaines zones de la serre (voir schéma « sept zones thermiques »). Le refroidissement de la température de l’air entrant peut être actionné via un rafraîchissement adiabatique.

D’autres ouvrants en toiture assurent l’évacuation de l’air chaud et la déstratification de l’air ambiant pour homogénéiser la température. Une surventilation peut aussi être commandée en augmentant le débit de la CTA qui, sinon, reste en mode renouvellement d’air minimal.

Le volume de la serre est découpé en sept zones climatiques, en termes de température et d’hygrométrie, qui correspondent à des typologies différentes. Les zones 2 à 7 sont dotées de prises d’air naturel et les zones 1 et 6 uniquement traitées par la centrale d’air. L’ambiance climatique est gérée dans sa globalité tout en étant affinée pour chacune de ces zones.

Les consignes d’hygrométrie sont réglées sur les quatre plages horaires de la température ambiante. Différents moyens  assurent la régulation de l’hygrométrie et évitent les surchauffes :

• Précipitations actionnées tous les jours (pluie tropicale)
• Rampes d’arrosage
• Evaporation d’une cascade mise en route pendant les heures d’ouverture au public
• Confinement obtenu par une réduction du renouvellement d’air
• Brumisation devant les ouvrants d’aération en périphérie
• Sans omettre l’importante évapo-transpiration des plantes

Parfois, l’hygrométrie peut également être trop élevée. Les aérations et la CTA évacuent alors une partie de l’air humide présent dans la serre, afin d’y introduire un air plus sec de l’extérieur, si tel est le cas. 

Le fonctionnement des installations est régulé avec précision par une GTC (Gestion Technique Centralisée). La régulation assure le respect des quatre plages horaires de température ambiante préprogrammées : matin, mi-journée, après-midi, et nuit.

La GTC (Gestion Technique Centralisée) supervise plus de 220 points de consigne et de contrôle : ouverture des ouvrants d’aération, fonctionnement du traitement d’eau, fonctionnement du traitement d’air... Son bon fonctionnement est donc capital pour la régulation de l’hygrométrie et de la température.

Une mini-station météorologique installée en toiture mesure des données qui sont transmises en temps réel à la régulation centrale :

• Vitesse et direction du vent
• Température et hygrométrie extérieures
• Rayonnement solaire
• Hydrométrie

Différents automates centralisés dans la chaufferie gèrent les réglages généraux et particuliers selon les consignes et traitent les alarmes et défauts. Ils sont reliés à un ordinateur de supervision ce qui permet le réglage et la sauvegarde de tous les points de consigne et des modifications mémorisées dans des fichiers journaliers compressés dans un fichier mensuel.

La GTC assure également des mesures permettant d’avoir un suivi de l’ensemble des systèmes climatiques et hydrauliques sur les sept zones, ainsi que de nombreux retours d’information sous forme de courbes et d’historiques qui permettent d’optimiser les réglages des installations. L’éclairage est lui aussi piloté selon le planning des visites et le rayonnement solaire extérieur.

• Chaudière à condensation : De Dietrich, C 210 Pn 200 kW, et C 310 Pn 260 kW
• Régulateur de chaudière : Système Sauter