Réalisation

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

Mis à jour le

Carte d'identité

Date des travaux :
Juin 2007
Localité :
Montpellier (34)
Type de bâtiment :
Serre
Superficie :
2600 m2 au sol
Maître d'ouvrage : Zoo du Lunaret (34), Laurence Colas
Architecte : Gilles Chrétien, Montpellier (34)
Bureau d'études thermiques : Betso, Dominique Briane, Montpellier (34)

Contexte

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.

Solution retenue

Maintien de la température stable

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.

Le volume de la serre a été découpé en sept zones climatiques
Le volume de la serre a été découpé en sept zones climatiques

Une hygrométrie permanente

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. 

Un pilotage très fin par GTC

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.

Equipements choisis

  • Chaudière à condensation : De Dietrich, C 210 Pn 200 kW, et C 310 Pn 260 kW
  • Régulateur de chaudière : Système Sauter
Zoo Montpellier - Centrale de Traitement de l’Air (CTA)
Centrale de Traitement de l’Air (CTA)
Chaufferie gaz naturel
Deux chaudières gaz naturel à condensation
Zoo Montpellier - Compresseur de brumisation
Compresseur de brumisation
Zoo Montpellier - Rafraichissement adiabatique
Rafraîchissement adiabatique (brumisation) et ouvrants dans le toit

Bilan de la réalisation

Bilan des consommations d'énergie de la serre amazonienne
Bilan des consommations d'énergie de la serre amazonienne

Témoignages client et BET

La ville de Montpellier a fait siennes les missions de l’Union mondiale pour la nature, très active pour la protection des espèces menacées, pour créer cette serre amazonienne. Ces missions, qui ont été reprises depuis dans une directive européenne, recouvrent la protection des espèces menacées d’extinction, la pédagogie et la sensibilisation du public, le divertissement et la recherche scientifique. À cet effet, la serre abrite des espèces amazoniennes très menacées dans leur milieu naturel. Donnés, échangés ou mis en dépôt, les animaux proviennent d’autres parcs zoologiques ou réserves ; la végétation vient de serres ou de pépinières. Un local pédagogique et un centre de ressources ont également été créés. Aujourd’hui, cette serre amazonienne est devenue le porte-drapeau du zoo dont elle fait partie intégrante. La première année, elle a reçu 400 000 visiteurs au lieu des 80 000 prévus. Une moyenne de 300 000 visiteurs par an est envisagée.
Par Laurence Colas
Directrice du zoo de Montpellier
L’objectif était de maintenir un climat amazonien chaud et humide en permanence. Cette ambiance est caractérisée par une température moyenne diurne de 26 °C et nocturne de 20 à 22 °C, tout en assurant un renouvellement d’air permanent. Par ailleurs, l’hygrométrie doit être maintenue à un niveau élevé, 75 %, ce qui représente 16 g par kg d’air sec. Le point crucial était le pilotage des différents apports de chauffage et de rafraîchissement selon les usages et les points de consigne (...) Nous avons dû faire des compromis technico-économiques pour respecter le budget alloué. Il nous a fallu trouver des équilibres entre les besoins des différentes zones climatiques, déterminés en fonction des animaux et végétaux présents, et les équipements retenus dont la chaufferie gaz et la CTA (...) . Pour l’été, plutôt que de préconiser une climatisation onéreuse, nous avons abordé le rafraîchissement de façon plus empirique en nous inspirant de la serre de jardinier. Nous avons utilisé des solutions plus passives, telles que le rafraîchissement adiabatique, la surventilation, la déstratification, la pluie tropicale ou la cascade, qui privilégient un fonctionnement plus naturel et moins consommateur d’énergie.
Par Dominique Briane Dominique Briane
Bureau d’études thermiques BETSO
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