Près de Nîmes, un nouvel établissement de soins choisit le solaire thermique par stockage en eau technique pour produire les grandes quantités d’eau chaude sanitaire dont il a besoin.
Perrieres Santé a mis en service en juin son centre de soins et de rééducation de Caveirac (Gard), à quelques kilomètres de Nîmes.
Le bâtiment neuf s’étend sur plus de 12 600 m2 de plancher SHON. Il comprend un volume central qui distribue quatre édifices sur trois niveaux. Ce nouveau complexe doit permettre de regrouper les activités de deux centres existants : ceux de La Rouvière et d’Anduze (Gard). Le bâtiment comprend 152 lits avec salles de bains individuelles, une cuisine collective, un pôle médical de rééducation et de consultation, des bureaux et des salles de réunion. La particularité ? L’eau chaude sanitaire est produite par un système solaire thermique avec stockage en eau technique (ou eau morte). Ce type de schéma hydraulique permet de s’affranchir des contraintes sanitaires sur cette partie. La production d’ECS est réalisée en instantané, à partir du stock d’eau technique. L’appoint est assuré par des chaudières gaz à condensation, via un stockage primaire et deux échangeurs à plaques.
Dimensionné pour 60 litres/j.lit
Par rapport à une installation avec chaudière à condensation à gaz, l’économie en exploitation tout compris a été estimée par le bureau d’études thermique Adret. Elle est de l’ordre de 4 766 euros par an*. Le coût supplémentaire lié au solaire thermique est évalué à 90 k€ HT, soit un retour sur investissement hors subventions de 25 ans. Mais avec les subventions de la région et du Fonds Chaleur de l’Ademe, ce temps de retour est ramené à 13 ans, estime Adret. Le montant des subventions est de 50 250 € HT (Fonds chaleur).
L’eau chaude sanitaire est l’un des points clés de cette installation. L’étude préalable s’est d’abord attachée à définir les besoins d’ECS de l’établissement. Et bien qu’il s’agisse d’un bâtiment neuf, le BE a pu idéalement s’appuyer sur les consommations des deux établissements existants qui vont être regroupés.
Avec 73 litres d’eau chaude à 60 °C par jour et par lit, celles-ci sont bien supérieurs à la moyenne (40 l à 60 °C/j.lit).
Aussi, pour tenir compte à la fois des besoins importants mais aussi de la performance de la nouvelle installation et du taux d’occupation, Adret a dimensionné le système pour un besoin de 60 litres à 60 °C/j.lit avec un taux d’occupation de 100 %, soit une consommation de 9 120 litres/j. Dans ces conditions, l’installation solaire comprenant 100 m2 de capteurs devait atteindre un taux de couverture de 48 % des besoins utiles en eau chaude sanitaire sur l’ensemble du bâtiment. Les capteurs plans sont inclinés à 45 ° et positionnés en terrasse orientée au sud. Leur productivité annuelle calculée est de 838 kWh/m2. Une attention particulière a été portée à la purge d'air du circuit solaire thermique. Les purges de chaque champ de capteur sont ramenées dans le local technique.
* (HT, avec un gaz naturel à 0,0569 € H.T./kWh)
Une consommation réglementaire de 84 kWhep/m².an
L’objectif étant de construire un bâtiment performant, le bâti n’a pas été négligé. Étudié sous l’angle de la RT 2005, il visait un niveau BBC, soit 84 kWhep/m2SHON.an. Avec son isolation par l’extérieur et sa double paroi en béton, il se caractérise par une grande inertie. Plus généralement, ses déperditions restent limitées grâce à l’isolation thermique, aux menuiseries isolantes, au traitement des ponts thermiques et à l’utilisation de protections solaires.
Priorité au réchauffage solaire de la boucle ECS
Une vanne trois voies tout ou rien est installée sur le retour du bouclage : elle permet de réchauffer l’ECS en priorité par le solaire thermique à chaque fois que la température du stock le permet. Ensuite, deux préparateurs d’ECS de 450 kW Atlantic-Guillot prennent le relais si nécessaire pour amener l’ECS à sa température de consigne de 60 °C. Ils utilisent l’eau hydro-accumulée par les chaudières, ou bien directement la production en fonction des conditions.
Isolation de classe 4 pour limiter les déperditions
Afin de limiter les déperditions des réseaux de chauffage et d’eau chaude sanitaire, ceux-ci sont isolés thermiquement en classe 4. La distribution est de type classique pour le chauffage mais présente des particularités s’agissant du réseau d’eau chaude sanitaire. Elle a été réalisée en polybutène (Instaflex de chez Georg Fischer). C’est l’assistant à maîtrise d’ouvrage, le BE Ofis, qui a recommandé l’utilisation de ce matériau. Les raisons ? Il est à la fois inerte et sans aspérité au niveau des raccords, donc à faibles pertes de charge. Le risque de développement de bactéries (notamment Légionelle) est également diminué. La mise en oeuvre de ces raccords est facilitée par l’outillage spécifique qui contrôle tous les paramètres de la fusion, et notamment sa durée. Pour sa part, la distribution terminale est réalisée en cuivre.
Dès la conception, le réseau de bouclage ECS a été optimisé pour limiter le nombre de branches et les longueurs. Pour un bâtiment de cette importance, il comporte seulement 15 vannes d’équilibrage GRK Net, conçues spécifiquement pour les réseaux d’eau chaude sanitaire. Elles intègrent notamment un doigt de gant pour une sonde de température en plus des deux prises de pression. Le réseau comporte donc 15 sondes de température intégrées. Le relevé des températures est reporté sur la GTB. Cette vanne présente deux autres particularités : une section de passage qui reste importante à l’ouverture réglementaire minimale (moins d’accumulation de particules) et la possibilité de faire tourner le boisseau à 180 ° pour des opérations de maintenance, évitant ainsi le colmatage de ces organes sensibles.
Côté chauffage, le système utilise des circulateurs à vitesse variable pour optimiser les consommations d’énergie, évidemment avec des vannes deux voies pour gérer les terminaux.
Une boucle de plancher réversible par chambre
Le confort terminal est assuré par différents types d’émetteurs : des ventiloconvecteurs et des centrales de traitement d’air dans les bureaux, le restaurant, les salles de réunion et les locaux de soins ; des planchers réversibles dans toutes les chambres (régimes 45 °C en hiver et 20 °C en été). Il y a aussi quelques radiateurs dans les locaux annexes. Les planchers réversibles sont constitués d’une boucle par pièce, pilotée par une vanne deux voies. Celle-ci est commandée par un thermostat local, le tout étant repris sur la GTB. Au total le bâtiment comprend 6 300 m² de planchers réversibles, soit 44 kilomètres de tubes.
Une GTB pour remonter toutes les infos
L’ensemble de l’installation est relié à une Gestion technique du bâtiment (GTB) de marque Sauter. Des capteurs sont installés sur les réseaux électriques, l’énergie et l’eau. La GTB reprend le système solaire par l’intermédiaire d’une passerelle. Le suivi énergétique, conforme aux exigences du Fonds chaleur en contrepartie de ses subventions, passe par la GTB. Des sondes de température et un compteur à impulsions sur l'alimentation eau froide ont été prévus et câblés.
Passif ou actif, le confort d’été s’adapte aux conditions
Le confort d’été a été pris en compte. Le bâtiment est équipé de groupes de refroidissement qui se repiquent en changeover sur les réseaux de chauffage (voir schéma de principe). D’une manière générale, le rafraîchissement est conçu pour assurer un abaissement de 4 °C par rapport à la température extérieure. Mais le bâtiment utilise aussi un système de ventilation naturelle en demi-saison pour gagner en performance et limiter les consommations. La GTB reprend le système automatique Souchier, piloté par une régulation spécifique Aéropack.
Matériels
Chaudières et système solaire : Chappée.
Préparateurs ECS : Atlantic-Guillot.
Caissons de ventilation : Swegon, Aldes.
Ventilation naturelle assistée : Souchier.
Les acteurs
Maître d’ouvrage : SCI Perrieres Santé.
AMO : BE Ofis.
Architecte : groupe 6.
Bureau d’études techniques : Adret.
Génie climatique : Spie.
Chiffres clés
Réglementation : RT 2005 (permis déposé avant l’entrée en vigueur de la RT 2012).
Surface SHON : 12 610 m2.
Ubât : 0,445 W/m2 °C.
Cep RT 2005: 84 kWhep/m2.an (niveau BBC – 2 kWhep/m².an).
Surface de capteurs solaires : 100 m2.
Taux de couverture annuel du solaire /besoins : 48 %.
Productivité solaire thermique : 838 kWh/m2.
Étude réalisée en avril 2014.
Début des travaux de génie climatique : janvier 2014.
Réception : avril 2016.
Occupation : juin 2016.
