07.06.2016

Chauffer et rafraîchir les immeubles de bureaux : étude comparative de solutions

L’évolution des réglementations thermiques pour une meilleure efficacité énergétique des bâtiments, les attentes croissantes en matière d’intégration architecturale, de confort, d’hygiène et de la qualité de l’air favorisent la mise en œuvre de solutions techniques dédiées au confort global de l’individu dans les immeubles de bureaux ou les établissements publics et de santé.

Un confort global (thermique, qualité d’air, acoustique, visuel) a comme conséquences un bien-être des individus, moins d’absentéisme et plus de productivité. Cette notion de confort « global » centré vers l’individu est en droite ligne avec l’actuelle réflexion sur la prochaine réglementation thermique et environnementale, la RBR 2020 (Réglementation Bâtiment Responsable).
Une étude menée par un bureau indépendant, le BET Energie et Environnement TRIBU ENERGIE (juin 2014) qui compare différents systèmes d’émission en bureaux, (étude menée pour le compte de Zehnder Group dont les principaux extraits vous sont livrés), atteste que les plafonds chauffants/rafraîchissants s’inscrivent parfaitement dans cette notion de confort global. Elle détaille l’intérêt de cette solution par rayonnement naturel à haute efficacité énergétique et le coût global économique pour le chauffage et le rafraîchissement des immeubles de bureaux.

 

COMPARAISON ENERGETIQUE DE DIFFERENTS SYSTEMES D’EMISSION EN BUREAUX

Cette étude indépendante a pour objectif de faire une comparaison énergétique de différents systèmes d’émission en bureaux, notamment pour connaitre le positionnement des plafonds rayonnants par rapport à d’autres systèmes d’émission en matière de performance énergétique, d’émissions de C02 et de coûts. Les 4 types d’émetteurs comparés étant :

  • Plafonds chauffants rafraîchissants (système de référence);
  • Ventilo-convecteurs ;
  • Poutres froides ;
  • Système à détente directe réversible (DRV)

 

Un bâtiment de bureau réel a été modélisé avec le logiciel de SDT (Simulation Thermique Dynamique) Design Builder. Il permet de simuler l’évolution des températures et des besoins dans un bâtiment sur l’année entière pour 2 projets d’immeubles de bureaux en France, à Paris (75) et à Marseille (13).

 

Des consommations de chauffage et de rafraîchissement plus faibles avec des plafonds rayonnants

Les consommations de chauffage et de rafraîchissement sont plus faibles dans le cas d’une solution de plafonds rayonnants que ce soit au nord ou au sud de la France. Ceci s’explique , notamment parce que la part radiative de ces émetteurs est plus importante (autour de 75%) que pour les autres émetteurs sur lesquels elle est faible voire inexistante. En effet, avec des plafonds rayonnants, la répartition des températures dans la pièce est plus homogène, le gradient de température entre les parois et l’air ambiant est plus faible avec les émetteurs radiatifs, ce qui diminue les consommations de ces solutions par rapport à des solutions convectives. De plus les plafonds rafraîchissants fonctionnent avec de l’eau froide dont les températures permettent de travailler avec des COP élevés au niveau de la production de froid.

Remarque pour une efficacité énergétique plus élevée avec les régimes de températures tempérées : avec la solution panneaux rayonnants, les températures « élevées » du régime en froid pourraient être exploitées pour permettre un fonctionnement optimal de l’installation, soit en alimentant les plafonds en freechilling (by-pass de la PAC). Dans ce cas, la consommation de froid se résume à l’alimentation des pompes de circulation et le « COP global annuel » devient exceptionnellement élevé !

 

Coûts de maintenance : une maintenance minimale !
Total des coûts de maintenance (€TTC/an)

  • Plafonds rayonnants : 1 500
  • Ventilo-convecteurs : 24 012
  • Poutres climatiques : 1 500
  • Système DRV : 7 452

 

Les panneaux des plafonds chauffants et rafraîchissants ne nécessitent aucune maintenance spécifique. Comparativement les batteries des poutres froides doivent être nettoyées à l’aspirateur tous les 3 à 5 ans et le fonctionnement de la régulation doit être contrôlé à cette occasion. L’entretien des unités consiste principalement à contrôler l’encrassement éventuel des ailettes de la batterie et la formation exceptionnelle d’humidité sur les surfaces d’échange.
Pour les solutions VCV et DRV, la maintenance est plus importante, il faut nettoyer les batteries, remplacer les filtres, contrôler l’écoulement des condensats, etc. Il faut également remplacer les ventilo-convecteurs au bout d’un certain temps (entre 17,5 et 20 ans de durée de vie). La période de remplacement des ventilo-convecteurs s’échelonne sur 4 à 5 ans à partir de la 15ème année de fonctionnement. Des remplacements peuvent déjà être nécessaires dès la 10ème année. On estime le remplacement du VCV et des unités intérieures des DRV à 225 €/pièce ; la main d'œuvre pour cette tâche représente 35 €/unité.

 

Conclusion de l’étude comparative

Il apparaît avec cette étude que, pour les bâtiments de bureaux, la solution CVC avec plafonds chauffants et rafraîchissants est pertinente du point de vue énergétique et économique. C’est-à-dire que ces solutions sont un peu plus onéreuses à l’installation mais étant donné les gains sur les consommations (et donc sur les coûts d’exploitation) et sur les coûts de maintenance, le retour sur investissement par rapport aux installations CVC de type VCV ou poutres froides est faible. Si on intègre l’économie du lot plafond faite en choisissant le plafond chauffant rafraîchissant, cette solution devient même financièrement moins chère que ses concurrentes à l’investissement.

En conclusion, si le plafond rayonnant est à peine plus cher à l’investissement, il sera plus économique en coût global !

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