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Un
projet pilote
Les efforts
conjugués de l'Office des Constructions Fédérales (OCF), des
architectes et des ingénieurs conseils ont permis de mettre
au point un projet pilote en matière de consommation d'énergie
par les actions suivantes:
- Réduire
la demande ce chaleur à un niveau nettement inférieur à
celui de réalisations courantes d'aujourd'hui (Valeur cible
de la Recommandation SIA 380/1) par la valorisation systématique
des rejets de chaleur (transfert d'air dans le bâtiment
en utilisant les espaces de circulation comme vecteurs),
et le recours à une installation solaire avec stockage saisonnier
de chaleur couvrant une partie des besoins de chaleur restants.
- Réduire
la demande d'électricité en exploitant le refroidissement
passif pour le centre de calcul, et la ventilation naturelle
pour les bureaux (utilisation de l'effet de cheminée des
puits de lumière), ainsi qu'en tirant parti au maximum de
la lumière naturelle.
Etape
de la conception énergétique
Etudes
et analyses
L'approche
dans le cadre de ce projet a consisté en l'analyse d'un premier
concept et à la proposition de mesures tendant à réduire la
consommation d'énergie du bâtiment sans augmenter les coûts
d'investissement. Les choix du projet peuvent se résumer par
les points d'analyses suivants:
1.a
Diminution de la demande de chauffage de base
- Qualité
de l'enveloppe du bâtiment
- Valorisation
des gains internes
1.b
Diminution de a demande de froid
- Ventilation
naturelle des bureaux
- Refroidissement
du local ordinateur par échangeur air-air à haut
1.c
Diminution de la consommation d'électricité
- Valorisation
du potentiel d'éclairage naturel, choix et exploitation
optimale des ventilateurs et pompes
- Diminution
du nombre des installations de ventilation mécanique
au minimum requis (moins de 20 % du volume construit:
centre de calcul, salles de conférences, bureaux
paysages en ventilation mixte naturelle-mécanique)
2.
Production de chaleur
- Une
installation solaire avec stockage saisonnier de chaleur;
production de chaleur d'appoint par une chaufferie mixte
gaz-mazout (gaz en contrat interruptible)
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Système
de refroidissement
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Un
projet pilote
- Réduction
de la demande de froid
Les mesures suivantes sont les éléments principaux de la
réduction de la demande de froid: la suppression des installations
techniques de ventilation des bureaux Nord et Sud remplacées
par une ventilation naturelle. (voir figure ci-dessous).
Le refroidissement du centre informatique est assuré la
plupart du temps par un échange de chaleur avec l'air extérieur.
- Réduction
de la demande d'électricité
La diminution des besoins de froid, la rationalisation des
pompes et la réduction de leur temps de fonctionnement,
la diminution des ventilations mécanisées et les vitesses
réduites de l'air dans les canaux, la simplification des
installations en général sont autant de mesures diminuant
la consommation d'électricité. L'utilisation et la valorisation
de la lumière naturelle vont de pair avec les exigences
architecturales et l'économie d'énergie.
- Réduction
de la demande de chaleur
La demande de chaleur initiale est réduite principalement
par la valorisation des rejets de l'air vicié des locaux
borgnes et la valorisation des dégagements de chaleur de
toutes les machines en fonction (ordinateurs, photocopieuses,
etc.).
Cette mise en valeur est réalisée par un système central
de déplacement d'air chaud, qui utilise les couloirs du
bâtiment comme moyen de transmission à la place d'un réseau
de gaines. La demande de chaleur résiduelle est couverte
en partie par l'installation solaire. Le reste est couvert
par un chauffage à gaz.
Le concept MCR, en plus de la régulation des installations
CVSE du bâtiment, intègre les nouvelles fonctions de l'installation
de transport de chaleur des ordinateurs et de la ventilation
naturelle des bureaux Sud et Nord ainsi que de l'installation
solaire avec stockage saisonnier.
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Ventilation
naturelle
Tour
de ventilation |
Corridor
et atrium
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Installation
solaire avec stockage saisonnier : les capteurs solaires
Les capteurs
solaires thermiques sont du type plan à haute performance.
Ils sont intégrés à la toiture. La surface totale de captage
est de 1200 m2. Les
capteurs sont répartis en 6 modules de 200 m2 chacun. Le plan
ci-dessous présente la toiture et les modules de capteurs
intégrés.
Capteurs solaires
Le
stockage de chaleur saisonnier
La chaleur
solaire stockée en été pour l'hiver est placée dans une cuve
d'un volume de 2400 m3. Cette cuve est placée en sous-sol
dans la queue du bâtiment. Elle est isolée par un système
composite de laine minérale et de polystyrène expansé.
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Vue de
la cuve de stockage et du bâtiment
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Plan
de la cuve de stockage
Vue
de l'intérieur de la cuve de stockage
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Evolution
de la température moyenne de l'eau dans la cuve de stockage
La température
de l'eau dans la cuve de stockage évolue entre 30° et 95°
C. On notera le caractère saisonnier de la variation de température
dans la cuve de stockage.
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Evolution
de la température moyenne de l'eau dans la cuve de
stockage
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Approche
globale
Le recours
à l'énergie solaire est possible après avoir déjà considérablement
réduit le demande de chaleur par des mesures d'économie d'énergie.
La démarche de la conception a consisté à diminuer la demande
de chaleur au maximum par le recours à la récupération de
chaleur de manière systématique et à une optimisation des
qualités thermiques de l'enveloppe du bâtiment. La consommation
d'énergie fossile serait de l'ordre de 100 tonnes de mazout
par an si l'on se contentait d'atteindre les valeurs cibles
des recommandations actuelles. Le bâtiment de l'Office fédéral
de la statistique présente une demande de chaleur et d'électricité
très faible en comparaison à d'autres bâtiments similaires.
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