François CATROUX Le 28 avril 2011 Étude énergétique du Centre des Archives Nationales de Pierrefitte-sur-Seine François CATROUX Le 28 avril 2011

Introduction Projet dans notre département travaux Archives Nationales regroupement de Paris et Fontainebleau Etude énergétique de l’affaire Bla

Sommaire Contexte de l’étude Études réalisées dans les bâtiments satellites Études réalisées dans l’IGH Gain de consommation et démarche méthodologique

Contexte de l’étude

2006 Présentation de SPIE 2003 1998 2004 Cession de Spie Batignolles (activité construction) 1982 1846 SCB Société de Construction des Batignolles 1968 1900 Création de la Société Parisienne pour l’industrie des chemins de fer et des tramways électriques qui devient la Société Parisienne pour l’Industrie Electrique SPIE, en 1946

Présentation de SPIE Etudes, Installations, Maintenance électricité & climatisation Chiffre d’affaires: 4 milliards d’€ Effectif: 30 000 collaborateurs 6

Description du Centre des Archives Nationales (CAN) Début construction: Septembre 2009 Livraison prévue fin 2011 Conservation d’Archives Nationales Depuis la révolution à nos jours pendant les 30 prochaines années.

Description du Centre des Archives Nationales (CAN)

Légende Bâtiments Satellites Immeuble de Grande Hauteur IGH Bâtiment Extérieur

Description des bâtiments satellites Dans les satellites on retrouve: Des bureaux Des ateliers de restauration Salle de colloques Salle d’exposition Locaux divers et annexes

Description de l’IGH Dans l’IGH on retrouve: Des magasins (locaux de classement des Archives papier, microfilm, CD, etc.) Salle de lecture

Les chiffres de l’affaire Pour les satellites : Surface totale des 6 bâtiments satellites : 20 000 m² La production de chaud issue du réseau urbain SDCSD de la commune de Saint-Denis pour 2 000 kW (avec l’IGH) La production de froid avec 2 groupes froid pour 1 100 kW La production aéraulique grâce à 16 CTA soit 150 000 m3/h Un total de 270 poutres actives pour traiter l’air des locaux.

Les chiffres de l’affaire Pour l’IGH : Surface totale de l’IGH : 80 000 m² La production de chaud issue du réseau urbain SDCSD de la commune de Saint-Denis pour 2 000 kW. La production de froid avec 2 groupes froid pour 900 kW La production aéraulique grâce à 12 CTA soit 300 000 m3/h L’air neuf des CTA délivré par une PAC de 9 500 m3/h Le désenfumage ex: salle de lecture (170 000 m3/h)

Les contraintes du projet Déroulement d’une affaire standard: Bilan thermique Schéma de principe Etude des réseaux Réservations dans la structure béton

Les contraintes du projet Contraintes techniques du projet Contraintes d’études

Études réalisées dans les bâtiments satellites

Description des bâtiments satellites Schéma de principe

Dimensionnement des poutres actives (PA)

Dimensionnement des réseaux Extrait de la base de donnée issue du CCTP Niveau Bât CTA Associée Réf Désignation du Local Surface en [m²] Hauteur en [m] Volume en [m³] RDC SAT A CTA - 05 B06 Régie d’oeuvre 23,00 2,50 57,5 R+2 SAT B01 Salle accueil scolaire 78,45 196,1 R+5 SAT F CTA - 12 R01 Salle de réunion 40,50 101,3 Base de donnée issue du Bilan Thermique Réf Nombre d'occupants Air Neuf en [m³/h] Apports maxi Bât en [W] Apports maxi Local en [W] Déperditions en [W] B06 2 50 1 050 1 100 960 B01 10 250 4 900 5 800 2 100 R01 20 600 4 200 4 500 520

Dimensionnement des réseaux Calcul des débits aérauliques Calcul des débits hydrauliques

Comparaison entre des poutres actives et des ventilo-convecteurs (cas particuliers) Solution initiale à 4 m (avec des PA) Simulation aéraulique en été Simulation aéraulique en hiver

Comparaison entre des poutres actives et des ventilo-convecteurs (cas particuliers) Solution proposée (avec des VnC) Implantation du Vnc Diffusion d’air verticale

Comparaison entre des poutres actives et des ventilo-convecteurs (cas particuliers) Schémas explicatifs Solution Ventilo-Convecteurs Solution Poutres Actives

Ventilo-convecteurs 4 tubes Comparaison entre des poutres actives et des ventilo-convecteurs (cas particuliers) Données d’entrée: Emetteurs Poutres actives 4 tubes Ventilo-convecteurs 4 tubes Nombre d’émetteurs RDC C 30 20 Puissance électrique / émetteurs 0 W 240 W Débit soufflage CTA (m3/h) 4790 725 Débit EC CTA (m3/h) 1,6 0,3 Débit EG CTA (m3/h) 4,6 0,7 Débit EC (m3/h) 1,5 ΔT EC (°C) 10 Débit EG (m3/h) 12 14 ΔT EG (°C) 4 6

Puissance fournie VnC (W) Puissance fournie PA (W) Comparaison entre des poutres actives et des ventilo-convecteurs (cas particuliers) Caractéristiques d’un local, ex: B06, cabinet médical Apports (W) Déperditions (W) Puissance fournie VnC (W) Puissance fournie PA (W) 6 000 1 500 6 100 4 000

Consommation élec (kWh) Ventilo-convecteurs 4 tubes Comparaison entre des poutres actives et des ventilo-convecteurs (cas particuliers) Consommations totales électriques (kWh/an) Consommation élec (kWh) Poutres actives 4 tubes Ventilo-convecteurs 4 tubes Emetteurs totaux du RDC C 12 000 Ventilateurs CTA 9 250 2 000 Pompe EC CTA 1 750 1 125 Pompe EG CTA 2 500 1 500 Pompe EC émetteurs 2 250 Pompe EG poutres 5 000 5 500 TOTAL consommation 20 500 24 370

Études réalisées dans l’IGH

Description du bâtiment IGH Schéma de principe

Les magasins d’archives Locaux de 200m² 221 magasins Conditions à maintenir: Toute l’année Température (°C) Hygrométrie (%) Mini : 16 Maxi : 24 Variation maxi : 0,5°C / jour 2°C / semaine Mini : 40 Maxi : 57 1% / jour 5% / semaine

Simulation dynamique des magasins Démonstration: le climat a peu d’influence sur les magasins. Plusieurs localisations: R+10 - (M07) R+7 - (M01) R+5 - (M10) RDC - (M13) Etude sous traitée à un BE But : Prouver que le climat n’aura que peu d’influence sur la température et l’hygrométrie des magasin.

Simulation dynamique des magasins Méthodologie pour la simulation: Utilisation du logiciel CA-SIS dérivé TRNSYS Scénarios Hypothèses Enveloppe et structure La modélisation But : Prouver que le climat n’aura que peu d’influence sur la température et l’hygrométrie des magasin.

Simulation dynamique des magasins Résultats de l’étude But : Prouver que le climat n’aura que peu d’influence sur la température et l’hygrométrie des magasin.

Simulation dynamique des magasins Résultats de l’étude But : Prouver que le climat n’aura que peu d’influence sur la température et l’hygrométrie des magasin.

Simulation dynamique des magasins Les conditions ne sont pas respectés: 4 h sur l’année en température 36 h sur l’année en hygrométrie But : Prouver que le climat n’aura que peu d’influence sur la température et l’hygrométrie des magasin.

Étude de la diffusion d’air des magasins Technologie prévu au marché: Registre à iris et grille pour conduits circulaires

Étude de la diffusion d’air des magasins Technologie prévu au marché: Simulation aéraulique avec registre à iris

Étude de la diffusion d’air des magasins Solution proposée : Gaine cylindrique à air pulsé

Étude de la diffusion d’air des magasins Ligne isotherme : pour l’induction de l’air pulsé avec l’air ambiant.

Étude de la diffusion d’air des magasins Avantage des gaines d’air pulsé: Réduire le taux de brassage de l’air dans les magasins. Classique Gaines air pulsés Brassage: 3vol/h Air neuf : 0,3 vol/h Brassage: 1,5 vol/h

Étude de la diffusion d’air des magasins

Régulation des magasins de l’IGH

Régulation des magasins de l’IGH Régulation sur l’ambiance Régulation sur l’air neuf

Régulation des magasins de l’IGH

Gain de consommation et démarche méthodologique

Analyse de la consommation actuelle Bilan thermique ind 0: IGH SAT A/B Cep (kWhep/m²) 92 254 Cep ref (kWhep/m²) 102 162 Gain (Cep/Cep ref) 9 % -57 %

Facteurs pouvant agir sur le Cref L’isolation Le vitrage Température de consigne Les pompes Efficacité des échangeurs sur CTA Les énergies renouvelables

Récapitulatif des gains Bâtiments Shon (m²) Cep projet (kWhep/m²) Cep Réf. (kWhep/m²) Gain % Cep/Cep ref SATELLITES A/B 5876 180,36 184,65 +2,32% SATELLITES C 1757 215,55 233,01 +7,49% SATELLITES D 2067 140,80 146,64 +3,98% SATELLITES E/F 4443 149,06 187,74 +20,61% BAT IGH 17501 70,54 78,52 +10,17%

Autres propositions de réduction énergétique Production de froid à deux températures Solution 1 (Existante) Solution 2 Solution 3 Nombre de Groupe Froid 2 3 Régimes d’EG 6/12 °C 14/18 °C Q_Froid utile 505 kW 610 kW 422 kW 230 kW 800 kW

Autres propositions de réduction énergétique Production de froid à deux températures Solution 1 Solution 2 Solution 3 ηex = 0,267 0,265 0,286 COP global 2,86 3,06 3,31 Consommation électrique 700 MWh/an 630 MWh/an 560 MWh/an Coût exploitation 51 200 €/an 46 100 €/an 40 700 €/an Emission CO2 1300 t CO2/an 1200 t CO2/an 1100 t CO2/an

Autres propositions de réduction énergétique Encombrement de la solution 1 existante:

Autres propositions de réduction énergétique Encombrement de la solution 2

Autres propositions de réduction énergétique Encombrement de la solution 3

Autres propositions de réduction énergétique Problème d’installation du réseau 14/18°C

Optimisation du rendement des CTA en période estivale

Utilisation d’une roue dessicante pour la déshumidification des magasins

Conclusion Idée N°1 Idée n°2 Idée n°3

Remerciement