En Allemagne, des industriels du génie climatique ont expérimenté leurs solutions sur un bâtiment "Zéro énergie", à consommation nulle. Après un an d'exploitation, le verdict est sans appel : sa production énergétique est excédentaire de près de 1 MWh. Explications.
Depuis 2010, plusieurs industriels du génie climatique se sont lancés dans une expérimentation grandeur nature, visant à développer un bâtiment de bureaux capable de répondre au concept de bâtiment à "Zéro énergie". C'est à Herten, en Rhénanie-du-Nord-Westphalie (Allemagne), qu'a été construit l'immeuble destiné à recevoir, à la fois les équipements Daikin devant être testés en conditions réelles d'utilisation, et les instruments de mesure permettant le suivi. D'une surface totale de 1.335 m² (dont 800 m² pour un espace commercial et 535 m² pour des bureaux), le bâtiment R+1 sert de siège social à la société Zeller Kälte & Klimatechnik/Athoka GmbH, un installateur lui aussi spécialisé dans le génie climatique.
Un immeuble laboratoire
Pendant un an, des mesures, calculs et analyses ont été effectués afin d'étudier l'efficacité énergétique du bâtiment et de ses solutions techniques. Plusieurs centres de recherche européens ont été sollicités : le Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IPB), le Fraunhofer Umsicht, le Centre français de la technique des industries aérauliques et thermiques (Cetiat), l'université de Dortmund et celle de Manchester (Grande-Bretagne). Pas moins de 27 projets fonctionnels ont ainsi été définis et scrutés : flux d'énergie, radiations solaires, concentration de CO2, utilisation du bâtiment, données climatiques, ouvertures des fenêtres, paramètres opérationnels des équipements, etc.
Ces derniers comprennent l'ensemble des solutions actuellement en pointe : pompe à chaleur air/eau basse température couplée à des panneaux solaires thermiques pour le chauffage par le sol et la production d'eau chaude sanitaire, pompe à chaleur air/air pour répondre rapidement aux variations de températures ambiantes dans les bureaux, système de ventilation à récupération d'énergie, revêtement de toiture réfléchissant permettant d'éviter l'échauffement du toit en été et augmentant la production d'énergie des cellules photovoltaïques…
Un excédent énergétique de 977 kWh
Ce revêtement durable (un fluoropolymère réfléchissant les infrarouges) permet de réduire la température du toit et donc d'agir sur la demande en froid du bâtiment pendant la période estivale. Cette réduction de température, tout comme l'augmentation de la réflexion solaire, favorise également le fonctionnement des cellules photovoltaïques, avec un rendement supérieur de 11 % à la moyenne (revêtement blanc standard). Les panneaux solaires compensent ainsi l'intégralité des consommations des équipements. Et les calories collectées par les panneaux thermiques sont stockées par l'inertie du sol. Une solution de gestion intelligente maximise encore l'utilisation en période de pointe. Résultat : "L'objectif que nous nous étions fixés a été plus qu'atteint", explique Johann Reiss, du Fraunhofer-IPB, "38,5 kWh/m² ont été générés au cours de l'année, alors que la demande totale d'énergie, comprenant le chauffage, le rafraîchissement, la ventilation, la production d'eau chaude et l'éclairage, s'élevait à 36,7 kWh/m²". Le bâtiment a donc été à énergie positive avec un excédent de production de 977 kWh.
Selon Daikin, outre la pertinence des solutions retenues pour obtenir un bâtiment passif, le bilan de l'expérimentation confirme l'importance de la phase de conception de l'immeuble, qui doit être menée conjointement entre architectes et ingénieurs, afin d'intégrer très en amont le concept technique au concept architectural.
