François CATROUX Le 28 avril 2011

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

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

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

4 Contexte de l’étude

5 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

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

7 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.

8 Description du Centre des Archives Nationales (CAN)

9 Légende Bâtiments Satellites Immeuble de Grande Hauteur IGH
Bâtiment Extérieur

10 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

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

12 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.

13 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 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 m3/h Le désenfumage ex: salle de lecture (170 000 m3/h)

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

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

16 Études réalisées dans les bâtiments satellites

17 Description des bâtiments satellites
Schéma de principe

18 Dimensionnement des poutres actives (PA)

19 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

20 Dimensionnement des réseaux
Calcul des débits aérauliques Calcul des débits hydrauliques

21 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

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

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

24 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

25 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

26 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

27 Études réalisées dans l’IGH

28 Description du bâtiment IGH
Schéma de principe

29 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

30 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.

31 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.

32 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.

33 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.

34 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.

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

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

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

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

39 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

40 Étude de la diffusion d’air des magasins

41 Régulation des magasins de l’IGH

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

43 Régulation des magasins de l’IGH

44 Gain de consommation et démarche méthodologique

45 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 %

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

47 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%

48 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

49 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 €/an €/an €/an Emission CO2 1300 t CO2/an 1200 t CO2/an 1100 t CO2/an

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

51 Autres propositions de réduction énergétique
Encombrement de la solution 2

52 Autres propositions de réduction énergétique
Encombrement de la solution 3

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

54 Optimisation du rendement des CTA en période estivale

55 Utilisation d’une roue dessicante pour la déshumidification des magasins

56 Conclusion Idée N°1 Idée n°2 Idée n°3

57 Remerciement