Carte d'identité
Destiné à être désaffecté au profit d’un nouvel établissement, le collège Jean Racine de Saint-Brieuc, construit au début des années 1960, s’est finalement vu offrir une seconde jeunesse. « Début 2017, l’enjeu était de reconstruire le collège Jean Racine en site occupé, par tranches, pour pouvoir inaugurer en même temps le nouveau collège d’Hillion, qui devait ouvrir ses portes à la rentrée 2020, concomitamment avec le collège Jean Racine rénové », confirme Maxime Morfouasse, chef du service patrimoine collèges au conseil départemental des Côtes-d’Armor.
Le conseil départemental, collectivité propriétaire du collège et maître d’ouvrage, lance alors un concours. À l’aube de la nouvelle RE2020, il souhaitait faire en sorte que le collège reconstruit fasse référence en matière de développement durable. « Parmi les quatre porteurs de projets candidats, le cabinet Nunc architectes est rapidement sorti du lot, pour son approche faisant la part belle au bioclimatisme et aux économies d’énergie, même si le choix de l’énergie primaire n’était pas encore arrêté à ce stade », souligne Maxime Morfouasse. La volonté de requalifier le milieu urbain à travers cette reconstruction/rénovation (le site compte également un gymnase et un réfectoire, soit trois bâtiments au total) a également convaincu le maître d’ouvrage.
UN CLOS ET COUVERT PERFORMANT
Dès la phase d’esquisse puis celles d’avant-projet sommaire et d’avant-projet détaillé, Nunc visait la RE2020. Il souhaitait suivre une approche en analyse du cycle de vie, un cheminement qui a conduit le cabinet d’architecture et son groupement à expérimenter le label E+C– (une première à l’époque pour un établissement scolaire dans la région). Le tout avec le soutien de l’ADEME, au travers d’un accompagnement et d’une subvention. Au départ, le groupement ambitionnait de hisser le bâtiment d’enseignement rénové au niveau E3C2, avant de revoir sa copie et de viser le niveau E3C1, en vertu d’un certain nombre de paramètres (voir le témoignage de Marie Le Potier, ingénieure HQE dans le bureau d’études Ingérop). Très porté sur la construction bioclimatique et passive, Nunc a souhaité favoriser l’inertie thermique des bâtiments en préconisant un mode constructif mixte bois/béton.
Pour le clos et couvert, la performance est au rendez-vous, affichant une très forte étanchéité à l’air, de 0,28 m 3/h.m 2 sous 4 Pa (soit un résultat deux fois plus performant que l’objectif réglementaire imposé aux bâtiments d’habitation, à savoir 0,6 m 3/h m 2 sous 4 Pa). Le choix des isolants devait concourir à la performance thermique de l’enveloppe, tout en limitant le contenu carbone de l’édifice : plutôt que la fibre de bois, le bureau d’études Ingérop a donc préconisé la ouate de cellulose.
Surplombant la circulation centrale du bâtiment d’enseignement, une grande verrière permet de valoriser les apports solaires passifs (chaleur, lumière) en saisons intermédiaires. Elle dispose d’ouvrants afin d’évacuer le trop-plein de chaleur en période estivale. Cerise sur le gâteau, des vitrages photovotaïques s’intègrent harmonieusement à la verrière. S’y ajoutent 200 m 2 de modules photovoltaïques classiques, installés sur la toiture opaque du bâtiment d’enseignement. « L’installation de ces modules PV permet au projet d’atteindre le niveau E3 » , précise Marie Le Potier.
Une centrale solaire PV de 200 m 2 a été installée sur la toiture opaque du bâtiment d’enseignement. En y ajoutant les vitrages photovoltaïques de la verrière, l’établissement jouit d’une puissance installée de 145 kWc. Cette centrale solaire assure près de 30% de la production d’énergie renouvelable dans le mix total du collège (auxquels s’ajoutent les kilowattheures géothermiques valorisés par la PAC gaz). Au même titre que pour les autres installations, la GTC du collège permet au chargé d’exploitation de suivre la production solaire au fil des mois, éventuellement d’identifier des dysfonctionnements de l’installation. Si, dans les faits, la quasi-totalité de l’électricité ainsi produite est consommée par les cinq CTA de l’établissement, le surplus est utilisé pour alimenter d’autres postes de consommation (comme l’éclairage). Le reliquat de production est injecté dans le réseau public de distribution. Préconiser une installation PV s’avère particulièrement pertinent dans le cas du collège Jean Racine, puisque les périodes de production PV coïncident avec le fonctionnement des différents équipements (notamment les CTA).
UNE PAC GAZ SUR PIEUX GÉOTHERMIQUES
En concertation avec le maître d’ouvrage, Ingérop a envisagé plusieurs scénarios pour la production de chauffage. « Nous avons progressivement affiné ce choix. Nous avons écarté les PAC électriques – qui requièrent beaucoup de vigilance en termes de réglages, de consommations électriques et de maintenance – ainsi que la biomasse, car gérer une chaufferie bois en plein centre-ville aurait été assez compliqué à mettre en œuvre et à exploiter vis-à-vis des riverains », argumente Maxime Morfouasse. Dès lors, une solution basée sur le recours à une PAC gaz géothermique a très vite séduit le maître d’ouvrage, dans la mesure où elle recourt à une technologie s’inscrivant dans la continuité des solutions gaz habituellement mises en œuvre, tout en tirant parti d’une source d’énergie renouvelable. Cette PAC gaz géothermique (37,6 kW) à absorption tire une partie de l’énergie qu’elle délivre à l’aide de trois pieux géothermiques de 100 m de profondeur.
À partir de ses deux sources d’énergie (géothermique et gaz), la PAC gaz à absorption génère la quasi-totalité des besoins annuels en chauffage de l’établissement. Une chaudière d’appoint de 60 kW lui est adjointe afin de fournir, en fonction de la loi d’eau en vigueur, le complément d’énergie nécessaire lors des périodes les plus fraîches. De fait, la PAC gaz doit fonctionner le plus longtemps possible au maximum de sa charge et à son meilleur rendement, en faisant en sorte que les températures de retour sur les circuits de chauffage soient les plus basses possible (idéalement, un delta T de 10 °C à 15 °C entre la température de départ et la température de retour). Un ballon tampon de 750 l assure le découplage entre la PAC et les départs des circuits. Celle-ci fonctionne à pleine charge pour stocker un maximum d’eau chaude dans ce ballon tampon. La température de départ pour les circuits de chauffage est de 55 °C.
SUIVI DES CONSOMMATIONS ET OPTIMISATION ÉNERGÉTIQUE
Au nombre de trois, les circuits de chauffage irriguent autant de zones du bâtiment d’enseignement : un circuit plancher chauffant pour le hall, un circuit pour les radiateurs des locaux administratifs ainsi qu’un circuit pour les radiateurs des salles de classe. Le plancher chauffant s’avère pertinent à plus d’un titre dans le hall : les besoins de chaleur y étant moindres, un mode d’émission basse température lui convient parfaitement. Par ailleurs, le plancher chauffant offre la possibilité de faire du free cooling dans le hall, dans les périodes les plus chaudes. Une température de consigne un peu plus élevée (20 °C) est affectée aux salles de classe. Mais c’est surtout la présence de planchers bois qui a conduit la maîtrise d’œuvre à opter pour des radiateurs dans les salles de classe. Chacun des trois circuits de chauffage est doté d’un système de comptage énergétique, afin que le responsable d’exploitation (épaulé dans un premier temps par la société CSA) puisse dresser un historique des consommations zone par zone. Ce système de comptage est d’ailleurs étendu à l’ensemble des équipements techniques, afin de dresser des comparatifs entre différents postes de consommation et ainsi rechercher des voies d’optimisation. Ingérop assure également une mission de suivi énergétique pour une durée de 2 ans, en s’appuyant sur la GTC que le responsable d’exploitation utilise pour le suivi énergétique. « Cette GTC vise à la fois au suivi et à l’optimisation des consommations, mais également à faciliter le passage de relais avec le responsable d’exploitation de l’établissement, après ces 2 ans de suivi », confirme ainsi Josselin Bidau, ingénieur génie climatique et énergétique chez Ingérop. Grâce à cette GTC conçue par l’intégrateur Yséa, il est possible d’éditer des synthèses de suivi énergétique relativement accessibles. « L’historique des consommations nous permet de remonter jusqu’à la mise en service des installations, qui jouissent par ailleurs d’un grand nombre de points de télérelève », ajoute Josselin Bidau.
L’analyse de ces synthèses de données issues de la GTC a déjà permis de dégager des pistes d’optimisation énergétique. Au niveau du bâtiment restauration, par exemple, il a été mis en évidence que le fonctionnement de la CTA spécialement chargée de compenser les déperditions énergétiques inhérentes au fonctionnement des hottes de cuisine pouvait être modulé de façon à faire des économies sur les consommations de gaz – les CTA étant pourvues de batteries chaudes pour la préparation de l’air neuf. « Plutôt que de recourir au mode réduit, la mise à l’arrêt de cette CTA a permis de diviser par deux sa consommation électrique et par trois sa consommation de gaz, relève Josselin Bidau. Il s’agit là d’une des plus importantes pistes d’amélioration que nous ayons proposées au maître d’ouvrage. »
