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Mairie du Mesnil le Roi : Restructuration et Extension d’une crèche collective 12 rue Aristide Briand 78600 Le Mesnil le Roi

De man d e d e f i n an ce men t F.E .D.E .I

Photo 1 après

Il s’agit de faire passer une crèche de 37 lits en préfabriqué des années 1980 à une crèche de 62 lits des années 2010, exemplaire sur le plan environnemental.

Photo 1 actuel Révision 3 du 21 Septembre 2008

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Le projet va s’articuler autour des 8 points forts suivant:

1/ Conservation de l’existant, restructuré.

2/ Mise en place d’une sur-isolation extérieure performante, sans inertie et économique.

3/ Recherche d’une orientation plein Sud optimale.

4/ Renouvellement d’air couplant le puits canadien et le double flux.

5/ Basse consommation d’énergie et simplicité d’usage et d’entretien.

6/ Choix des matériaux : Renouvelables, Stockant le dioxyde de carbone, recyclables, à faibles coûts énergétiques de production, sans émission de produits ou de poussières toxiques.

6.1 Le bois comme matériau permettant de lutter efficacement contre l’effet de serre.

6.2 Le bois comme matériau permettant d’épouser toutes les courbures 6.3 Le bois comme matériau permettant de franchir à poids constant les plus grandes portées.

6.4 Des isolants sans risques de poussières nocives et des peintures /lasures marque NFenvironnement 7/ Chantier à la fois rapide, sûr et propre dans une crèche qui continue à accueillir des enfants.

8/ Stockage et infiltration des eaux- de pluie.

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1/ Conservation de l’existant, restructuré pour répondre aux nouvelles exigences fonctionnelles.

Un bâtiment existant daté, vorace en énergie mais en bon état

Le bâtiment existant est insuffisamment isolé, avec des ponts thermiques importants (condensations régulières l’hiver notamment sur les menuiseries extérieures). Il a été réalisé en 2 étapes l’une dans les années 80 et l’autre en 2003.

Accueil des petits et des moyens

Néanmoins il est apparu que la démolition – bien que neutre sur le plan économique à court terme -- n’était pas une bonne solution sur le plan de l’environnement : les déchets engendrés ne trouvent en effet pas encore leurs places dans la chaîne du recyclage. De plus cela aurait pu entraîner la fermeture temporelle de la crèche et créer pour les parents de réelles perturbations.

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2/ Mise en place d’une sur-isolation extérieure performante, sans inertie et économique.

La première des priorités est de limiter les déperditions, la sur-isolation s’impose alors. Compte tenu de l’impossibilité de la faire porter sur l’existant, il a été choisi de créer une enceinte porteuse en bois à la fois mince et sans pont thermique. Au passage devant les anciennes façades, un vide de 200mm sera mis à profit pour assurer une épaisseur totale de 350mm d’isolant (50mm d’ancien isolant + 200mm de vide résiduel+100mm compris dans la paroi à Ossature bois).

L’isolant sera choisi en chanvre insuflé traité contre le feu (Classé en réaction au feu au minimum m2) ou en fibre de cellulose insuflé et également traitée contre le feu.

Le coefficient de transmission thermique des parois verticales sera inférieur à 0,13W/m².K et celui de la couverture à 0.12W/m².K

Un bâtiment sans inertie pour une utilisation plus souple et des temps de réponse plus rapides : L’usage intermittent de la crèche (en journée et 6 jours sur 7 au maximum) favorise des solutions sans inertie (avec donc des temps de réponse rapides). De plus la grande solarisation passive du bâtiment va induire de forts apports instantanés, notamment en misaison, qu’il est primordial de valoriser.

Une isolation par l’intérieur permet de bien conserver la chaleur sur l’échelle de temps d’une journée, à l’inverse d’une isolation extérieure qui met plus de temps à monter en température mais restitue une meilleure quantité d’énergie la nuit grâce au déphasage, on obtient ainsi de meilleures performances de chauffage pour un bâtiment utilisé en permanence que pour un bâtiment en intermittence.

Dans le cas présent l’isolation sera réalisée par l’extérieure mais le bâtiment restera sans inertie bâtiment car le préfabriqué d’origine est un bâtiment à ossature sans inertie et la nouvelle paroi porteuse sera en structure bois également sans inertie. Ceci permettra en plus de résoudre de façon complète l’ensemble des ponts thermiques. Enfin ce choix permet d’uniformiser l’aspect du bâtiment dans son ensemble.

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Détermination de la puissance consommée en production de Chaleur Puiss.Total installation = Libellé Courbe monotone Temp.exterieure Puiss. utile en KW- de 6 à 19h normal Puiss. utile en KW- de 19 à 6h reduit

29

Kw

1 -7 406

1 -6 390

2 -5 747

3 4 5 6 7 8 8 8 9 12 14 16 17 17 17 17 15 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1072 1364 1624 1851 2046 2209 2079 1949 2046 2533 2728 2858 2761 2485 2209 1933 1462

11 13 893

8 14 520

6 15 292

4 16 130

3 17 49

2 18 0

38635

255

244

464

661

255

93

0

0

0

0

20091

Température/Jours/Puissance

835

986

1114 1218 1299 1206 1114 1148 1392 1462 1485 1380 1183

986

789

522

221

58726 Puiss. Utile en KW/h

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0 Temp.exterieure

-5

-2

1

4

7

10

13

16

Comparatif de consommation production de chaleur seule

Caractéristiques Techniques

Situation de référence Sans isolation performante

Situation de référence Avec isolation performante

82 138 KW

58 726 KW

550 KW

550 KW

200 KW

200 KW

Puissance UTILE (kW) en chauffage Electricité consommée Equipements (kWh /an) Autres (kWh /an)

Impact environnemental Bilan comparatif des émissions polluantes Dans le cadre d’installations de références avec chaudière gaz les émissions polluantes seraient de : Emission

Delta d’émission

CO2

4 Tonnes

kgCO2/GJ Gaz naturel

57

PCI (GJ/tonne) 49,6

kgCO2/tep (PCI)

gCO2/kWh

2 394

206

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3/ Recherche d’une orientation plein Sud optimale.

De façon à pouvoir bénéficier au maximum des apports solaires gratuits sans souffrir du soleil d’été l’orientation plein sud a organisé tout le projet.

Les extensions et l’éclairage zénithal se retrouvent ainsi en position de bénéficier de tous ces apports gratuits.

De plus cette orientation plein sud permettent la disposition optimisée des capteurs solaires ultérieurs éventuels.

Economie de consommation Apports solaires gratuits grâce à l’orientation du bâtiment et de ses parties vitrées : Situation de référence

Caractéristiques Techniques Puissance épargnée (kWh /an)

Apports solaires passifs complémentaires

Delta

12 320 KW

12 320 KW

Impact environnemental Bilan comparatif des émissions polluantes (GAZ ou FUEL)

Emission

CO2 Gaz

Sans modification

Avec Modification

d’orientation

d’orientation

0 Tonne

-2.5 Tonnes

kgCO2/GJ Gaz naturel

57

PCI (GJ/tonne) 49,6

Delta

2.5 Tonnes

kgCO2/tep (PCI)

gCO2/kWh

2 394

206

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4 / Renouvellement d’air couplant le puits canadien et le double flux.

Lorsque le bâtiment est sur –isolé, la principale source de déperdition énergétique est le renouvellement de l’air neuf. Le principe retenu est de coupler une récupération sur l’air extrait (Centrale de traitement d’air avec échangeur à plaques) sur un pré conditionnement de l’air au travers d’un puits Canadien. Celui permettant de préchauffer l’air l’hiver et de le rafraîchir l’été grâce à la température de la terre à 1.50m de profondeur. Un système de bypass permet de profiter en direct des températures clémentes de mi-saison.

L’entrée d’air du puits canadien se fera en partie haute de la nouvelle façade en profitant de l’espace de 20cm disponible entre l’ancienne et la nouvelle façade puis cheminera à -1.50m de profondeur sur 90ml en profitant de la tranchée des Eaux Usées de façon à minimiser les frais de terrassement.

Centrale double flux avec récupération d’énergie

Gaine pour puits canadien

POSTE

REFERENCE

PROJET

INTERET

Ventilation mécanique Mise en place d’entrée d’air Mise en place d’une ventilation Ce projet permet de réchauffer contrôle des locaux sur les fenêtres de la façade double flux assurant la l’air en hiver et abaisse la récupération d’énergie sur la extérieure température ambiante l’été.

VMC avec une amenée d’air d’air neuf sur puit canadien.

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Détermination de la puissance consommée CHAUD annuelle Puiss.Total installation = Libellé Courbe monotone Temp.exterieure Puiss. Appel CHAUFFERIE KW

20,00

Kw/h

1 -7 480

1 -6 749

Température/Jours/Puissance 2 -5 883

3 -4 1267

4 -3 1613

5 -2 1920

6 -1 2189

7 0 2419

8 1 2611

9 2 2765

10 3 2880

11 4 2957

12 5 2995

14 6 3226

16 7 3379

17 8 3264

18 9 3110

19 10 2918

19 11 2554

15 12 1728

11 13 1056

8 14 614

6 15 346

4 16 154

3 17 58

Puiss. Appel CHAUFFERIE en KW/h

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0 Temp.exterieure

-5

-2

1

4

7

10

13

16

Comparatif de consommation Caractéristiques Techniques

Situation de référence (chaud)

Projet DOUBLE FLUX

Delta

Puissance consommée (kWh /an)

48 134 KW

14 067 KW

34 067 kw

Impact environnemental Bilan comparatif des émissions polluantes (GAZ ou FUEL)

Emission

Sans double flux

Avec double flux

Delta

CO2 Gaz

12 Tonnes

8 Tonnes

4 Tonnes

kgCO2/GJ Gaz naturel

57

PCI (GJ/tonne) 49,6

kgCO2/tep (PCI)

gCO2/kWh

2 394

206

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2 18 0

231 48134

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5/ Basse consommation d’énergie avec une simplicité d’usage et d’entretien.

Tout l’éclairage artificiel sera à basse consommation d’énergie. Un soin particulier sera apporté à la qualité de l’éclairage artificiel en mélangeant des lampes à spectres blancs et jaunes.

Tous les appareils ménagers et les appareils de cuisine seront de classe A. Le parti retenu pour le chauffage a été celui de la simplicité d’usage et d’entretien.

La simplicité d’usage reste la meilleure garantie vis-à-vis des dysfonctionnements qui entraînent des surconsommations, faute de formation spécifique du personnel et de disponibilités techniques.

La simplicité d’entretien est un passage obligé pour les services techniques d’une ville de petite taille dont le patrimoine ne justifie pas la gestion dispendieuse de systèmes élaborés d’économiseurs d’énergie.

Le parti retenu est le suivant : 1/ Traitement de l’air : Ventilation double flux avec récupération sur air-extrait couplé à un système de puits canadien. Le complément de chauffage de l’air-neuf par batterie électrique qui compte-tenu des apports solaires gratuits et de la sur-isolation doit permettre d’assurer entre 30 et 50% des besoins journaliers en chauffage.

En thermique d’été, les baies seront protégées du rayonnement solaires soit par leur orientation (plein sud), soit par des stores extérieurs et l’air neuf sera rafraîchi naturellement par un système de puits canadiens. La crèche sera donc plus fraîche d’au moins quelques degrés par rapport à l’extérieur.

2/ Compléments de température en hiver.

Dortoirs : Compléments par convecteurs sur thermostat d’ambiance température de consigne Salles de jeux : Compléments par Ventilo-convecteurs en cassettes de plafond Changes : Compléments en cassettes de plafond radiant basse température augmentant le confort Pataugeoire : Compléments par ventilo convecteurs, par cassettes de plafond radiant basse température et par chauffage au sol basse température augmentant le confort et garantissant le maintien de la température de l’eau.

Bureaux et espaces fonctionnels : Compléments par convecteurs sur thermostat d’ambiance température de consigne

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Consommation conventionnelle :

Estimation des émissions :

Faible consommation ≤ 50 kWh

Faible émission de GES

A

51-90 kWh

91-150 kWh

151-230 kWh

≤ 6 kg

B

87,39

C C

6-10 kg

10,2

11-20 kg

21-35 kg

D

231-330 kWh

331-450 kWh 331 450 kWh > 451 kWh

36-55 kg

E F F

56-80 kg

G

batiment énergivore

> 81 kg

Forte émission de GES

6/ Choix des matériaux : Renouvelables, Stockant le dioxyde de carbone, recyclables, à faibles coûts énergétiques de production.

6.1 Le bois comme matériau permettant de lutter efficacement contre l’effet de serre.

Le bois est le seul matériau de construction qui est non seulement naturellement renouvelable (la forêt française s’accroît chaque année) mais encore le seul outil que l’on ait pour fixer durablement le CO2, principal responsable de l’effet de serre. De plus il permet de maintenir de l’activité dans des régions de France en voie de désertification.

Comment le bois, véritable éco-matériau, peut-il contribuer à lutter contre l’accroissement de l’effet de serre et, d’une manière plus générale, quels sont ses atouts en terme d’environnement ?

Un matériau renouvelable Le bois est le seul matériau de construction renouvelable et, de plus, en l’utilisant, on a vu qu’il éliminait le CO2 par le cycle de récolte et de stockage qu’il permettait.

L’impact d’un tel programme est non négligeable en regard des engagements de la France dans le protocole de Kyoto et ceux qui ont suivi. En effet, augmenter de 25 % la J.Laplane ARCHITECTE dplg Ingénieur etp BET thermique CORETUDE

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part du bois dans la construction entraînerait la consommation de 4 millions de m3 de bois supplémentaires.

Ce qui génèrerait : - 4 millions de tonnes d’élimination de CO2 , puisque 1 m3 de bois a absorbé pour se constituer 1 tonne de CO2.

- 3 millions de tonnes de CO2 "non émis". En effet, 1 m3 de bois mis en œuvre se substitue à d’autres matériaux plus coûteux en énergie à produire. A performances égales, 1 m3 de bois fait ainsi économiser environ 0,8 tonnes de CO2 en construction.

Le bilan global représenterait donc une économie de 7 millions de tonnes de CO2. Or la France s’est engagée à réduire ses émissions de CO2 de 50 millions de tonnes d’ici 2010.

Si l’objectif d’augmenter de 25 % la part du bois dans le bâtiment est atteint, cela représenterait 14% des engagements de la France ce qui est plus que significatif.

Fixation du carbone Le bilan du phénomène de photosynthèse est qu’il permet de produire un matériau – le bois – composé pour moitié de carbone.

Pour être constituée pendant la croissance d’un arbre, 1 tonne de bois : • absorbe 1,6 tonne de gaz carbonique • émet 1,1 tonne d’oxygène • fixe 0,5 tonne de carbone.

Ces chiffres sont fondamentaux car ils sont à l’origine des réflexions ayant amené à prendre, en Europe principalement, différentes initiatives pour développer la forêt et en conséquence l’emploi du bois.

Un matériau à faible coût énergétique La conséquence de ces qualités est un "bilan CO2" positif : en effet, alors que tous les autres matériaux de construction rejettent du gaz carbonique, le bois en absorbe pendant la croissance de l’arbre et il en rejette très peu lors de sa production et de sa mise en œuvre car il consomme peu d’énergie.

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Enfin, les performances du bois en terme d’analyse du cycle de vie (ACV) sont également un argument en faveur de ce matériau. Qu’est-ce que l’analyse du cycle de vie ?

C’est une démarche qui intègre l’impact d’un matériau sur l’environnement tout au long de sa vie • extraction ou exploitation • mise en œuvre • transformation • performances à l’usage • fabrication • déconstruction et recyclage.

Cette démarche environnementale se met en place dans tous les secteurs industriels dans le cadre de la certification Eco-label, de la marque NF environnement ou de la norme ISO 14001.

Lorsque l’on applique cette méthode d’analyse au matériau bois, on constate que : • Son exploitation est non polluante et ne détruit pas les sites, en comparaison avec, par exemple, l’exploitation des carrières et des gravières véritables filtres des nappes phréatiques.

• C’est un matériau renouvelable, en constante augmentation de production biologique en Europe et permettant un approvisionnement de proximité, en comparaison, par exemple, avec le PVC dérivé du pétrole.

• C’est un matériau durable à condition toutefois d’assurer une bonne conception des ouvrages et un choix d’essences adaptées à chaque usage.

Des constructions datant de plusieurs siècles en témoignent.

• Aujourd’hui, pour augmenter sa durabilité dans certains emplois, des produits de préservation peuvent être cependant utilisés : on en limite l’usage aux applications où cela est indispensable et, de plus, de nouvelles générations de produits à faible impact environnemental, voire à impact nul, commencent à être utilisées.

• C’est un matériau à faible coût énergétique comme cela a été mentionné précédemment.

• L’utilisation du bois comme structure dans un bâtiment permet des économies de chauffage, donc d’énergie, importantes car le bois est le seul matériau de structure qui soit également un isolant. De plus, le système de construction à ossature permet d’intégrer de fortes épaisseurs d’isolants tout en conservant une épaisseur normale aux murs.

• C’est un matériau de confort et de santé pour l’habitat : confort thermique, hygrométrique, acoustique, ainsi que perméabilité au champ électromagnétique terrestre. C’est une performance d’usage importante.

• Enfin, c’est l’un des rares matériaux parfaitement recyclable, soit pour produire des matériaux en bois reconstitué, soit sous forme d’énergie, avec, dans ce cas, un bilan de CO nul mais jamais positif contrairement aux autres matériaux.

Ces réflexions et analyses mettent en évidence les nombreux atouts du bois. Ce matériau devient une alternative permettant la prise en compte de la qualité environnementale et de la gestion durable des ressources de la planète.

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2

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6.2 Le bois comme matériau permettant réaliser toutes les courbures

De part sa conception en montants d’ossature et en voile mince, les structures bois sont aisément cintrables. (exemple ci-contre de la crèche de Bobigny. J.Laplane architecte).

Ceci permet d’adoucir des formes existantes parfois brutales (sf crèche existante)

6.3 Le bois comme matériau permettant de franchir à poids constant les plus grandes portées

Le parement extérieur sera en Bardage de Pin Douglas lamellé-collé, purgé d’Aubier et donc naturellement résistant en classe d’emploi 3 (Provenance Creuse) Mais aussi les isolants végétaux projetés de type chanvre traité contre le feu ou de la cellulose, des parements en plâtre armé de fibre de cellulose (type Fermacell).

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6.4 Des isolants sans risques de poussières nocives et des peintures

/lasures marque NFenvironnement Compte tenu de la présence de très jeunes enfants particulièrement sensibles aux poussières nocives et de la volonté de chauffer rafraîchir principalement par l’air : il importe d’éliminer les risques de poussières nocives d’isolant à base de fibre de verre ou de roche : la totalité des anciens isolants sera donc déposée et remplacée par des isolants en laines végétales sans risques de poussières nocives.

La totalité des plafonds sera remplacée par des faux-plafonds à base de bois ou de plâtre.

Enfin les peintures ou lasures seront de marque NF environnement.

7/ Chantier à la fois rapide, sûr et propre dans une crèche qui continue à accueillir des enfants.

L’impossibilité de fermeture de la crèche impose de construire l’extension pendant l’occupation de celle-ci. Le Planning des travaux et l’emménagement « en tiroir » de la nouvelle crèche n’est pas le moindre des défis qui devra être relevé dans ce projet.

Cette exigence va cependant avoir une conséquence intéressante sur les délais d’intervention, la propreté et la sécurité du chantier.

La limitation de la phase humide à la réalisation des fondations va permettre d’enchaîner très rapidement les taches de clos couvert. De plus la légèreté et les performances du bois vont permettre de couvrir l’ancienne crèche sans intervention à l’intérieur de celle-ci. On va donc couvrir l’ancienne crèche.

Coupe verticale type La nouvelle structure vient recouvrir et isoler l’ancienne crèche Les performances du matériau bois permettent ces portées et ce recouvrement sans s’appuyer sur l’ancienne structure.

Le planning de réalisation se lit alors sur les plans de phase qui suivent : J.Laplane ARCHITECTE dplg Ingénieur etp BET thermique CORETUDE

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Lors de la 1ère phase, la partie chantier est exclusivement située à l’extérieur de la crèche.

Cette phase consiste à réaliser le clos et couvert de l’extension, ainsi que les poteaux et poutres enjambant l’ancienne structure. Le délai extrêmement court de 4 mois n’est possible qu’en filière sèche et moyennant une préparation très fine.

Lors de la 2ème phase, la partie chantier incorpore la partie nord de l’ancienne crèche. Cette phase consiste à réaliser l’ensemble de la couverture et les finitions de toute cette partie.Les espaces J.Laplane ARCHITECTE dplg Ingénieur etp BET thermique CORETUDE

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extérieurs sont également préparés. Les effectifs de la crèche sont réduits à 27 lits à partir du mois de Juin.

La 3ème phase consiste à réaménager l’ancienne partie sud de la crèche existante ainsi que l’entrée et les parkings. Celle-ci est déplacée au Nord pour permettre d’éviter les croisements de flux.

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Le jardin et les espaces extérieurs ont été aménagés et la section des grands accueillent les petits et moyens provisoirement.

Les effectifs restent à 27 lits jusqu’à l’ouverture totale en Janvier 2010.

La 4ème phase sera celle de la livraison complète de l’établissement en Janvier 2010.

Bien entendu durant tout le chantier, l’isolement de la crèche devra être scrupuleusement respecté : à aucun moment les flux ne se croiseront et les nuisances du chantier seront minimisées grâce à la taille du terrain J.Laplane ARCHITECTE dplg Ingénieur etp BET thermique CORETUDE

Le • L’ef A M bo M •

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8/ Stockage et infiltration des eaux de pluie.

Enfin l’importance relative de la couverture conduit naturellement à pousser une réflexion environnementale sur le traitement des Eaux de Pluie.

Pour des questions d’économie de traitement des eaux et en l’état actuel de la législation sur la récupération des Eaux de pluie, il n’est envisagé de n’utiliser cette que pour les besoins des espaces verts. Le trop plein des réservoirs sera alors conduit sur des puits perdus permettant l’infiltration de cette eau dans les couches de sables sous-jacentes.

Ce dispositif permet d’économiser l’eau d’arrosage et d’éviter tout engorgement des canalisations publiques.

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